地球化学：高等微量元素地球化学 绪 论

1、 微量元素地球化学是地球化学的重要分支微量元素地球化学是地球化学的重要分支 学科之一，是研究微量元素在地球学科之一，是研究微量元素在地球 ( ( 包括包括 部分天体部分天体) )形成、演化中分布、赋存状态形成、演化中分布、赋存状态 、 行为方式、分析技术和各类应用的分支学行为方式、分析技术和各类应用的分支学 科科 人们常常相对于地壳中的主量元素而言，人们常常相对于地壳中的主量元素而言， 人为地把地球化学体系中，其元素丰度人为地把地球化学体系中，其元素丰度 （克拉克值）低于（克拉克值）低于0.1%0.1%的元素，通常称为的元素，通常称为 微量元素微量元素 由于微量元素的持殊性质，作为一种地球由于

2、微量元素的持殊性质，作为一种地球 化学指示剂，微量元素在成岩、成矿作用化学指示剂，微量元素在成岩、成矿作用 及地球及地球( (包括部分天体包括部分天体) )的形成及演化等研究的形成及演化等研究 中发挥了重要作用中发挥了重要作用 同时微量元素也是环境地球化学、农业地同时微量元素也是环境地球化学、农业地 球化学、生物地球化学、人体生命化学研球化学、生物地球化学、人体生命化学研 究的重要工具和手段究的重要工具和手段 微量元素通常作为各类地球化学过程的指微量元素通常作为各类地球化学过程的指 示剂、示踪剂（指纹）和监测剂等示剂、示踪剂（指纹）和监测剂等 地球演化历史中几次重大生物灭绝事件的地球演化历史中

3、几次重大生物灭绝事件的 探秘研究探秘研究 地幔不均一性和地幔柱论证研究地幔不均一性和地幔柱论证研究 地方病病因研究地方病病因研究 农业合理区划与布局、发展优势农作物、农业合理区划与布局、发展优势农作物、 改造低产区等方面发挥重要作用改造低产区等方面发挥重要作用 微量元素在生命过程中具有重要功能，如微量元素在生命过程中具有重要功能，如 促进酶的催化作用，参与激素的分泌和新促进酶的催化作用，参与激素的分泌和新 陈代谢等，是遗传物质核酸的构成部分陈代谢等，是遗传物质核酸的构成部分 微量元素地球化学发展趋势：微量元素地球化学发展趋势： 采用更为精确、快速的分析手段，获得大量高精采用更为精确、快速的分析

4、手段，获得大量高精 确的数据确的数据 把理论模型建立在坚实的热力学、地质学、岩石把理论模型建立在坚实的热力学、地质学、岩石 学、矿物学和环境科学等学科基础上，使模型更学、矿物学和环境科学等学科基础上，使模型更 接近于实际自然过程接近于实际自然过程 探索一些新的地质地球化学过程微量元素的理论探索一些新的地质地球化学过程微量元素的理论 模型模型 中国科学院广州地球化学研究所，中国科学院广州地球化学研究所，2000，高等地球化学高等地球化学，科学出版，科学出版 社社 Schiano, P., Monzier, M., Eissen, J. P., Martin, H., and Koga, K.,

5、2010. Simple mixing as the major control of the evolution of volcanic suites in the Ecuadorian Andes. Contrib Mineral Petrol 160: 297312. Liu SW, Zhao GC and Wilde S. 2006, ThUPb monazite geochronology of the Luliang and Wutai Complexes: Constraints on the tectonothermal evolution of the Trans- Nort

6、h China Orogen, Precambrian Research,148:205-244 Schmidt A, Weyer F.John J, Brey GP, 2009. HFSE systematics of rutile-bearing eclogites: New insights into subduction zone processes and implications for the earths HFSE budget, Geochimica et Cosmochimica Acta, 73( 2): 455-468 Hugh RollinsonUsing Geoch

7、emical Data: Evolution, Presenta- tion, Interpretation Longman Scientific & Technical, 1993 Sun, S. S., and Mcdonough, W. F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts, implications for mantle composition and processes. (Eds Sauders, A.D. and Norry, M. J.), Geological Society Specia

8、l Publication 42, pp. 313345. 主要参考文献主要参考文献 地壳主要由地壳主要由O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、 K、Ti等九种元素组成，这九种元素占地壳等九种元素组成，这九种元素占地壳 总重量的总重量的99左右左右 因此这九种元素通常被称为主要元素（常因此这九种元素通常被称为主要元素（常 量元素），其它元素被统称为次要元素、量元素），其它元素被统称为次要元素、 微量元素、痕量元素、杂质元素或稀有元微量元素、痕量元素、杂质元素或稀有元 素等素等 常量元素（常量元素（0.1%）能形成独立矿物相，能形成独立矿物相， 其分配受相律的控制，遵循相率和化学计量其分配受相

9、律的控制，遵循相率和化学计量 法则。法则。 微量元素（微量元素（1% 次要元素次要元素(Minor elements)地壳中平均地壳中平均 浓度浓度0.1% 微量元素微量元素(Trace elements)地壳中平均地壳中平均 浓度浓度22。 低场强元素或离子（低场强元素或离子（Low field strength elementLow field strength element） ： 形成大半径小电荷的离子的元素形成大半径小电荷的离子的元素 ，离子势，离子势22，它们，它们 又称为大离子亲石元素又称为大离子亲石元素LILEsLILEs（large ion lithophile large

10、ion lithophile elementselements），包括），包括 CsCs、RbRb、K K、BaBa、Sr Sr、EuEu和和PbPb（1-21-2 价）。价）。 相容元素相容元素(compatible elements)(compatible elements)：趋于在固相中富集的趋于在固相中富集的 微量元素。尽管其浓度低微量元素。尽管其浓度低, ,不能形成独立矿物相，但因不能形成独立矿物相，但因 离子半径、电荷、晶体场等晶体化学性质与构成结晶离子半径、电荷、晶体场等晶体化学性质与构成结晶 矿物的主要元素相近矿物的主要元素相近, ,而易于呈类质同像置换形式进入而易于呈类质同像置换形式进入 有关矿物相。有关矿物相。相容元素的固相相容元素的固相/ /液相分配系数显著大于液相分配系数显著大于 1 1。 不相容元素不相容元素(incompatible elements)(incompatible elements)：趋向于在液相中：趋向于在液相中 富集的微量元素富集的微量元素。由于其浓度低，不能形成独立矿物。由于其浓度低，不