地球化学训练作业

1、地球化学技能训练姓名：张铁英学号：05132127班级：资勘13-2班中国矿业大学资源与地球科学学院2015年12月29日12实习一 聚类分析在地球化学中的应用 一、实习目的练习用R型聚类分析的方法来研究化探数据中各元素间的亲疏关系，并根据其亲疏关系的程度进行分类，以便揭示元素的自然共生组合规律。 二、实习内容某矿区基岩露头上采取了19个岩石样品，其主要成矿元素含量分析结果如表1所示，请对这批数据用R型聚类分析方法，研究元素的共生组合规律。表1 四川某银多金属矿区岩石地球化学测量结果序号PbCuZnBaAsSbAgAuHg 1106135134319156.617.114.6154623387

2、148115719.25.30.2201031411381502424.110.80.47.133343116525516738466.248.812.517.2101751010216572246247986236328.55796727064256104697513400161752.3240.9637977311325131264818031410.69459199.8525.92746681271311.292099455.591.8412.52644936523232387627.883.22.5182.4750101360361827510858.9254.314.441.3786

3、71192514267266285100260.2785169.839.711005127181416611557961246.62760134.2269.814436131062209439994646394.74676176.9185.11957314417890988843173103.9114757.987.58079157895195740718087353.38217214110.211279162791651441185549.621220.234.338461729213653820819192.6165.417.8169.1120921810012283122943825.3

4、82.761.9198.8628619273105219418132.146.26.310.2790注：Au和Hg为10-9，其它元素为10-6。三、实习作业1. 聚类分支图2. 对聚类结果进行解释从右向左分析聚类分支图可知：样品中元素主要以亲铜性元素为主，总体上可分为两类：Cu、Zn、Pb、Sb、Ag为第一类，As、Hg、Au、Ba为第二类。在第二大类中，Ba为亲氧性元素，As、Hg、Au为亲铜性元素，将Ba单独划分一类。除Ba以外其余八种元素都属于亲铜性元素，但它们之间的共生关系有很大的差异。例如：Cu、Zn、Pb三种元素共生关系比较密切，Sb、Ag则容易组合到一起；As、Hg、Au三种元

5、素容易共生，其中As、Hg共生关系更强。实习二 稀土元素分配型式及地球化学参数的计算 一、实习目的由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从LaLu逐渐增大，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。 二、实习内容某地区的岩浆岩种类极为发育（表

6、2和表3），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。两种方法所得到的稀土元素参数表2岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）序号LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu2.976.51.075.01.260.680.750.140.990.230.680.110.720.12230.468.26.4323.14.910.246.281.117.461.634.660.704.430.73722.542.55.1619.33.50.652.610.432.690.551.460.21.20.1878.315918.067.610.60.7359.01.

7、438.641.694.370.593.360.5389.922.43.1814.13.11.143.170.563.760.822.350.362.240.378注：橄榄苏长岩，钾长花岗岩，H型花岗岩，A型花岗岩，石英闪长岩(M型花岗岩)。稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。表3岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）样号LaCeNdSmEuTbYbLu岩石名称D336H1460.510.52.50.190.612.70.45钾长花岗岩P57H3979.732.05.820.461.113.830.67钾长花岗岩P1305H2.623.052.51.630.550.260.950.17橄

8、榄辉长岩注：表中数据由中子活化方法分析有些测试方法并不能测全所有的稀土元素，如中子活化法通常只能测出La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb和Lu 8个元素。根据稀土元素往往服从对数正态分布的特点，以及在球粒陨石标准化稀土元素分配图（对数座标）上近于直线分布等规律，可以用下式估算未测稀土元素的丰度：实习作业：1、 画出各岩类的稀土配分曲线图（建议球粒陨石数据用教材中的Herman）图1图22、 结合稀土元素参数进行地质过程分析。序号12345标准La2.9730.422.578.39.90.32Ce6.568.242.515922.40.9Pr1.076.435.16183.180.12Nd5

9、23.119.367.614.10.6Sm1.264.913.510.63.10.2Eu0.680.240.650.7351.140.073Gd0.756.282.6193.170.31Tb0.141.110.431.430.560.05Dy0.997.462.698.643.760.31Ho0.231.630.551.690.820.073Er0.684.661.464.372.350.21Tm0.110.70.20.590.360.033Yb0.724.431.23.362.240.19Lu0.1220.7370.180.5380.3780.031REE21.222160.287102.9

10、3363.85367.4583.42（Ce）/（Y）4.6712987714.93501684710.0439914211.284860563.946326441序号（1）N（2）N（3）N(4)N(5)NLa9.2819570.313244.687530.9375Ce7.22275.77847.222176.666666724.88888889Pr8.91753.5834315026.5Nd8.33338.532.167112.666666723.5Sm6.324.5517.55315.5Eu9.3153.2888.90410.0684931515.61643836Gd2.41920.258

11、8.41929.0322580610.22580645Tb2.822.28.628.611.2Dy3.19424.0658.67727.8709677412.12903226Ho3.15122.3297.53423.1506849311.23287671Er3.23822.196.95220.8095238111.19047619Tm3.33321.2126.06117.8787878810.90909091Yb3.78923.3166.31617.6842105311.78947368Lu3.93523.7745.80617.3548387112.19354839Eu2.136712920.

12、1467595070.6870635440.2454764351.214067935Ce0.793713591.0200090190.8334789480.8952230140.866642486REE模式图描述（图1）：该组样品为轻稀土富集型；橄榄苏长岩，石英闪长岩为铕富集型，其余为铕亏损型；样品总体上属于铈亏损型。REE模式图分析（图1）：橄榄苏长岩，石英闪长岩为正异常，岩石成因类型为斜长岩；其余三种岩石为负异常，岩石成因类型为花岗岩。序号（D336H）N（P57H）N（P1305H）NLa43.75121.8758.1875Ce67.2222222288.555555563.388888

13、889Pr23.7511541570.248549545.218867568Nd17.553.333333334.166666667Sm12.529.18.15Eu2.6027397266.3013698637.534246575Gd11.8334059722.632604525.24094994Tb12.222.25.2Dy12.5779509621.775664375.15937002Ho36.3625191172.401819999.82165506Er12.222.25.2Tm13.783518620.550705395.039374943Yb14.2105263220.1578947

14、45Lu14.5161290321.612903235.483870968Eu0.2139231750.2436130921.125274399Ce1.9917354920.9218604980.505564072REE模式图分析（图2）：D336H,P57H为铕亏损型，P1305H为铕富集型；D336H为铈富集型，其余为铈亏损型REE模式图分析（图2）：D336H,P57H为负异常，岩石成因类型为花岗岩；P1305H为正异常，岩石成因类型为斜长岩。实习三 气体稳定同位素比质谱仪与电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）的分析过程实习作业：1. 气体稳定同位素比质谱仪（MAT253）与ICP-M

15、S任选一种，写出其分析流程（建议统一写ICP-MS）ICP-MS原理ICPMS是一种灵敏度非常高的元素分析仪器，可以测量溶液中含量在ppb或ppb以下的微量元素。广泛应用于半导体、地质、环境以及生物制药等行业中。ICPMS全称是电感藕合等离子体质谱，它是一种将ICP技术和质谱结合在一起的分析仪器。ICP利用在电感线圈上施加的强大功率的高频射频信号在线圈内部形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离，在ICPMS中，ICP起到离子源的作用，高温的等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。质谱是一个质量筛选和分析器，通过选择不同质核比（m/z）的离子通

16、过来检测到某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的强度。主要组成部分图1 ICPMS主要组成模块图1是ICPMS的主要组成模块。样品通过离子源离子化，形成离子流，通过接口进入真空系统，在离子镜中，负离子、中性粒子以及光子被拦截，而正离子正常通过，并且达到聚焦的效果。在分析器中，仪器通过改变分析器参数的设置，仅使我们感兴趣的核质比的元素离子顺利通过并且进入检测器，在检测器中对进入的离子个数进行计数，得到了最终的元素的含量。各部分功能和原理离子源:离子源是产生等离子体并使样品离子化的部分，离子源主要包括RF工作线圈、等离子体、进样系统和气路控制四个组成部分。样品通过进样系统导入，溶液样品通过雾化器

17、等设备进入等离子体，气体样品直接导入等离子体，RF工作线圈为等离子体提供所需的能量，气路控制不断的产生新的等离子体，达到平衡状态，不断的电离新的离子。真空系统:ICPMS主要用来检测物种的痕量元素，空气中的灰尘含有大量的各种元素，因此在仪器中真空的要求是很高的。从进样系统到炬管，仪器一直是在常压下工作的，在仪器点火之前，氩气可以驱除管路中的空气。当离子产生后，对这些离子的聚焦、传输和选择分析就必须要求良好的真空系统，以免在过程中的粘污。仪器为了达到从常压向真空系统的过渡，提供了三级真空系统，来逐步的达到很高的真空度。工作状态和待机状态的稳定和两个状态之间的过渡。接口:接口部分由两个锥体组成，前

18、面的是采样锥，后面的是截取锥。取样锥的孔径大概是0.81.2mm（在X7中为1.1mm），截取锥的孔径为0.40.8mm（为0.7mm）左右。经过两个锥体，只有非常小的一部分离子进入离子透镜。在采样锥处，由于电子速度快，所以大量电子很快打到锥上，因此采样锥表面为负电性，所以空间电荷区是正电性的。由于气体压力的突然下降，所以在两锥之间，产生了离子的超声射流，所以两锥之间成为扩张室。在通过采样锥的离子中，只有大约1的离子可以通过截取锥。进入离子镜的正离子都具有相同的速度，因此动能和质量成正比。离子镜:在ICPMS中，产生的1000，000个离子中，只有1个能够最终到达检测器，这是由于每级的效率决定的，在这样低效率的传输下，去除各种干扰就变得更加重要了，离子镜的主要目的是去除电子和中性微粒的影响，并对正电子实现聚焦。离子镜的结构如图9所示。当离子从截取锥喷出时，在进入离子镜之前，能量较小的离子会更多的被真空抽走。质量分析器:质量分析器是不同种类的质谱仪的主要区别之处，四极杆分析器是一种成熟的质量分析仪器，利用了四极杆对不同核质比的元素离子的筛选作用，