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文档简介
微量元素地球化学
TraceElementGeochemistry绪论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(包括部分天体)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科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(克拉克值)低于0.1%的元素,通常称为微量元素绪论由于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、成矿作用及地球(包括部分天体)的形成及演化等研究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)和监测剂等地球演化历史中几次重大生物灭绝事件的探秘研究地幔不均一性和地幔柱论证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、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,获得大量高精确的数据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模型微量元素的分类地壳主要由O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti等九种元素组成,这九种元素占地壳总重量的99%左右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、微量元素、痕量元素、杂质元素或稀有元素等常量元素(>0.1%)——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法则。微量元素(<0.1%)——在自然体系中浓度极低,往往不能形成以本身为主要成分的独立矿物或者只能形成岩石中的副矿物,因此,微量元素的分配不受相律和化学计量的限制。微量元素的分类主量元素(Majorelements)——地壳中平均浓度>1%次要元素(Minorelements)——地壳中平均浓度<1%、>0.1%微量元素(Traceelements)——地壳中平均浓度<0.1%,通常为ppm或者ppb数量级微量元素的分类亲石元素(Lithophileelements)亲铁元素(Siderophile
elements)亲铜元素(Chalcophileelements)亲气元素(Atmophileelements)微量元素的分类亲铁元素Siderophile
富集于陨石金属相和铁陨石中的化学元素。它们与氧和硫的结合能力均弱,并易溶于熔融铁中;在地球中相对于地壳和地幔,明显在地核内聚集。典型的亲铁元素有镍、钴、金、铂族元素。微量元素的分类亲石元素lithophile在岩石硅酸盐相中富集的化学元素在地球中它们明显富集在地壳内在自然界中都以氧化物,含氧盐,特别是硅酸盐的形式出现,如硅、铝、钾、钠、钙、镁、铷、锶、铀、稀土元素等微量元素的分类亲铜元素chalcophile在硫化物相和陨硫铁(FeS)中富集的化学元素在自然界中,它们往往易与S(-2价)-结合成硫化物和复杂硫化物,如硫、铜、锌、铅、镉、砷、银、硒、碲、锑等微量元素的分类亲硫元素sulphophile,thiophile
指不易与氧、氟和氯结合,而易于形成硫化物、硒化物、碲化物、砷化物等矿物的元素。该术语现一般理解为与“亲铜元素”同义,并包括一些亲铁元素。Sulphophile和thiophile目前在英语文献中已很少使用微量元素的分类亲气元素atmophile
组成地球大气圈的主要元素,惰性气体元素,以及主要呈易挥发化合物存在的元素,如氢、氮、碳、氧等微量元素的分类亲铁元素亲铜元素亲石元素(在硅酸盐中)在陨石中在地球中Fe、Cr、Ni、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、AuS、Se、P、As、Cu、Ag、Zn、Cd、(Ti)、V、Cr、Mn、Fe、(Ca)S、Se、Te、As、Sb、Bi、Ga、In、Tl、(Ge)、(Sn)、Pb、Zn、CdHg、Cu、Ag、(Au)、Ni、Pd、(Pt)、Co、(Rh,Ir)、Fe、Rh、(Os)O、S、P、Si、Ti、Zr、Hf、Th、F、Cl、Br、I、Sn、B、Al、Ga、Sc、Y、REE、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、(Fe)、V、Cr、Mn、Nb、Ta、W、U高场强元素或离子(Highfieldstrengthelement,HFSE):场强指离子每单位表面的静电荷强度,常以离子电荷与离子半径的比值,即离子势表示。指那些形成小的高电荷离子的元素,包括REE、Sc、Y、Th、U、Pb、Zr、Hf、Ti、Nb、Ta等。其离子势>2。低场强元素或离子(Lowfieldstrengthelement):形成大半径小电荷的离子的元素,离子势<2,它们又称为大离子亲石元素—LILEs(largeionlithophileelements),包括Cs、Rb、K、Ba、Sr、Eu和Pb(1-2价)。相容元素(compatibleelements):趋于在固相中富集的微量元素。尽管其浓度低,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矿物的主要元素相近,而易于呈类质同像置换形式进入有关矿物相。相容元素的固相/液相分配系数显著大于1。不相
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