元素的结合规律课件2

元素结合规律

四、微量元素的结合规律元素结合的一般规律：形成独立矿物地球中多数元素是微量元素：不形成独立矿物时的控制因素：类质同相元素结合规律（一）类质同象的类型1.等价类质同象：晶体中性质相似，电荷相同的元素彼此置换，如亲石元素：一价：K-Na,K-Rb-Cs(长石)二价：Ca-Sr-Ba-Ra（斜长石）,

Mg-Fe-Mn（橄榄石）三价：Al-Fe-Cr（尖晶石）,Sc-Y-REE元素结合规律亲铜元素：一价：Cu-Ag(黄铜矿)二价：Zn-Fe-Cd（闪锌矿）三价：As-Sb-Bi（雌黄）四价：Mo-Re（辉钼矿）元素结合规律阴离子：Cl-Br-I(KCl)S-Se(方铅矿)元素结合规律2.异价类质同象：晶格中发生异价离子的置换需要电价补偿，如：Na+,Fe3+----->Ca2+,Mg2+(辉石、角闪石)3Mg2+------>2Al3+(云母)Ce3++O2------->Ca2++F-（磷灰石）

元素结合规律3.完全类质同象可以形成连续固溶体，如：(Mg,Fe)2SiO4(橄榄石)NaAlSi3O8-CaAl2SiO8（斜长石）元素结合规律4.不完全类质同象不能以任意比例形成连续固溶体，如：KAlSi3O8-NaAlSi3O8（条纹长石，高温时可以呈类质同相，低温时常发生出溶而形成具出溶条纹的长石）元素结合规律5.极性类质同象A可以置换B，但B不可置换A，如：Ba2+------>2K+Ce3+------>3Ca2+Y3+------->3Ca2+原因：能量元素结合规律（二）类质同象置换的条件和限度1.内因条件（1）原子或离子半径a.(r1-r2)/r2<10-15%：完全类质同象b.(r1-r2)/r2<20-40%：高温时完全类质同象，低温时不完全类质同象c.(r1-r2)/r2<10-15%：高温时仍不完全类质同象元素结合规律（3）化学键类型元素的类质同象受化学键性控制，如：Na+(0.98A)与Cu+(0.96A)半径相近Hg2+(1.12A)与Ca2+(1.06A)半径相近Na

+

不能置换黄铜矿（CuFeS2）中的Cu+Ca2+不能置换辰砂（HgS）中的Hg2+元素结合规律Al3+(0.57A)与Si4+(0.39A)半径相差较大（47%）由于键性相同，Al3+与Si4+可以置换元素结合规律（3）离子正负电荷的平衡云母中：2Al3+----->3Mg2+钾长石中：Ba2++Al3+---->K++Si4+斜长石中：Na++Si4+---->Ca2++Al3+磷灰石中：Ce

3++Na+---->2Ca2+或Ce3++O2----->Ca2++F-元素结合规律2.物理化学条件：外因（1）温度和压力高温和低压有利于类质同象原因：高温---->有效半径趋于一致元素结合规律（2）组分的浓度晶体生长时，熔体或溶液中离子的浓度，即该离子的化学位与晶体-液体平衡有关如：岩浆中Mg含量的降低，Fe将进入橄榄石元素结合规律（3）氧化还原电位影响变价元素，价态变化同时也改变离子半径，如以下变价元素：Fe2+---->Fe3+Mn2+---->Mn4+Cr3+---->Cr6+V3+---->V5+元素结合规律（三）类质同象的规律1.两种元素电价相同，半径较小者优先进入晶格，如：Mg2+（0.78）与Fe2+（0.83）元素结合规律2.两种离子半径相似而电价不同时，较高价的离子优先进入矿物晶格，如：Sc3+(0.83A)与Fe2+(0.83),前者优先Li+(0.78A)与Mg2+(0.78A)，后者优先元素结合规律（四）类质同象研究的地球化学意义1.研究微量元素的集中和分散例一：Be的集中与分散Be2+半径0.35A，电负性1.5Be为两性元素若[BeO4]6----->[SiO4]4-则分散元素结合规律其须具备二条件：（1）介质为碱性，即熔体富Na和K；（2）有高价阳离子补偿电价如长石中：[BeO4]6-+TR3+----->[SiO4]4++(Na,K)+元素结合规律在江西西华山的花岗岩富Zr(130-250ppm)和Y(80-300ppm),其Be分散在岩体中（18ppm）而在慕阜山花岗岩体中,Be未分散（含量较低为9.1ppm）形成了含绿柱石的伟晶岩及Be矿床元素结合规律2.判断地质体之间的关系例如花岗岩中的K、Rb、Cs含量可以确定它们的早晚