4、淡水最大的储集库是:
冰川
5、海水盐度大概是34‰-36‰之间,变化幅度仅为2‰。
第六节元素的地球化学分类
1、掌握元素的地球化学分类(戈氏分类法)以及各类元素的主要分布趋势:
【填空】
(1)亲石元素:
主要分布于岩石圈
(2)亲铜元素:
主要分布于地幔
(3)亲铁元素:
主要分布于地核
(4)亲气元素:
主要集中于大气圈
此外,戈氏还划分出“亲生物元素”
第七节太阳系化学
1、了解太阳系主要成员
太阳系由恒星(太阳)和行星组成。
行星又分为类地行星和类木行星。
类地行星有水星、金星、地球和火星。
类木行星有木星、土星、天王星和海王星。
类地行星的大小比类木行星要小,但密度大。
2、了解太阳系化学组成的基本特点
(1)在所有元素中,H、He占绝对优势,H占90%,He占8%
(2)递减规则:
太阳系元素的丰度随着原子序数的增大而减少。
在原子序数大于45的重元素范围内,丰度曲线近于水平。
(3)奇偶规则:
原子序数为偶数的元素,其丰度明显高于原子序数为奇数的相邻元素。
同时具有偶数质量数(Z)或偶数中子数(N)的同位素的丰度也总是高于奇数质量数或中子数的同位素。
(4)与He相邻近的元素,Li、Be、B具有很低的丰度,为亏损元素
(5)
O和Fe具有高丰度值,为过剩元素
3、了解陨石的分类及组成特点
铁陨石:
铁镍金属大于95%
铁-石陨石:
铁镍金属30-95%
石陨石:
分为球粒陨石(铁镍金属小于30%)和无球粒陨石(铁镍金属小于等于1%)
第二章微量元素地球化学
第一节微量元素的概念和基本性质
1、微量元素的定义:
人们常常相对于地壳中的主量元素而言,人为的把地球化学体系中,其克拉克值低于0.1%的元素,通称为微量元素。
微量元素在自然界不同体系中是相对的概念,常因所处的体系而异,如K在地壳整体中是主量元素,但它在陨石中却被视为微量元素。
(1)微量元素的概念到目前为止尚缺少一个严格的定义
(2)自然界“微量”元素的概念是相对的
(3)低浓度(活度)是公认的特征,因此往往不能形成自己的独立矿物(相)
2、常量元素和微量元素的特征对比【填空】
特征
微量元素
常量元素
含量
<0.1%
>0.1%
赋存状态
无独立矿物
独立矿物
分布特点
亨利定律
化学计量
由于微量元素在地质体中浓度(或活度)低,一般不能形成独立的矿物相,而是以多种分散态存在于寄主矿物中,主要呈类似同象态。
3、何为能斯特定律:
能斯特定律描述了微量元素在平衡共存两相间的分配关系。
当一种矿物(α相)与一种溶液(β相)共存时,微量元素i(溶质)将在两相间进行分配,当分配达到平衡时,其两相浓度比为一常数。
4、简单分配系数:
又叫做分配系数或能斯特分配系数。
在恒温恒压条件下,微量元素i在平衡两相的浓度值比为一常数,该常数记作KD
5、岩石分配系数:
又叫做总体分配系数,描述了岩浆在形成(部分熔融作用)或结晶过程中,微量元素在固体相与熔体相间的分配特征。
矿物的简单分配系数和岩石中矿物的百分含量乘积的代数和,记作D,D=∑Wi*KD,i
6、复合分配系数:
又叫做交换分配系数或亨德森-克拉塞克分配系数,Dtr/cr=(Ctrs/Ccrs)/(Ctrl/Ccrl),s、l分别表示固体和熔体相;tr代表微量元素,cr代表被微量元素替代的常量元素,c是浓度
第二节分配系数的测定及其影响因素
1、影响分配系数的因素有哪些?
【填空】
体系成分、温度、压力、氧逸度
2、微量元素的分类:
【名词解释】
(1)相容元素:
岩石分配系数D>1
(2)不相容元素:
D<1
(3)亲岩浆元素:
(如HREE、Zr和Hf等)D相对于1来说可忽略不计
(4)超亲岩浆元素:
(如Ta、Th、La和Ce等)D相对于0.2-0.5可忽略不计
第三节岩浆作用中微量元素的定量模型
1、结晶作用模型【论述】
(1)分离结晶作用
研究一个包含不同组分的物质的量为n的有限岩浆库,其中包括有y摩尔的微量元素i,则体系中微量元素i的摩尔分数Xi=y/n。
当一个含元素i的矿物结晶时,由于i在晶体中扩散缓慢或晶体下沉而使得晶体的每个相继的层未能与残余熔体保持平衡,则在一个短时间t之后:
nton-dn
ytoy-dy
此刻晶体和熔体中i的摩尔份数分别为:
由能斯特分配定律:
因此有下列近似:
上式对n进行微分:
将
(1)式代入
(2)式,得:
如果KD为常数,对3式积分得:
n/n0为残余熔体占原始熔体的分数,F表示;
则1-F为岩浆的结晶度。
称之为雷利分馏定律Rayleighfractionlaw
残余熔体中微量元素i的摩尔分数
初始熔体中微量元素i的摩尔分数
由于:
(2)平衡结晶作用
2、部分熔融作用模型
(1)分批熔融(平衡熔融)
(2)分离熔融
(3)收集熔融
第四节稀土元素地球化学
1、稀土元素组成
(1)57La镧lánCe铈shìPr镨pǔNd钕nǚPm钷pǒ
Sm钐shānEu铕yǒuGd钆gáTb铽tèDy镝dī
Ho钬huǒEr铒ěrTm铥diūYb镱yì71Lu镥lǔ
39Y钇yǐ
即:
镧系元素和钇,第三幅族元素
2、分组方案【填空】
(1)两分法
∑Ce族稀土元素,又叫轻稀土元素(LREE),包括La-Eu
∑Y族稀土元素,又叫重稀土元素(HREE),包括Gd-Y
Gd以后4f电子自旋方向改变。
3、三分法
轻稀土元素,包括La-Nd
中稀土元素,包括Sm-Ho
重稀土元素,包括Er-Y
4、稀土元素的基本性质
其共性:
(1)原子结构相似(主要呈3+价)
(2)离子半径相近(镧系收缩)
(3)自然界中密切共生,常可替换Ca
5、镧系收缩【名词解释】
从La到Lu的例子半径随着原子序数增加而递减,这种反常的现象就是所谓的镧系收缩。
镧系收缩使各稀土元素之间的晶体化学性质非常相似,这是它们在自然界共存的主要原因。
6、增田-科利尔图解
(1)是最常用的一种表示REE组成模式的图解,REE含量标准化参照物质为球粒陨石。
(2)作法:
以原子序数为横坐标、以各稀土元素的分析结果与所对应的元素的球粒陨石值比值的对数值为纵坐标绘制的折线图解。
(3)这种图示的优点是:
它消除了元素丰度偶-奇规律造成的REE丰度随原子序数增长的锯齿状变化,因为一般公认球粒陨石中轻和重稀土元素间不存在分馏,这种图示能使样品中REE间的任何分离都能清楚地显示出来。
(等比例,不等比例纵坐标;一般取10为底)
7、几种比值
(1)轻稀土比值[ΣLREE/ΣHREE或ΣCe/ΣY],轻稀土元素含量和与重稀土元素含量之比。
该参数能较好地反应稀土元素的分异程度,可指示部分熔融残留体和早期岩浆结晶的矿物特征
(2)(La/Yb)N、(La/Lu)N和(Ce/Yb)N这些均为个别轻和重稀土元素的球粒陨石标准化值的比值。
均能较好地反映稀土元素球粒陨石标准化图解中的曲线斜率,从而反映LREE和HREE的分异程度
(3)(La/Sm))N和(Gd/Lu))N稀土元素的球粒陨石标准化值的比值。
能为LREE和HREE内部彼此比较提供信息
8、δEu和δCe
由于Eu和Ce为变价元素,当体系氧化还原条件发生变化时,如果部分Eu变为Eu2+或部分Ce变为Ce4+时,Eu2+和Ce4+可能与其他3+的稀土元素发生分离。
这会造成在图中出现“峰”或“谷”。
“峰”为正异常,“谷”为负异常。
用其异常值:
δEu=2×(Eu岩/Eu球)/[(Sm岩/Sm球)+(Gd岩/Gd球)]
δCe=2×(Ce岩/Ce球)/[(La岩/La球)+(Pr岩/Pr球)]
9、微量元素的地球化学应用
(1)地球历史中灾变事件的微量元素地球化学证据
(2)地幔化学不均一性的微量元素证据
(3)微量元素分配系数与微量元素温度计