微量元素地球化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 微量元素地球化学微量元素地球化学本章内容本章内容 基本概念基本概念 能斯特分配定律及分配系数能斯特分配定律及分配系数岩浆作用过程中微量元素定量分配模型岩浆作用过程中微量元素定量分配模型 稀土元素地球化学稀土元素地球化学 微量元素示踪意义微量元素示踪意义 第1页 微量元素地球化学是地球化学分支微量元素地球化学是地球化学分支学科之一，研究微量元素在自然体系学科之一，研究微量元素在自然体系中分布规律、存在形式、活动特点、中分布规律、存在形式、活动特点、控制原因及地球化学意义。控制原因及地球化学意义。第2页 含量低含量低,总质量占地壳总质量占地壳0.126%，地壳各种分异，地壳各种分异作用，对环境反应强于常量元素。作用，对环境反应强于常量元素。1.地质地质-地球化学过程示踪剂地球化学过程示踪剂 单个元素，一组元素及其含量比值有地单个元素，一组元素及其含量比值有地球化学作用意义。球化学作用意义。2.地球化学指示剂地球化学指示剂 详细地质体中浓度和分配，与介质性质详细地质体中浓度和分配，与介质性质相关相关-温度计压力计。温度计压力计。第3页 一、微量元素概念一、微量元素概念 微量（微量（minorminor）或痕迹（）或痕迹（tracetrace）元素，）元素，是相是相对于研究系统主量元素（如地壳中对于研究系统主量元素（如地壳中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等等9种元素，占地壳总重量种元素，占地壳总重量90%）而言，）而言，通常将自然体系中含量低于通常将自然体系中含量低于0.1%元素通元素通称为微量元素。称为微量元素。主量和微量元素在不一样体系中是相正确，如主量和微量元素在不一样体系中是相正确，如K在在地壳整体中是主量元素，但它在陨石中常为微量元素。地壳整体中是主量元素，但它在陨石中常为微量元素。H在生命体中是主量元素，在石英中却是极微量。在生命体中是主量元素，在石英中却是极微量。Gast（1968）对微量元素下定义是：）对微量元素下定义是：不作为体系不作为体系中任何相主要化学组分存在元素。中任何相主要化学组分存在元素。第4页 有学者将有学者将在所研究体系中浓度低到在所研究体系中浓度低到能够近似地服从稀溶液定律（亨利定能够近似地服从稀溶液定律（亨利定律）范围元素，称为微量元素。律）范围元素，称为微量元素。从热从热力学角度较严格地给出了微量元素定力学角度较严格地给出了微量元素定义，实际工作中，难以严格划分。义，实际工作中，难以严格划分。第5页当前为止对微量元素尚缺乏一个严格定义。当前为止对微量元素尚缺乏一个严格定义。比较一致认识：比较一致认识：微量元素概念是相正确；微量元素概念是相正确；低浓度（活度）是主要特征（它们含量惯用低浓度（活度）是主要特征（它们含量惯用1010-6-6和和1010-9-9为单位）；它们往往不能形成自己为单位）；它们往往不能形成自己独立矿物（相）而被容纳在由其它组分所形独立矿物（相）而被容纳在由其它组分所形成矿物固溶体、熔体或流体相中。成矿物固溶体、熔体或流体相中。第6页 二、二、微量元素性质和分类微量元素性质和分类 1微微量量元元素素：又又称称微微迹迹元元素素、痕痕量量元元素素、稀有、分散、少许元素等。稀有、分散、少许元素等。第7页 主要性质：主要性质：v 含含有有对对数数正正态态分分布布形形式式（选选择择在在一一些些矿矿物物质富集）质富集）；v 低低浓浓度度，不不形形成成独独立立矿矿物物相相；大大部部分分以以类类质质同同象象形形式式存存在在，在在寄寄主主矿矿物物中中形形成固溶体。在主晶格间隙缺点中。成固溶体。在主晶格间隙缺点中。v 符符合合亨亨利利定定律律稀稀溶溶液液定定律律，其其行行为为可用能斯特分配定律描述。可用能斯特分配定律描述。第8页 2 按其作用性质分类：按其作用性质分类：v 相容元素、不相容元素；相容元素、不相容元素；大离子亲石元素（亲石大阳离子）；大离子亲石元素（亲石大阳离子）；高场强元素高场强元素v 难熔元素、挥发性元素；难熔元素、挥发性元素；v 聚集元素、分散元素；聚集元素、分散元素；v 放射性产热元素放射性产热元素第9页 相容元素（相容元素（Compatible elements）不相容元素（不相容元素（Incompatible elements）相容元素和不相容元素分类是以微量元素在固相相容元素和不相容元素分类是以微量元素在固相液相（气相）间分配特征划分。液相（气相）间分配特征划分。自然过程存在液相和结晶相（固相）共存时，微量自然过程存在液相和结晶相（固相）共存时，微量元素在体系两相中分配不均一。元素在体系两相中分配不均一。相容元素：相容元素：在岩浆结晶作用过程中，轻易以类质在岩浆结晶作用过程中，轻易以类质同象形式进入固相（造岩矿物）晶格微量元素。如同象形式进入固相（造岩矿物）晶格微量元素。如Ni2+、Co2+、V3+、Cr3+、Yb3+、Eu2+等。等。kD1 浓度低，地球化学、晶体化学性质与结晶矿物主元素相近，进浓度低，地球化学、晶体化学性质与结晶矿物主元素相近，进入相关矿物相。入相关矿物相。第10页不相容元素：不相容元素：湿亲岩浆元素湿亲岩浆元素岩浆或热液矿物结晶过程中，趋向在液相富集元素。岩浆或热液矿物结晶过程中，趋向在液相富集元素。k kD D11Eu1为正异常为正异常 Eu1Eu1为负为负异常异常 Eu=1Eu=1为无异常为无异常 Ce=Ce Ce=CeN N/(La/(LaN N+Pr+PrN N)/2)/2第75页第76页第77页高铝玄武岩高铝玄武岩三类玄武岩稀土球粒陨石标准化分布形式三类玄武岩稀土球粒陨石标准化分布形式 第78页第79页Eu 可作为划分岩石成因类型标志：可作为划分岩石成因类型标志：斜长岩斜长岩 Eu正异常正异常玄武岩玄武岩 Eu异常不显著异常不显著花岗岩花岗岩 Eu 负异常负异常不一样成因类型花岗岩不一样成因类型花岗岩Eu有有差异差异壳型壳型幔型幔型壳幔型壳幔型第80页 Ce能够区分不一样沉积相类型，海水中存在能够区分不一样沉积相类型，海水中存在Ce4+轻易水解，海水中轻易水解，海水中Ce表现出强亏损。表现出强亏损。正常海相沉积物（生物和化学沉积）展现正常海相沉积物（生物和化学沉积）展现Ce负异常。负异常。碎屑岩（砂岩）不出现碎屑岩（砂岩）不出现Ce异常。异常。第81页 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 102 101 100 101 铕亏损型（花岗岩）稀土元素分配型式岩石球粒陨石第82页第83页第84页河水海水 La Ce Pr NdPmSmEuGdTbDy HoErTmYb Lu 1.0 0.1水样北美页岩组合样 河水和海水稀土平均丰度模式 106第85页地壳和地幔中稀土元素丰度地壳和地幔中稀土元素丰度第86页 由表可见，地球上由下地幔向上至由表可见，地球上由下地幔向上至地壳稀土元素丰度大大增加。地幔中稀地壳稀土元素丰度大大增加。地幔中稀土元素分异不显著，与球粒陨石相同。土元素分异不显著，与球粒陨石相同。由地幔分熔形成地壳由地幔分熔形成地壳REEREE含量增加而且有含量增加而且有显著分异，轻稀土在显著分异，轻稀土在REEREE总量中百分比增总量中百分比增加。另外，地壳不一样结构单元中稀土加。另外，地壳不一样结构单元中稀土元素分布模式也有所不一样，大陆壳比元素分布模式也有所不一样，大陆壳比大洋壳更富轻稀土元素。大洋壳更富轻稀土元素。第87页3稀土元素在岩石和矿物中分配稀土元素在岩石和矿物中分配第88页第89页第90页原始岩浆成份演化过程中原始岩浆成份演化过程中REEREE分馏特征分馏特征 第91页 总结各类岩浆岩稀土元素丰度：总结各类岩浆岩稀土元素丰度：超基性岩至酸性岩，稀土元素丰度单调上升。超基性岩至酸性岩，稀土元素丰度单调上升。超基性岩中含量最低，且得不到准确数据超基性岩中含量最低，且得不到准确数据（与当初稀土元素分析灵敏度相关）。（与当初稀土元素分析灵敏度相关）。碱性岩中（正长岩）稀土元素有显著富集。碱性岩中（正长岩）稀土元素有显著富集。第92页 岩浆岩中，稀土丰度规律，与地球物质分异岩浆岩中，稀土丰度规律，与地球物质分异形成地壳过程稀土行为相关：形成地壳过程稀土行为相关：稀土元素尤其轻稀土，强不相容元素，在初始稀土元素尤其轻稀土，强不相容元素，在初始地球物质经过不停部分熔融，结晶分异，形成地球物质经过不停部分熔融，结晶分异，形成各类岩浆岩演化过程中，稀土优先进入熔体。各类岩浆岩演化过程中，稀土优先进入熔体。v 在易熔组分丰富酸性岩、碱性岩丰度高。在易熔组分丰富酸性岩、碱性岩丰度高。v 易熔组分较贫基性、超基性岩易熔组分较贫基性、超基性岩REE丰度低。丰度低。第93页福建福建A A型花岗岩球粒陨石标准化型花岗岩球粒陨石标准化REEREE型式型式 第94页 花岗岩花岗岩 花岗岩稀土分配形式特点，稀土总量较高，玄花岗岩稀土分配形式特点，稀土总量较高，玄武岩武岩3倍。倍。曲线右倾，曲线右倾，LREE 显著富集，显著富集，Eu负异常负异常第95页北美平均页岩（北美平均页岩（NASCNASC）丰度：）丰度：La 32；Ce 73；Pr 7.9；Nd 33；Sm 5.7；Eu 1.24；Gd 5.2；Tb 0.85；Dy 5.8；Ho 1.04；Er 3.4；Tm 0.50；Yb 3.1；Lu 0.48。沉积岩中稀土元素丰度沉积岩中稀土元素丰度第96页第97页 稀土元素在各类沉积岩丰度总规律：稀土元素在各类沉积岩丰度总规律：粘土沉积岩粘土沉积岩REE有最大富集。有最大富集。其次在砂岩中含量较高，高于地壳丰度。其次在砂岩中含量较高，高于地壳丰度。碳酸盐岩中含量低。碳酸盐岩中含量低。第98页表生产物中稀土元素含量与其存在状态关系：表生产物中稀土元素含量与其存在状态关系：v REE存在矿物，较强耐风化，可在残坡积物存在矿物，较强耐风化，可在残坡积物中、砂矿。独居石、磷钇矿、烧绿石、黑希中、砂矿。独居石、磷钇矿、烧绿石、黑希金、褐钇铌矿金、褐钇铌矿。v碳酸盐岩碳酸盐岩 抗风化弱，矿物风化，释放抗风化弱，矿物风化，释放REE。REE一部分形成表生矿物，水菱钇矿、水菱一部分形成表生矿物，水菱钇矿、水菱铈矿、镧石、铈石、磷铈矿、硅钛铈矿。铈矿、镧石、铈石、磷铈矿、硅钛铈矿。一部分一部分REE进入水溶液迁移。进入水溶液迁移。第99页 REE元素是弱碱性元素。元素是弱碱性元素。v 氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀 pH 6-8，与天然水，与天然水 pH 相近，表相近，表生作用溶液状态迁移能力有限。生作用溶液状态迁移能力有限。v 稀土元素离子易被吸附（沉积岩粘土岩丰度高）。稀土元素离子易被吸附（沉积岩粘土岩丰度高）。吸附与溶液吸附与溶液 pH 相关。相关。pH 增大，粘土吸附稀土能力增大。增大，粘土吸附稀土能力增大。v 岩石残坡积风化壳可形成岩石残坡积风化壳可形成REE表生富集表生富集，形成矿，形成矿床。床。第100页四）四）.稀土元素分配系数稀土元素分配系数 1 分配系数测定分配系数测定 直接测定直接测定-斑晶基质法斑晶基质法 试验测定法试验测定法 2 REE在矿物在矿物/熔体间分配性质熔体间分配性质 矿物含有分异矿物含有分异REE能力，并影响熔体稀土组成模式。能力，并影响熔体稀土组成模式。REE在矿物在矿物/熔体间分配，分配系数在一定范围内熔体间分配，分配系数在一定范围内改变。改变。REE副矿物副矿物/熔体分配系数大，造成稀土元素强烈熔体分配系数大，造成稀土元素强烈分异。分异。第101页第102页从图中曲线特征可知：从图中曲线特征可知：1.1.不一样矿物中稀土元素含量有着显著不一样矿物中稀土元素含量有着显著不一样；不一样；2.2.同一矿物中轻重稀土元素含量也有一同一矿物中轻重稀土元素含量也有一定差异；定差异；3.3.同种矿物在不一样岩石中分配模式基本不同种矿物在不一样岩石中分配模式基本不变；变；4.4.元素元素EuEu在图中所包括矿物里相在图中所包括矿物里相对亏损。对亏损。第103页第104页从上图能够得出，斜长石与基性、中性和酸性岩浆从上图能够得出，斜长石与基性、中性和酸性岩浆保持平衡时，稀土元素保持平衡时，稀土元素EuEu主要集中在斜长石晶体中，主要集中在斜长石晶体中，因而岩浆中因而岩浆中EuEu含量显著低了很多，这种趋势又以酸性含量显著低了很多，这种趋势又以酸性岩最为突出。岩最为突出。在花岗岩浆形成以及岩浆向上运移和侵位过程中，在花岗岩浆形成以及岩浆向上运移和侵位过程中，总有部分斜长石保留在岩浆源区或者因分离结晶而离总有部分斜长石保留在岩浆源区或者因分离结晶而离开岩浆，造成花岗岩浆因为斜长石损失而显示出显著开岩浆，造成花岗岩浆因为斜长石损失而显示出显著负负EuEu异常特点。异常特点。在基性岩浆演化早期，橄榄石、斜长石等矿物首先在基性岩浆演化早期，橄榄石、斜长石等矿物首先结晶，这些矿物通常聚集在岩浆房底部，形成有堆晶结晶，这些矿物通常聚集在岩浆房底部，形成有堆晶结构基性、超基性岩。因为这部分岩石中相对富集斜结构基性、超基性岩。因为这部分岩石中相对富集斜长石，因而经常表现出某种正铕异常特征。长石，因而经常表现出某种正铕异常特征。第105页 造岩矿物中造岩矿物中CaCa2+2+与与REEREE3+3+地球化学性质相近，易于发地球化学性质相近，易于发生类质同象。所以，岩浆作用中生类质同象。所以，岩浆作用中REEREE在某种程度上，主在某种程度上，主要取决于要取决于CaCa在岩浆中原始浓度。在岩浆中原始浓度。在岩浆作用过程中，稀土元素中只有在岩浆作用过程中，稀土元素中只有EuEu才有才有EuEu2+2+离离子存在，其含量高低主要受氧逸度控制。因为子存在，其含量高低主要受氧逸度控制。因为EuEu2+2+（1.121.12）与）与CaCa2+2+（1.03 1.03 ）离子半径相近，所以，）离子半径相近，所以，自然界中自然界中EuEu经常富集在富钙矿物中，斜长石通常含有经常富集在富钙矿物中，斜长石通常含有正铕异常特征就是这个缘故。正铕异常特征就是这个缘故。岩浆作用中岩浆作用中REEREE行为行为第106页 钙矿物钙矿物 角闪石，辉石，黑云母，方解石。角闪石，辉石，黑云母，方解石。副矿物副矿物 磷灰石，榍石，石榴子石，独居石，磷灰石，榍石，石榴子石，独居石，萤石。萤石。REE与与Ca替换：替换：Ce3+Si4+2Ca2+P5+磷灰石磷灰石 Y3+O2-2Ca2+OH-萤石萤石第107页第108页风化沉积过程中风化沉积过程中REEREE行为行为在沉积过程中，部分稀土元素溶解进入海水中，在海洋在沉积过程中，部分稀土元素溶解进入海水中，在海洋环境下，环境下，CeCe3+3+氧化为氧化为CeCe4+4+进而以进而以CeOCeO2 2沉淀下来，尤其是为沉淀下来，尤其是为铁锰氢氧化物所吸附，于是在海相铁锰结核中经常尤其铁锰氢氧化物所吸附，于是在海相铁锰结核中经常尤其富集铈。富集铈。在成岩过程中，在成岩过程中，REEREE基本保持不变。假如基本保持不变。假如EhEh改变较大时，改变较大时，变价元素变价元素CeCe和和EuEu含量可能有少许改变。含量可能有少许改变。第109页变质作用中变质作用中REEREE行为行为 在变质作用过程中，稀土元素含量基本不在变质作用过程中，稀土元素含量基本不变。即使在高级变质作用过程中往往也没有什变。即使在高级变质作用过程中往往也没有什么显著改变。利用稀土元素在变质作用过程中么显著改变。利用稀土元素在变质作用过程中相对惰性特点，能够恢复变质岩原始年纪。相对惰性特点，能够恢复变质岩原始年纪。第110页四四.微量元素地球化学示踪作用微量元素地球化学示踪作用1 1、变质岩原岩恢复：、变质岩原岩恢复：依据稀土元素设计图解能够用来恢复变依据稀土元素设计图解能够用来恢复变质岩原岩（如图）。质岩原岩（如图）。图为图为地壳不一样岩石地壳不一样岩石w w(La)/(La)/w w(Yb)(Yb)w w(REE)(REE)图解图解.不一样类型岩石其不一样类型岩石其La/Yb-La/Yb-REEREE在图中有不一样限定区在图中有不一样限定区域，据此能够用来恢复变质域，据此能够用来恢复变质原岩。原岩。第111页碳酸盐类岩石中方解石与磷灰石碳酸盐类岩石中方解石与磷灰石Yb/CaYb/LaYb/CaYb/La图解图解2.研究矿物、岩石成因与分类研究矿物、岩石成因与分类第112页对于花岗岩类：对于花岗岩类：应用稀土元素组成模式图能够较轻易区分应用稀土元素组成模式图能够较轻易区分I I型（地型（地壳中未经风化火成岩熔融形成岩浆产物）和壳中未经风化火成岩熔融形成岩浆产物）和S S型（地壳中未经风化型（地壳中未经风化沉积岩熔融形成岩浆产物）花岗岩（如图）；沉积岩熔融形成岩浆产物）花岗岩（如图）；左图为左图为I I型花岗岩稀土元素组成模式图，右图为型花岗岩稀土元素组成模式图，右图为S S型花岗岩稀土型花岗岩稀土元素组成模式图。从图中能够显著看出，较元素组成模式图。从图中能够显著看出，较I I型花岗岩，型花岗岩，S S型花型花岗岩中愈加富积重稀土，同时含有负岗岩中愈加富积重稀土，同时含有负EuEu异常。异常。第113页 对于玄武岩类：对于玄武岩类：应用稀土元素组成模式图能够区分应用稀土元素组成模式图能够区分IABIAB（钙碱性系列岛弧玄武岩钙碱性系列岛弧玄武岩）和）和MORBMORB（拉斑系列大拉斑系列大洋玄武岩洋玄武岩）（如图）；）（如图）；从图中能够看出，从图中能够看出，IABIAB比比MORBMORB富积轻稀土富积轻稀土而贫重稀土。而贫重稀土。第114页3.3.岩浆成岩过程判别岩浆成岩过程判别 依据平衡部分熔融和分离结晶作用中微量元素分配定量模型，能够对成依据平衡部分熔融和分离结晶作用中微量元素分配定量模型，能够对成岩过程进行判别。岩过程进行判别。Allegre Allegre 等人（等人（19781978）提出了判别部分熔融和分离结）提出了判别部分熔融和分离结晶方法。他们认为：晶方法。他们认为：固固液相分配系数高相容元素：液相分配系数高相容元素：如如Ni,CrNi,Cr等，在分离结晶作用等，在分离结晶作用过程中它们浓度改变很大，但在部分熔融过程中则改变迟缓；过程中它们浓度改变很大，但在部分熔融过程中则改变迟缓；固固液相分配系数低微液相分配系数低微量元素：量元素：如如TaTa、ThTh、LaLa、CeCe等等（称为超岩浆元素），它们总分（称为超岩浆元素），它们总分配系数很低，近于配系数很低，近于0 0，与，与0.20.20.50.5比较可忽略不计。在部分熔比较可忽略不计。在部分熔融过程中这些元素浓度改变大，融过程中这些元素浓度改变大，但在分离结晶作用过程中则改变但在分离结晶作用过程中则改变迟缓；迟缓；第115页 固固液相分配系数中等微量元素：液相分配系数中等微量元素：如如HREEHREE、ZrZr、HfHf等（称亲岩浆等（称亲岩浆元素），它们总分配系数与元素），它们总分配系数与1 1比较可忽略不计。为此：比较可忽略不计。为此：对于平衡部分熔融：对于平衡部分熔融：C CH HL L=C=CH Ho,s/Fo,s/F和和C CM ML L=C=CM Mo,s/(Do,s/(DM Mo+F)o+F)，式中，式中C CH HL L为超岩浆元素在液相中浓度，为超岩浆元素在液相中浓度，C CM ML L为亲岩浆元素在液相中浓度；为亲岩浆元素在液相中浓度；C CH Ho,so,s和和CMo,sCMo,s分别为它们在原始固相中浓度；分别为它们在原始固相中浓度；对于分离结晶作用：对于分离结晶作用：C CH HL L=C=CH Ho,l/Fo,l/F、C CM ML L=C=CM Mo,l/Fo,l/F、C CH HL L/C/CM ML L=C=CH Ho,l/Co,l/CM Mo,l=o,l=常数。常数。所以，当用所以，当用C CH HL L/C/CM ML L对对C CH HL L作图时，即用某超岩浆元素（作图时，即用某超岩浆元素（H H）与亲岩浆元）与亲岩浆元素（素（M M）浓度比值对超岩浆元素浓度作图时，平衡部分熔融轨迹为一条斜）浓度比值对超岩浆元素浓度作图时，平衡部分熔融轨迹为一条斜率为率为D DM Mo/Co/CM Mo o直线，因为直线，因为H H元素元素D DH Ho o能够忽略不计，而能够忽略不计，而M M元素元素D DM Mo o值就不能不予值就不能不予考虑；而分离结晶作用轨迹则组成一条水平线。考虑；而分离结晶作用轨迹则组成一条水平线。第116页4.成岩成矿结构环境判别成岩成矿结构环境判别 不一样结构环境岩石微量元素含量与组合不一样。不一样结构环境岩石微量元素含量与组合不一样。洋洋中中脊脊玄玄武武岩岩，其其热热源源为为上上隆隆软软流流层层，物物源源为为单单纯纯洋洋壳壳地地幔幔，拉拉张张动动力力学学状状态态，无无陆陆壳壳污污染染，微微量量元元素素地地球球化化学学特特征征：洋洋壳壳中中富富集集Ti、Mn、P、Co、Ni、Cr、V、Cu、Zn、Au、Ag、Mo元素。元素。陆陆壳壳环环境境，经经过过壳壳-幔幔分分异异和和地地壳壳演演化化，大大陆陆地地壳壳富富集集微微量元素为量元素为REE、W、Sn、U、Th、Be、Pb、Cs、Ta。板板块块运运动动，洋洋壳壳与与陆陆壳壳之之间间以以及及它它们们与与上上地地幔幔之之间间发发生生物物质质交交换换，覆覆盖盖在在洋洋壳壳上上陆陆壳壳风风化化沉沉积积物物随随板板块块俯俯冲冲带带到到大大陆陆上上地地幔幔，水水分分降降低低地地幔幔物物质质熔熔点点。岩岩石石部部分分熔熔融融上上升升，与与板板块块上上面大陆地幔物质混合，俯冲带大陆地幔楔成份复杂面大陆地幔物质混合，俯冲带大陆地幔楔成份复杂。第117页各结构环境玄武岩微量元素特征各结构环境玄武岩微量元素特征第118页花岗岩形成结构环境判别花岗岩形成结构环境判别第119页5.成岩成矿物理化学条件示踪成岩成矿物理化学条件示踪 1）矿物微量元素温度计矿物微量元素温度计 一原理一原理 分分配配系系数数KD是是温温度度、压压力力函函数数；依依据据热热力力学学公公式式能能够够推推导导出出给给定定微微量量元元素素在在某某两两种种矿矿物物间间分分配配比比值值与与温温度度或或压压力力关关系系理理论论公公式式，再再依依据据测测定定详详细细研研究究对对象象两两种种处处于于平平衡衡态态矿矿物物中中该该元元素素含含量量资资料料，计计算算平平衡衡温度或压力。温度或压力。第120页 依依据据范范特特霍霍夫夫方方程程，恒恒压压条条件件下下反反应应平平衡衡常常数数与与绝对温度间存在关系：绝对温度间存在关系：d lnK/dT=H/RT2,(dp=0)，近近似似设设反反应应前前后后H为常数；为常数；积分变换后得：积分变换后得：lnKD=H/RT+B,(dp=0)，B为积分常数。为积分常数。比如，橄榄石单斜辉石比如，橄榄石单斜辉石Ni温度计：温度计：lnKD.Ni=-70.34/RT+7.65第121页 橄橄榄榄石石单单斜斜辉辉石石矿矿物物相相，两两矿矿物物间间Ni分配系数与温度关系式为：分配系数与温度关系式为：lnKDOl/cpx=-70.34/RT+7.65 （H：J/mol;R:8.314J/mol.K;T:K,绝对温度）绝对温度）：lnKD=-8.45/T+7.65 (温度范围：温度范围：10001200)第122页第123页第124页 与与这这类类似似，Se在在共共生生方方铅铅矿矿和和闪闪锌锌矿矿中中分分配配也也与与温温度度有有确确定定线线性性关关系系，其其分分配配系系数数K与与温温度度关关系系为（为（600890）：）：ln KD=2857.1/T-1.26 第125页2).地质压力计：地质压力计：压压力力对对平平衡衡常常数数影影响响，主主要要经经过过反反应应前前后后体体系系摩尔体积摩尔体积V改变与压力关系，范特霍夫方程为：改变与压力关系，范特霍夫方程为：lnK/p=V0/RT；二二.矿物微量元素温度计和压力计应用条件：矿物微量元素温度计和压力计应用条件：1、依依据据研研究究对对象象特特征征选选择择适适用用和和有有试试验验参参数数资资料矿物对和微量元素。料矿物对和微量元素。2、应用地质和岩矿方法确认矿物对为平衡共生。、应用地质和岩矿方法确认矿物对为平衡共生。3、微量元素体系成份近似。、微量元素体系成份近似。第126页第127页 7.00 8.00 9.00 1100 1000 900 3 4 2 1 3 4 2 1 4 3 2 170%SiO260%SiO250%SiO270%SiO260%SiO250%SiO2 T (C)T (C)104/T(K)104/T(K)lnDSm7.5 kb 20 kb不一样压力、不一样压力、SiO2含量条件下含量条件下 榍石榍石/熔体熔体 间间Sm分配系数随温度改分配系数随温度改变变 7.00 8.00 9.00 lnDSm第128页 La Sm Eu Ho Lu 100 10 0.1 1分 配 系 数元 素30 kb15 kb7.5 kb 榍石榍石/硅酸盐间一些稀土元素分配系数随压力增大而增大硅酸盐间一些稀土元素分配系数随压力增大而增大第129页 本章重点掌握微量元素概念、本章重点掌握微量元素概念、分配系数地球化学意义、稀土元分配系数地球化学意义、稀土元素主要性质及其在各类地质体中素主要性质及其在各类地质体中分布规律分布规律 第130页