微量元素地球化学.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 w基本概念基本概念 w能斯特分配定律及分配系数能斯特分配定律及分配系数w岩浆作用过程中微量元素的定量分配模型岩浆作用过程中微量元素的定量分配模型 w稀土元素地球化学稀土元素地球化学 w微量元素的示踪意义微量元素的示踪意义 微量元素地球化学是地球化学的分微量元素地球化学是地球化学的分支学科之一，研究微量元素在自然体支学科之一，研究微量元素在自然体系中的分布规律、存在形式、活动特系中的分布规律、存在形式、活动特点、控制因素及地球化学意义。点、控制因素及地球化学意义。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，对环境的反应强于常量元素。作用，对环境的反应强于常量元素。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具体地质体中浓度和分配，与介质性质具体地质体中浓度和分配，与介质性质有关有关-温度计压力计。温度计压力计。一、微量元素的概念一、微量元素的概念微量（微量（minorminor）或痕迹（）或痕迹（tracetrace）元素，）元素，是相是相对于研究系统的主量元素（如地壳中的对于研究系统的主量元素（如地壳中的O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等等9种元素，占地壳总重种元素，占地壳总重量的量的90%）而言的，）而言的，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%的元素通称为微量元素。的元素通称为微量元素。主量和微量元素在不同体系中是相对的，如主量和微量元素在不同体系中是相对的，如K在地在地壳整体中是主量元素，但它在陨石中常为微量元素。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的。在生命体中是主量元素，在石英中却是极微量的。Gast（1968）对微量元素下的定义是：）对微量元素下的定义是：不作为体不作为体系中任何相的主要化学组分存在的元素。系中任何相的主要化学组分存在的元素。有学者将有学者将在所研究体系中的浓度低在所研究体系中的浓度低到可以近似地服从稀溶液定律（亨利到可以近似地服从稀溶液定律（亨利定律）范围的元素，称为微量元素。定律）范围的元素，称为微量元素。从热力学角度较严格地给出了微量元从热力学角度较严格地给出了微量元素定义，实际工作中，难以严格划分素定义，实际工作中，难以严格划分的。的。目前为止对微量元素尚缺少一个严格的定义。目前为止对微量元素尚缺少一个严格的定义。比较一致的认识：比较一致的认识：微量元素的概念是相对的；微量元素的概念是相对的；低浓度（活度）是主要特征（它们的含量常低浓度（活度）是主要特征（它们的含量常用用1010-6-6和和1010-9-9为单位）；它们往往不能形成自为单位）；它们往往不能形成自己的独立矿物（相）而被容纳在由其它组分己的独立矿物（相）而被容纳在由其它组分所形成的矿物固溶体、熔体或流体相中。所形成的矿物固溶体、熔体或流体相中。二、二、微量元素的性质和分类微量元素的性质和分类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、少量元素等。稀有、分散、少量元素等。主要性质：主要性质：v具具有有对对数数正正态态分分布布形形式式（选选择择在在某某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。在主晶格间隙缺陷中。成固溶体。在主晶格间隙缺陷中。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。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相容元素（相容元素（Compatibleelements）不相容元素（不相容元素（Incompatibleelements）相容元素和不相容元素的分类是以微量元素在固相相容元素和不相容元素的分类是以微量元素在固相液相（气相）间的分配特征划分。液相（气相）间的分配特征划分。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的分配不均一。元素在体系两相中的分配不均一。相容元素：相容元素：在岩浆结晶作用过程中，容易以类质在岩浆结晶作用过程中，容易以类质同象形式进入固相（造岩矿物）晶格的微量元素。如同象形式进入固相（造岩矿物）晶格的微量元素。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。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为负异常为负异常 Eu=1Eu=1为无异常为无异常 Ce=CeCe=CeN N/(La/(LaN N+Pr+PrN N)/2)/2高铝玄武岩高铝玄武岩三类玄武岩的稀土球粒陨石标准化分布形式三类玄武岩的稀土球粒陨石标准化分布形式 Eu可作为划分岩石成因类型的标志：可作为划分岩石成因类型的标志：斜长岩斜长岩Eu正异常正异常玄武岩玄武岩Eu异常不明显异常不明显花岗岩花岗岩Eu负异常负异常不同成因类型花岗岩不同成因类型花岗岩Eu有有差别差别壳型壳型幔型幔型壳幔型壳幔型 Ce可以区分不同沉积相类型，海水中存在的可以区分不同沉积相类型，海水中存在的Ce4+容易水解，海水中容易水解，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）呈现正常海相沉积物（生物和化学沉积）呈现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。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）的稀土元素分配型式岩石球粒陨石河水海水 La Ce Pr NdPmSmEuGdTbDy HoErTmYb Lu 1.0 0.1水样北美页岩组合样 河水和海水的稀土平均丰度模式 106地壳和地幔中的稀土元素的丰度地壳和地幔中的稀土元素的丰度 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。地幔中的地壳稀土元素丰度大大增加。地幔中的稀土元素分异不明显，与球粒陨石相似。稀土元素分异不明显，与球粒陨石相似。由地幔分熔形成的地壳由地幔分熔形成的地壳REEREE含量增加并且含量增加并且有明显的分异，轻稀土在有明显的分异，轻稀土在REEREE总量中的比总量中的比例增加。另外，地壳的不同构造单元中例增加。另外，地壳的不同构造单元中稀土元素的分布模式也有所不同，大陆稀土元素的分布模式也有所不同，大陆壳比大洋壳更富轻稀土元素。壳比大洋壳更富轻稀土元素。3稀土元素在岩石和矿物中的分配稀土元素在岩石和矿物中的分配原始岩浆成分演化过程中原始岩浆成分演化过程中REEREE的分馏特征的分馏特征 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（与当时稀土元素分析灵敏度有关）。（与当时稀土元素分析灵敏度有关）。碱性岩中（正长岩）稀土元素有明显富集。碱性岩中（正长岩）稀土元素有明显富集。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有关：形成地壳过程稀土行为有关：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，在初始地球物质通过不断部分熔融，结晶分异，形成地球物质通过不断部分熔融，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在易熔组分丰富的酸性岩、碱性岩丰度高。在易熔组分丰富的酸性岩、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。福建福建A A型花岗岩的球粒陨石标准化型花岗岩的球粒陨石标准化REEREE型式型式 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明显富集，明显富集，Eu负异常负异常北美平均页岩（北美平均页岩（NASCNASC）丰度：）丰度：La32；Ce73；Pr7.9；Nd33；Sm5.7；Eu1.24；Gd5.2；Tb0.85；Dy5.8；Ho1.04；Er3.4；Tm0.50；Yb3.1；Lu0.48。沉积岩中的稀土元素的丰度沉积岩中的稀土元素的丰度稀土元素在各类沉积岩的丰度总规律：稀土元素在各类沉积岩的丰度总规律：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。表生产物中稀土元素的含量与其存在状态关系：表生产物中稀土元素的含量与其存在状态关系：vREE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。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pH6-8，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有关。有关。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。四）四）.稀土元素的分配系数稀土元素的分配系数1分配系数的测定分配系数的测定直接测定直接测定-斑晶基质法斑晶基质法实验测定法实验测定法2REE在矿物在矿物/熔体间分配性质熔体间分配性质矿物具有分异矿物具有分异REE的能力，并影响熔体稀土组成模的能力，并影响熔体稀土组成模式。式。REE在矿物在矿物/熔体间分配，分配系数在一定范围内变熔体间分配，分配系数在一定范围内变化。化。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。从图中曲线特征可知：从图中曲线特征可知：1.1.不同矿物中稀土元素的含量有着明显的不不同矿物中稀土元素的含量有着明显的不同；同；2.2.同一矿物中轻重稀土元素的含量也有一定同一矿物中轻重稀土元素的含量也有一定的差异；的差异；3.3.同种矿物在不同的岩石中的分配模式基本同种矿物在不同的岩石中的分配模式基本不变；不变；4.4.元素元素EuEu在图中所涉及的矿物里相对亏损。在图中所涉及的矿物里相对亏损。从上图可以得出，斜长石与基性、中性和酸性岩浆从上图可以得出，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，因而岩浆中的因而岩浆中的EuEu含量明显低了很多，这种趋势又以酸含量明显低了很多，这种趋势又以酸性岩最为突出。性岩最为突出。在花岗岩浆的形成以及岩浆向上运移和侵位过程中，在花岗岩浆的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，导致花岗岩浆由于斜长石的损失而显示出明开岩浆，导致花岗岩浆由于斜长石的损失而显示出明显的负显的负EuEu异常特点。异常特点。在基性岩浆演化的早期，橄榄石、斜长石等矿物首在基性岩浆演化的早期，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的底部，形成有先结晶，这些矿物通常聚集在岩浆房的底部，形成有堆晶结构的基性、超基性岩。由于这部分岩石中相对堆晶结构的基性、超基性岩。由于这部分岩石中相对富集斜长石，因而常常表现出某种正铕异常特征。富集斜长石，因而常常表现出某种正铕异常特征。造岩矿物中造岩矿物中CaCa2+2+与与REEREE3+3+的地球化学性质相近，易于的地球化学性质相近，易于发生类质同象。所以，岩浆作用中发生类质同象。所以，岩浆作用中REEREE在某种程度上，在某种程度上，主要取决于主要取决于CaCa在岩浆中的原始浓度。在岩浆中的原始浓度。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的控制。由于子存在，其含量高低主要受氧逸度的控制。由于EuEu2+2+（1.121.12）与）与CaCa2+2+（1.03 1.03 ）的离子半径相近，因此，）的离子半径相近，因此，自然界中自然界中EuEu常常富集在富钙的矿物中，斜长石通常具常常富集在富钙的矿物中，斜长石通常具有正铕异常特征就是这个缘故。有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的替换：的替换：Ce3+Si4+2Ca2+P5+磷灰石磷灰石Y3+O2-2Ca2+OH-萤石萤石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，特别是为沉淀下来，特别是为铁锰氢氧化物所吸附，于是在海相的铁锰结核中常常特铁锰氢氧化物所吸附，于是在海相的铁锰结核中常常特别富集铈。别富集铈。在成岩过程中，在成岩过程中，REEREE基本保持不变。如果基本保持不变。如果EhEh变化较大时，变化较大时，变价元素变价元素CeCe和和EuEu的含量可能有少量变化。的含量可能有少量变化。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明显的变化。利用稀土元素在变质作用过程么明显的变化。利用稀土元素在变质作用过程中相对惰性的特点，可以恢复变质岩的原始年中相对惰性的特点，可以恢复变质岩的原始年龄。龄。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：根据稀土元素设计的图解可以用来恢复根据稀土元素设计的图解可以用来恢复变质岩的原岩（如图）。变质岩的原岩（如图）。图为图为地壳不同岩石的地壳不同岩石的w w(La)/(La)/w w(Yb)(Yb)w w(REE)(REE)图解图解.不同类型的岩石其不同类型的岩石其La/Yb-La/Yb-REEREE在图中有不同的限定区在图中有不同的限定区域，据此可以用来恢复变质域，据此可以用来恢复变质原岩。原岩。碳酸盐类岩石中方解石与磷灰石的碳酸盐类岩石中方解石与磷灰石的Yb/CaYb/CaYb/LaYb/La图解图解2.研究矿物、岩石的成因与分类研究矿物、岩石的成因与分类对于花岗岩类：对于花岗岩类：应用稀土元素组成模式图可以较容易的区分应用稀土元素组成模式图可以较容易的区分I I型型（地壳中未经风化的火成岩熔融形成的岩浆产物）和（地壳中未经风化的火成岩熔融形成的岩浆产物）和S S型（地壳中型（地壳中未经风化的沉积岩熔融形成的岩浆产物）花岗岩（如图）；未经风化的沉积岩熔融形成的岩浆产物）花岗岩（如图）；左图为左图为I I型花岗岩的稀土元素组成模式图，右图为型花岗岩的稀土元素组成模式图，右图为S S型花岗岩的型花岗岩的稀土元素组成模式图。从图中可以明显的看出，较稀土元素组成模式图。从图中可以明显的看出，较I I型花岗岩，型花岗岩，S S型花岗岩中更加富积重稀土，同时具有负型花岗岩中更加富积重稀土，同时具有负EuEu异常。异常。对于玄武岩类：对于玄武岩类：应用稀土元素组成模式图可以区分应用稀土元素组成模式图可以区分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）；从图中可以看出，从图中可以看出，IABIAB比比MORBMORB富积轻稀土富积轻稀土而贫重稀土。而贫重稀土。3.3.岩浆成岩过程的鉴别岩浆成岩过程的鉴别 根据平衡部分熔融和分离结晶作用中微量元素分配的定量模型，可以对根据平衡部分熔融和分离结晶作用中微量元素分配的定量模型，可以对成岩过程进行鉴别。成岩过程进行鉴别。Allegre Allegre 等人（等人（19781978）提出了判别部分熔融和分离）提出了判别部分熔融和分离结晶的方法。他们认为：结晶的方法。他们认为：固固液相分配系数高的相容元素：液相分配系数高的相容元素：如如Ni,CrNi,Cr等，在分离结晶作用过等，在分离结晶作用过程中它们的浓度变化很大，但在部分熔融过程中则变化缓慢；程中它们的浓度变化很大，但在部分熔融过程中则变化缓慢；固固液相分配系数低的液相分配系数低的微量元素：微量元素：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变化大，融过程中这些元素浓度变化大，但在分离结晶作用过程中则变化但在分离结晶作用过程中则变化缓慢；缓慢；固固液相分配系数中等的微量元素：液相分配系数中等的微量元素：如如HREEHREE、ZrZr、HfHf等（称亲岩等（称亲岩浆元素），它们的总分配系数与浆元素），它们的总分配系数与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的浓度，为超岩浆元素在液相中的浓度，C CM ML L为亲岩浆元素在液相中的浓度；为亲岩浆元素在液相中的浓度；C CH Ho,so,s和和CMo,sCMo,s分别为它们在原始固相中的浓度；分别为它们在原始固相中的浓度；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。因此，当用因此，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，平衡部分熔融的轨迹为一条）浓度比值对超岩浆元素浓度作图时，平衡部分熔融的轨迹为一条斜率为斜率为D DM Mo/Co/CM Mo o的直线，因为的直线，因为H H元素的元素的D DH Ho o可以忽略不计，而可以忽略不计，而M M元素元素D DM Mo o值就不值就不能不予考虑；而分离结晶作用的轨迹则构成一条水平线。能不予考虑；而分离结晶作用的轨迹则构成一条水平线。4.成岩成矿构造环境的判别成岩成矿构造环境的判别不同构造环境岩石微量元素含量与组合不同。不同构造环境岩石微量元素含量与组合不同。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量元素为元素为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的的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，与与板板块块上面大陆地幔物质混合，俯冲带大陆地幔楔成分复杂上面大陆地幔物质混合，俯冲带大陆地幔楔成分复杂。各构造环境玄武岩微量元素特征各构造环境玄武岩微量元素特征花岗岩形成的构造环境判别花岗岩形成的构造环境判别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、压压力力的的函函数数；根根据据热热力力学学公公式式可可以以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的的理理论论公公式式，再再依依据据测测定定具具体体研研究究对对象象的的两两种种处处于于平平衡衡态态的的矿矿物物中中该该元元素素的的含含量量资资料料，计算平衡温度或压力。计算平衡温度或压力。根根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：dlnK/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。例如，橄榄石单斜辉石例如，橄榄石单斜辉石Ni温度计：温度计：lnKD.Ni=-70.34/RT+7.65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的分配系数与温度的关系式为：的分配系数与温度的关系式为：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)与与此此类类似似，Se在在共共生生的的方方铅铅矿矿和和闪闪锌锌矿矿中中的的分分配配也也与与温温度度有有确确定定的的线线性性关关系系，其其分分配配系系数数K与与温温度关系为（度关系为（600890）：）：lnKD=2857.1/T-1.262).地质压力计：地质压力计：压压力力对对平平衡衡常常数数的的影影响响，主主要要通通过过反反应应前前后后体体系系摩摩尔尔体体积积V的的变变化化与与压压力力的的关关系系，范范特特霍霍夫夫方程为：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、根根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实实验验参参数数资资料的矿物对和微量元素。料的矿物对和微量元素。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、微量元素体系成分近似。、微量元素体系成分近似。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不同压力、不同压力、SiO2含量条件下含量条件下榍石榍石/熔体熔体间间Sm分配系数随温度变化分配系数随温度变化 7.00 8.00 9.00 lnDSm 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/硅酸盐间某些稀土元素分配系数随压力的增大而增大硅酸盐间某些稀土元素分配系数随压力的增大而增大 本章重点掌握微量元素的概念、本章重点掌握微量元素的概念、分配系数的地球化学意义、稀土分配系数的地球化学意义、稀土元素的主要性质及其在各类地质元素的主要性质及其在各类地质体中的分布规律体中的分布规律