地球化学读书报告题目:地球化学理论及其实际指导意义学号: 20091004067班级: 021091姓名: 王国平时间: 2011.11.27一．地球系统元素丰度特征及其实际指导意义1.地球系统元素丰度特征(1)地壳内各种元素分布有明显的不均一性，元素丰度的差异基本上决定于原子核的相对稳性。

(2)地壳化学组成与元素克拉克值: 大陆地壳是原始地幔部分熔融产生的，将大陆的元素丰度对原始地幔标准化后的比值课定量衡量微量元素的相容性。

(3)陨石：Ⅰ型碳质球粒陨石未经受热变质作用影响、形成于远离太阳的较低温度区域，是最原始的太阳星云凝聚物质，保留着太阳星云中非挥发性的物质的初始丰度。

(4)原子序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素。

(5)元素的原子丰度随元素原子序数增大而降低。

2.地球系统元素丰度实际指导意义(1)陨石的研究意义它是认识天体，行星的成分、性质及其烟花的最易获取、数量最大的地外物质；是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源，可以用陨石类比法，地球模型和陨石的类比来研究地球元素的丰度；陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的“前生命物质”，对于探索生命的前期的化学演化开辟了新的途径；可作为某些元素和同位素的标准元素，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变化，球粒陨石中轻重稀土元素不存在分馏，这样图示能使REE任何分离都能清楚的显示出来。

（2）元素丰度不均一性指导迁移机理与成矿专属性了解各个圈层，特别是岩石圈的平均含量，就可以把它作为标准，与地壳各个阶段进行比较，已确定元素的含量是增高了还是降低了，从而阐明元素迁移和及集中、分散的机理；亦可确定某一成矿区的特征元素和某一地质体的成矿专属性，为成矿物质来源提供一定的佐证。

（3）地壳化学成分和元素克拉克值的地球化学意义大陆地壳化学组成对壳幔分异的指示，大陆地壳是在地质历史过程中通过地幔部分熔融的岩浆向上侵入或喷出逐步形成的，部分熔融形成地壳残余的地幔部分就成了现今的贫化后亏损地幔；元素克拉克值影响着参加地壳地球化学过程的浓度，支配着地球化学行为，例如，化学性质相似的碱金属（Na、K、Rb、Cs）在地壳中呈现不同的地球化学行为，丰度很低的阳离子和丰度很低的阴离子组成的化合物（Rb2SeO4、BeSeO4、SrSeO4）在自然界中尚未发现。

二．元素的结合规律与赋存形式及其实际指导意义1.元素的结合规律与赋存形式理论知识（1）元素地球化学亲和性分类1）亲硫元素(亲铜元素):有18或18+2的外电子层结构层，电负性较高，与硫形成高度共价键，亲硫元素和硫结合生成的硫化物、硫盐等常常和铜的硫化物共生，易熔于硫化铁熔体，主要集中硫化物-氧化物过渡带，代表型的有Cu、Pb、Zn、Au、Ag。

2）亲氧元素（亲石元素）:有惰性气体的电子层结构，即离子的最外电子层具有8电子惰性气体型（s2p6）的稳定结构，电负性较小，与氧形成高度离子键，亲氧元素与氧结合以后形成的氧化物、含氧盐是构成岩石圈的主要矿物形式，易熔于硅酸盐熔体，主要集中在岩石圈，代表型的元素有K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE。

3)亲铁元素:元素的基本特征是原子具有d亚层充满或接近充满的电子构型，有18或18+2的外电子层结构—称为惰性金属型构型，代表型元素有铂族、Cu、Ag、Au、Fe、Co、Ni等。

但这些元素呈正价以阳离子形式存在时，具有亲硫性，形成硫化物。

（2）类置同象的基本规律1）若两种离子电价相同，半径相似，则半径较小的离子优先进入矿物晶格，即较小离子半径的元素集中于较早期的矿物中，而较大离子半径的元素集中于较晚期矿物中。

2）若两种离子半径相似而电价不同，则较高价离子优先进入较早的矿物晶体，集中于较早期的矿物中，称为“捕获”；较低价离子集中于较晚期的矿物中，称为“容许”。

3）两个离子具有相近的半径和相同的电荷，则它们将按丰度的比例，决定它们的行为，丰度高地主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素进入晶格，为主量元素所“隐蔽”。

4）对于二个价数和离子半径相似的阳离子，具有较低电负性者优先被结合,因为它们形成于一种较强的离子键成分较多的化学键,该电负性法则则更适用于非离子键化合物。

（3）控制类质同象的晶体化学因素1）键性的相对接近，是类质同象置换一个很重要的因素2）在化学键性相同的条件下，半径相近是离子化合物中离子发生类质同象一个很重要的因素；在共价化合物中，共价键性和键长相似是类质同象代换的重要条件。

另外配位数相同是发生类质同象一个很重要的条件。

3）化合物的电中性原则:对于离子化合物来说，类质同像代换前后，正负离子电荷保持平衡，否则将引起晶格的破坏。

4) 被代换的矿物晶体构造特征：被代换的矿物晶体构造愈复杂、松弛（偏离最紧密堆积愈远），类质同像的可能性愈大。

5）代换的能量角度:代换前后的能量（生成热）相近。

6)组份浓度---“补偿类质同像”:熔体或溶液中如果缺乏某种组份，当晶出包含此种组份的矿物时，熔体或溶液中与之性质相似的其它元素可以类质同像的方式加以补充。

7）氧化还原电位:在内生还原条件Fe2+(0.82Å)、Mn2+ (0.91Å) 亲密共生；在表生氧化条件Fe3+( 0.67Å)、 Mn4+ (0.52Å) 彼此分离。

在还原条件Fe2+(0.82Å) Zn2+ (0.83Å) ,进入闪锌矿；在氧化条件: Fe3+( 0.67Å)，Zn2+ (0.83Å) ，不能互相置换。

8) 温度和压力条件：通常增温促进类质同像置换，降温导致固溶体分解。

（3）元素的赋存形式1）.独立矿物，亦称显微矿物形式，肉眼或者显微镜能够进行矿物学研究的颗粒。

2）超显微非结构混入物:以极小的颗粒呈混合物存在于矿物中，但不占据矿物的晶格的位置，是一种独立的矿物，但不能提供矿物学研究。

3）类质同象结构混入物:元素地球化学性质与矿物元素相近，占据矿物的晶格位置。

4）胶体或离子吸附状态:元素以离子或化合物的形式被胶体颗粒、矿物晶面、解理面吸附，或以岩浆期后热液中离子形式存在于矿物颗粒间的粒间溶液。

5）与有机质结合：有金属有机化合物、金属有机络合物或螯合物以及有机胶体吸附态金属离子。

2.元素的结合规律与赋存形式实际指导意义（1）类质同象是支配地壳中元素共生组合的一个重要因素，特别是类质微量元素的常量元素间的制约、依赖关系，可通过亲石微量元素丰度来指示岩浆演化。

实例:福建漳州复式岩体产于燕山期，岩相组成为更长环斑、花岗闪长岩、石英二长闪长岩和辉长苏长岩。

经查定各岩相Sc、V、Cr、Rb、Ba、等类质同象微量元素扽息结果列于表2-1，由各元素丰度可见,Sc、V和Cr的丰度随岩石基性程度的降低而递减，规律十分明显。

上述规律在于:Sc、V、Cr均属于相容元素，在暗色矿物中代替Fe，集中于岩浆早起；Rb在矿物中代替K，Ba代替Ca,Rb和Ba均为不相容元素，在晚期岩浆中浓集。

上述相容与不相容元素不同的分配规律具有广普性，为岩浆演化序列的主要判据。

由表2-1数据可以判定漳州岩体岩浆的演化和侵入顺序由早到晚应为:辉长苏长岩-石英二长闪长岩-花岗闪长岩-更长环斑二长花岗岩。

表2-1 福建漳州复式岩体微量元素含量（2Si、Al、K、Na、Mg、Ca等的元素是硅酸盐矿物的主要成分，但他们在不同矿物中的含量是不同的。

微量元素Ba、Rb、Cr、Pb、Zn在不同矿物中的含量取决于他们能否与各矿物中主量元素间发生类质同象。

（3）支配微量元素在交代过程中的行为在主量元素发生迁移的同时，与主量元素发生类质同象置换的微量元素也会发生相似的迁移活动。

（4）指示成矿环境有些矿物中含有大量类质同象的杂质，但是同一种矿物在特定的成因下往往只富含某些特征的类质同象元素组合，据此可以推测矿物的生成环境。

不同成因的磁铁矿具有不同的标型元素组合，常见的组合方式为:①基性、超基性岩，富Cr3+、V3+、Ti4+、Mg2+、Ni2+、Co2+；②酸性，碱性岩，富Al3+、Sn4+、而贫Mg2+；③接触交代型碳酸盐，富Mg2+、Zn2+、Cu2+、Ga3+；④沉积变质岩，Mn2+、V3+、Ge4+。

（5）判断成矿条件是否有利硅酸盐中如镁的含量高，既不利于镍的集中，反之，如Ca、Mg低、S多，则Ni易富集成矿。

例如某一矿区，通过化探，发现了Ni地球化学省，做了大量的资料，结果分析Ni 都在硅酸盐的晶格中，就是由于缺少S这种成矿介质引起的。

（6）判断介质的酸碱变化以含镉闪锌矿的氧化为例，在碱性环境中ZnSO4,不易淋失，可形成了菱锌矿或异极矿。

若介质的酸性增加，则ZnSO4被淋失，而CdS则残留下来。

云南增利用这种关系，以镉为指示元素找锌，取得了效果。

（7）判断离矿体远近（Zn，Fe）CO3只有在进矿才有，远离矿体即变为ZnCO3，因为Fe2+易氧化成Fe3+，从晶格中排出。

（8）地质温度计Fe以类质同象状态进入闪锌矿的含量的温度的函数，图2-2。

（9）地质压力计闪锌矿+六方磁黄铁矿+黄铁矿的组合中，闪锌矿成分与其形成的压力密切。

有公式为:P=42.30-32.10log[X(FeS)/(%)]图2-2 压力高达6kar和温度低于340°时与六方磁铁矿和黄铁矿共存的P-T-X图三．元素的地球化学迁移及其实际指导意义1.元素的地球化学迁移理论知识（1）元素地球化学迁移的三个阶段首先是元素从原来固定（稳定的结合）状态转化为活动（非稳定结合）状态，并进入迁移介质；随之，元素在介质中发生空间位移，在这一阶段元素的迁移形式可以发生变化，但并没有发生形成稳定固相的化学反应；最后，元素迁移到新的空间，由于物理化学条件的明显改变，元素在介质中的存在形式变得不稳定了，在新的环境、新的条件下元素将形成新的稳定结合，即沉淀或结晶出新的矿物。

(2) 水岩作用的基本类型(1)氧化还原反应:通过电子转移,使某些原子地球化学性质发生改变,从而达到活化迁移.(2)脱水和水解反应:水电解出H+和0H-进入晶格，分别取代了其中的阳离子或者阴离子，从而使矿物分解形成新矿物。

（3）水合作用:水分子整体进入矿物中晶格中，从而使矿物的体积增大。

（4）碳酸盐化和脱碳酸盐反应:天然水中常见的碳酸根和重碳酸根离子在矿物中的带进与带出。

(5) 阳离子交换:主要发生在粘土矿物或胶体的交换吸附过程中。

（2）水岩作用的影响因素（1）活度积原理:在一定温度、压力条件下，难溶电解质离解的离子活度乘积是常数,当溶液中出现能够形成更低活度积的离子时，会发生活度积更低化合物的沉淀和原矿物的溶解，也就是通常所说的“交代作用”。

(2) 盐效应:溶液中易溶电解质的浓度增大，导致其它化合物溶解度增大的现象，称为盐效应。