1、微量元素地球化学微量元素地球化学主量 (常量) 元素 (Major Element)用氧化物的重量百分比( wt%)表示;微量元素 (Trace element) 一般用百万分之一(ppm)表示。 Major Elements: 0.1% Trace Elements: 1000 ppm地球微量元素的定义微量元素的定义Gast(1968)对微量元素的定义是:不作为体系中任何相的主要化学计量组分存在的元素。微量元素的另一定义为,在所研究的地球化学体系中,其地球化学行为服从稀溶液定律 (亨利定律,Henrys Law)的元素。 :对体系的化学和物理性质没有明显影响的元素。微量元素在自然界中是相对的
2、概念ZrppmZrSiO4Tiny but timely某一地质体主、微量元素变化对比某一地质体主、微量元素变化对比微量元素的特点微量元素的概念难以用严格的定义进行描述;自然界 “微量 ”元素的概念是相对的,应基于所研究的体系;低浓度 (活度 )是微量元素的核心特征,在宏观上常表现为不能形成自己的独立矿物 (相 )。Geochemical reservoir地球化学储库For example: Core Bulk Silicate Earth/硅酸岩地球 Depleted Mantle/亏损地幔 Bulk Continental Crust (CC)/大陆总地壳 Oceanic crust/洋
3、壳 Middle Ocean Ridge Basalt (MORB)/洋中脊玄武岩 Island Arc Basalt (IAB)/岛弧玄武岩 Oceanic Island basalt (OIB)/洋岛玄武岩 Relation between Continental Crust and MORB地球化学过程中元素的地球化学行为在实质上表现为,当所在的介质条件发生变化时,其在相关共存的各相 (液 固、固 固等 )之间发生重新分配过程。自然过程总是趋向于达到不同尺度的平衡,元素在平衡条件下,相互共存各相之间的分配取决于元素及矿物的晶体化学性质 (内因 )及物理化学条件 (外因 )。在应用理论解释元素地球化学行为的学科发展过程,地球化学经历了以下的历程: 三十年代的哥氏类质同像法则; 五十年代林氏电负性法则; 六十年代用晶体场理论讨论过渡族元素的分配规律; 七十年代用分子轨道学说对共价键性质化合物元素分配 的解释; 八十年代引入了量子力学,量子化学理论。上述微观理论对认识微量元素分配行为具有重要意义,但 在总体上,这些理论主要应用于定性地说明元素的行为,不能进行定量的描述和预测。1980年代以来,地球化学应用 “伯塞洛 能斯特 ”分配定律(Berthelot-Nernst partition law )来定量地认识微量元素在共 存相中的分配,已取得了重要的进展。