微量元素在地質(zhì)中的應(yīng)用

1、微量元素在地質(zhì)中的應(yīng)用微量元素在地質(zhì)中的應(yīng)用一、基本概念微量元素(minelements)依不同學(xué)者給出了不同的定義。蓋斯特(Gast1968)定義微量元素“不作作系內(nèi)任何相主要組份存的非化學(xué)計量的分散元素”。按此定義，微量元素是相對的，在一個體系中為微量元素，而在另一個體系中可能為常量元素。比如，K、Na在超基性巖中可做微量元素。在長石類巖石中不能做微量元素。Zr在鋯英石中不是微量元素，但在長石中都是微量元素。Fe一般情況下不是微量元

2、素，但閃鋅礦中Fe都是微量元素。所以根據(jù)含量來劃分微量元素是不準確的。所以有人從熱力學(xué)角度來定義微量元素：在研究的對象中元素的其含量低到可可近似地用稀溶液定律來描述其行為，則該元素可稱為微量元素。一般的，將地殼中除O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti等9種元素（它們的總重量豐度占99％左右）以外的其它元素統(tǒng)稱為微量元素，它們在巖石或礦物中的含量一般在1％或0.1％以下，含量單位常以106或109表示。二、微量元素地球化學(xué)指示

3、劑1.大離子親石元素的指示意義1.1指示巖漿演化過程大離子半徑親石元素主要指的是Ba、Rb、Sr、Ca和K。由于Sr的性質(zhì)與此同時Ca相似，當它的為2價陽離子時，其離子半徑分別為1.17和1.0。在巖漿演化過程中，Sr長石—熔體間的分配系數(shù)大，也就是說Sr2易進入含Ca2礦物中，因此在中酸性巖漿演化過程中，Sr一般也隨Ca的減少而貧化。但是，Sr2的半徑比Ca2略大，按類質(zhì)同象規(guī)律，Ca2、Sr2優(yōu)先進入晶格中，所以Sr2貧化較慢，隨著

4、巖漿分異作用的進行，SrCa值逐漸增加。這就決定了殘余巖漿最后結(jié)晶的斜長石。具有最高的SrCa值和最低的Ca含量。因此，利用SrCa比值可判斷巖漿的演化分異程度。綜合Rb、Sr地球化學(xué)行為一般認為RbSr比值是巖漿演化過最明顯的指示劑，巖漿分異程度愈好，RbSr比值愈大。1.2指示構(gòu)造部位大離子半徑親石元素除了指示巖漿的演化分異以外，還可用來區(qū)分同大地構(gòu)造部的巖石類型(表11)。中，常用這些元素的數(shù)據(jù)。與之相反，親石元素為不相容元素，在

5、部分熔融過程中易進入熔體，所以常用親石元素進行部分熔融作用的定量模型計算。為此，常用一個過渡元素與一個親石元素對來研究巖漿的形成和演化特征。值得指出的是過渡族元素由于具有不同的地球化學(xué)親和性或價態(tài)，從而在不同的地質(zhì)環(huán)境，它們之間顯示了不同的相關(guān)性。4.非活動性元素的指示意義Nb、Ta、Zr、Hf等其活動性較小。它們之間?？砂l(fā)生類質(zhì)同象交換。Nb和Ta地球化學(xué)性質(zhì)非常相近，所以在地質(zhì)作用中，密切伴生，但二者在地球化學(xué)性質(zhì)上略有差，從而Nb

6、Ta比值可作為形成條件的指示劑，超基性巖NbTa約為16左右，花崗巖約為4.8，花崗巖中Na、Ta的地球化學(xué)行為取決于巖漿中Ti和Ca濃度。若漿巖中富Ca，則Nb、Ta分散于含鈣礦物，特別是含鈣的鈦礦物如榍石，褐簾石和鈣鈦礦等礦物中。利用Nb、Zr豐度可金伯利巖和鉀鎂煌斑巖分開，Zr和Hf在地質(zhì)作用過程中，也緊密伴生。鐵鎂質(zhì)巖石中Zr變化與巖石產(chǎn)出的構(gòu)造位置有關(guān)。島弧玄武巖中Zr的含量多1060PPm，而大洋玄武巖中Zr的含量為1203

7、00PPm。此外，Zr的分布與巖石的成因也有關(guān)，地幔成因的巖石含Zr低。在熔融及結(jié)晶過程中，Zr為不相容元素，傾向于富集在深相中。ZrHf比值隨巖漿演而降低，因此，ZrHf可指示巖漿演化程度。大陸玄武巖比洋殼拉斑玄武巖的Hf含量較高，而海島玄武巖比洋中脊拉斑玄武巖的Hf含量高。這反映了地幔成分，構(gòu)造環(huán)境，部分熔融程度和分離結(jié)晶作用的差異。三、求地質(zhì)溫度與壓力及氧逸度微量元素地質(zhì)溫度計和壓力計是微量元素在地球化學(xué)中的另一重要應(yīng)用。利用微量

8、元素在平衡兩相中的分配的溫壓計比用主成分的分配作為溫壓計較為簡便，因為微量元素分配服從亨利定律，不需要考慮組份濃度和活度的關(guān)系。已經(jīng)用天然物質(zhì)和人工配制物質(zhì)制作了各種類型地質(zhì)溫度計。比較理想和靈敏的地質(zhì)溫度計應(yīng)該選用有較大的ΔH的平衡礦物對。常用的微量元素溫度計有：Ni在橄欖石和輝石中的分配，主要用基性巖石的結(jié)晶溫度計算。利用黑云母和鉀長石間的復(fù)合分配系數(shù)（RbK）可以減少組份對分配關(guān)系的影響。地質(zhì)壓力計是基于微量元素分配的方程式中產(chǎn)物