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应用地球化学0-1(12345)-地球化学5课

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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上课形式• 多媒体讲授 +少量课堂讨论• 成绩构成一、考试成绩占 60%• 二、平时成绩占 40%• 1)出勤率( 20%,缺课 满三次 即记为 0分)• 2)课堂纪律( 5%)• 3) 少量作业( 15%)阳系和地球系统的元素丰度一、基本概念地球化学体系分布和丰度分布与分配绝对含量和相对含量球化学 的观点, 我们把所要研究的 对象 看作是一个 地球化学体系 ,每个地球化学体系都有一定的 空间 ,都处于特定的 物理化学状态 ( V、 T、 并且有一定的时间( t) 连续 。这个 体系 可大可小。某个矿物 包裹体 ,某 矿物 、 某岩石 可看作一个 地球化学体系 ,某个 地层 、 岩体 、 矿床 (某个 流域 、某个 城市 )也是一个 地球化学体系 ,从更大范围来讲,某一个 区域 、 地壳 、 地球 直至 太阳系 、 整个宇宙 都可看作为一个 地球化学体系 。地球化学的基本问题之一就是研究 元素 在 地球化学体系 中的 分布 (丰度)、 分配 问题,也就是地球化学体系中 “量” 的研究。素的分布 : 一般指的是 元素 在这个体系中的 相对含量 ( 平均含量 ),即 元素的“丰度”体系中 元素的相对含量 是以元素的 平均含量 来表示的,其实“ 分布 ”应当比“ 丰度 ”具有 更广泛 的涵义。体系中 元素的丰度 值实际上只能对这个体系里元素 真实含量的一种估计,它只反映了 元素分布特征 的 一个方面 ,即 元素 在一个体系中分布的一种 集中 ( 平均 ) 倾向 ;元素 在一个 体系 中的分布,特别是在 较大 体系中决不是均一 的。因此,元素的 分布 还包含着元素在 离散程度 ( 不均一 )的特征,因此元素的 分布 : ①元素的 相对含量 ( 平均含量 ) = “丰度”;②元素 含量 的 不均一性 (分布离散 特征数 、分布所服从 统计模型 )。需要指出的是,从目前的情况来看,地球化学对 元素特征 所积累的资料(包括太阳系地球地壳)都仅限于 丰度的资料 ,关于元素分布的 离散程度 及 元素分布统计特征 研究,仅限于少量 范围不大 的地球化学 体系内 做一些工作。的是 元素 在一个 化学体系 中(太阳、陨石、地球、地壳、某地区)整体 总含量 。元素的 分配 指的是 元素 在 各地球化学体系 内 各个 区域区段中的 含量 。分布 是 整体 , 分配 是 局部 ,两者是一个 相对 的概念,既有联系也有区别。例如,把 地球 作为整体,元素在 地壳 中的分布 ,也就是元素在 地球 中的 分配的表现 ,把某 岩石 作为一个整体,元素在某组成 矿物 中的 分布 ,也就是元素在 岩石 中分配的表现 对含量和相对含量绝对含量单位 相对含量单位T 吨 % 百分之 × 10克 ‰ 千分之 × 10克 μg/g、g/ 10克 μg/亿分之 × 10微克 pg/g 万亿分之 × 10元素丰度 是 每一个 地球化学体系 的 基本数据 。可在同一或不同体系中进行用 元素的含量值 来进行 比较 ,通过 纵向 (时间)、 横向 (空间)上的 比较 ,了解元素 动态情况 ,从而建立起元素 集中 、 分散 、 迁移活动 等一些 地球化学概念 。从某种意义上来说,也就是在 探索 和 了解 丰度这一课题的过程中,逐渐建立起近代 地球化学 。② 研究 元素丰度 是 研究地球化学 基础理论 问题的 重要素材 之一 。宇宙天体是怎样 起源 的?地球又是如何 形成 的? 地壳 中主要元素为什么与 地幔 中的不一样?生命是怎么 产生和演化 的?这些研究都离不开地球化学体系中 元素丰度 、 分布特征 和 规律二、 元素在太阳系中的分布规律获得 太阳丰度 资料的主要途径陨石 的 化学成分太阳系 元素 丰度规律(一) 获得太阳丰度资料的主要途径大家都知道我们地球所在的 太阳系 是由 太阳 、 行星 、 行星物体 (宇宙尘 、 彗星 、 小行星 ) 其中 太阳 的质量占太阳系总质量的 其他成员的总和仅为 所以太阳的成分是研究太阳系成分的 关键 。 获得 太阳元素丰度 资料的途径主要有以下几种:1. 光谱分析 :对太阳和其它星体的 辐射光谱 进行 定性 和 定量分析 , 但这些资料有两个 局限性 :一是有些元素产生的波长小于 2900Å, 这部分谱线在通过地球 大气圈 时被 吸收 而观察不到;二是这些光谱产生于 表面 , 它只能说明 表面成分 , 如太阳光谱是 太阳气 产生的 , 只能说明 太阳气 的 组成 。光谱分析仪 太阳光谱(一) 如测定 地壳岩石 、 各类 陨石 和 月岩 、 火星的样品 阿波罗 ” 飞船登月 , 采集了月岩 、 月壤样品 , 1997年美国 “ 探路者 ” 号 , 2004年美国的 “ 勇敢者 ”“ 机遇 ” 号火星探测器测定了火星岩石的成分 。析测定 星云 和 星际间物质 及研究宇宙射线 。由此可见 , 太阳系丰度是通过以上各种途径得到的 。宇航员 月球车 火星车太阳系景观(二) 陨石的化学成分陨石 是从 星际空间 降落到 地球表面 上来的 行星物体 的 碎片 。陨石是 空间化学 研究的重要对象,具有 重要的研究意义:① 它是认识 宇宙天体 、 行星的成分 、 性质 及其 演化 的最易获取、数量最大的 地外物质 ;② 也是认识 地球的组成 、 内部构造 和 起源 的主要资料来源;③ 陨石中的 60多种有机化合物 是非生物合成 的“前生物物质”,对探索 生命前期 的 化学演化 开拓了新的途径;④ 可作为某些 元素 和 同位素 的标准样品(稀土元素,铅、硫同位素)。要是由 镍 结晶硅酸盐 或两者的 混合物 所组成,按成份分为 三类:1) 铁陨石 ( 主要由 金属 98%) 和少量其他元素组成( S, P, 2) 石陨石 ( 主要由 硅酸盐矿物 组成(橄榄石、辉石)。这类陨石可以分为两类,即决定它们是否含有球粒硅酸盐结构,分为球粒陨石和无球粒陨石。3) 铁石陨石 ( 由数量上 大体相等 的 上述两类陨石的 过渡类型 。 但也有 少部分 是 碳质 。 碳质球粒陨石有一个 典型的 特点:碳的有机化合分子和主要由 含水硅酸盐 组成 。 它对探讨 生命起源 的研究和探讨 太阳系元素丰度 等各个方面具有 特殊 的意义 。 由于元素丰度几乎与太阳中观察到的 非挥发性 元素丰度 完全一致 , 碳质球粒陨石的化学成分已被用于估计太阳系中 非 挥发性元素 的丰度 。图 CⅠ 型碳质球粒陨石元素丰度与太阳元素丰度对比 (据涂光炽, 1998)主要 矿物 组成: 金、橄榄石、辉石等。陨石中共发现 140种矿物,其中 39种在地球( 地壳浅部 )上 未发现 。如 褐硫钙石 陨硫铁 说明陨石是在缺水 、 氧 的特殊 物理化学 环境中形成的。均化学成分 必须要 解决两个问题:首先 要 了解 各类陨石的平均 化学成分 ; 其次 要 统计 各类陨石的 比例 。各学者采用的方法不一致。( 用 硅酸盐:镍 硫铁 =10: 2: 1)。陨石的 平均化学成分计算结果如下:2 . ÔÉ Ê¯ µÄ ƽ ¾ù »¯ ѧ ³É ·Ö Òª ¼Æ Ëã ÔÉ Ê¯ µÄ ƽ ¾ù »¯ ѧ ³É ·Ö ±Ø Ðë Òª ½â ¾ö Á½ ¸ö ÎÊ Ìâ £º ¢Ù Ê× ÏÈ Òª ÁË ½â ¸÷ ÖÖ ÔÉ Ê¯ µÄ ƽ ¾ù »¯ ѧ ³É ·Ö £» ¢Ú Æä ´Î Òª ͳ ¼Æ ¸÷ Àà ÔÉ Ê¯ µÄ ±È Àù ¡£ £¨ V . M . Go l d s c h m i d t ²É Óùâ Ëá ÑÎ £º Ä÷ - Ìú £º ÔÉ Áò Ìú = 1 0 £º 2 £º 1 £© Æä ƽ ¾ù ³É ·Ö ¼Æ Ëã ½á ¹ø Èç Ï £º Ôª ËØ O S % 3 2 . 3 0 2 8 . 8 0 1 6 . 3 0 1 2 . 3 0 2 . 1 2 1 . 5 7 1 . 3 8 K P 1 . 3 3 0 . 6 0 0 . 3 4 0 . 2 1 0 . 1 5 0 . 1 3 0 . 1 2 0 . 1 1 基本认识:从表中我们可以看到 O、 S、 石 的主要化学成分。根据对世界上众多各类陨石的研究,对陨石成分的看法还不甚一致,但 以下一些基本认识是趋于公认的 :①它们来自某种曾经分异成一个 富金属核 和一个 硅酸盐 包裹层的 行星体 ,这种天体的 破裂 就导致各类陨石的形成;② 石陨石 与地球上的 基性 、 超基性岩 矿物组成 和 化学成分 相似 , 铁陨石与 地核 的 化学成分 相似,陨石的 母体 在 组成 上、 结构 上与 地球 极为 相似 ;③各种陨石分别形成于 不同 的行星 母体 ,因为各类陨石具有 不同的年龄及 成分差异 ;④ 陨石 的年龄与 地球 的年龄 相近 (;⑤陨石等地外物体 撞击地球 ,将突然 改变 地表的 生态环境 诱发大量的生物灭绝 ,构成了地球演化史中频繁而影响深远的 突变事件 ,为此对 探讨生态环境 变化 、古生物 演化 和地层 划分 均具有重要意义。(三)太阳系元素丰度规律太阳系元素的丰度 估算各学者选取太阳系的物体是不同的 。 有的主要是根据 太阳 和其它 行星光谱 资料及 陨石物质 测定;有的根据 再加上估算方法不同 , 得出的结果也不尽相同 , 下表列出了 1998) 的太阳系元素丰度 ( 单位:原子数 /106 ( 部分 ) 。序号元素 推荐值相对误差(±1号元素 推荐值相对误差(±1 H 0 - 47 9 - 48 49 50 B 51 C 7 - 52 N 6 - 53 I 表可知:对于这样的数据我们应有一个 正确的的评价 :首先这是 一种 估计值 , 是反映目前人类对太阳系的 认识水平 ,这个估计值不可能是很精确的 , 随着人们对太阳系以至于宇宙体系的探索的不断深入 , 这个估计值会 不断的修正 ;它反映了 元素 在太阳系 分布的 总体规律 , 虽然还是很粗略的 ,但从 总的方面 来看 , 它反映了元素在太阳系分布的 总体规律 。如果我们把 太阳系元素丰度 的各种 数值 先取对数 , 随后对应其 原子序数 作出曲线图 ( 如下图 ) 时 , 我们会发现太阳系元素丰度具有 以下规律 :子序数 ( Z) 作横坐标。基本规律:1. 这两种元素的原子几乎占了太阳中全部原子数目的 98% 。2. 原子序数 较低 的范围内,元素丰度随 原子序数 增大呈指数递减 ,而在原子序数较大的范围内 ( Z> 45) 各元素丰度值很相近。3. 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。具有 偶数质子数 ( A) 或 偶数中子数 ( N)的核素丰度总是高于具有 奇数 的核素。这一规律称为奥多 亦即 奇偶规律 。4. 质量数为 4的倍数(即 α粒子 质量的倍数)的核素或同位素具有 较高 丰度。此外,还有人指出原子序数 ( Z)或中子数 ( N) 为“ 幻数 ” ( 2、 8、 20、 50、 82和 126等)的核素或同位素丰度最大。例如, 4Z=2, N=2)、 16O( Z=8, N=8)、 40Z=20, N=20) 和140=58,N=82)等都具有较高的丰度。 5. 具有很低的丰度,属于 强亏损 的元素,而 们是 过剩元素 。深入分析:通过对上述规律的分析,人们认识到在 元素丰度与原子结构及元素形成的整个过程 有着一定的关系。1. 与元素的原子结构有关 。原子核由质子和中子组成,其间既有核力又有库仑斥力,当中子数和核子数比例适当时,核最稳定,而具有最稳定原子核的元素一般分布最广。在原子序数 ( Z) 小于 20的轻核中,中子 ( N) /质子 ( P)= 1时,核最稳定,为此可以说明 4Z=2, N= 2)、 16O( Z=8, N=8)、 40Z=20,N=20) 等元素丰度较大的原因。又如偶数元素与偶数同位素的原子核内,核子倾向成对,它们的自旋力矩相等,而方向相反,量子力学证明,这种核的稳定性大,为此偶数元素核、偶数同位素在自然界的分布广。2. 与元素形成的整个过程有关 。 i、 等元素的亏损,这需从元素的起源和形成的整个过程等方面来分析。例如,根据恒星合成元素的假说,在恒星高温条件下 ( n× 106k), 可以发生原子 ( 加的热核反应,最初时刻 烧”产生 外在热核反应过程中 迅速转变为 2此在太阳系中 等元素丰度偏低的原因可能是恒星热核反应过程中被消耗掉了。自学思考题:为什么太阳系中只有前 10种元素起主导作用 ?为什么太阳系元素丰度随元素序数增加而逐渐降低 ? ( 参考书:陨石 、 地球 、 太阳系 .[法 ]阿莱格尔 , 地质出版社 )三 、地球的结构和化学成分(一 )球的内部结构认为由地壳、地幔、地核等不同层圈组成主要依据: 地震波传播速度的变化及地球内 物质密度的不均匀分布 等地球物理资料(间接资料)纵波(压缩波) P横波(剪切波) 1975)意: 400~1000650( 670) ③ 400~1000变区)先分壳幔核三层布伦模型 :A、 B、 C、 D、 E、 F、 深度 占总地球质量的比率 占地幔和地壳的比率 大陆地壳 0 - 50 海洋地壳 0 - 10 上地幔 10 - 400 0. 1 53 过渡带 4 00 - 650 1 下地幔 650 - 2890 外核 2890 - 5150 - 内核 5150 - 6370 - 引自 993)四、地壳元素的丰度研究 地壳元素丰度 是地球化学的一项重要的基础任务 。 地壳丰度是地球各层圈中研究最详细和较正确的 。地壳元素丰度确定的方法地壳元素的丰度特征地壳元素丰度研究的意义地壳元素分布的不均一性(一)地壳元素丰度的研究方法地壳 (大陆)的 化学组成 是认识地球 总体成分 、 分异演化 和 地球的动力学过程的基本前提,再加之大陆地壳是 人类生活 和 获取资源 的场所,为此大陆地壳化学组成的研究自地球化学学科诞生以来一直是研究的中心问题之一。下面是几种研究地壳丰度的方法。924年发表的地球化学资料中计算出来的。他们的 思路 是在地壳上部 16公里范围内(最高的山脉和最深海洋深度接近16公里)分布着 95%的岩浆岩 , 4%的页岩, 砂岩, 灰岩,而这 5%沉积岩也是岩浆岩派生的,因此认为 岩浆岩的平均化学成分 实际上可以代表地壳的平均化学成分 。其作法如下:① 在世界各大洲和大洋岛屿采集了 5159个不同岩浆岩样品和 676件沉积岩样品;②对 53种元素进行了定量的化学分析;③其样品的数量相当于这些样品在地球表面分布面积的比例 ;④ 计算时用算术平均求出整个地壳的平均值。他们的工作具有 重大的意义 :①开创性的工作,为地球化学发展打下了良好的基础;②代表陆地地壳成分,其数据至今仍有参考价值。巧研究法)1) 哥尔德斯密特 ( 采集了挪威南部冰川成因粘土( 77个样)用其成分代表地壳平均化学成分,其结果与克拉克的结果相似,但对微量元素的丰度做了大量补充和修订, 与表生条件下, 2) 维诺格拉多夫 ( 1962) 岩石比例法是以两份酸性岩加一份基性岩来计算地壳平均化学成分。3) 泰勒和麦克伦南 ( 985)提出细粒碎屑沉积岩,特别是泥质岩,可作为源岩出露区上地壳岩石的天然混合样品,用太古宙后页岩平均值扣除 20%计算上部陆壳元素丰度。综合上述各种研究方法,根据目前对地壳的认识,显然具有以下的 不足之处 :首先采用的地壳的概念不统一,均未按照 现代地壳结构模型 来考虑;其次没有考虑岩石组成随深度和构造单元的变化。图 1992)露地表的 大陆地壳剖面 ( 研究大陆地壳元素丰度的良好样品。这样的剖面仅分布在少量地区,为了研究地壳深部(下地壳)的成分还可以采用火山岩中深部地壳包体(探针岩)和地球物理法(地震波)。尽管各家所采用的研究方法不同,但所得得地壳主要元素丰度的 估计值还是相互接近 的,这充分说明其估计值是比较精确的 。(二)地壳元素的丰度特征1. 地壳中元素的相对平均含量是极不均一的 , 丰度最大的元素是O: 47%, 与丰度最小的元素 017倍 。 相差十分悬殊 。前九种元素: O、 K、 九种 : 十五种元素占 其余元素 仅占 表明:地壳中只有少数元素在数量上起决定作用 ,而大部分元素居从属地位 。(二)地壳元素的丰度特征2. 对比地壳、整个地球和太阳系元素丰度数据发现,它们在元素丰度的排序上有很大的不同:太阳系:H>>>C>g>地球:>i>>l>>l>a>>i>壳和地球都明显地贫 H, 地壳与整个地球相比,则明显贫 g,同时富集 a。 这种差异说明什么呢 ?分析结论:由宇宙化学体系形成地球的演化(核化学)过程中必然伴随着 气态元素 的逃逸。而地球原始的化学演化(电子化学)具体表现为较轻易熔的碱金属铝硅酸盐在地球表层富集,而较重的难熔镁、铁硅酸盐和金属铁则向深部集中。由此可见地壳元素的丰度取决于 两个方面的原因 : 元素原子核的 结构 和 稳定性 ;宇宙物质形成地球的整个演化过程中物质的 分异 。总之,现今地壳中元素丰度特征是由元素起源直到太阳系、地球、(地壳)的形成和存在至今这一段漫长时期内元素演化历史的最终结果。(二)地壳元素的丰度特征3. 地壳中元素丰度不是固定不变的 , 它是不断变化的开放体系 。① 地球表层 H、 每天降落到地球表层的地外物质 102~105吨;③ 地壳与地幔的物质交换;④ 放射性元素衰变;⑤ 人为活动的干扰 。( 三 ) 元素地壳丰度研究的地球化学意义元素地壳丰度 (克拉克值 )是地球化学中一个很重要的基础数据。它确定了地壳中各种地球化学作用过程的 总背景 ,它是衡量 元素集中 、 分散 及其 程度 的 标尺 ,本身也是影响元素地球化学行为的重要因素。1. 控制元素的地球化学行为1)元素的克拉克值在某种程度上影响元素参加许多化学过程的浓度,从而支配元素的地球化学行为。例如 ,地壳元素丰度高的 K、 天然水中高浓度,在某些特殊环境中,发生过饱和作用而形成各种独立矿物(盐类矿床);而地壳元素丰度低的 天然水中极低浓度,达不到饱和浓度,为此不能形成各种独立矿物而呈分散状态。2) 限定自然界的矿物种类及种属实验室条件下 , 化合成数十万种化合物 。自然界中却只有 3000多种矿物 。 矿物种属有限( 硅酸盐 氧化物 、 氢氧化物 其他氧酸 硫化物 、 硫酸盐 卤化 自然元素 其它 ) 。如图所示:2 5 . 81 2 . 72 3 . 42 4 . 74 . 35 . 83 . 3¹â Ëá ÑÎÑõ »¯ Îï ¡¢ Çâ Ñõ »¯ÎïÆä Ëû º¬ Ñõ ÑÎÁò »¯ Îï ¡¢ Áò Ëá Ñα »¯ Îï×Ô È» Ôª ËØÆä Ëû问题:为什么酸性岩浆岩的造岩矿物总是长石、石英、云母、角闪石为主?因为地壳中 O, K, 度大,容易达到形成独立矿物的条件。自然界浓度低的元素很难形成独立矿物,如硒酸锂(硒酸铷 (但也有例外, “ 素地壳丰度很低 (10 但是它可以形成独立的矿物柱石 ),其原因我们在下一章里面讲述 。自然界常见的矿物钠长石 黄水晶石英云母3) 限制了自然体系的状态实验室条件下可以对体系赋予不同物理化学状态,而自然界体系的状态受到限制,其中的一个重要的因素就是元素丰度的影响。例如,酸碱度 化还原电位也是如此。4)对元素亲氧性和亲硫性的限定在实验室条件下,化合物组成的剂量可以任意调配。在自然条件下,情况就不同了:在地壳 地幔,陨石缺 环境,能形成 硫钙石 )。2. 可作为微量元素集中、分散的标尺1)可以为阐明地球化学省 (场 )特征提供标准。例如在东秦岭地区进行区域地球化学研究表明:东秦岭是一个 富 球化学省 , 样的区域地球化学背景,有利于形成 源: × 10秦岭 10境:克山病病区中土壤有效 饮水 食中 致人体 些 元素克拉克比值 是相对稳定的,当发现这些元素比值发生了变化,示踪着某种地球化学过程的发生。例如 稀土元素比值 、 ( K/r/质相似,难以彼此分离,有相对稳定的比值。一旦某地区、某地质体中的某元素组比值偏离了地壳正常比值,示踪着某种过程的发生。8矿化 。2) 指示特征的地球化学过程3) 浓度克拉克值和浓集系数浓度克拉克值 = 某元素在某一地质体中平均含量 /某元素的克拉克值> 1 意味该元素在地质体中集中了< 1 意味该元素在地质体中分散了区域浓度克拉克值 =某元素在区域内某一地质体中平均含量 /某区域元素的丰度值浓集系数 = 某元素最低可采品位 /某元素的克拉克值 ,反映了元素在地壳中倾向于集中的能力。 5000和 14000, ,这说明 . 地壳丰度对地壳能源的限制地壳的能源有两个主要来源,一个是 太阳能 ,另外一个是 放射性元素的衰变能 。放射性衰变能是由放射性元素 ( K、 U、 的类型和数量所决定的。例如,地球经过 45亿年的演化, 2355%,2380%左右,而 2320%, 周而复始,为地球提供能量。(四 ) 地壳元素分布的不均一性整个 地球 元素分布是 不均匀的 , 地壳也是一样 , 地壳元素的分布不论在空间上及时间上都是不均一的 。这与地壳 , 乃至于地幔物质分异的整体过程联系起来 。空间 上分布的不均一性时间 上地壳元素分布的不均一性1. 空间上分布的不均一性垂向深度(陆壳): 上下地壳元素丰度的不均匀性:上地壳 : 0- 8~12酸性火成岩、沉积岩;下地壳 : 8~12霍面 麻粒岩、玄武岩。上地壳元素丰度 / 下地壳元素丰度:: i 1: C, K, U,映了地壳物质在分异调整过程中的宏观趋势。1. 空间上分布的不均一性横向分布 :大陆地壳和海洋地壳的不均一性洋壳 :占地球表面 60% 以上,厚 5们的化学成分与地幔物质相似,以镁、铁硅酸盐为主,主要分布着 壳 :占地球表面 30%,厚 30们的化学成分由铝、钾硅酸盐组成,主要分布着亲氧及亲硫元素 W, 壳内 :板块间、区域间、地质体间、岩石间、矿物间元素分布不均一性。2. 时间上地壳元素分布的不均一性随着地质历史的发展,元素的活动与分布有着明显的规律性。地史早期 :一些稳定元素在地史早期富集。要产在前寒武纪;主要产在前寒武纪元古代(前寒武纪变质铁矿占世界铁矿储量 60%)。地史晚期 :一些活泼的不稳定元素向着地史晚期富集。等元素:钨成矿作用高峰期在中生代(燕山期)。2. 时间上地壳元素分布的不均一性世界部分大陆(北美、南非、印度)不同地史时期 成矿元素变化规律 :前寒武纪 : U(占这些元素储量 50%以上 );古生代 : U, 次为 W, 中生代 : W, 新生代 : 上是从地质历史大的时间跨度上来说是这样,就是从某一时期内元素在时间上的分布也是不均匀的。实例:我国南方各地稀有元素的富集都有与中生代燕山期花岗岩有关 , 但各稀有元素之间在成矿时间上也大致有一时间先后顺序: ΣΣY ( → r) →岗岩的岩浆演化历史 有着密切的关系 。从以上资料可以看出 , 不仅应了解元素的集中趋势 , 而且研究元素的时空不均一性显得更为重要 。 研究元素在区域上空间分布及时间演化趋势对于为国民经济服务 ( 资源 、 环境 )有着十分重要的意义 。五、具体区域元素丰度的研究从上面的讨论中我们可以清楚的知道,元素在太阳系、地壳中的丰度是地球化学研究的基础数据,但是我们一般都是在某个具体的区域内工作,因此更关心的是具体工作 区域内元素的分布规律 。当我们想研究某地质体中元素是相对富集还是相对贫化了,拿什么做标准呢?只有与具体区域内元素的区域丰度来进行比较会更有实际意义,而与地壳丰度对照,只能得到一般概念。为此,区域元素分布研究是区域地球化学研究的一项基础工作。(一) 域地壳 (岩石圈)体系的 物源 、物理化学特征 的重要基础数据;析区域构造演化 历史及 区域成矿规律 提供重要的基础资料;态环境 ,为工业、农业、畜牧业、医疗保健等事业提供重要信息。(二) — 靶区的选择根据工作任务和区域特征来选择工作范围。区域找矿 :应该尽量与构造单元中成矿区、带结合起来,因为一定的构造环境中的成矿带往往与一定的地球化学过程相联系,某个特定的地球化学必然具有某些特色元素的分布。例如长江中下游 生环境 :某流域水系沉积物中元素的高值区与该流域源区原岩的化学组成及元素本身的地球化学性质等因素有关。例如 沿长江流域冲积成因土壤镉元素高值带 。如下图所示 。 土壤 ) 类型的样品 ,对所获的样品进行测试分析 , 然后按照各类岩石在区域内所占的比例 , 求出该区域 ( 表壳 ) 元素的丰度 。为了要了解元素空间分布规律 ( 一般是二维平面 ) 就需要样品在空间上有一定密度的展布 。如沿江镉的地球化学图( 上图 ) , 就是每平方公里采集一个土壤样品 (在采样点附近用梅花状 5点采样组合成一个样 ) , 再通过计算机成图展示出 镉元素 空间分布趋势 ( 右图 ) 。 现代沿江冲积物镉含量较高 ,那么历史上的又如何呢 ?从表中我们可以看到 , 近 70是各种地质、地球化学作用的综合结果,而每一个主要的地质地球化学过程,元素的活动必然有其特定的组合和强度 。因此,在元素时空分布的资料中,蕴含着丰富的地球化学信息。例如:沿长江(汉江)冲积成因土壤中镉是从哪里来的?为什么样会形成高值带?土壤类别 2O 26) 27) n n/ s s/ o i 26) 105 4 80 27) 127 11 76 长江、汉江冲积成因土壤化学组成特征氧化物: % ,其余: mg/号内为样品数分析测试单位:武汉岩矿测试中心。结论 1:用 r+r+ 图可见,长江与汉江冲积成因土壤化学组成具有明显的差别。 67892 4 6 8 10g O + C a O ( % )长江汉江56789100)×20 140 160 180C r + N i ( 1 0 )×- 61 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0C r + N i ( 1 0 )×- 6长江汉江0 . 40 . 81 . 21 . 60)×-656789100)×20 140 160 180C r + N i ( 1 0 )×- 61 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0C r + N i ( 1 0 )×- 6长江汉江0 . 40 . 81 . 21 . 60)×-6两江汇水域表壳岩石化学组成特征作为土壤母岩的沉积物来自各自的汇水流域 , 河流沉积物中化学组成的差异 受控于各自汇水域表壳岩石的化学组成 。 为此 ,长江沿江冲积成因土壤的化学组成受长江中上游流域 —— 扬子陆块表壳岩系化学组成的制约 , 而汉江冲积成因土壤的化学组成则受汉江中上游流域 — 秦岭造山带表壳岩系化学组成的限定 。长江汉江秦岭造山带扬 子 陆 块扬子陆块、秦岭造山带上地壳化学组成化学组成构造单元s r o 6 33 93秦岭造山带 2 40 26氧化物: % ,其余: mg/层中的一个明显特征是碳酸盐发育,为此风化后的沉积物 壤呈碱性。而 秦岭造山带 表壳岩系中基性火山岩比例大,这样, 发育的土壤中性偏酸。这些特征都分别被长江、汉江冲积成因的灰潮土对应地继承下来了。结论 2:例 2:华北地台南缘与秦岭褶皱系北缘界线(豫西段)森林植被覆盖、区域土壤地球化学测量;i,,什么?北侧:华北地台,碳酸盐岩南侧:秦岭褶皱系,基性火山岩 界线 黑沟断裂带例 在西安一带是中华民族发祥地之一,周秦汉唐等十几个王朝建过都, 秦始皇墓葬“纳百川,容天地” 水银( 河流,皇亲贵族死后“涂红绘彩”。地球化学汞气测量来确定墓穴空间位置。区域元素分布不均匀 →由各类岩石、矿物引起 →各类岩石、矿物中元素含量差别是悬殊的。各种岩石类型和组成矿物中元素含量及变化是地球化学研究的始点。1 )各类型岩石中元素的平均含量自学2 )岩石中元素在组成矿物间的分
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本文标题:应用地球化学0-1(12345)-地球化学5课
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