微量元素的概念與性質(zhì)學(xué)習(xí)教案

1、微量元素的概念微量元素的概念(ginin)與性質(zhì)與性質(zhì)第一頁，共41頁。范圍內(nèi)范圍內(nèi). 第1頁/共41頁第二頁，共41頁。第2頁/共41頁第三頁，共41頁。ai拉烏爾定律（理想的）非理想亨利定律1.000 (=)*i0Jii+ RT lnk1.0RT ln k Ji 0ixi第3頁/共41頁第四頁，共41頁。ai拉烏爾定律（理想的）非理想亨利定律1.000 (=)*i0Jii+ RT lnk1.0RT ln k Ji 0ixiai拉烏爾定律（理想的）非理想亨利定律1.000 (=)*i0Jii+ RT lnk1.0RT ln k Ji 0ixi第4頁/共41頁第五頁，共41頁。 ai=KXi式

2、中式中 K K稱亨利常數(shù)稱亨利常數(shù), , 代表稀溶代表稀溶液中溶質(zhì)的液中溶質(zhì)的活度系數(shù)活度系數(shù)(xsh)(xsh)，它的大小與，它的大小與組分濃度無關(guān)，受組分濃度無關(guān)，受P P、T T和溶液性質(zhì)控制。和溶液性質(zhì)控制。亨利定律亨利定律(dngl)的數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式學(xué)表達(dá)式:第5頁/共41頁第六頁，共41頁。KDKD稱分配系數(shù)。稱分配系數(shù)。第6頁/共41頁第七頁，共41頁。第7頁/共41頁第八頁，共41頁。第8頁/共41頁第九頁，共41頁。第9頁/共41頁第十頁，共41頁。大，其中大，其中Yb的分配系數(shù)可從玄的分配系數(shù)可從玄武質(zhì)熔體的武質(zhì)熔體的 4.03增大到流紋質(zhì)熔體的增大到流紋質(zhì)熔體的40。第1

3、0頁/共41頁第十一頁，共41頁。斜長石00.511.522.5CeNdSmEuGdDyErYbLu元素分配系數(shù)流紋巖漿玄武巖漿第11頁/共41頁第十二頁，共41頁。單斜輝石00.511.522.5CeNdSmEuGdDyErYbLu元素分配系數(shù)流紋巖漿玄武巖漿第12頁/共41頁第十三頁，共41頁。2、溫度的影響、溫度的影響 分配系數(shù)與溫度的關(guān)系：分配系數(shù)與溫度的關(guān)系： 在溫度變化范圍在溫度變化范圍(fnwi)不大，不大，H視為常數(shù)時(shí)，視為常數(shù)時(shí)，分配分配 系數(shù)與溫度的倒數(shù)呈線性關(guān)系。系數(shù)與溫度的倒數(shù)呈線性關(guān)系。 BRTHRTHDKTKDPln)ln(2第13頁/共41頁第十四頁，共41頁。3

4、. 壓力對(duì)分配壓力對(duì)分配(fnpi)系數(shù)的影系數(shù)的影響響 壓力對(duì)分配壓力對(duì)分配(fnpi)系數(shù)的影響系數(shù)的影響相較小。相較小。RTVoTPK)ln(第14頁/共41頁第十五頁，共41頁。第15頁/共41頁第十六頁，共41頁。（三）微量元素在巖漿作用(zuyng)中的指紋效應(yīng)在巖漿體系中，不同性質(zhì)的微量元素優(yōu)先選擇在在巖漿體系中，不同性質(zhì)的微量元素優(yōu)先選擇在某種礦物或熔體中富集。某種礦物或熔體中富集。如斜長石對(duì)如斜長石對(duì)SrSr和和EuEu，云母對(duì)，云母對(duì)RbRb和和Ba, Ba, 鉀長石對(duì)鉀長石對(duì)BaBa、橄欖石對(duì)、橄欖石對(duì)NiNi、單斜輝石對(duì)、單斜輝石對(duì)CrCr、石榴石對(duì)、石榴石對(duì)YbYb金

5、紅石對(duì)金紅石對(duì)NbNb、TaTa等均具有極大等均具有極大(j d)(j d)的分配系數(shù)的分配系數(shù). .當(dāng)上述礦物從巖漿中分離時(shí)就會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)元素在當(dāng)上述礦物從巖漿中分離時(shí)就會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)元素在熔體中的貧化，反之則會(huì)在熔體中不斷富集。巖熔體中的貧化，反之則會(huì)在熔體中不斷富集。巖漿部分熔融過程與結(jié)晶過程的元素富集貧化效應(yīng)漿部分熔融過程與結(jié)晶過程的元素富集貧化效應(yīng)相反。相反。第16頁/共41頁第十七頁，共41頁。第17頁/共41頁第十八頁，共41頁。第18頁/共41頁第十九頁，共41頁。第19頁/共41頁第二十頁，共41頁。第20頁/共41頁第二十一頁，共41頁。第21頁/共41頁第二十二頁，共41頁。第

6、22頁/共41頁第二十三頁，共41頁。 由由 y = n Xi y = n Xi熔熔 對(duì)對(duì) n n 微分微分: : dy/dn = n d Xi dy/dn = n d Xi熔體熔體/dn + Xi/dn + Xi熔體熔體 將將 dy/dn=KD Xi dy/dn=KD Xi熔體熔體 代入上式得：代入上式得： KD Xi KD Xi熔體熔體= n dXi= n dXi熔體熔體/dn + Xi/dn + Xi熔體熔體 整理得整理得: 1/ Xi: 1/ Xi熔體熔體(KD-1) dXi(KD-1) dXi熔體熔體=1/n dn =1/n dn 對(duì)對(duì)Xi0 - XiXi0 - Xi熔體；熔體；n0

7、- n n0- n 區(qū)間積分，得：區(qū)間積分，得： ln(n/n0)=1/(KD-1) ln (Xi ln(n/n0)=1/(KD-1) ln (Xi熔體熔體/Xi0)/Xi0) 去對(duì)數(shù)去對(duì)數(shù)(du sh)(du sh)，整理得：，整理得： Xi Xi熔體熔體/Xi0=(n/n0) (KD-1) =F KD-1 /Xi0=(n/n0) (KD-1) =F KD-1 （瑞（瑞利方程）利方程） 當(dāng)當(dāng)KD1KD1時(shí)，時(shí)， Xi Xi熔體熔體/Xi0=1/F/Xi0=1/F第23頁/共41頁第二十四頁，共41頁。0.81.00.60.400.281064210分離結(jié)晶作用CliC0iD=1D=1.1D=

8、2D=10D=0D=0.5F()殘余熔體占原始熔體的百分?jǐn)?shù)分離結(jié)晶分離結(jié)晶(jijng)過程中不同過程中不同D值微量元素濃度在殘余熔體中的變化值微量元素濃度在殘余熔體中的變化 第24頁/共41頁第二十五頁，共41頁。2. 平衡結(jié)晶平衡結(jié)晶(jijng)作用模型作用模型根據(jù)平衡結(jié)晶根據(jù)平衡結(jié)晶(jijng)作用條件，作用條件，推導(dǎo)的微量元素定推導(dǎo)的微量元素定量模型為：量模型為：CLi=C0i/D(1-F)+F CLi為殘余熔體中元素為殘余熔體中元素i的濃度，的濃度，C0i為初始熔為初始熔體元素體元素i的濃度；的濃度；D 總體分配系數(shù)；總體分配系數(shù)；F 殘余熔殘余熔體分?jǐn)?shù)（體分?jǐn)?shù)（1-F結(jié)晶結(jié)晶(

9、jijng)程度）程度）第25頁/共41頁第二十六頁，共41頁。1.08106420平衡結(jié)晶作用CilC0iF()殘余熔體占原始熔體的百分?jǐn)?shù)D=010.520100.80.60.40.2平衡結(jié)晶平衡結(jié)晶(jijng)作用過程中不同作用過程中不同D值微量元素濃度在殘余熔體中的變化值微量元素濃度在殘余熔體中的變化 第26頁/共41頁第二十七頁，共41頁。1. 1. 平衡實(shí)比熔融平衡實(shí)比熔融熔體與殘余固相連續(xù)地再平衡，直到熔體移出。熔體與殘余固相連續(xù)地再平衡，直到熔體移出。模型定量表達(dá)式模型定量表達(dá)式: : CLi=C0i/D+F(1-P) CLi=C0i/D+F(1-P) F F熔融程度，熔體占源

10、巖的質(zhì)量熔融程度，熔體占源巖的質(zhì)量(zhling)(zhling)比例數(shù)。比例數(shù)。P=PKD/L+ PKD/L+ PKD/L+.P=PKD/L+ PKD/L+ PKD/L+.KDKD每個(gè)礦物和熔體之間的分配系數(shù)，每個(gè)礦物和熔體之間的分配系數(shù)，D D總體分配系數(shù)總體分配系數(shù)PP、PP等為每種礦物對(duì)熔體的貢獻(xiàn)量，提供的熔體占等為每種礦物對(duì)熔體的貢獻(xiàn)量，提供的熔體占全部熔體的質(zhì)量全部熔體的質(zhì)量(zhling)(zhling)百分?jǐn)?shù)。百分?jǐn)?shù)。(二) 部分熔融作用(zuyng)模型第27頁/共41頁第二十八頁，共41頁。(二) 部分熔融作用(zuyng)模型第28頁/共41頁第二十九頁，共41頁。(二)

11、 部分(b fen)熔融作用模型第29頁/共41頁第三十頁，共41頁。分離分離(fnl)結(jié)晶結(jié)晶第30頁/共41頁第三十一頁，共41頁。第31頁/共41頁第三十二頁，共41頁。2. 2. 分離結(jié)晶作用：分離結(jié)晶作用： CLH= C0H/F CLH= C0H/F CLM=C0M/F CLM=C0M/FCLH/ CLM= C0H/C0M=CLH/ CLM= C0H/C0M=常數(shù)常數(shù)(chngsh)(chngsh) CLH/ CLM CLH/ CLM對(duì)對(duì)CLHCLH作圖為一水平直線作圖為一水平直線, ,分離結(jié)晶分離結(jié)晶條件下熔體的條件下熔體的CLH/ CLMCLH/ CLM等于母巖漿的比值等于母巖漿的比值. .第32頁/共41頁第三十三頁，共41頁。第33頁/共41頁第三十四頁，共41頁。1.5200.51LaSm051012La10-6分離結(jié)晶作用平衡部分熔融作用平衡部分熔融作用與分離結(jié)晶(jijng)作用的La/Sm判別圖解（據(jù)M.Treuil等，1975）1.冰島樣品；2.Bcykiancs洋中脊樣品第34頁/共41頁第三十五頁，共41頁。( (三三) ) 元素元素- -比值和元素比值和元素- -元元素巖漿作用判別圖解素巖漿作用判別圖解(tji)(tji)的應(yīng)用條件的應(yīng)用條件