1001091011 张佳伟
中国东部主要岩浆岩与沉积岩与世界此类岩石元素丰度比较
10010910班5组
张佳伟 程孙雪子 贾文彬 吴洪杰 石旭
摘要：通过将中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素丰度比较，分析其亲铁元素、大离子亲石元素、高场强元素以及稀土元素的变化规律，初步了解这些组元素在这些岩石中的丰度并且加深了对元素丰度的地球化学意义的理解。
关键词：中国东部岩浆岩；中国东部沉积岩；元素丰度；地球化学意义
一、 亲铁元素含量对比
亲铁元素与铁共生，主要存在于基性岩、超基性岩中（包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及铂族元素等等）。这些元素氧化物的形成热最小，与氧和硫的亲和力均弱，地壳中易于以自然金属状态存在，主要集中于地核中，其原子结构的特点是将外层电子为8～18电子的过渡结构，包括VII族和钼、铼等元素。
本次实习中我们小组主要研究的亲铁元素有Fe、Ni、Co、P、Ru、Rh、Pd、Pt、Au。这些元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度如图1。
图1亲铁元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度比较
分析：
1、 亲铁元素在这些岩石中的分布趋势大致相等，图中后半段的趋势改变是由于采用对数坐标所致，实际含量相差极小。
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2、 亲铁元素P之前和P之后的含量相差极大，P之前含量较高，P之后的贵金属Pt、Au等含量极低，甚至无法检出。
3、 亲铁元素在地壳中的含量普遍偏低，低于地球总体丰度。并且，在误差范围内，玄武岩等基性岩中的亲铁元素含量大于偏酸性岩石中的含量。 二、 大离子亲石元素含量对比
大离子亲石元素是指离子半径大，电荷低，离子电位π<3，易溶于水的元素，化学性质活泼，地球化学活动性强，特别是有流体参与的系统。典型代表为K、Rb、Sr、Ba、Cs、Pb2+、Eu2+等。这些元素离子的最外层多具有8个电子层结构，氧化物的形成热大于氧化铁的形成热，包括周期表中二、三周期（除氮、硫外）、四至七周期中I、II族主族、IV～VI族副族（除钼）与VII族中的锰等元素。其中离子半径大的亲石元素称为大离子亲石元素（large-ion lithophile, element LIL），包括钾、铷、钙、锶、钡、铊等。大离子亲石元素属于不相容元素。
本次实习中我们小组主要研究的大离子亲石元素有K、Rb、Cs、Sr、Ba。这些元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度如图2。
图2大离子亲石元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度比较
分析：
1、 这几种岩石中丰度较高的大离子亲石元素有K、Rb、Sr、Ba，而Cs的丰度则偏低，这可能与Cs本身在地球上丰度较低有关。
2、 大离子亲石元素均为不相容元素，故在出溶的岩浆中含量较高，从图中可以看出在酸性岩中这些元素的含量明显高于在基性岩中的含量，这是因为酸性岩浆演化程度比基性岩浆高，并且由此可以推断这些元素在地壳中的含量必然高于在地幔中的含量。
3、 由于这些元素化学性质活泼且易溶于水，故在流体丰富的系统中这些元素的含量应该较高。
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三、高场强元素含量对比
高场强元素离子电价较高、半径较小、具有较高离子场强(为离子电价与半径之比)的元素，其离子电位π>3，难溶于水，典型代表为Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE、Th、Ce、U、Pb4+、Ti等。这些元素地球化学性质一般较稳定，不易受变质、蚀变和风化作用等的影响，因此常用来恢复遭后期变化岩石的原岩性质。高场强元素与大离子亲石元素相对，二者共属于不相容元素。
本次实习中我们小组主要研究的高场强元素有Zr、Hf、Nb、Ta、Th、U、Ti、Ce。这些元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度如图3。
图3高场强元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度比较
分析：
1、 由于高场强元素与大离子亲石元素均为不相容元素，故其在这些地壳岩石中的分布趋势类似。
2、 这些岩石的Ti元素丰度表现出较大差别，基性岩（玄武岩）的Ti含量高于中性岩（闪长岩）高于酸性岩（花岗岩）。 四、 稀土元素含量对比
稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc）和钇(Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth Elements）。
本次实习中我们小组主要研究的稀土元素有La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。这些元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度如图4。
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图4稀土元素在中国东部主要岩浆岩（基性岩、中性岩、酸性岩）与沉积岩（页岩）与世界此类岩石元素中的丰度比较
分析：
1、 总体上，各种岩类的稀土元素球粒陨石标准化之后的趋势都呈现出轻稀土高重稀土低的特征，说明这些岩石都是原始地幔经过一定的演化之后的产物。 2、 这些岩类的稀土元素球粒陨石标准化之后的趋势表现出一定的差异。玄武岩的曲线相对较为平缓，而中酸性岩、沉积岩的曲线则较为陡峻，说明随着岩浆演化为酸性岩浆，轻重稀土元素呈现出更强的分异。
五、研究元素丰度的地球化学意义
元素丰度指的是元素的平均含量，确定着地球作为一个物理化学体系的总特征以及各地区化学过程的总背景。它既是一种影响元素地球化学行为的重要因素，又为地球化学提供了衡量地球体系中元素集中分散程度的标尺。
1.元素丰度值反应了某种化学元素在自然体中的质量，地壳元素丰度值确定着地壳的总特征及地壳中各种地球化学过程中的总背景。
2.元素丰度影响着元素参加地球化学过程的浓度，支配着元素的地球化学行为，可以为阐明地球化学的特征提供一种标准。依据元素丰度值可以计算出地球体系中地球化学性质相似或者相关的元素之间的平均值。
3.元素丰度值影响着元素参加地壳地球化学过程中的浓度，丰度值高的元素形成独立矿物或矿床的可能性较大，对于在矿产勘探的理论研究具有重要意义。 4.地球元素丰度与太阳系元素丰度之比较对于探讨太阳系起源、地球起源等问题也有着十分重要的意义。
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参考文献
[1]黎彤, 饶纪龙. 1963. 中国岩浆岩的平均化学成分. 地质学报, 43( 3):271～280. [2]黎彤, 袁怀雨, 吴胜昔. 1998. 中国花岗岩类和世界花岗岩类平均化学成分对比研究. 大地构造与成矿学, 22(1): 29～34.
[3]韩吟文，马振东.2003.地球化学.北京：地质出版社.
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