微量元素地球化学内容回顾.pptx

复习内容 稀溶液定律 能斯特分配定律 分配系数 微量元素的定义 只要某元素在体系中的含量低到可以用稀溶液定律来描述其行为，即可称微量元素(通常0.1 wt%)。 常用的微量元素包括：Ni,Cr,Rb,Sr,Ba,Pb,REE,Th,U,Zr,Hf,Na,Ta 可以直接获取的是：元素的质量分数 如何将其与元素的分配规律联系？ 稀溶液定律的意义 定量描述元素的浓度（可换算为质量分数）与活度的关系 ai = γi‘ Ci 化学势（即Gibbs自由能）决定元素如何分配（能斯特分配定律），与活度有关 μi = μio + RT lnai 所以通过稀溶液定律，可以将元素的质量分数与元素的分配规律联系起来 稀溶液定律 极稀薄的溶液中，溶质的活度正比于其摩尔浓度 ai = γi χi 摩尔浓度 (χi, mol/L) 与质量分数 (Ci, μg/g) 的关系 χi = 1000ρ/M·Ci Ci = M/(1000ρ)·χi Ρ密度(g/cm3)，M溶质的摩尔质量(g/mol) 溶质的活度与其质量分数的关系 ai = γi χi = γi·1000ρ/M·Ci 一定温度、压力条件下，常数, γi 分配定律 化学势：物质的各分子Gibbs自由能 μiα = μio,α + RT lnaiα μiβ = μio,β + RT lnaiβ 两相平衡时化学势相等 μiα = μiβ μio,α + RT lnaiα = μio,β + RT lnaiβ RT ln(aiβ/aiα) = μio,α – μio,β aiα/aiβ = e(μio,β - μio,α)/RT （1）若代入ai = γi χi，可得 χiα/χiβ = (γiβ/γiα) ? e(μio,β - μio,α)/RT = D*i(P-t)或D*iα/β （2）若代入ai = γi‘ Ci，可得 Ciα/Ciβ = (γiβ’/γiα’) ? e(μio,β - μio,α)/RT = Diα-β Diα-β = Ciα/Ciβ 一定温度、压力条件下，常数 一定温度、压力条件下，常数 分配系数 Diα-β = Ciα/Ciβ = e(μio,β - μio,α)/RT μoα μoβ，D 1，微量元素更多的进入β相 μoα μoβ，D 1，微量元素更多的进入α相 μoα ≈ μoβ，D = 1，微量元素在两相中含量相等 若α为固相solid， β为熔体相liquid： Di = Cis/Cil 总分配系数 (Di) 岩石中某元素的总分配系数，等于岩石中所有矿物的分配系数与岩石中各矿物含量乘积之和 Di = ∑ wi Di wi = 岩石中矿物含量 Di = 元素i 在矿物A 中的分配系数 75公里深上地幔橄榄岩包体 75公里深上地幔橄榄岩包体 石榴石二辉橄榄岩 淡绿色：橄榄石 深绿色或棕色：斜方辉石 翠绿色：单斜辉石 紫红色：石榴石 部分熔融将形成玄武岩 为方便计算，假定各矿物所占质量比例为： 50% Ol＋30% Opx＋10% Cpx＋10% Grt (wt%) 计算实例 石榴石地幔橄榄岩 = 50% Ol＋30% Opx＋10% Cpx＋10% Grt (wt%) 计算结果：DEr = (0.5×0.026) + (0.3×0.23) + (0.10×0.583) + (0.1×4.7) = 0.610 课堂小测验 Mineral Ol Opx Cpx Grt Di = ? DSr 0.014 0.04 0.06 0.012 DNi 14 5 7 0.955 DLa 0.007 0.03 0.056 0.001 DLu 0.045 0.42 0.506 6.95 为方便计算，假定各矿物所占质量比例为： 50% Ol＋30% Opx＋10% Cpx＋10% Grt (wt%) 计算Sr、Ni、La和Lu的总分配系数Di 指出哪些是相容元素，哪些是不相容元素 指出部分熔融熔体中La和Lu谁更富集 计算Sr、Ni、La和Lu的总分配系数 指出哪些是相容元素，哪些是不相容元素 相容元素：Ni 不相容元素：Sr, La, Lu 指出部分熔融熔体中La和Lu谁更富集：La 答案 Mineral Ol Opx Cpx Grt Di = ? DSr 0.014 0.04 0.06 0.012 0.026 DNi 14 5 7 0.955 9.296 DLa 0.007 0.03 0.056 0.001 0.018 DLu 0.045 0.42 0.506 6.95 0.894