第二章原生地球化学环境与元素.ppt

第二章 原生地球化学环境与元素的原生分布 天然环境可分为原生环境和次生环境。 ①原生环境，指天然降水循环面以下直到岩浆分异和变质作用发生的深部空间的物理化学条件的总和。 ②次生环境，是地表天然水、大气影响所及的空间所具有物理化学条件的总和。 原生环境是一种高温、高压、游离氧缺乏、水和其他流体循环受限制、无生物作用参加的环境，矿物岩石保持了形成时的状态。因此，原生环境中岩石的物质组成与状态，元素的分布是深部地球化学作用的记录，是研究深部地质作用最直接的证据。 第一节 地壳的物质组成与元素丰度 一、地壳的结构与物质组成 广义地壳包括岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。狭义的地壳则专指岩石圈中莫霍面以上的部分。 地球物理、地球化学和岩石学的研究证明，地球可以分成若干地球物理、地球化学性质不同的圈层。 二、地壳的元素丰度 丰度（Abundance）：泛指元素在宇宙体中的平均含量。 地壳元素丰度是指地壳中化学元素的平均含量，又称为克拉克值（附录1）。 戈尔德施密特、维尔纳茨基、费尔斯曼、梅逊、维诺格拉多夫、泰勒以及我国的黎彤在这方面也作出了重要贡献。 三、地壳元素丰度在应用地球化学研究中的作用 1.衡量研究区化学元素富集或贫化的程度 元素的克拉克值最广泛地被看作地壳的全球背景，作为衡量地壳的某一区段或所研究区域中元素富集或贫化的标准。 2.作为选择分析方法灵敏度的依据 元素的地壳丰度值提供了各元素背景含量的大致范围，在制定和选择分析方法时，地壳丰度值是必须参考的依据，要求分析方法的灵敏度要低于或接近于克拉克值。 3．判断特殊地球化学过程 某些地球化学性质相似的元素是以克拉克值比值为标准，可以判断某一地质体中发生过特殊的地球化学过程。常见的有V/Fe、Se/Fe、Ni/Co、Se/S和Se/Te。对于硫化物来说，这种比值比Se、Te本身含量重要得多；REE族元素，Zr和Hi、Nb和Ta、K和Rb都是难以分离的伴生元素，如果它们之间的比值偏离了克拉克值的比值，则说明发生了某种特殊的地球化学过程。 【例】金矿中的Au与Ag的比值 从大区域角度不同地区的Au与Ag的比值不同 从成矿作用中也有不同的显示 4.作为矿产资源评价预测的基本资料 美国： R（t）= A（％）×（109～1010） 日本： R＝A×（108～109） （塞基尼， 1963） 苏联： R= A ×1010.51 （奥夫琴尼柯夫，1971） A:某元素的丰度 R:为地球化学储量 四、成矿元素的浓集系数 化学元素在某一局部地段或某一地质体中的平均含量与地壳丰度之比叫做相对丰度，也叫浓度克拉克值。相应地，矿床作为一种特殊的地质体，以矿石的平均品位与该元素地壳丰度值之比称为矿石浓度系数。但矿石的平均品位因不同矿床而异，进而采用边界品位与其地壳丰度之比，称为最低浓集系数。它表示相应矿床形成时所需的最低富集倍数。 浓集系数反映了元素在地壳中局部集中（成矿）的能力。元素的浓集所能达到的程度，它既由元素本身地球化学性质所决定，又受环境物化条件与介质化学性质的影响。 浓集系数较大的元素在矿体周围呈现的地球化学异常强度较大。地球化学找矿中容易发现与识别这类异常，地球化学找矿方法对寻找这类矿床（如多金属硫化物矿床〕特别有效。 对于某些伴生的微量元素，如果其浓集系数较主要成矿元素明显地大，则这些伴生元素便是寻找该矿床的良好指示元素。Hg、Sb、Bi、As成为金矿床的指示元素便是这个原因。 第二节 各类岩浆岩中化学元素的丰度 岩浆岩与变质岩占整个地壳总质量的95％，其中又以岩浆岩为主，按其化学成分或矿物成分可以分成五大类：超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩及碱性岩。 研究地球化学元素在各类岩浆中的平均含量对于应用地球化学是十分重要的。因为正是不同岩石中的平均含量决定了各元素局部的背景值。此外，对于岩体评价，异常解释都是不可缺少的基础知识。 各类岩浆岩中化学元素的平均含量见附录2。 （1）碱金属元素：Li、Na、K、Rb、Cs从超基性岩→基性岩→中性岩→花岗岩→正长岩逐步增高，最高含量都在正长岩中，次高含量在花岗岩中。 （2）稀土元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu以及Ba、Zn等，具有与碱金属元素相似的分布特点，向偏碱性岩石富集的趋势很强。 （3）其余亲氧元素：Si、Be、Y、Sn、W、Ta、Th、U、Ti等含量从超基性岩、基性岩、中性岩至花岗岩明显增高，最高含量在花岗岩中。 （4）亲铁元素：Fe