地壳丰度值特征及其地球化学意义

如题所述

对地壳中元素丰度表的分析可以看出,地壳中元素分布方面存在着如下的特征或规律:

1)元素相对的平均含量: 地壳中元素相对的平均含量极不均匀。丰度最大的元素O(47%)比丰度最小的元素 Rn(7 × 10- 16)在含量上可大 1017倍数量级。若按克拉克值递减的顺序排列各种元素(表 2 2),则前两种分布最广的元素(O,Si)的质量占地壳总质量的 76.5% ; 前 10 种元素(O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,Mn)的质量占99.58% ; 其余元素的质量不超过地壳总质量的 0.5% 。

表2-2 岩石圈中元素的克拉克值

2)原子数与克拉克值的关系: 按照元素周期表的顺序,元素的克拉克值有随着原子序数的增大而渐减的趋势。克拉克值减少的比率大致与原子序数(亦即核电荷)的 7 次方或 8 次方成正比。

3)偶数规律: 1914 年奥多(G.Oddo)和哈根斯(W.D.Harkins)发现地壳中原子序数和质量数均为偶数的元素或同位素丰度最大。其后费尔斯曼更指出在门捷列夫周期表中的几个相邻元素中,偶数元素的克拉克值一般大于与之相邻的奇数元素(地壳中偶数元素的分布量占 86% ,奇数元素占 14%)。

另外还有四倍规律、差六规律和核子的偶奇性等规律。无论怎样在如下几点可以形成共识: 地壳中元素的丰度不仅取决于元素原子核的结构和稳定性(决定宇宙中元素丰度的因素),同时又受地球形成前、地球形成时以及地球存在时期物质演化和分异的影响,上述这些规律可从图 2 1 得到一定程度的佐证。

图2-1 地壳中元素原子克拉克值相对于原子序数的曲线纵坐标为元素克拉克值的对数值(lgk)

地壳中元素的克拉克值主要是反映了地壳的平均化学成分,即反映了地壳作为一个物理化学体系的总特征以及地壳中各种地球化学过程的总背景。它既是一种影响地球化学行为的重要因素,又为地球化学提供了衡量元素集中分散及其程度的标尺; 同时也为地球化学找矿分析测试方法的灵敏度提供了总的标准。

元素克拉克值在某种程度上支配着元素的地球化学行为。如 K 和 Na 在地壳中的各种体系中都有较大的浓度,因此,可以形成各种独立矿物,甚至沉淀出易溶的氯化物,形成岩盐和钾盐矿床; 相反,Rb 和 Cs 由于克拉克值低,它们在各种地质体系中的浓度亦低,总是难于达到饱和浓度,而不能形成独立的矿物,总是呈分散状态存在于其他元素(主要是 K)的矿物中。

总之,在分析地壳中元素迁移、集中和分散等地球化学行为时,必须考虑元素克拉克值这一重要因素。

克拉值可以为阐明地球化学省的特征提供一种标准。例如,某地区中浅色花岗岩类岩石大大多于镁铁质岩石,那么,在这个地区不仅 Mg 和 Fe 及其伴生的 Cr、Ti、铂族元素,甚至 Zn 等的含量都明显低于各自的克拉克值。相应地,该地区的多金属矿床中 Pb 含量也会显著高于 Zn 含量。

依据克拉克值可以计算地球化学性质相似或者有关的元素之间的平均比值,例如V / Fe或 Sc / Fe,Ni / Co 或 Se / S 和 Te / Se(对于硫化物来说,这种比值要比 Se 和 Te 的绝对含量重要得多)。REE,Zr 和 Hf,Nb 和 Ta,K 和 Rb 等都是难于分离的元素,如果它们之间的比值偏离了按照克拉克值计算出来的平均比值,这常常就成为一种地球化学标志,说明已经发生过某种特殊的地球化学过程。例如,Th/U 比值一般为 3.3 ~3.5,如果发现某一地区岩石中这比值已低于 2(常常接近 0.7),则可认为该地区存在着 U 的矿化活动;如果岩石中的 Th/U 比值为 2.5 ~4,则可认为区内存在着 U 和 Th 的矿化; 如果岩石中的Th / U 比值大于 5 达到 8 和 10,则可认为区内主要存在着 Th 的矿化(独居石、钍石、铁钍石),而无 U 的明显矿化。

克拉克值反映了岩石圈中的平均化学成分,提供了衡量各组成部分元素分配的尺度,如各类地质体、岩石或矿物中某元素的平均含量若高于其克拉克值,表明该元素相对集中; 反之,则说明相对分散。为了较好地表示元素的集散状况,维尔纳茨基提出了 “浓度克拉克值”的概念。浓度克拉克值的概念,对研究元素的分散、集中与迁移,进行地球化学找矿工作都具有重大意义。元素在矿床中的最低可采品位与克拉克值的比值,称为该元素的浓集系数。表 2 3 列出了某些元素的浓集系数。

表2-3 某些元素的 “浓集系数”表

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第1个回答  2020-02-01
𝚛b 2 0。𝖢 c
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和思想的范畴才可能交换,“存在”这个本身无所指的概念,却可以指明各种各样的存在物。“存在”这个设 定的所有范畴的前提,这个范畴的范畴,这个超越
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