地殼中的元素精選(九篇)

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第1篇：地殼中的元素范文

關(guān)鍵詞：畢節(jié)；粉煤灰；理化性質(zhì)；測評

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A

1 檢測樣品與儀器試劑

1.1 樣品采集

本實驗中的樣品采集來源情況如表1所示。

1.2 儀器與試劑

電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）S-227、磁力攪拌器、萬分之一天平。試驗中所用玻璃器皿均經(jīng)過1 + 1 鹽酸浸泡4h，再純水清洗3次后備用。

2 理化性質(zhì)檢測

2.1 化學(xué)性質(zhì)

本次實驗對樣品的化學(xué)成分檢測采樣用了ICP-MAS法進行檢測。有文獻表明分析壓力、霧化器流量和采樣深度等是ICP-MS檢測的重要因素。結(jié)合相關(guān)研究，本次檢測實驗中ICP-MAS所選擇實驗的儀器參數(shù)如表2所示。

檢測結(jié)果表明，樣品中的化學(xué)成分含量豐富，涉及Si、Al、Mg、Fe、Ca、 Na及K等40多種元素，各化學(xué)組分含量差距迥異，為便于統(tǒng)計分析，現(xiàn)將樣品中化學(xué)元素分為“常量元素”（百分之一含量）和“微量元素”兩部分來羅列呈現(xiàn)，具體情況如表3和表4所示，其中的鎵、銦、鍺等稀散元素的含量情況已另列篇幅加以分析論述而不在此呈現(xiàn)，以及其中的少許含量在百萬分之一以下的元素含量情況也未在此加以呈現(xiàn)分析，將在后續(xù)研究中加以深入探索。

從表3可以看出，樣品中常量元素以硅元素含量為最高，最高含量達26.55%，折合為其氧化物SiO2，達56.45%，接近樣品總量的50%。由此可見本地區(qū)粉煤灰中的硅有著較大的資源化利用空間，比如提取硅酸鹽產(chǎn)品或用作生產(chǎn)硅肥等。樣品中含量居于硅之后的是鋁和鐵，這二者在樣品中的含量十分接近，均在10%左右，總體而言，以鋁的含量稍高，由此可見，本地區(qū)粉煤灰中的鋁、鐵等有價金屬有一定的資源化價值，比如從中提取鋁和鐵的化合物或單質(zhì)，或用作污水處理等。同時，由表3還可以看出，這樣品中含量居于前3位的3種元素表現(xiàn)出一定的正向增減性，這在一定程度上可以判斷該地區(qū)的煤礦中具有正向伴生性。樣品中含量居于前6位的元素含量變化情況如圖1所示。

由表4可以看出，樣品中含有種類繁多的微量元素，這些微量元素也差異極大。這些物質(zhì)雖含量較少，但其中的一些物質(zhì)在自然界中的豐度原本就較小，而樣品中所檢測出的上述元素含量大多數(shù)含量均高于其各自在自然界的平均豐度，比如鋯（在宇宙中的含量為0.05×10-6）、鋇（地殼中含量500×10-6）、錳（地殼中含量為950×10-6） 、鈰（地殼中含量為68×10-6）、 鑭（地殼中含量為32×10-6）、鎳（在宇宙中的含量為60×10-6）、釔（地殼中含量為30×10-6）、 鈮（地殼中含量為20×10-6）、錫（地殼中含量為2.2 ×10-6）、鐿（地殼中含量為3.3×10-6）、鎘（地殼中含量為0.11×10-6）、鉬（在地殼中的平均豐度為1.3×10-6）、鈧（在地殼中的平均豐度為16×10-6）等?？梢?，本地區(qū)粉煤灰中的某些組分也有一定的資源化價值和可能。

粉煤灰在帶來資源化可能的同時，也帶來了極大的環(huán)境隱憂，因為其中的很多組分有一定的毒性，比如鉛、鉻、錳、鉈等。此外，其中的某些元素還具有放射性，這讓粉煤灰對環(huán)境增添了更大的風(fēng)險性，提醒社會在積極探索粉煤灰的資源化的同時，也要努力探索因粉煤灰可能帶來的環(huán)境風(fēng)險防范和治理措施。

2.2 物理性質(zhì)

經(jīng)煤炭燃燒后產(chǎn)生的產(chǎn)物——粉煤灰，其物理、化學(xué)性質(zhì)與煤炭的品質(zhì)、顆粒、燃燒方式， 以及粉煤灰的排放和處理方式等因素有關(guān)。分析粉煤灰的物理性能， 主要包括其外觀顏色、密度、細度、松散容重和壓實密度等。本次試驗也在此基礎(chǔ)上從這幾個方面對樣品進行了物理性質(zhì)分析。

煤炭燃燒是一個復(fù)雜的化學(xué)過程，同時由于受煤炭品質(zhì)和燃燒條件等因素影響， 粉煤灰中的含碳量差異也較大。從色澤外觀上看，含碳量低的粉煤灰呈現(xiàn)灰色或灰黑色，含碳量越高，粉煤灰的黑色越深；從表5的數(shù)據(jù)可以看出， 樣品中的顏色以粉煤灰渣的顏色為最高，也表明粉煤灰渣中的燒失量最大；從表5也可以看出，樣品中的粉煤灰細度以細灰為最大，因此當(dāng)?shù)仉姀S產(chǎn)生的細粉煤灰活性較好，有較大的用作水泥、石膏等建材的商品灰開發(fā)價值。同時，由于當(dāng)?shù)胤勖夯抑刑己枯^高，如用這類粉煤灰制備燒結(jié)磚既可以節(jié)約一定的燃燒能耗，也可以減少資源的浪費和因粉煤灰排放引起的環(huán)境沖擊隱患。

3 結(jié)論與建議

從本次檢測分析可以看出，本地區(qū)粉煤灰中化學(xué)元素組成豐富，涉及Si、Al、Mg、Fe、Ca、 Na及K等40多種元素，這些化學(xué)組分中有多種組分具有較大資源化價值，比如其中含量較高的常量元素硅可以用作生產(chǎn)硅肺或者開發(fā)硅酸鹽產(chǎn)品，鋁可以用來提取鋁或凈水劑等含鋁產(chǎn)品等；其中含量較低的微量元素鋯、鋇、錳、鈰、 鑭、鎳、釔、鈮、錫、鐿、鎘、鉬、鈧等比其各自在自然界中的豐度要高，也有一定的資源化價值和可能。從對樣品的物理性能分析可知， 當(dāng)?shù)仉姀S粉煤灰燒失量較大，平均在5.95%， 具有燃料二次回收利用價值，細度0.08mm 篩余量為8.94%， 灰較細，較易開發(fā)為生產(chǎn)水泥、石膏等建材的商品灰。

本地區(qū)煤礦資源較為豐富，開采出來的大多數(shù)煤炭被投放到火電廠用作燃料后形成粉煤灰，這些粉煤灰的資源化利用率極低，且對會場周邊環(huán)境形成一定的環(huán)境風(fēng)險沖擊。因此， 為積極推動和促進本地區(qū)粉煤灰的資源化利用效應(yīng)，必須準確把握其理化性質(zhì)。這將有利于促進其優(yōu)質(zhì)優(yōu)用， 達到進一步的合理與有效開發(fā)。

參考文獻：

[1]全 玉.電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測氧化鎵中雜質(zhì)元素 [J]. 分析試驗室，2009（12）：107～110.

[2]薛群虎，楊 源，袁廣亮，等.粉煤灰理化性能研究 [J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2007（11）：91～94.

第2篇：地殼中的元素范文

地球化學(xué)的發(fā)展可以分為兩個主要階段。第一階段是自20世紀初至60年代末的這一時期。這一階段主要研究地殼的化學(xué)組成，提出了眾所周知的克拉克值（地殼的平均含量）概念，這給我們在評價元素的分散與集中狀態(tài)時提供了一個有用的參照。隨著分析技術(shù)的發(fā)展，使人們對微量元素的分析成為可能，地球化學(xué)也進入到了一個新的階段。隨著大量巖層、巖石、礦物以及隕石等化學(xué)分析數(shù)據(jù)的積累，人們發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素在地殼、不同巖石和礦物中的分布和分配是有規(guī)律的，地球化學(xué)就為闡明元素在地殼及其組成巖石和礦物中的分布和分配規(guī)律的需要而發(fā)展；人類對礦產(chǎn)資源日益增長的需求，又促進地球化學(xué)發(fā)展了地殼中元素集中、分散和遷移理論，以便更深入地研究礦產(chǎn)和巖石等形成規(guī)律，提供更有效的找礦方法。因此這一階段的地球化學(xué)就主要就是元素在地殼中的分布、分配、集中、分散及遷移歷史，對象基本是地殼中的元素、原子。

地球化學(xué)的理論與方法，在許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，由此形成了許多地球化學(xué)的分支學(xué)科。

分支學(xué)科一：找礦地球化學(xué)

人類發(fā)展所需的資源90%以上來自自然礦產(chǎn)，礦床的形成就是一個地球化學(xué)過程，只不過是多種因素耦合在一起的結(jié)果。絕大部分礦床在地表以下，人們不能憑肉眼直接觀察到礦床，為了探尋地表以下的盲礦體，就必須采用一些有效的方法技術(shù)，而找礦地球化學(xué)就是一種有效的方法。它是通過系統(tǒng)地采集樣品（包括巖石、土壤、水乃至氣體等介質(zhì)），分析這些樣品的地球化學(xué)指標（包括元素含量、氧化還原電位、酸堿度等），找出地球化學(xué)指標異常地段，進而發(fā)現(xiàn)礦體。當(dāng)今，找礦難度越來越大（主要是找礦深度增大），地球化學(xué)找礦所起的作用越來越重要。

在用地球化學(xué)方法與理論開展找礦時，有時為了總結(jié)找礦規(guī)律，需要查明地質(zhì)體的形成時代，人們常用同位素地球化學(xué)技術(shù)。該技術(shù)是從核物理學(xué)領(lǐng)域引進的，它的理論基礎(chǔ)是放射性同位素的衰變定理（N=Noe-t ，這里N是放射性元素衰變以后所形成的子體數(shù)量，No 是未衰變時母體的原子數(shù)，λ是衰變常數(shù)，t是衰變的時間），這為我們探索地質(zhì)體的形成年齡和某些地質(zhì)事件發(fā)生的年齡提供了有效手段。

分支學(xué)科二：農(nóng)業(yè)地球化學(xué)

農(nóng)業(yè)地球化學(xué)主要研究土壤的化學(xué)組分與農(nóng)作物生長發(fā)育的關(guān)系，它是地球化學(xué)與土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)學(xué)的結(jié)合。大部分人都知道，農(nóng)作物的生長主要受氣候的影響，不同氣候帶內(nèi)，農(nóng)作物的種類是不同的。但在相同的氣候背景條件區(qū)域內(nèi)，有些地段適宜某些農(nóng)作物生長，而不適宜另外的農(nóng)作物生長，甚至在很小的范圍內(nèi)，同類作物的果實，其品質(zhì)有很大差異。例如，各種農(nóng)特產(chǎn)就是如此。這主要與土壤的性質(zhì)有關(guān)，而土壤的性質(zhì)又取決于土壤的化學(xué)成分。因此，研究土壤的化學(xué)成分與農(nóng)作物的關(guān)系，對于改良農(nóng)作物的品質(zhì)、提高產(chǎn)量具有重要作用。

當(dāng)前，由于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，為了提高產(chǎn)量，往往施放了很多化肥，有些化肥對土壤性質(zhì)起到一個破壞作用。例如，使土壤酸化、堿化或結(jié)板。應(yīng)用地球化學(xué)的方法，查明土壤的化學(xué)成分，根據(jù)土壤所含元素的貧富“對癥下藥”，即可起到提高經(jīng)濟效益與改良土壤性質(zhì)的雙重效果。在近代農(nóng)業(yè)規(guī)劃中，前期進行農(nóng)業(yè)地球化學(xué)研究是很有必要的。

分支學(xué)科三：生態(tài)地球化學(xué)

在人類生態(tài)環(huán)境中，存在一個化學(xué)元素的循環(huán)系統(tǒng)，而生態(tài)系統(tǒng)就是其中重要的一環(huán)。有些元素從土壤、水體和空氣中進入生物體系，人類在食用生物的過程中又吸收了這些元素，經(jīng)人體消化，有些元素被人體吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)槿梭w的組成部分或能量，部分又被排泄出來，然后又進入化學(xué)元素的循環(huán)體系中。被人體吸收的元素一部分對人體是有益的，也是人體必需的，一部分可能對人體有害，從而引起各種疾病。因此，要采取措施，使人體盡量吸收有益元素、減少有害元素的吸收，就要應(yīng)用元素的生態(tài)地球化學(xué)理論與方法，開展環(huán)境生態(tài)地球化學(xué)評價，研究元素對人體的生物作用機理，可改善人類生活環(huán)境和促進人類健康。

分支學(xué)科四：環(huán)境地球化學(xué)

環(huán)境地球化學(xué)是環(huán)境科學(xué)與地球化學(xué)結(jié)合而形成的地球化學(xué)分支。主要研究人類環(huán)境中元素的地球化學(xué)行為，為環(huán)境保護和治理提供技術(shù)支撐。

隨著人類活動日益加速與擴大，對環(huán)境的影響越來越大，這種影響很多是破壞性的、和人類與自然的和諧共存是相悖的。環(huán)境破壞主要的表現(xiàn)形式之一就是環(huán)境污染，而環(huán)境污染是一些人為的化學(xué)元素和化合物疊加在自然界的物質(zhì)基礎(chǔ)之上，而環(huán)境地球化學(xué)的主要任務(wù)就是查明那些對人類健康影響有密切關(guān)系的元素在土壤、巖石、水體、空氣等介質(zhì)中的含量與演化規(guī)律，查明區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)特征，揭示地方性疾病發(fā)生的原因，為保護和治理環(huán)境提供技術(shù)支撐，為城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。環(huán)境地球化學(xué)日趨重要是必然趨勢。

分支學(xué)科五：宇宙地球化學(xué)

按地球化學(xué)的定義，研究宇宙的化學(xué)成分及特點不屬于地球化學(xué)的范疇，但生活在地球上的人類要對宇宙進行研究，因此把研究宇宙的化學(xué)成分與規(guī)律也作為地球化學(xué)的一個分支。

宇宙地球化學(xué)主要研究天體的化學(xué)成分、演化規(guī)律和對地球的影響以及探索宇宙的起因。

我國幾年前開展的“嫦娥工程”共包含4個系統(tǒng)，其中一個是地面應(yīng)用系統(tǒng)（即宇宙地球化學(xué)），這個系統(tǒng)主要對月球的物質(zhì)組成（包括礦物組成和化學(xué)組成）進行研究，查明月球物質(zhì)的化學(xué)成分及賦存狀態(tài)，為人類未來開發(fā)利用月球資源、探索月球的起因及演化趨勢提供依據(jù)，也為研究宇宙演化提供線索。由此可見，地球化學(xué)理論與方法在近代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要性。

綜上所述，作為與人類生存發(fā)展密不可分的地球化學(xué)學(xué)科，隨著人類的發(fā)展將起到越來越重要的作用。

隨著人類對未知領(lǐng)域探索的不斷進展，對地球化學(xué)理論與技術(shù)的需求也會與日俱增。人類活動空間日益擴大，“上天、下海、進極”就是明顯的例證。在探索宇宙、深海資源、極地資源與對人類的影響都離不開地球化學(xué)。在這些前緣活動中，地球化學(xué)的理論與方法是最重要的支撐。

此外，地球化學(xué)還可對某些特定的地質(zhì)（史）事件研究起到?jīng)Q定性作用，如地球上的恐龍滅絕事件，只能依靠地球化學(xué)研究得出結(jié)論。

地球化學(xué)的發(fā)展，也推動了其他技術(shù)的發(fā)展，特別是分析測試技術(shù)和儀器的研發(fā)在近年取得很多成果，地球化學(xué)的需求是主要原因之一。

第3篇：地殼中的元素范文

人們難免會有這樣的擔(dān)憂：現(xiàn)代社會賴以支撐的礦產(chǎn)資源有一天會不會枯竭？究竟哪一種資源會率先走向枯竭？科學(xué)家們認為，資源并不會枯竭。但這并不一定是個好消息，因為資源雖然不會枯竭，但在不久的將來出現(xiàn)的原材料供應(yīng)情況令人深感憂慮。

任何資源都不會“耗盡”

對資源“耗盡”，科學(xué)家是這樣理解的：首先，證明一種資源已經(jīng)被耗盡幾乎是不可能的，因為我們并沒有對地球的每一寸區(qū)域做到了如指掌；其次，在接近“耗盡”這個點時，剩余資源的價格會迅速飆升，迫使人們不得不轉(zhuǎn)而尋找其他替代品。例如，20世紀80年代，對冰晶石（用于制鋁工業(yè)）的開采因為剩余儲備太少失去開采價值而停滯，在此之后，人工合成的替代品取代了冰晶石。

從歷史上看，如果一種元素走向枯竭，人們便會尋找性能相當(dāng)?shù)奶娲?。可惜的是，?yōu)秀的替代品很難找到。在最近的一項研究中，耶魯大學(xué)的工業(yè)生態(tài)學(xué)中心負責(zé)人托馬斯?格拉德爾和他的同事們試圖尋找62種金屬的最佳替代品。在這些金屬中，有12種金屬沒有找到能夠滿足主要用途的替代品。62種金屬中，能夠滿足所有用途的替代品更是一個也沒找到。一旦使用性能較差的替代材料，電腦的運算速度會變慢，發(fā)動機的效率會下降。

地球上最稀缺的元素

有研究指出，如果按照地殼中的比重以及對人類社會的重要性來說，銠是地球上最稀缺的元素，緊隨其后的是金、鉑和碲。

銠 銠屬于鉑族金屬（鉑族金屬還包括鉑、鈀、銥、鋨、釕），鉑族金屬與金、銀一樣屬于稀貴金屬，在地球上的含量極少。鉑族金屬廣泛用于石油、汽車、電子、化工、原子能以及環(huán)保行業(yè)，它們在這些工業(yè)中用量不大，但起著關(guān)鍵作用，故有“工業(yè)維生素”之稱。其中銠在鉑族金屬中更是稀有中的稀有，其最主要用途是作為汽車尾氣凈化催化劑，可減少汽車有害物質(zhì)排放。隨著汽車產(chǎn)量日益增長以及環(huán)保標準日趨嚴格，未來汽車工業(yè)對銠的需求還將不斷增加。

碲 碲是一種稀有元素，在地殼中含量與金差不多，也是地殼中含量最少的半導(dǎo)體元素。碲的消耗量超過一半用在冶金工業(yè)中，以改善鋼的性能。碲的化合物還是制造太陽能薄膜電池的主要原料。未來幾十年里，碲必將成為非常重要的戰(zhàn)略資源之一。

鉍 鉍被公認為是一種安全無毒的“綠色金屬”，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、電子陶瓷等領(lǐng)域。由于鉍的綠色特性，它在許多領(lǐng)域有望替代有毒金屬鉛的使用。可是，盡管鉍的需求不斷增長，但受資源限制的影響，鉍的產(chǎn)量則在不斷下降。

銦 銦屬稀缺戰(zhàn)略金屬，在地殼中的分布量不僅小還極其分散，只是作為鋅和其他一些金屬礦中的雜質(zhì)存在。液晶顯示器和平板電腦、智能手機的屏幕對銦的需求占主導(dǎo)地位。此外，在太陽能電池、電子信息、國防軍事、航天航空、核工業(yè)領(lǐng)域也具有極其重要的戰(zhàn)略價值。

銻 銻是我國儲量、產(chǎn)量占世界第一的稀有小金屬，其消費的主要領(lǐng)域是在阻燃劑、鉛酸蓄電池、催化劑及玻璃工業(yè)等領(lǐng)域。中國以全球三分之一的儲量，承擔(dān)著世界九成以上的銻供應(yīng)。

鎢 鎢是世界上最硬的金屬，在工業(yè)鉆頭、刀具等領(lǐng)域無可替代，因此被稱為“工業(yè)牙齒”。鎢與銻、錫、稀土并稱為中國的四大戰(zhàn)略資源。

鎵 鎵作為新一代半導(dǎo)體材料，被譽為“電子工業(yè)脊梁”，廣泛應(yīng)用在智能手機、LED燈、太陽能發(fā)電、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。

鈷 鈷有“工業(yè)味精”之稱，是非常稀缺的戰(zhàn)略資源之一。絕大部分的鈷用于鋰離子電池的正極材料，每個手機電池中約含6.6克鈷，而每輛新能源汽車所需要鈷為10千克以上。可見，未來鈷的需求將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。

稀土元素 稀土元素是鈧、釔和鑭系元素共17種金屬元素的通稱。稀土元素被廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)、冶金、機械、石油、化工、玻璃、陶瓷、紡織、皮革、農(nóng)牧養(yǎng)殖等各個領(lǐng)域，如在鋼鐵和有色金屬中，只要加入極少量稀土元素就能明顯改善金屬材料各項性能。

第4篇：地殼中的元素范文

關(guān)鍵詞 玻安巖 玻玄巖 埃達克巖 贊岐巖 Y、Yb地球化學(xué)特征

中圖分類號：P588 文獻標識碼：A

1 玻安巖、玻玄巖、埃達克巖、贊岐巖簡述

1.1玻安巖和玻玄巖

（1）玻安巖（boninite）和玻玄巖（bonibasalt）為玻安巖系的兩個亞類。一類為玻安巖，其共同的化學(xué)特征是富SiO2，Ti/Zr值低，Zr/Y值高。另一類命名為玻玄巖，除了SiO2含量較低以外，Ti/Zr值高和Zr/Y值低是它的特征。（2）通常將已鑒定屬于玻安巖系的低Ti玄武巖改稱為玻安質(zhì)玄武巖可簡稱為玻玄巖，其以與其他低Ti玄武巖相區(qū)別。（3）玻玄巖和玻安巖同屬玻安巖系，與MORB相比，均以富大離子親石元素和難熔元素、虧損高場強元素及HREE為特征，其生成的環(huán)境也與MORB截然不同 （4）玻安巖相對玻玄巖來說，SiO2、大離子親石元素及Zr、Hf等較富，略虧損HREE、Y及過渡元素（V和Sc）， 為LREE富集或LREE及MREE略虧損型，Ti/Zr< 70，Zr/Y> 3，V/Zr< 10。而玻玄巖則略貧大離子親石元素和Zr、Hf等，REE分布為LREE 或MREE虧損型，但HREE及Y比玻安巖略高，Ti/Zr> 70，Zr/Y 10。玻安巖與玻玄巖地球化學(xué)特征的顯著差異，表明它們分別來自不同的源巖。（5）玻安巖和玻玄巖空間上彼此分開，可能表明各自產(chǎn)于不同的構(gòu)造環(huán)境，玻安巖產(chǎn)于消減帶之上的弧前環(huán)境，而玻玄巖則可能是弧后盆地擴張初期階段的產(chǎn)物。

1.2埃達克巖

（1）巖石類型為中酸性鈣堿性巖石，缺失基性端元，巖石組合為島弧安山巖、英安巖、鈉質(zhì)流紋巖及相應(yīng)的侵入巖。（2）主要礦物組合：斜長石+角閃石+黑云母+輝石+不透明礦物。（3）SiO2≥56%，Al2O3≥15%，MgO通常6%）。（4）與正常島弧安山巖―英安巖―流紋巖相比，低重稀土和Y（如Y≤18？0-6，Yb≤1.9？0-6），高Sr（大多數(shù)>400？0-6），高場強元素（HFSEs）含量相似。（5）一般具有正銪異常（少數(shù)具有極弱負銪異常）。（6）埃達克巖產(chǎn)出的兩種構(gòu)造環(huán)境：消減板片的深部和加厚地殼的底部。

1.3贊岐巖

（1）贊岐巖是一種黑色玻璃質(zhì)的火山巖，由玻璃、斜方輝石、磁鐵礦和斜長石組成，可含少量橄欖石、斜方輝石或單斜輝石斑晶，敲擊可產(chǎn)生清脆的響聲，可作為樂器使用。（2）其化學(xué)成分以富Si 質(zhì)（安山-英安質(zhì)）、較高的Cr、Ni含量及K/ Na 值（0.33-0.52）為特征。（3）富集LILE 和LREE，通常具弱的負銪異常，虧損高場強元素。（4）實驗表明，贊岐巖可能來自含水條件下的地幔橄欖巖的部分熔融，由于贊岐巖的SiO2含量較高（相對玄武巖而言），通常認為板塊消減帶之上的地幔楔環(huán)境是比較合理的解釋，水來自板塊消減帶。

2 Y、Yb的地球化學(xué)特征

Y（釔）大體代表了MREE的特征，Yb（鐿）為重稀土（HREE）。石榴石強烈富集HREE（Yb為代表），而角閃石顯示MREE的富集特征。低Y的特征要求熔融殘留相中保存角閃石和單斜輝石，低Yb的特征要求殘留相中有石榴石。根據(jù)熔漿―礦物平衡熱力學(xué)，大陸弧火成巖高Y和Cs是指示地殼中無石榴石的標志，因此也是指示地殼厚度不夠大的標志，因為石榴石只有在較高的壓力狀態(tài)下才能穩(wěn)定存在。同理Yb的含量也可以指示地殼厚度大小的標志。若Yb含量高，則殘留相中有少量或則無石榴石，則巖石形成的深度較淺；相反，若Yb含量低，則巖石形成的深度較大。

3 Y、Yb在上述四種巖中的含量與變化，對比差異

通過搜集資料得到148個樣品數(shù)據(jù)，其中玻安巖31個 、玻玄巖4個、埃達克巖66個、贊岐巖47個。得到在玻安巖、玻玄巖、埃達克巖、贊岐巖中Y的含量分別為：2-5？0- 6，5-12？0- 6，2-17.9？0- 6，11-18？0- 6；Yb的含量分別為：0.28-0.66？0- 6，

由以上討論及數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以得出結(jié)論如下：

（1）Y元素在玻安巖中含量最低，贊岐巖中含量最高，埃達克巖中含量變化幅度比較大。（2）Yb元素的含量，在玻玄巖含量最低，贊岐巖含量最高。埃達克巖含量變化區(qū)間較大。在不考慮其他因素的影響下推測：相對而言玻玄巖殘留相中石榴石含量最多，形成深度也是最大的；贊岐巖殘留相中石榴石含量最少，形成深度也最小。

參考文獻

[1] 王焰，張旗等.埃達克巖的地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義[J].地球科學(xué)，2000，35（2）：251-256.

[2] 張旗，錢青等.Sanukite（ 贊岐巖） 的地球化學(xué)特征、成因及其地球動力學(xué)意義[J].巖石礦物學(xué)雜志，2005.

第5篇：地殼中的元素范文

關(guān)鍵詞:鋯石;年代學(xué);地球化學(xué)特征;地質(zhì)應(yīng)用

隨著能夠顯示礦物內(nèi)部復(fù)雜化學(xué)分區(qū)的成像技術(shù)和高分辨率的微區(qū)原位測試技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,研究顆粒鋯石等副礦物微區(qū)的化學(xué)成分、年齡、同位素組成及其地質(zhì)應(yīng)用等已成為國際地質(zhì)學(xué)界研究的熱點[1]。鋯石U2Pb法是目前應(yīng)用最廣泛的同位素地質(zhì)年代學(xué)方法,鋯石的化學(xué)成分、Hf和O同位素組成廣泛應(yīng)用于巖石成因、殼幔相互作用、區(qū)域地殼演化的研究等,對地球上古老鋯石的化學(xué)成分和同位素的研究是追朔地球早期歷史的有效工具。筆者著重綜述鋯石的化學(xué)成分、同位素組成特征及其在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用。

1微區(qū)原位測試技術(shù)

鋯石等副礦物在地質(zhì)學(xué)中的廣泛應(yīng)用與近年來原位分析測試技術(shù)的快速發(fā)展密不可分。寫作論文目前已廣泛應(yīng)用的微區(qū)原位測試技術(shù)主要有離子探針、激光探針和電子探針等。

1.1離子探針

離子探針(sensitivehighresolutionionmicro-probe,簡稱SHRIMP)可用于礦物稀土元素、同位素的微區(qū)原位測試。在目前所有的微區(qū)原位測試技術(shù)中,SHRIMP的靈敏度、空間分辨率最高(對U、Th含量較高的鋯石測年,束斑直徑可達到8μm),且對樣品破壞小(束斑直徑10～50μm,剝蝕深度<5μm)[2-3],是最先進、精確度最高的微區(qū)原位測年方法。其不足之處是儀器成本高,測試費用昂貴,測試時間較長(每測點約需20min)。

2000年,CamecaNanoSIMS50二次離子質(zhì)譜開始用于對顆粒大小為1～2μm的副礦物進行U-Th-Pb年代學(xué)研究。寫作畢業(yè)論文NanoSIMS對粒度極細小的副礦物進行定年要以降低精度為代價,且用于U-Th-Pb定年還沒有進行試驗,還未完全估算出其準確度和分析精度,有可能在西澳大利亞大學(xué)獲得初步的成功[2,4]。

1.2激光探針

激光剝蝕微探針2感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀(la-serablationmicro2probe2inductivelycoupledplas-mamassspectrometry,簡稱LAM2ICPMS),即激光探針技術(shù)可實現(xiàn)對固體樣品微區(qū)點常量元素、微量元素和同位素成分的原位測定[5]。近年研制成功的多接收等離子質(zhì)譜(MC-ICPMS)可同時測定同位素比值,該儀器現(xiàn)今已經(jīng)成為Hf同位素測定的常規(guī)儀器[6]。近年來激光探針技術(shù)在原位測定含U和含Th副礦物的U-Pb、Pb-Pb年齡或Th-Pb年齡方面進展極快,在一定的條件下可獲得與SHRIMP技術(shù)相媲美的準確度和精確度,且經(jīng)濟、快速(每個測點費時<4min,可以直接在電子探針片內(nèi)進行分析[5,7-8]);但與SHRIMP相比,激光探針要求樣品數(shù)量較大,對樣品破壞大(分析束斑大小一般為30～60μm,剝蝕深度為10～20μm),其空間分辨率和分析精度一般低于SIMS、SHRIMP[1,9210]。

1.3電子探針、質(zhì)子探針、X射線熒光探針

電子探針(electronprobeX-raymicroanalysis,簡稱EPMA)、質(zhì)子探針(protoninducedX-rayemissionmicro-probe,簡稱PIXE)和X射線熒光探針(X-rayfluorescenceprobe,簡稱XRF)均屬微區(qū)化學(xué)測年技術(shù)。其優(yōu)點是可以直接在巖石探針片上進行測定,不破壞樣品,保留了巖石的原始結(jié)構(gòu),樣品制備方便,便于實現(xiàn)原地原位分析,與同位素定年相比,價格低廉,分析快速;其缺點是不能估計平行的U-Pb衰變體系的諧和性[1,11],且由于化學(xué)定年不需進行普通鉛的校正,容易導(dǎo)致過高估計年輕獨居石、鋯石等礦物的年齡[12]。

電子探針測定鋯石的Th-U-全Pb化學(xué)等時線年齡方法(chemicalTh2U2totalPbisochronmeth-od,簡稱CHIME)的優(yōu)點是空間分辨率高達1～5μm,可進行年齡填圖[5,8],可進行鋯石和獨居石、磷釔礦、斜鋯石等富U或富Th副礦物年齡的測定[11,13215];缺點是因?qū)b的檢出限較低而導(dǎo)致測年精度偏低,不能用于年齡小于100Ma的獨居石等礦物的定年。

質(zhì)子探針是繼電子探針之后發(fā)展起來的、一種新的微束分析技術(shù),能有效地進行微區(qū)微量元素、痕量元素的分析,近年來用于測定獨居石的U-Th-Pb年齡,其分析原理與電子探針相似。對EPMA無能為力的、小于100Ma的獨居石年齡的測定,PIXE具有明顯的優(yōu)勢[5,8]。

此外,近年逐步改進的X射線熒光探針在測定年輕獨居石年齡方面具有較大的優(yōu)勢。在分析束斑為40～60μm、使用單頻X射線的條件下,Pb的檢出限可達10×10-6,對于年齡為數(shù)十百萬年甚至是15Ma的年輕獨居石,可獲得與ICP-MS同位素定年相近的結(jié)果,XRF化學(xué)定年的精度和分辨率大大高于EMPA,但在相同空間分辨率的情況下,XRF化學(xué)年齡與同位素年齡測定的比較有待進一步研究。其另一優(yōu)勢是儀器成本較低,裝置簡單,易于組建和操作。但由于XRF的空間分辨率較低,因此不適于分析內(nèi)部具有不均一年齡分區(qū)的、粒度小的獨居石[12,16]。

盡管微區(qū)原位測試技術(shù)給出了重要的、空間上可分辨的年齡信息,但在精確度、準確度方面仍無法與傳統(tǒng)的同位素稀釋熱電質(zhì)譜技術(shù)(ID-TIMS)相比。寫作碩士論文在副礦物不存在繼承性(如對幔源巖石、隕石等中的鋯石進行定年)的情況下,ID-TIMS仍得到廣泛使用。

2鋯石U-Th-Pb同位素年代學(xué)

2.1鋯石U-Th-Pb同位素體系特征及定年進展

由于鋯石具有物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,普通鉛含量低,富含U、Th[w(U)、w(Th)可高達1%以上],離子擴散速率很低[17],封閉溫度高等特點,因此鋯石已成為U-Pb法定年的最理想對象[1]。

雖然鋯石通常能較好地保持同位素體系的封閉,但在某些變質(zhì)作用或無明顯地質(zhì)作用過程中亦可能丟失放射性成因鉛,使得其t(206Pb/238U)和t(207Pb/235U)兩組年齡不一致。造成鋯石中鉛丟失的一個最主要原因是鋯石的蛻晶化作用;此外,部分重結(jié)晶作用也是導(dǎo)致鋯石年齡不一致的又一原因[18-19]。

鋯石內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)雜的分區(qū),每一區(qū)域可能都記錄了鋯石所經(jīng)歷的結(jié)晶、變質(zhì)、熱液蝕變等復(fù)雜的歷史過程[20-21]。因此,在微區(qū)分析前,詳細研究鋯石的形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對解釋鋯石的U2Pb年齡、微區(qū)化學(xué)成分和同位素組成的成因至關(guān)重要。只有對同一樣品直接進行結(jié)構(gòu)和年齡的同步研究,才能得到有地質(zhì)意義的年齡。利用HF酸蝕刻圖像、陰極發(fā)光圖像(cathodoluminescence,簡稱CL)和背散射電子圖像(back2scatteredelectronimage,簡稱BSE)技術(shù)可觀察鋯石內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)[20]。

近年來,鋯石年代學(xué)研究實現(xiàn)了對同一鋯石顆粒內(nèi)部不同成因的鋯石域進行微區(qū)原位年齡分析,提供了礦物內(nèi)部不同區(qū)域的形成時間,使人們能夠獲得一致的、清楚的、容易解釋的地質(zhì)年齡,目前已經(jīng)能夠?qū)δ切┯涗浽阡喪瘍?nèi)部的巖漿結(jié)晶作用、變質(zhì)作用、熱液交代和退變質(zhì)作用等多期地質(zhì)事件進行年齡測定,從而建立起地質(zhì)過程的精細年齡框架。

例如,變質(zhì)巖中鋯石的結(jié)構(gòu)通常非常復(fù)雜,對具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋯石的定年可以得到鋯石不同結(jié)構(gòu)區(qū)域的多組年齡,這些年齡可能分別對應(yīng)于鋯石寄主巖石的原巖時代、變質(zhì)事件時間(一期或多期)及源區(qū)殘留鋯石的年齡等。對這些樣品中鋯石的多組年齡如何進行合理的地質(zhì)解釋,是目前鋯石U-Pb年代學(xué)研究的重點和難點[21],而明確不同成因域的鋯石與特定p-T條件下生長的、不同世代礦物組合的產(chǎn)狀關(guān)系是合理解釋的關(guān)鍵。吳元保等[21]的研究表明,鋯石的顯微結(jié)構(gòu)、微量元素特征和礦物包裹體成分等可以對鋯石的形成環(huán)境進行限定,從而為鋯石U-Pb年齡的合理解釋提供有效的制約。目前對變質(zhì)巖中鋯石、獨居石等礦物定年的主要方法是先從巖石中分選出測年用的單礦物,然后用環(huán)氧樹脂固定并拋光制成靶,再進行微形貌觀察和年齡的原位測定。但這樣往往破壞了待測礦物與特定地質(zhì)事件的原始結(jié)構(gòu)關(guān)系。為此,陳能松等[8]提出了原地原位測年的工作思路,即利用各種微區(qū)原位測試技術(shù)直接測定巖石薄片中與特定溫壓條件下生長的不同世代礦物組合、產(chǎn)狀關(guān)系明確的鋯石和獨居石等富U-Th-Pb的副礦物在不同成因域的年齡,從而將精確的年齡結(jié)果與特定的變質(zhì)事件或變質(zhì)反應(yīng)聯(lián)系起來。

2.2鋯石微區(qū)定年的示蹤作用

火成巖中耐熔的繼承鋯石可以保持U-Pb同位素體系和稀土元素(REE)的封閉,從而包含了關(guān)于深部地殼和花崗巖源區(qū)的重要信息[22-23],可用于花崗巖物源和基底組成的示蹤。寫作職稱論文筆者在研究江西九嶺花崗巖中的鋯石時,發(fā)現(xiàn)部分鋯石邊部發(fā)育典型的巖漿成因的環(huán)帶,其中心具有熔融殘余核(圖1)。SHRIMP分析表明,這2部分的年齡組成有明顯的差別,環(huán)帶部分的年齡約為830Ma,而核部的年齡集中在1400～1900Ma,核部年齡可能代表花崗巖源巖的鋯石組成年齡。

deleRosa等[23]通過研究葡萄牙境內(nèi)歐洲Variscan造山帶縫合線兩側(cè)的花崗閃長巖、星云巖中繼承鋯石的稀土元素和U2Pb同位素特征,發(fā)現(xiàn)這2組鋯石無論是在年齡譜上還是在REE組成上,均存在明顯差異,說明它們來源不同,即這2個地區(qū)深部地殼的物質(zhì)組成(基底)不同。

近年來,隨著LA-ICP-MS技術(shù)的發(fā)展,沉積巖中碎屑鋯石的年齡譜分析廣泛應(yīng)用于沉積巖源區(qū)物質(zhì)成分組成和地殼演化的研究[24-27]。通過對比盆地沉積物中鋯石的U-Pb年齡譜和盆地毗鄰山脈出露巖體的年齡,可以了解某一沉積時期沉積物源區(qū)的多樣性及盆地不同時期物源性質(zhì)的變化特征。該方法同時還可估算地層的最大沉積年齡。3鋯石化學(xué)成分特征及其在巖石成因中的應(yīng)用

通常,在組成鋯石的總氧化物中,w(ZrO2)占67.2%、w(SiO2)占32.8%,w(HfO2)占0.5%～2.0%,P、Th、U、Y、REE常以微量組分的形式出現(xiàn)。由于Y、Th、U、Nb、Ta等離子半徑大、價態(tài)高,寫作留學(xué)生論文使得它們不能包含在許多硅酸鹽造巖礦物中,趨向于在殘余熔體中富集,而鋯石的晶體結(jié)構(gòu)可廣泛容納不同比例的稀土元素,因此鋯石成為巖石中U、Th、Hf、REE的主要寄主礦物[1,28231]。稀土元素和一些微量元素是限定源巖性質(zhì)和形成過程最重要的指示劑之一,鋯石中的離子擴散慢,因此鋯石中的稀土元素分析結(jié)果可為它們的形成過程提供重要的地球化學(xué)信息。

3.1鋯石中的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值

大量的研究[21,28]表明,不同成因的鋯石有不同的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值:巖漿鋯石的w(Th)、w(U)較高,w(Th)/w(U)比值較大(一般大于014);變質(zhì)鋯石的w(Th)、w(U)低,w(Th)/w(U)比值小(一般小于011)。但也有例外情況,有些巖漿鋯石就具有較低的w(Th)/w(U)比值(可以小于0.1),部分碳酸巖樣品中的巖漿鋯石則具有異常高的w(Th)/w(U)比值(可以高達10000)[21,28],所以,僅憑鋯石的w(Th)/w(U)比值有時并不能有效地鑒別巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石。

3.2鋯石微量元素、稀土元素特征及其應(yīng)用

鋯石的稀土元素特征研究主要用于判斷其寄主巖石的成因類型,但巖漿鋯石的微量元素特征是否能判斷寄主巖石的類型目前還存在較大的爭議[21]。而一些變質(zhì)巖(如麻粒巖)中的變質(zhì)鋯石可以具有較高的w(Th)/w(U)比值[21]。

Hoskin等[29-30]認為,雖然幔源巖石中的鋯石與殼源巖石中的鋯石在REE含量及稀土配分模式上具有明顯差別,但并未發(fā)現(xiàn)不同成因的殼源巖石中鋯石的REE特征存在系統(tǒng)差異,它們具有非常類似的REE含量和稀土配分模式,目前對殼源鋯石REE組成如此相似的原因并不清楚。

Belousova等[28,31]的研究結(jié)果表明,鋯石中的稀土元素豐度對源巖的類型和結(jié)晶條件很敏感。從超基性巖基性巖花崗巖,鋯石中的稀土元素豐度總體升高。鋯石的w(REE)在金伯利巖中一般低于50×10-6,在碳酸鹽巖和煌斑巖中可達600×10-6～700×10-6,在基性巖中可達2000×10-6,寫作英語論文而在花崗質(zhì)巖石和偉晶巖中可高達百分之幾。這種趨勢反映了巖漿的分異程度。

正長巖中鋯石具有正Ce異常、負Eu異常和中等富集重稀土元素(HREE);花崗質(zhì)巖石中鋯石明顯負Eu異常、無Ce異常,無明顯HREE富集;碳酸巖中鋯石無明顯的Ce、Eu異常,輕、重稀土元素分異程度變化較大;鎂鐵質(zhì)火山巖中鋯石的輕、重稀土元素分異明顯;金伯利巖中鋯石無明顯的Eu、Ce異常,輕、重稀土元素分異程度不明顯[28,31](圖2)。大部分地球巖石中鋯石的HREE比LREE相對富集,顯示明顯的正Ce異常、小的負Eu異常;而隕石、月巖等地外巖石中鋯石則具強的Eu虧損、無Ce異常[28]。Belousova等[28]建立了通過鋯石的微量元素對變化圖解和微量元素的質(zhì)量分數(shù)來判別不同類型的巖漿鋯石的統(tǒng)計分析樹形圖解。

與巖漿鋯石相比,變質(zhì)鋯石HREE的富集程度相對LREE的變化較大。巖漿鋯石具有明顯的負Eu異常,形成于有熔體出現(xiàn)的變質(zhì)鋯石具有與巖漿鋯石類似的特征:富U、Y、Hf、P,REE配分模式陡,正Ce異常、負Eu異常。但變質(zhì)鋯石的w(Th)/w(U)比值低(<0.1),這是區(qū)別于巖漿鋯石的惟一的化學(xué)特征。在變質(zhì)過程中,鋯石是否發(fā)生了重結(jié)晶以及結(jié)晶過程中是否有流體或熔體的參與,都會顯著影響鋯石稀土元素組分的變化[32]。

變質(zhì)增生鋯石的稀土元素特征除與各個稀土元素進入鋯石晶格的能力大小有關(guān)外,還與鋯石同時形成的礦物種類有關(guān)(如石榴石、長石、金紅石等),這些礦物的存在與否對變質(zhì)作用的條件(如榴輝巖相、麻粒巖相和角閃巖相等)有重要的指示意義,鋯石的REE組成可反映鋯石母巖的變化,至少在某些情況下反映了鋯石與其他礦物如石榴石(稀土元素總量低、虧損HREE)[32-35]或長石(負Eu異常)[32,36-37]、金紅石[34]的共生情況。

變質(zhì)增生鋯石的微量元素特征不僅受與鋯石同時形成的礦物種類的影響,而且還與其形成時環(huán)境是否封閉有關(guān)。在“封閉”的榴輝巖相的體系中,REE的供應(yīng)有限,由于石榴石是榴輝巖中富集HREE的礦物,固相線下石榴石的形成會使熔體虧損HREE;而在開放環(huán)境中,石榴石的形成并不能引起局部環(huán)境HREE質(zhì)量分數(shù)的改變,這種條件下與石榴石共生的鋯石就不會出現(xiàn)HREE的相對虧損。因此,HREE的相對虧損與否并不能直接用來判別變質(zhì)鋯石是否與富集HREE的石榴石同時形成[21]。

鋯石微區(qū)的稀土元素分析與微區(qū)定年、鋯石中的包裹體研究相結(jié)合能夠較好地限定鋯石的形成環(huán)境,可以將鋯石的形成與變質(zhì)條件聯(lián)系起來,從而將變質(zhì)過程中的p-T-t有效地聯(lián)系在一起,在造山帶研究中用于追溯超高壓變質(zhì)巖的形成過程[21,36-38]。4鋯石同位素的地質(zhì)應(yīng)用

4.1鋯石的Lu2Hf同位素

Lu與Hf均為難熔的中等2強不相容性親石元素,這與Sm-Nd體系類似,因此Hf同位素示蹤的基本原理與Nd同位素相同。

Hf與Zr呈類質(zhì)同象存在于鋯石的礦物晶格中,相對其他礦物,鋯石中w(Hf)高[w(HfO2)≈1%],這為獲取高精度的Hf同位素比值數(shù)據(jù)提供了保障;同時其w(Lu)/w(Hf)值極低[w(176Lu)/w(177Hf)n0.01][39-40],由176Lu衰變形成的176Hf比例非常低,對鋯石形成后的Hf同位素組成的影響甚微,這樣鋯石的Hf同位素組成基本上代表了鋯石結(jié)晶時的初始Hf同位素組成。加上鋯石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有很高的Hf同位素封閉溫度,即使經(jīng)歷了麻粒巖相等高級變質(zhì)作用也能很好地保留初始Hf同位素組成,因此鋯石中的Hf非常適合于巖石成因的Hf同位素研究[41-42]。Lu-Hf同位素體系本身所具有的高于Sm-Nd同位素體系的封閉溫度及鋯石特有的抗風(fēng)化能力,使得鋯石成為研究太古宙早期地殼的理想研究對象。

近年來,一些作者應(yīng)用鋯石的Hf同位素原位測試成功地解決了太古宙早期是否存在超虧損地幔的問題。在太古宙的Sm-Nd同位素研究中,部分太古宙早期巖石(年齡約為3.8Ga)具有較高的ε(Nd)值[ε(Nd)≈+4][43-44],似乎顯示當(dāng)時地球發(fā)生過極大規(guī)模的殼幔分異作用,并出現(xiàn)地幔的極度虧損。通過鋯石Lu2Hf研究發(fā)現(xiàn),高ε(Nd)t值的樣品并未顯示高的ε(Hf)t值,同一時期不同地質(zhì)單元的太古宙巖石中的鋯石具有十分相近的ε(Hf)t值,這表明由Nd同位素確定的極度虧損地幔,是由于Sm-Nd同位素體系開放造成的假象[45-48]。

沉積巖中碎屑鋯石的REE特征及其原位的U-Pb年齡、Hf同位素組成測定已被作為研究沉積物母巖以及地殼演化的強有力工具[25,42,49]。

在巖石由多種組分構(gòu)成、而其Nd同位素數(shù)據(jù)只有一個的情況下,可以通過多組鋯石的Hf同位素來認識其演化過程。

鋯石微區(qū)年齡、稀土元素的測定與Hf同位素研究相結(jié)合,是示蹤殼幔相互作用、研究區(qū)域大陸地殼增長的有力工具[50-51]。如鄭建平等[51]對玄武巖中麻粒巖捕虜體的鋯石進行了年齡、REE、Hf同位素分析,探討了早元古代華北克拉通的形成和殼幔相互作用。

由于性質(zhì)不同的巖石的Hf同位素組成可能存在一定的差別,物理條件或結(jié)晶途徑也可能改變礦物的化學(xué)成分,但不會影響Hf同位素組成。如果鋯石在生長過程中不僅存在化學(xué)成分和晶體形貌上的變化,而且還伴隨了Hf同位素組成的變化,則說明有來源明顯不同的巖漿發(fā)生了化學(xué)混合。這為研究巖漿作用過程中不同組分的混入提供了重要途徑。寫作工作總結(jié)對于一個由多種組分構(gòu)成的巖石樣品,巖漿巖中形態(tài)不同的鋯石晶體及同一鋯石內(nèi)部不同環(huán)帶均記錄了不同組分的巖漿相互作用的過程,因此通過多組鋯石和同一鋯石顆粒內(nèi)不同環(huán)帶的Hf同位素研究,可追蹤巖體的結(jié)晶歷史,獲得巖漿演化的信息。

Griffin等[52]通過對華南平潭和桐廬I型花崗巖體中鋯石的Hf同位素研究,發(fā)現(xiàn)不同生長階段的鋯石的Hf同位素組成不同,且它們的微量元素組成也存在差異[53],揭示這2個I型花崗巖體在形成過程中有多于2種不同來源的巖漿發(fā)生了混染。雖然化學(xué)混合(mixing)使巖體中不同類型的巖石具有類似的Sr、Nd同位素組成,但鋯石卻像“錄音機”一樣記錄了不同巖漿產(chǎn)生和相互作用的細節(jié)。

汪相等[54]利用鋯石中的Hf同位素探討了幔源巖漿對過鋁花崗巖成因的制約。華南過鋁花崗巖在巖相學(xué)和巖石化學(xué)上充分顯示了殼源的基本特征,且在這些花崗巖體中很少見到地幔巖漿侵入形成的淬冷包體或基性巖脈,故它們的成因無法與地?；顒勇?lián)系起來。鋯石顆粒內(nèi)部的多階段生長的環(huán)帶,記錄了巖漿形成和冷凝過程中的物理化學(xué)信息。因此對顆粒內(nèi)部不同環(huán)帶的同位素原位分析可以直接揭示中下地殼花崗質(zhì)巖漿形成過程的復(fù)雜性和巖漿性質(zhì)的演化,這些現(xiàn)象很難在野外觀察到,通過全巖同位素分析也難以檢測出來,而鋯石中的Hf同位素特征卻可以有效地揭示幔源巖漿對花崗巖形成的貢獻。

由于鋯石中的Hf很難與巖石外部的Hf發(fā)生交換,因此,除Hf同位素組成本身可以作為地球化學(xué)的示蹤劑外,還可通過對鋯石Hf同位素的研究來解譯導(dǎo)致鋯石U2Pb年齡不一致的原因。對于重結(jié)晶的鋯石,如果體系在鋯石結(jié)晶前后在成分上未發(fā)生明顯變化,則其鋯石的同位素組成符合單體系的線性演化規(guī)律;但如果有外來Hf的加入,則會形成年輕的、Hf同位素組成明顯不同的增生鋯石。基于同樣的原因,鋯石的Hf同位素組成能夠指示鋯石的U-Pb體系是否、何時發(fā)生了重置,因而在解釋下地殼、地幔來源的高級變質(zhì)巖的鋯石年齡時幫助很大[55]。

4.2鋯石的氧同位素

由于地殼物質(zhì)與地幔物質(zhì)的氧同位素組成存在差異,因此氧同位素可以很好地示蹤殼幔的相互作用。此外,氧同位素是一種敏感的、示蹤地殼中的流體和固體相互作用的、依賴于溫度的示蹤劑,巖漿巖的氧同位素比值對那些經(jīng)歷了低溫水2巖反應(yīng)的物質(zhì)混染尤其敏感,這些物質(zhì)可能曾經(jīng)與大氣水、沉積物及與那些曾經(jīng)和大氣水發(fā)生蝕變的巖石發(fā)生了相互作用,因此氧同位素是示蹤巖漿來源的最有效的工具之一[56]。

高溫下鋯石和巖漿的同位素分餾很小,鋯石的氧同位素組成基本上反映了鋯石形成時巖漿的氧同位素特征[57]。研究表明鋯石中的氧同位素擴散很慢,氧擴散的有效封閉溫度≥700°C[58-59],其氧同位素組成不像其他礦物那樣易受高溫變質(zhì)、熱液蝕變的影響而發(fā)生變化[59-60],即使巖石經(jīng)歷了麻粒巖相的變質(zhì)作用,巖漿鋯石也能在干的巖石中保留巖漿氧同位素的初始比值[57]。

正常地幔的δ(18O)約為5‰,源于地幔的巖石表現(xiàn)出接近該值的、均一的氧同位素比值(該值被認為是正常地?；鸪蓭r的比值)。在高溫條件下鋯石與正常地幔巖石達到平衡時的δ(18O)=5.3‰±0.3‰[61]。幔源巖漿分異出的火成巖結(jié)晶的鋯石δ(18O)接近正常地幔的δ(18O)[61262]。研究表明,鋯石的δ(18O)是巖漿物質(zhì)來源的良好示蹤劑。通過鋯石氧同位素分析,可以判斷結(jié)晶出鋯石的巖漿是直接來自地幔還是來自經(jīng)過地殼循環(huán)的物質(zhì)[56,60-63]。

如果巖漿的氧同位素比值低于正常地幔值,通常認為巖漿的產(chǎn)生是與發(fā)生了熱液蝕變的地殼巖石有關(guān),這些巖石可能是洋殼巖石與高溫海水或者陸殼巖石與大氣降水發(fā)生了高溫?zé)嵋何g變的結(jié)果[64-66]。但如果巖漿鋯石的δ(18O)明顯高于正常值,則說明巖漿來源于曾經(jīng)歷低溫水2巖交換的巖石的部分熔融或巖漿在形成過程中有表殼物質(zhì)的加入[56,67-68]。

鋯石的氧同位素分析為研究花崗質(zhì)巖石的成因和巖漿系統(tǒng)的演化提供了新的方法[60-61,69]。在巖漿演化過程中,如果體系是封閉的,且同位素分餾達到平衡(此假設(shè)在大多數(shù)情況下都成立),那么從基性-酸性的巖漿結(jié)晶的鋯石的δ(18O)應(yīng)該相同;但如果發(fā)生了同化混染,則鋯石從內(nèi)到外的生長區(qū)往往記錄了巖漿成分的變化。分析各組鋯石或同一鋯石顆粒不同區(qū)域的氧同位素,可為巖漿的同化混染、不同來源的巖漿混合的定量化研究提供信息,也有助于深入認識巖漿的期次問題。

如能對鋯石的U-Pb年齡和氧同位素組成以及REE進行同步測定,就有可能把氧同位素組成特征與某階段年齡相聯(lián)系,對具有復(fù)雜地質(zhì)歷史的巖石的成因環(huán)境進行限定。將鋯石的氧同位素與U-Pb年齡(必要時進行REE分析)原位測定相結(jié)合是鋯石的氧同位素研究的發(fā)展趨勢。

近年來,一些學(xué)者對澳洲JackHills地區(qū)的古老碎屑鋯石進行了微區(qū)離子探針U2Pb年齡和氧同位素組成的研究,獲得了目前已知的最古老的鋯石單顆粒年齡(4.4Ga),其δ(18O)為7.4‰～5.0‰,比地幔值高,暗示著巖漿混染和高δ(18O)物質(zhì)的重熔,這些高δ(18O)的物質(zhì)可能是沉積物或低溫水2巖反應(yīng)的熱液蝕變巖石,表明有上地殼物質(zhì)參與的巖漿過程最早可追溯到4.4Ga前。這些鋯石的氧同位素組成表明,地球在4.4Ga前就可能存在水圈,地球的表面溫度在地核和月球形成后不到100Ma的時間里就已冷卻到允許液體水存在的溫度[56,67,69]。

陳道公等[65]、鄭永飛等[66]分別對大別2蘇魯超高壓變質(zhì)巖中的鋯石進行了U-Pb和氧同位素微區(qū)原位分析,發(fā)現(xiàn)即使在榴輝巖相高級變質(zhì)作用中,鋯石仍基本保存了原巖中鋯石的氧同位素特征,其中原巖年齡為0.7～0.8Ga的變質(zhì)巖中鋯石的δ(18O)明顯低于地幔平均值,表明其形成時巖漿源區(qū)明顯有大氣降水的加入,這可能與新元古代華南Rodinia超大陸的裂解和全球的雪球事件有關(guān)。

5結(jié)語

鋯石的結(jié)構(gòu)和成分記錄了巖石所經(jīng)歷的復(fù)雜地質(zhì)過程。對內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋯石進行同位素和化學(xué)成分的微區(qū)原位分析,必須在對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行詳細研究的基礎(chǔ)上進行。

由于幔源鋯石和殼源巖漿鋯石的化學(xué)組成存在較明顯的區(qū)別,因而容易區(qū)分,但利用殼源巖漿鋯石的微量元素、稀土元素特征識別其寄主巖石的類型還有待于成因明確的鋯石微區(qū)原位測試數(shù)據(jù)的積累,因為目前用于建立“判別樹”的數(shù)據(jù)比較有限,且有些數(shù)據(jù)的來源不太明確。此外,在原始成因產(chǎn)狀不清楚的情況下(如碎屑鋯石),變質(zhì)鋯石和巖漿鋯石的區(qū)分除利用w(Th)/w(U)比值外,能否通過其他的微量元素、稀土元素的比值或圖解來有效區(qū)分,這方面的研究目前報道較少。

分別對鋯石顆粒中的不同區(qū)域進行年代學(xué)、化學(xué)組成、Hf或O同位素進行原位分析,可以提供有關(guān)巖石成因的豐富信息,而這些信息的提取依賴于分析儀器和分析技術(shù)的進步。雖然現(xiàn)在的測試技術(shù)已實現(xiàn)了礦物的微區(qū)原位測試,但分析儀器的空間分辨率不夠高(目前鋯石REE、O、Hf同位素微區(qū)測定的束斑直徑一般為20～40μm),且鋯石顆粒一般較小,尤其是變質(zhì)巖中變質(zhì)增生或變質(zhì)重結(jié)晶部分的鋯石,或者是記錄了幾個期次巖漿活動的巖漿鋯石,每一次地質(zhì)作用形成的生長區(qū)域可能較小(<10μm),致使很多重要的信息無法提取。隨著原位測試技術(shù)的進一步發(fā)展,對鋯石內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)域地球化學(xué)特征的研究將提供更多、更詳細、有關(guān)巖石成因的重要信息。參考文獻:

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第6篇：地殼中的元素范文

鋁的密度為2點70克每立方厘米。

銀白色輕金屬。有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。

鋁粉在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，難溶于水。相對密度2點70克每立方厘米。熔點660攝氏度，沸點2327攝氏度。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅，居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

第7篇：地殼中的元素范文

作為化學(xué)入門的必備知識，化學(xué)用語的書寫是中考必然關(guān)注的一個方面，在各地中考試卷中分值約占10%.因而，在初中化學(xué)教學(xué)中，必需關(guān)注化學(xué)教學(xué)，努力提升其有效性.經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，通過不斷摸索和總結(jié)，筆者初步找到了開展初中化學(xué)用語教學(xué)的一些規(guī)律.

一、綱舉目張，引導(dǎo)學(xué)生搞清初中化學(xué)用語的基本類型

初中化學(xué)用語從簡單到復(fù)雜主要分為四類，每類中又分為若干小類.

第一類，元素符號.如“碳（C）、氫（H）、氧（O）”等.

第二類，微粒符號.

（1）原子符號.

（2）分子符號（同化學(xué)式）：a單質(zhì)氣體分子——右下多加2 ；b簡單的化合物分子——常從名稱寫出.

（3）原子團.

（4）離子符號.根據(jù)化合價來寫.

（5）保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的微粒符號（直接構(gòu)成物質(zhì)的微粒）.

（6）原子、分子、物質(zhì)的微觀示意圖.

（7）能根據(jù)微觀示意圖寫分子等微粒符號.A原子用球表示，不同的球表示不同的原子.B分子由原子結(jié)合而成，通過相連的球表示.a單質(zhì)分子用一種球一種結(jié)合方式表示；b化合物分子用多種球一種結(jié)合方式表示，氧化物分子用一種球一種結(jié)合方式表示；c一種球分散開來表示自由的若干個原子或由原子構(gòu)成的一種物質(zhì)；d球與球以多種方式結(jié)合起來表示混合物.

第三類：化學(xué)式與化合價.

（1）根據(jù)名稱寫化學(xué)式（分子式），先讀右寫.

（2）根據(jù)化合價（有時要結(jié)合命名規(guī)則）寫化學(xué)式.

（3）標元素化合價.

（4）根據(jù)化合價寫化學(xué)式并標示物質(zhì)中某元素的化合價.

（5）寫溶質(zhì)的化學(xué)式.

（6）溶液中的離子符號.

（7）根據(jù)物質(zhì)特性（征）寫化學(xué)式.

第四類：化學(xué)方程式.

“四步走”，即弄清化學(xué)反應(yīng)“三要素”（反應(yīng)物、反應(yīng)條件和生成物）、寫準化學(xué)式、配平化學(xué)計量數(shù)、條件箭頭明.

二、入木三分，引導(dǎo)學(xué)生認識和應(yīng)用化學(xué)用語書寫的基本規(guī)律

1.元素符號與原子符號的關(guān)系：同形.

2.化合價與離子電荷：同性，同值.

3.分子符號與化學(xué)符號：同形.

4.物質(zhì)專業(yè)名稱與化學(xué)符號：先讀“右”寫.

5.單質(zhì)中元素化合價：0 .

6.微觀示意圖與物質(zhì)分類：如“一種球一種結(jié)合方式表示單質(zhì)”.

7.化學(xué)方程式書寫的關(guān)鍵得分點：化學(xué)式、配平.

8.根據(jù)化合價書寫簡單化合物化學(xué)式：可用“交叉”法將化合價的數(shù)值寫在元素的右下角.

為了更好地幫助學(xué)生書寫簡單的化學(xué)符號，本人自創(chuàng)了化學(xué)數(shù)字歌.通過化學(xué)數(shù)字歌，指導(dǎo)學(xué)生書寫簡單的化學(xué)符號：化學(xué)符號天天見，微粒數(shù)字寫最前，從此只有微觀義；化合價標正上方，離子電荷右上顯，數(shù)字位置要分明；右下角數(shù)最易錯，分子原子先后說，小心謹慎要記牢.

三、由易到難，利用諧音等加強記憶指導(dǎo)

例如，元素符號的書寫，不宜一下子讓學(xué)生掌握課本表格中所有常見元素符號，否則既耗費了大量的教學(xué)時間，又讓很多學(xué)生望而生畏.本人的做法是，先讓學(xué)生記憶只用一個大寫字母表示常見元素.

四、逐步強化，全面系統(tǒng)地進行訓(xùn)練與測試

1.循序漸進，源于課本而高于課本

例如，化學(xué)式的書寫必從書寫元素符號開始.可先從8種只用一個大寫字母表示的元素開始訓(xùn)練，然后要求學(xué)生寫出地殼含量最多的5種元素，接下來要求學(xué)生根據(jù)化合價書寫“地殼中含量最多的元素和地殼中含量最多的金屬元素之間形成的化合物”的化學(xué)式.

2.精選習(xí)題，加強對比與系統(tǒng)訓(xùn)練

例如，用化學(xué)符號表示：1.氮元素；2.2個氮原子；3.2個氮分子；4.n個銨根；5.m個硝酸根；6.保持氮氣化學(xué)性質(zhì)的微粒；7.氮氣；8.五氧化二氮中氮顯+5價；9.-3價的氮元素.

五、因人而異，及時加強學(xué)困生的勵學(xué)與輔導(dǎo)

第8篇：地殼中的元素范文

墜入人間的禮物

古代美洲的印第安頭領(lǐng)們特別喜歡在河底或是地下發(fā)現(xiàn)的亮晶晶的黃色金屬，認為它可以捕捉太陽神的力量，相信可以獲得神的保護。而這種漂亮的元素可能真的像印第安人所認為的那樣不屬于這個世界。

長期以來，科學(xué)界認定地球上許多元素來源于宇宙。比如，構(gòu)成生物體的重要元素碳和氧來源于恒星內(nèi)部，在高壓和高溫中形成，隨后伴隨著超新星爆發(fā)噴散至宇宙空間。金、鉑等重金屬元素也不例外。在過去數(shù)十年里，這一貌似古怪的理論似乎已經(jīng)被大多數(shù)科學(xué)家所接受，他們認為唯有如此才能解釋地球上豐富的黃金儲量。地殼中每1000噸物質(zhì)中含有1.3克黃金，但是按照地球形成的標準模式，這個比例依然太高了。因為在45億年前，地球誕生之后，地球表面布滿了火山和熔巖。然后，在幾千萬年的時間里，多數(shù)的鐵元素穿透地幔沉入地核。黃金應(yīng)該與鐵熔合并一起沉沒。

倫敦帝國學(xué)院的地理學(xué)家馬西亞斯·威爾伯德認為，如此一來，所有的黃金早應(yīng)該消失。但事實并非如此。于是科學(xué)家不得不做出合理解釋?！半E石說”成為了目前最流行的理論。

“在地核形成后，大規(guī)模的隕石雨襲擊地球。落到地面上的隕石包含黃金，它們就是地幔和地殼中黃金的來源?！蓖柌抡f。這一理論符合隕石活動的模式，38億年前地球曾經(jīng)遭遇隕石風(fēng)暴，這些隕石來自地球和火星之間的一個小行星帶，今天這一小行星帶依然存在。

中國科學(xué)院國家天文臺研究院王俊杰也同意這一說法，“46億年以來，地球受到小天體的撞擊是非常頻繁的。特別是地球元素應(yīng)該是與外太空不一樣的，但我們研究發(fā)現(xiàn)很多應(yīng)該只存在太空的東西，地球上也有。因此我們的黃金來自太空的可能性是有的。它來到地球的方式就應(yīng)該是小天體撞擊?！?/p>

中子星碰撞的碎片

同樣在今年的早些時候，美國哈佛-史密森天體物理學(xué)中心一個研究團隊借助地面和太空望遠鏡觀測，認定金、鉑等重金屬元素來源于太空。但它們并不是隨著隕石而來，而是中子星碰撞散落在地球的碎片。研究團隊帶頭人埃多·貝格爾表示，人們佩戴金飾其實是“帶著一小塊宇宙碎片走來走去”。

中子星由末期恒星崩潰、爆炸后形成，在超強引力作用下，原子被擠壓并破碎，從而形成一種密度巨大的星體。在某些特殊情況下，兩顆中子星會結(jié)伴運行并且相互靠近，最終發(fā)生碰撞。這一逐漸接近的過程可能耗時10億年。在銀河系，這種碰撞大約10萬年出現(xiàn)一次。但是，宇宙中有數(shù)以十億計星系，因此，如果用望遠鏡作全天空掃描，有較大幾率目睹這種大碰撞。

今年6月3日，研究人員借助美國宇航局SWIFT空間望遠鏡捕捉到兩顆中子星碰撞產(chǎn)生的伽馬射線暴。它來源于距離地球大約39億光年的宇宙空間，僅持續(xù)0.2秒左右。隨后，研究人員利用高能望遠鏡和位于太空中的哈勃空間望遠鏡重新觀察這一區(qū)域，發(fā)現(xiàn)紅外線“余暉”。經(jīng)過分析，他們認定這些“余暉”來自于中子星碰撞后產(chǎn)生的大量重金屬元素。

在研究團隊帶頭人貝格爾看來，這一發(fā)現(xiàn)為重金屬元素找到明確歸宿。他解釋，兩顆中子星相撞后，一些富含中子的物質(zhì)噴入宇宙，大量中子依附在原子核上，從而累積出原子量越來越大的原子。貝格爾估計，6月3日觀測到的碰撞所產(chǎn)生的金原子總量可能相當(dāng)于10倍月球質(zhì)量。如此巨大的“純金球”必然會將各種碰撞的碎片散落在周圍的天體上。

紫金山天文臺研究院吳雪峰十分認同這一觀點。據(jù)他介紹，最新的研究結(jié)果表明，宇宙的年齡約為138.2億歲，這比地球的46億歲要大許多。“太陽系在宇宙中的年齡也不大。在太陽系形成之前，它的‘地盤’上就有一些恒星的存在。這些恒星經(jīng)過漫長的時間，在演化末期發(fā)生超新星爆炸，一些恒星死亡了，一些發(fā)生核聚變、核反應(yīng)，在此期間形成各種元素。這些形成的元素合成在一起，形成太陽系，形成元恒星，再演化成新的行星，比如地球、金星、火星……”而地球上的金元素，就是這些恒星不斷碰撞、死亡和形成的過程中，遺留下來的產(chǎn)物。

還停留在假說階段

隕石攜帶黃金到地球的理論最早出現(xiàn)在上世紀70年代，阿波羅登月計劃之后?？茖W(xué)家們研究從月球幔層中采集的巖石樣本，發(fā)現(xiàn)它們的銥和金的含量比從月球表面和地球表面及地幔采集的巖石中同種元素的含量明顯低很多。科學(xué)家于是提出，月球和地球曾經(jīng)受到富含銥元素的外太空隕石襲擊。其中攜帶的貴重金屬遺落在月球表面。但在地球上，由于星球內(nèi)部活動，地表的金屬被攪動，進入地幔。

這一理論被稱為“后增薄層假說”，已經(jīng)成為行星科學(xué)的基本理論。盡管相信它的科學(xué)家很多，但它依舊停留在假說的階段。當(dāng)然，它也幫助解釋了其他很多地球構(gòu)造的反常之處。科學(xué)家還認為，碳、氮、水和氨基酸等構(gòu)成生命的必要元素同樣來自太空隕石。

隨著研究的深入，漸漸出現(xiàn)了不同的聲音。“我過去也對‘后增薄層假設(shè)’深信不疑，但那是因為在缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)的情況下，這似乎是最合理的解釋，但現(xiàn)在，我認為這一理論已經(jīng)過時，”佛羅里達州立大學(xué)的穆尼爾·胡馬云說，“它看似完美，但數(shù)據(jù)上卻有很多斷層。大部分是人們的猜測。”

胡馬云說，上世紀70年代月球和地球巖石研究結(jié)果并不精確，和90年代進行的更復(fù)雜的跟蹤研究有很多出入。

科學(xué)家還開始在地幔更深處發(fā)現(xiàn)類似黃金的金屬，這完全出乎他們的意料。他們認為，地殼中所有或是大部分的黃金從始至終都在地球上。其中大部分和鐵形成合金沉入地核，但是還有相當(dāng)一部分熔化于地表之下700公里深處的巖漿海。再后來，火山活動將黃金帶回地殼。當(dāng)然，這一種解釋黃金豐富性的新理論同樣也僅僅是一種假說。

中科院北京地質(zhì)與地球物理研究所研究員陳衍景告訴記者，他完全不同意黃金來自外太空的說法?！拔覀冋J為地球上大多數(shù)的黃金應(yīng)該是地球上本來就有的，地球有著產(chǎn)生黃金的能力?！?/p>

第9篇：地殼中的元素范文

將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。氮是一種化學(xué)元素，它的化學(xué)符號是N，它的原子序數(shù)是7。氮是空氣中最多的元素，在自然界中存在十分廣泛。

氮在生物體內(nèi)亦有極大作用，是組成氨基酸的基本元素之一。氮及其化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。氮在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質(zhì)分子氮氣的形式存在于大氣中。

（來源：文章屋網(wǎng) ）