地球的化学组成

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,*,*,河南理工大学,-,机械与动力学院,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth Level,上次课回忆,地球的圈层构造及元素组成,元素克拉克值研究地球化学意义,大陆地壳化学组成研究方法,2,地球的化学组成,-2,大陆上地壳化学组成,Rudnick and Gao 2003对大陆上地壳化学成分的最新估值考虑到大规模区域岩石取样与细粒碎屑沉积岩方法的各自优缺点，对不同元素采用不同的方法获得估值，易溶元素采用了大规模区域岩石取样获得结果，而对不溶元素主要采用了碎屑沉积岩研究方法获得结果。,大陆上地壳具有花岗质的总体成分和明显的Eu负异常。虽然不同研究者给出的结果相似，但也存在一些元素的丰度数据相差甚大50%。,过渡族元素如Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu等,加拿大地盾上地壳的估值明显低于中国东部。加拿大地盾的元素丰度的研究没有考虑造山带与克拉通区上地壳组成的差异；上地壳大局部在加拿大地盾地区已被剥蚀。,一些疑难元素Be、B、S、Cl、As、Se、Nb、Mo、Sn、Sb、Cs、Ba、Ta、W、Re、Tl、Hg、Bi、U、PGE,一方面元素分析上的困难；另一方面水岩反响中易溶或较易溶的元素难以反映源区上地壳中的含量。,大陆上地壳化学组成,大陆中地壳化学组成,通过对出露的大陆地壳剖面的研究，发现大陆中地壳具有花岗闪长,-,英云闪长质的总体成分。,REE,分配模式仅显示弱的负,Eu,异常或没有负,Eu,异常，区别于大陆上地壳。,大陆中地壳化学组成,通过对麻粒岩包体和麻粒岩地体这两类下地壳样品的研究说明，下地壳的组成是不均一的，相对于上地壳，下地壳明显亏损K和U，不具Eu异常或具Eu正异常。,大陆下地壳化学组成,大陆地壳组成,大陆地壳组成,大陆地壳组成,大陆地壳组成,大陆地壳地球化学储库的根本特：,1、大陆地壳总体成分是安山质的或花岗闪长质的，SiO2含量范围为57%-63%；,2、从上地壳至下地壳随着SiO2含量逐渐降低，不相容元素含量亦逐渐减低，而相容元素含量逐渐升高。,3、大陆上地壳具有明显的Eu负异常，大陆下地壳通常具有Eu的正异常，但大陆上地壳和大陆下地壳的Eu异常并不平衡，大陆地壳整体具有弱的Eu负异常。,4、微量元素方面、无论是上地壳、中地壳、下地壳或地壳整体均以明显亏损Nb、Ta等高场强元素和富集Pb为特征，在原始地幔标准化蜘蛛图上分别呈现明显负异常和正异常，而显著区别于洋壳。这种特征与岛弧岩浆岩的特征一样，而不同于板内岩浆，说明现今大陆地壳主体形成于岛弧环境。,大洋地壳的化学组成,根据深海钻探和对代表古代洋壳的蛇绿岩套的研究，大洋地壳剖面由下至上主要由块状辉长岩、席状岩墙、枕状玄武岩和沉积岩四层组成。,大洋地壳的化学组成,大陆与大洋微量元素最重要区别：大洋玄武岩表现出Pb的亏损负异常和Nb的富集正异常，相反大陆地壳和来自大陆地壳的俯冲沉积物均为Pb富集和Nb亏损。,地壳的化学组成特征,1.元素无处不有定律,又称克拉克-维尔纳茨基定律-地面上每一点滴或每一微粒物质，无一不是宇宙总成分的反映。为元素无处不有定律。,不能使用某地质体中“元素不存在或“元素偶见之类的错误术语，使用“元素未被发现比较正确。这是由于分析灵敏度障碍所为。,2.,地壳元素丰度特征,1),元素相对平均含量极不均匀。,丰度最大,(O=45.6%),比丰度最小的元素,(Rn-,氡，,610,-16,%),大,10,17,倍,。含量最多前,3,种元素,(O,，,Si,，,Al),占地壳总重量,81.3%,；,前,9,种元素,(O,，,Si,，,Al,，,Fe,，,Ca,，,Na,，,K,，,Mg),占总重量,99.1%,。,微量,元素在地壳中的分布也,极不均匀，丰度相差达,10,7,倍。,地壳的化学组成特征,2)克拉克值大体随原子序数增大而减小，但Li，B，Be及惰性气体含量不符合此规律；,原子序数为偶数的元素总分布量占86.36%大于奇数元素总分布量占13.64%，相邻元素偶数序数的元素分布量大于奇数元素分布量，这一规律称为奥多哈根斯法那么。,地壳的化学组成特征,(黑线表示偶原子序数的元素，红线为奇原子序数的元素,地壳中元素原子克拉克值对数值与原子序数曲线,偏离这种依从关系的元素，可以归入,过剩元素,(O,、,Si,、,Ca,、,Fe),或,短缺元素,(Li,、,Be,等,),。,地壳的化学组成特征,3)按元素丰度排列：太阳系、地球、地幔和地壳中10种主要元素分布顺序：,太阳系：HHeONeNCSiMgFeS,地球：FeOMgSiNiSCaAlCoNa,地幔：OMgSiFeCaAlNaTiCrMn,地壳：OSiAlFeCaNaKMgTiH,与太阳系相比，地球和地壳贫H、He、Ne和N等气体元素。说明由宇宙物质形成地球的演化过程必然伴随气态元素的散失、而与地球和地幔相比，地壳贫Fe、Mg，富Al、K、Na和Si等亲石元素，说明地球原始化学演化为较轻易熔碱金属和铝硅酸盐在地球表层富集，较重难熔镁铁硅酸盐和金属铁下沉，在地幔和地核富集。,地壳的化学组成特征,综上所述得出结论：地壳中元素丰度不仅取决于元素原子核的构造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。,即现在地壳中元素丰度特征是由元素起源直到地壳形成和存在这一漫长时期内元素演化历史的总体表达。,地壳的化学组成特征,地壳元素分布的不均一性,1.空间上分布的不均一性,垂向深度陆壳：上、下地壳元素丰度的不均匀性,上地壳0-812 km；偏酸性火成岩、沉积岩,下地壳812 km-莫霍面；麻粒岩、玄武岩,Ri=上地壳元素丰度/下地壳元素丰度,Ri 1：Ca,Si,Zr,Nd,Pb等.,Ri 1：Cl,C,Cs,K,Rb,U,Th,Bi,Tl,Nb等.,反映了地壳物质在分异演化过程中的宏观趋势,地壳的化学组成,地壳元素分布的不均一性,横向分布：大陆地壳和海洋地壳的不均一性,洋壳：占地球外表60%，厚5-16 km，它们的化学成分与地幔物质的局部熔融直接相关，以镁、铁硅酸盐为主要矿物组成，相对富集Cr、Fe、Ni和PGE等亲铁元素。,陆壳：占地球外表40%，厚30-50km，它们的矿物成分主要由富铝、钾的硅酸盐组成，以相对富集亲氧及亲硫元素，如K、Na、Ca、W、Sn、Mo、Cu、Pb、Zn和Ag等为特征。,陆壳内：板块间、区域间、地质体间、岩石间、矿物间元素分布不均一性。,地壳的化学组成,2.时间上地壳元素分布的不均一性,随着地质历史的开展，元素的活动与分布有着明显的规律性。,地史早期：一些稳定元素在地史早期富集。,Au元素：主要产在前寒武纪。,Fe元素：主要产在前寒武纪元古宙前寒武纪变质铁矿占世界铁矿储量60%。,地史晚期：一些活泼不稳定元素趋于在地史晚期富集,W元素：钨成矿作用顶峰期在中生代燕山期,Sn、Nb、Ta等,地壳元素分布的不均一性,地壳的化学组成,地壳元素分布的不均一性,世界局部大陆北美、南非、印度不同地史时期成矿元素变化规律:,前寒武纪：Pt,Fe,Ni,Co,Au,U(占这些元素储量50%以上)；,古生代：U,Pb,Co,Ni,Pt，其次为W,Sn,Mo,Pb,Zn,Hg等;,中生代：W,Sn,Ag,Sb等；,新生代：Hg,Mo,Cu,Pb,Zn等。,以上是从地质历史大的时间跨度上来说是这样，就是从某一时期限内元素在时间上的分布也是不均匀的。,地壳的化学组成,地幔的构造,地球随深度的构造分层。右图是左图近地表局部的放大.,图的左侧表示了地球的流变学分层.,根据S