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元素地壳丰度的意义

  • 日期:2009-06-08 14:38
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元素克拉克值是元素一项重要的地球化学参数,作为背境,它能提供元素在地壳某区段富集和分散及其程度的信息。元素的克拉克值也是影响元素地球化学行为的重要因素。元素的丰度在某种程度上制约了元素参与地球化学过程的浓度,从而支配着元素的地球化学行为。例如,化学性质相当近似的碱金属元素 Na,K,Rb,Cs,由于它们的丰度不同,在地壳地球化学过程中有很不相同的行为。对于丰度高的K和Na,它们在各种体系中都可有较大的浓度,可以形成独立矿物。
     在某些特殊的环境下发生过饱和而沉淀出自己的盐类,甚至是易溶的氯化物,形成岩盐和钾盐矿床。对于丰度低的Rb,Cs,由于其在各种体系中浓度低,终是难以达到饱和,而呈分散状态存在于其他元素的矿物中。不能形成自己的独立矿物。这就是为什么人造化合物的数量可达数万、数十万,自然界的化合物(矿物)数量非常有限的原因。迄今为止,自然界尚未发现低丰度元素的阳离子和低丰度元素阴离子所组成的化合物。因此,在考虑地壳中元素迁移、集中和分散的地球化学行为和过程时,必须注意元素克拉克值这一重要的影响因素。
     根据地壳丰度值可以计算出地球化学性质相似或地球化学有关的元素对之间的平均比值。如 V/Fe,Ni/Cr,Ni/Co,Se/S,Te/Ce,Zr/Hf,Nb/Ta,K/Rb,U/Pb,Th/U,Rb/Sr,Sm/Nd等等。岩石、矿床中这些元素的比值比它们的绝对量要重要得多。因为它们是相关元素或化学上难以分离的共生元素。如果它们的比值偏离了按照元素克拉克值计算出来的平均比值,就常常成为一种地球化学标志,说明已经发生过某些特点的地球化学过程。在同位素和微量元素地球化学领域中就经常采用这种元素对比值的变化来追踪发生过的过程。
     最简单的例子是如果被测岩石的Sm/Nd比值偏离了 0.23~0.24,则该岩石或其物源区便可认为遭受了轻稀土的亏损或富集。又如Th/U比一般在3.5左右,如果某地区岩石普遍出现Th/U比小于2,则可认为该区存在着铀的矿物。反之,若 Th/U比大于5或更高,则可能存在钍的矿化(钍石,独居石等)。在讨论元素的集中和分散(富集和贫化)时,维尔纳茨基提出了“浓度克拉克值”的概念。某元素的浓度克拉克值为其在某一地质体(矿床、岩体等)的平均含量与克拉克值之比。浓度克拉克实际上就是以地壳丰度作为背境值的丰度系数。它也是地球化学过程中元素富集和贫化的标志。在找矿实践和地球化学基础理论研究中具有一定意义。

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