微量元素分类

关于微量元素的地球化学分类，目前尚无统一的标准，常因研究对象和研究目的不同而异。是一种相对的人为的做法。其目的是使微量元素能更充分的为地球化学研究服务。按元素周期表，依化学性质分类，可以有稀碱金属（Li，Rb，Cs 等），稀有元素（Be，Nb，Ta，Zr，Hf等），稀土元素（La，Ce，Nd等），过渡族元素（Fe，Co，Ni，Cu，Zn等）。按地球化学作用过程中，当固相（结晶相）和液相（熔体相，流体相）共存时，若微量元素易进入固相，称为相容元素（Compatibleelement）。
     反之，若微量元素易进入液相，称为不相容元素（incompatible element）。这是微量元素地球化学中最常用的一种分类方法。由于微量元素在结晶化学和地球化学性质上的差异，它们在固相和液相中的分配是不均匀的。例如，在固体地幔玄武岩熔体体系中，微量元素Cr，Ni，Co易保留在固相，为相容元素。而Sr，Zr，Nb，Ba等易进入熔体相，为不相容元素。又如，在岩浆结晶作用过程中，某些微量元素易进入结晶相，在液相中的浓度则逐渐降低。Eu易进入斜长石，Yb易进入石榴石，V易进入磁铁矿等，它们称为相容元素。相反，有些微量元素则在晚期的结晶相和残余熔体中富集，如 U，Th，Li，Be，B等，为不相容元素。从分配系数（这里总是指固相对液相的分配）概念出发，相容元素的总分配系数大于1，而不相容元素的总分配系数小于1，这是从热力学元素分配对元素不相容和相容性的定义。
     为了研究工作的方便、常将不相容元素进一步分为强不相容元素，中等不相容元素和弱不相容元素。前者总分配系数大致小于或等于0.05，后者则小于1，互相间无严格界限。有的学者提出，当总分配系数与1比较可忽略不计时，可称为岩浆元素，而总分配系数小到与0.2－0.5相比可忽略不计时，可称为超岩浆元素。应该指出，元素的总分配系数是随着体系的化学组成、温压条件的变化而发生明显变化，如稀土元素在多数情况下是不相容元素，但在酸性岩浆体系中，由于岩浆结构等的变化，大部分稀土元素进入到富稀土的付矿物中，而成为相容元素。因此元素的相容和不相容程度是随体系不同而变的，具有相对性。
     许多不相容元素常有很大或很小的离子半径和离子电荷，如K，Rb，Nb，Ta，W，Sn，Ba，Pb，LREE等。可以分为大离子亲石元素（LIL）和高场强元素（HFS）。前者如K，Rb，Sr，Ba，Cs等，易溶于水，离子电位小于3，化学性质活泼。后者如 Th，Nb，Ta，Zr，Hf，HREE，不易溶于水，离子电位大于 3。它们都倾向于富集在岩石圈中，特别是地壳。还有把不相容元素分为长期不相容元素（long term incompatible element，LTE）和短期不相容元素（STE），前者是指在各种岩性岩浆体系中均保持不相容性的元素，如La，Th，Ce等，后者仅在玄武质岩性显示不相容性，而在其他岩性中有可能显示相容性的元素，如Sr，Ba，U，P等。在宇宙化学以及地球的形成和演化过程中，Ringwood（1966）和Anders（1972）等将微量元素分为难熔元素、亲铁元素、挥发性元素和仅在球粒陨石中挥发的元素。
     难熔元素是Sr，Ba，Ti，Zr，Hf等，挥发元素是Rb，Sr，Cu，Zn，Hg，Tl，Sn，Pb等，前者是指在行星形成演化过程中、在 1300—1500℃的适度还原条件下仍不挥发的元素，后者则是指在那种条件下能从硅酸盐熔体中挥发出来的元素。亲铁元素是Co，Ni，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt，Au等。Na，K 为仅在球粒陨石中挥发的元素。这种分类主要用于行星和陨石的研究。微量元素的分类方案不仅限于上述，还有放射性生热元素，非活动性元素，向心元素，离心元素等等，因研究对象和目的而异，不一一列举。