元素地球化学特征

元素地球化学特征（通用12篇）

元素地球化学特征 篇1

1 硒在自然界中的分布

硒是一种稀有的分散元素, 同O, S, Te, Po有类似的物理、化学性质。硒有6种稳定的同位素和2种放射性同位素, 5种同素异形体。硒的化学性质较活泼, 在常温下于空气中慢慢氧化生成二氧化硒 (黄硒矿Se O2) , 加热燃烧发出蓝色火焰, 在一定温度下可被水氧化。与金属及氢化合时表现为-2价, 而与氧化合时则表现为+4价和+6价。

通常讲硒的分布指在自然界岩石、土壤、大气、水、食物 (粮食、蔬菜水果、肉类等) 中硒的含量和状态水平。在全球范围内各种环境介质受到不同因素的作用和影响、以及测量方法和仪器精度的限制, 使硒的含量分布和状态水平差异较大。即使在同一种环境介质中, 由于成分和组构的复杂性其赋存的硒也不相同。尽管硒广泛分布于地壳中, 但并不丰富, 其丰度仅为0.05~0.09μg/g。

2 岩矿石中的硒

硒在地表的各类岩石中硒分布极不均匀。据统计, 变质岩硒的含量最高, 其次为沉积岩, 最低为岩浆岩。但在每一大类岩石中, 不同岩石类型硒的含量亦不相同。在火成岩中, 因硒和硫具有类似的化学性质, 硒常以硫化物为寄生载体。硒在高温热液阶段不构成独立矿物, 只有在低温热液阶段, 当硫明显不足时才生成为数不多的硒矿物, 与方解石、赤铁矿等共生, 但规模都较小。在沉积岩中硒均来自火成岩、变质岩风化, 或沉积岩再风化的产物。硒在页岩中的含量约占地壳总量的40% (黑色岩系) 。

在我国已发现多处硒含量高的地区。其中湖北恩施是我国目前发现的唯一的沉积型Se独立矿床[2]。据宋成祖 (1989) 的研究表明, 该地区Se的含量可高达8 390×10-6。1998年在陕南紫阳发现两处高硒区, 赋存于下寒武统鲁家坪组碳硅板岩中平均20×10-6;下志留统大贵坪组碳质板岩及含硅石碳中平均为12×10-6, 异常面积巨大[3]。同时在一些砂岩型铀矿中也发现了硒的富集。如新疆伊犁盆511矿床中169个砂岩铀矿石及其近矿围岩中平均含量达45.59×10-6, [4]内蒙巴音戈壁盆地塔素砂岩型铀矿矿石中硒的含量为42.4×10-6~618.6×10-6。[5]

3 土壤中的硒

土壤中硒的来源有成土母质、化学肥料、大气沉降、人畜粪便、灌溉水、污泥、农用石灰、农药、飞尘、机动车尾气等。主要来自于成土母质, 而土壤表层硒主要是母质风化和植物富集的结果, 土壤中硒可以以不同价态存在。最易被植物吸收利用的是Se O42-, 即硒酸盐, 其次是Se O32-, 即亚硒酸盐类以及有机态硒。

我国是世界上严重缺硒国家之一, 缺硒土壤面积占整个国土面积的1/3以上。如张家口克山病地区, 土壤硒经实验测试结果显示克山病重病村, 土壤有效硒的含量在 (0.026~0.079) mg/kg之间变化, 平均为0.044 mg/kg[6]。远远小于缺硒地区的标准0.125 mg/kg。也有硒含量相对较高的地区, 如贵州开阳地区研究表明, 187个剖面的表层土样含硒量均值为3.261±0.220mg/kg, 是地壳中硒丰度的3.4-27倍[7]。

4 植物、水和大气中的硒

植物根据对硒的吸收能力可分三类:原生蓄硒植物、次生蓄硒植物和非蓄硒植物, 这类分类方法由Rosenfeld和Beath提出。原生蓄硒植物仅生长在高硒土壤中, 硒含量高达几千μg/kg;次生蓄硒植物分布不固定, 可达几百μg/kg, 非蓄硒植物即便生长在高硒土壤中期含量也不大, 一般不超过30μg/kg, 其生长周期较短。在各类谷类中小麦最高, 水稻最低[8]。

水是硒迁移和沉淀的主要介质。天然水体中硒主要来源于对岩石硒的萃取、土壤淋滤、大气降尘、生物体腐解和工业污水的排放, 一部分硒进入河流后为沉积物所固定并随着沉积物推出循环。其余部分流入海洋, 沉积于海底形成沉积岩;也可以被海生动植物所利用。一般海水含硒来那量为4~6μg/kg, 河水含硒量为0.5~10μg/kg;低硒地区河流中水的硒含量低于0.1μg/kg, 高硒地区河流中水的硒含量可高达50μg/kg, 通常饮用水中硒含量较低, 在1μg/kg以下, 对人体的总摄入量影响不大。其中饮用水标准的上限值中国和美国、原苏联、欧洲共同体规定的基本相同。

大气中的硒主要来源火山爆发释放的挥发性硒, 动植物、土壤、沉积物及尘土中的微生物代谢释放出的挥发性硒和有人类燃煤油等释放的硒。空气中的硒主要以气溶胶状态和气态存在。硒在大气中的浓度一般较低, 通常立方米大气中仅为几个毫微克, 不构成危害。美国规定的限值为0.2mg/m3, 日本为0.1mg/m3, 我国目前尚无规定。

5 人体中的硒

人体内硒的总量仅有几毫克, 体内组织含硒一般不超过1.0μg/g, 体内硒浓度直接与饮食硒摄入量有关, 摄入量多或少可分别引起动物和人体出现中毒症和贫乏症[8]。

5.1 硒对人体健康的危害作用

克山病大骨节病尽管性质完全不同, 但它们在我国东北、西北常共处于同一病区。据徐光禄、苏引等研究结果, 病区生态环境和病体中都缺硒。病区粮食、人血、人发、人尿中都低硒。目前还不能完全证明病因是单纯性缺硒。然而, 硒补充能够预防克山病, 提高人体硒水平对预防大骨节病也取得了明显的效果。

硒及其化合物都有毒性, 但元素硒毒性较小, 硒对人体的危害与砷相似, 但毒性大于砷。它在人体中有明显的蓄积作用, 引起慢性中毒。不仅脱发、脱指甲, 而且可损害肝脏和骨髓的功能。Smith等报道肠胃病、黄疽、皮肤色素沉着过度、指甲变化、坏齿、不定的关节炎、头晕和疲劳等与尿硒高有关。

5.2 硒对人体健康的保护作用

饮食中硒的可降低有机Hg和无机Hg的毒性, 对目前已知进入人食物链的各种鱼类普遍具有高Hg水平来说, 是具有潜在重要意义的发现;Se还可降低Cd的毒性, 包据动物中由Cd引起的高血压症。Se还具有抵抗臭氧、电离辐射、苯、四氯化碳、百草枯、多氯化联苯和磷酸甲苯脂的潜在防护作用, 当Se与维生素E叠加时还将发挥更大的保护作用。

结束语

人作为环境的主体, 以上基于硒对环境的影响, 结合人体对硒的吸收、储存、转化、代谢等规律, 科学地确定硒的安全值应是今后硒研究的重要课题。硒和人体健康关系需要进行定性和定量的决速、准确的分析方法;需要改进环境 (水、空气、食品等) 监测系统, 研究硒对汞、镉和砷的毒性影响;研究环境中硒的天然和工业散发及其循环, 确定长期低浓度硒协同环境中其它元素对动植物系统的影响等。

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元素地球化学特征 篇2

通过对主山冲金矿区的石英脉、蚀变矿石及区域上的远矿围岩和辉绿岩中稀土元素组成的`比较,发现蚀变矿石与远矿围岩中的稀土模式基本一致,说明矿区成矿流体的稀土模式保持相对不变,故可用纯净石英脉中稀土的配分模式来代表成矿流体的稀土模式,从而利用稀土配分的示踪作用判断了矿区成矿流体来自深部.同时稀土元素也是热液型金矿成矿物质来源的良好指示剂,通过对石英、远矿围岩和辉绿岩中的稀土进一步比较表明,成矿物质属混合来源.

作 者：叶俊 杨佰恒 齐领弟 余大龙 YE Jun YANG Bai-heng QI Ling-di YU Da-long  作者单位：叶俊,齐领弟,余大龙,YE Jun,QI Ling-di,YU Da-long(贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳,550003)

杨佰恒,YANG Bai-heng(甘肃省地矿局第三勘查院,甘肃兰州,730050)

刊 名：贵州工业大学学报（自然科学版）  ISTIC英文刊名：JOURNAL OF GUIZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 年，卷(期)： 37(3) 分类号：P618.7 关键词：主山冲金矿   成矿流体   成矿物质   稀土元素地球化学  

元素地球化学特征 篇3

摘要：为研究1∶25万宣城幅（安徽部分）水系沉积物测量元素组合特征与地球化学分区，通过对研究区内水系沉积物中16种地球化学元素Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Sb、Th和U进行因子主成分分析，亦即R型因子分析。提出了该地区具有代表性的6种因子组合： 因子1组合为Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu；因子2组合为Hg、As、Sb、B；因子3组合为Pb、Sn；因子4组合为W、Bi；因子5组合为Au、Cu；因子6组合为Th、B。并分别绘制出了研究区内6种因子组合的因子得分异常分布图，结合该区域地质特征，对6种因子所代表的元素组合及地球化学分区特征进行了探讨。

关键词：元素组合；地球化学分区；R型因子分析；1∶25万宣城幅

中图分类号：P591文献标志码：A

文章编号：1672-1098（2016）02-0044-08

Abstract： For studying the element combination characteristics and geochemical zoning of the stream sediment in Xuancheng sheet（1∶250 000）， Anhui part， the paper puts forward 6 kinds of representative factor combination in this area by the principal component factor analysis ， i. e.， the R-type factor analysis， to analyze the stream sediment for 16 kinds of geochemical elements of Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Sb、Th and U. There are 6 kinds of representative factor combinations were proposed. Combination of factor 1 is Mo、U、Ag、Zn、Sb and Cu. Combination of factor 2 is Hg、As、Sb and B. Combination of factor 3 is Pb and Sn. Combination of factor 4 is W and Bi. Combination of factor 5 is Au and Cu. Combination of factor 6 is Th and B. The paper has each mapped the scoring anomaly distributing of 6 kinds of factor combinations. Combining the regional geological features in this area， the paper has discussed the element composition and geochemical zoning represented by the 6 kinds of factors.

Key words：

element combination； geochemical zoning； R-type factor analysis； 1∶250 000 Xuancheng sheet

成矿过程具有多期性和多源性，那么成矿条件也应是多样性的[1]。每一次地质事件都会引起地质体中物质组分的活化和输运，建立新的物质组分分配关系，造成组分特定的赋存状态，表现出特定的地质体对元素的群体性控制的特征，亦即元素共生组合[2-4]。地球化学分布是在各种地质—地球化学作用中元素迁移演化的产物，由于各元素的地球化学性质不同，在各种地质—地球化学作用过程中的活动能力和特点各异，严格受地球化学环境的控制，从而造成元素组合各有特征，而元素组合是各种地球化学作用的具体表征，特定区域不同的元素组合特征能客观反映出该区域的地质信息[5-7]。

因子分析是指研究从变量群中提取共性因子的统计技术，最早由英国心理学家C.E.斯皮尔曼提出， 1957年美国地质学家卡伦宾首次在研究沉积学时，应用了因子分析法。近几十年来，因子分析不断完善和发展，地质研究中因子分析被广泛应用[8-12]。因子分析可以对大量的地质资料进行分析，寻找影响它们的共同因素和特征因素。在研究区域地球化学元素组合特征和地球化学分区，利用因子分析，可直观指示出地质上的元素共生组合和成因联系。

安徽省地质调查院于2010年开展的“1∶25万常州、金华、宣城幅区域化探”工作项目，总体目标为通过区域化探扫面，查明测区元素地球化学分布和浓集特征，为资源环境评价和基础地质研究提供依据。本文通过采用R型因子分析，对安徽1∶25万宣城幅（安徽部分）水系沉积物测量元素组合特征和地球化学分区研究，以阐明查区不同因子元素组合的特征和地质背景及成矿的作用关系。

1区域地质简况

研究区隶属于华南地层大区扬子地层区。以江南断裂为界，北西侧为下扬子地层分区芜湖-石台小区，寒武-奥陶纪时期总体为碳酸盐台地-斜坡沉积，志留纪时期为浅海碎屑岩沉积；南东侧为江南地层分区，寒武-奥陶纪时期总体为泥质碳酸盐-泥质岩的陆棚—盆地沉积。区内岩浆岩侵入活动主要发生在晋宁期和燕山期两个阶段。以燕山期最为强烈，晋宁期为少量小型变质变形片麻状花岗闪长质侵入体，出露于绩溪县三阳坑一带。燕山期侵入活动产物以中酸性花岗岩类为主，主要分布于绩溪县伏岭和旌德县及宣（城）郎（溪）广（德）三县交界的姚村、刘村一带。调查区位于扬子板块下扬子陆块的东南部，江南元古代造山带的北东端。自元古代以来，区内经历了多期构造活动，地质构造复杂，主要有晋宁运动、加里东运动、印支运动和燕山运动。其中，燕山运动开创了大陆边缘活动带陆内造山新阶段，以强烈的岩浆岩活动和大规模逆冲推覆、伸张滑脱、断陷断裂活动为特色，形成了查区现今复杂的构造景观，总体构造样式表现为北东-南西向平行条块、条带状构造（见图1-6）。

2数据处理

2.1变量的筛选

多源统计分析要想取得理想效果，必须对原始变量进行筛选[13]。对查区1 981个数据样本的40种化学分析指标（Au、As、Sb、Bi、Hg、Ag、B、Sn、W、Mo、F、Be、Cd、La、Li、U、Th、Co、Ni、SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO、Ba、Cr、Cu、Mn、Nb、Rb、P、Pb、Sr、V、Ti、Y、Zn、Zr）进行变量选择。研究区以斑岩型多金属矿床（点）为主的热液矿床（点）的成矿晕地球化学机制和元素的共生组合规律，结合区内现有成矿区带划分，选取如下16种元素进行因子分析：Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Th、Sb和U。

2.2数据检验

对变量数据进行抽样适度测定值检验（Kaise-Meyer-Olkin.KMO），以确定其进行因子分析的适宜性。KMO值越大，越适宜进行因子分析，反之，越不适宜因子分析。判断标准为：KMO﹥0.90，非常适宜；0.9﹥KMO﹥0.8，适宜；0.8﹥KMO﹥0.7，适宜性一般；0.7﹥KMO﹥0.6，适宜性较差；0.6﹥KMO，适宜性很差。

2.3原始数据标准化

原始数据标准化处理采用数据标准化方法即是Z得分法，通过SPSS软件来运行，这种方法基于原始数据的算术平均值和标准差进行数据的标准化用公式（1）。经过处理的数据符合标准正态分布，即均值为0，标准差为1。使其具有统一的量纲水平，而变量在变换前后的相关性保持不变。这种数据处理适合于量纲和数量级不同的连续性原始数据。原始数据经过数据标准化处理后，各指标即处于同一数量级，适合进行综合对比评价。

x′ij=xij-xjc（1）

式中：x′ij为标准化值；xij为原始观测值；xj为第j变量的算术平均值；Sj为第j变量的标准差；i为观测值序号；j为变量序号。

3因子分析

通过上述数据处理过程后，即可进行数据R型因子分析。根据全部样本数据求解因子载荷矩阵，进而确定因子组数及其对应的元素组合，其基本步骤可在SPSS和GeoIPASV3.0软件平台得以实现。

（1）求解标准化数据的相关矩阵。采用Pearson相关系数矩阵来描述数据间相关性、变量的共同度、特征值和特征向量，以及方差贡献率和累计方差贡献率。变量的共同度是因子载荷矩阵中第i行中元素之平方和，变量的共同度越大，大部分变量的共同度大于0.5，特征值≥1，且累计方差贡献率≥80%，说明因子分析效果较好。

（2）确定因子数并进行方差最大法正交旋转。设1～p为p个因子，其中，前m个因子所包含的数据信息总量（累积方差贡献率）80%时，取前m个因子来反映原始数据评价指标。由于所得的m个因子实际意义不明显，将因子进行方差最大正交旋转，从而获得实际涵义较为明显的因子。

（3）用原指标的线性组合来求各因子的得分，可采用回归估计法计算因子得分，并以各个因子的方差贡献率为权重，由各因子的线性组合得到综合评价指标函数，即因子得分F（见公式（2））。

5元素组合类型的划分

依据表3得到的结果，测区6个因子所代表的6种因子组合。下面结合研究区区域地质特征，对各个因子分布特征进行阐述分析。

因子1：元素组合为Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu。该因子是测区内最重要的因子，共解释了原始数据信息的30.085%。从因子得分图图1上看，得分异常主要分布于寒武系地层，与区内黑色岩系有关，零星分布志留系地层中燕山期小岩体出露处，很可能代表了研究区内由热液作用引起的多金属元素组合。

因子2：元素组合为Hg、As、Sb、B中低温元素组合。组合元素都是迁移性较强的元素。从因子得分异常图图2来看，主要与区内燕山期小岩瘤（岩枝）出露有关。

因子3：元素组合为Pb、Sn。区内中-高温成矿元素组合，因子得分异常主要位于寒武纪地层与奥陶纪地层接触带，该因子元素由高背景寒武系地层中向地层外围发生迁移，从而在寒武系地层与奥陶系地层接触带及断层富集（见图3）。

因子4：元素组合为W、Bi。与花岗岩有关的热液矿床高温热液阶段的元素组合，因子得分异常主要分布于燕山晚期酸性岩伏岭岩体和姚家塔岩体，零星分布于寒武系和志留系地层（见图4）。

因子5：元素组合为Au、Cu金矿化组合。从因子得分异常图看（见图5），因子得分异常分布相对与其他因子得分异常分布较为零散，相对集中分布于石炭系、二叠系、泥盆系地层接触带及断层上。

因子6：元素组合为Th和B。该因子组合与岩体成矿作用关系密切，B作为矿化剂元素趋向于在燕山期富集成矿。该因子得分异常主要于志留纪地层中出露的小岩体周边及寒武纪地层与奥陶纪地层接触或带断层分布，其次与区内燕山早期酸性岩浆岩小岩体有关的元素组合（见图6）。

6结论

（1）利用SPSS软件对1∶25万幅宣城幅（安徽部分）水系沉积物测量16种元素数据进行R型因子分析，得出6个因子元素组合，代表原始数据80.347%的信息，各个因子所反映的元素组合分别为：Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu为测区主要与黑色岩系有关的元素组合；Hg、As、Sb、B为与区内燕山早期酸性岩浆岩小岩体有关的元素组合；Pb、Sn为区内中-高温成矿元素组合；W、Bi为高温热液阶段的元素组合；Au、Cu为金矿化组合；Th、B为与岩浆岩有关的元素组合。

（2）从6个因子得分异常图来看，测区内因子1、因子2、因子5和因子6得分异常与该区地层中志留系地层中出露的燕山期小岩体有关。

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谈铜元素区域地球化学特征 篇4

1 地槽系的地背斜构造单元构成

地槽系的地背斜构造单元一般为铜的高背景或高值区;褶皱带中铜一般为低背景或低值区。用铜的高、低背景值大致可圈出地槽区中三级构造单元的边界与范围。

2 铜的高值区、带和异常主要分布

铜的高值区、带和异常主要分布在三级构造单元的边部或边缘。多连片或呈带状分布。常与其中的元古宙地层及太古宙地层有关。但不同构造单元内铜的背景含量有明显差异。其中以中、新元古代末固结的扬子陆块铜含量最高, 新元古代末或稍晚固结的羌北—昌都—思茅微陆块、羌中南—唐古拉—保山陆块及准噶尔地块次之, 古元古代末固结的华北地台铜含量最低。

3 不同活动带和同—活动带的不同地段铜的含量也有明显差异

其中南华活动带铜含量最低, 为大片低背景和负异常, 而松潘—甘孜活动带则略高。在同一活动带上, 天山—赤峰活动带西段高于东段、昆仑—秦岭活动带东段高于西段, 冈底斯—腾冲活动带东段高于西段、准噶尔—兴安活动带西段高于东段。

在活动带上, 铜异常或高值区多呈弧岛状或串珠状分布。

4 铜的正、负异常区带和高、低背景区带的分布与我国主要断裂构造分布一致, 并基本展示出我国主要断裂构造的分布格局

如展示东西向断裂构造分布的铜异常带有华北地台北缘、东昆仑、雅鲁藏布江、梧州—梅州等异常带。展示北东向断裂构造分布的铜异常带主要有东南沿海一系列负异常和近似等间距分布的孤岛状正异常、苏州—德兴—吉安异常带、南京—九江—郴州异常带、鸭绿江—日照—九江负异常带、密山—抚顺—营口—烟台—郯城—黄石—平江—郴州异常带、大兴安岭—太行山异常带、弥勒—师宗—贵阳—吉首异常带、龙门山异常带等。展示南北向断裂的有银川—庄浪和石棉一个旧等异常带。展示北西和北北西向断裂构造的异常主要分布在我国西部, 如天山—祁连山—秦岭、昆仑—秦岭、西南三江及广西红水河等地。

5 铜地球化学域、地球化学省和地球化学异常区

铜的区域异常分布往往与区域性成矿活动密切相关。成矿区带、矿化集中区呈现不同级次的地球化学异常。

5.1 川西南—滇东—黔西北铜地球化学域

面积约30万Km2。它是全国最引人注目的、铜含量最高的地球化学域、大地构造位置为扬子陆块的西南端, 南北向、北东向和北西向深大断裂的交汇部位, 呈楔状分布。出露地层和岩性主要为中新元古界昆阳群、大红山群变质岩和二叠系峨眉山玄武岩。区内分布有许多著名的铜和多金属矿床, 如四川的拉拉厂、李伍、大梁子、会理, 云南的东川—易门、大红山以及茂祖、乐马厂、个旧、卡房等有色金属矿床。

这个地球化学域铜高的原因可能有:来自壳幔深部二叠系高铁拉斑玄武岩的风化、元古宙地层及湿润气候下岩溶、半岩溶区的地表次生富集作用。

5.2 扬子地台东南边缘巨型铜异常带

该巨型异常带位于扬子地台与南华活动带接合带的地台一侧, 深入地台200余公里, 形成长1000余公里, 宽200余公里, 由一系列地球化学省、区域地球化学异常和局部地球化学异常组成的北东向巨型铜异常带。

这个巨型异常带可分为两个亚带。东亚带位于地台与活动带的边界, 异常不连续, 由苏南铜区域异常、浙西赣东北铜地球化学省、赣南铜区域异常和广东大宝山铜区域异常组成。这个亚带著名的铜、多金属矿田有德兴、银山、天排山、大宝山等。西亚带由栖霞山铜区域异常、铜陵—枞阳铜地球化学省、九端—鄂东南铜地球化学省、湘东区域异常带和湘东南铜多金属地球化学省组成。在这个带上分布着我国许多著名的与中酸性侵入岩有关的大型铜、铜铁、多金属和钨、锡矿田。

5.3 华北地台北缘铜异常带

铜异常呈东西向带状分布, 从内蒙古狼山至辽宁抚顺, 断续长1300余公里。该带铜异常从总体上较弱。出露地层主要为太古宇与元古宇变质岩系及少量第四系玄武岩。除霍各气、东升庙多金属矿床外, 尚有—些中、小规模铜矿床。

5.4 秦巴地区

分布着西秦岭、东秦岭和大巴山铜地球化学省。铜异常强度中等, 但多连片分布。在西秦岭省。分布的地层主要为碧口群海相火山岩和寒武纪黑色岩系。已发现的矿床主要为筏子坝铜矿床、煎茶岭铜、镍矿床和阳坝铜矿床。大巴山省铜的高含量也与黑色岩系有关, 在该区的东段发现有银硐沟银矿。东秦岭省由扶风—周至、银洞子—商县、镇安—山阳等区域异常组成。该区内已发现有双王金矿、银洞子银矿及高岭沟锑矿等。

5.5 东南沿海铜异常带

该异常带分布在南华活动带中。铜的局部和区域中弱异常在大片低值区呈孤岛状沿北东方向呈弧形分布。在浙江绍兴西裘—福建三明、龙岩—广东梅县玉水—阳春石—广西博白金山几乎每个孤岛状异常都有相应的铜和多金属矿对应产出。

5.6 西南三江中段地球化学巨省

该省面积超过50000, 含有两个重要异常带:—为巴塘—玉龙—纳日贡玛—可可西里的布喀达板异常带。该带中铜异常呈北西向孤岛状等间距分布, 已发现玉龙、马拉松多、多霞松多、纳日贡玛等多个大型斑岩铜矿床。另—个为中甸—德饮—竹瓦根异常带。异常也呈孤岛状北西向分布, 该带南段已发现拖顶、羊拉等中、大型铜矿。

5.7 雅鲁藏布江铜地球化学巨省

该省铜异常沿雅鲁藏布江两岸呈东西向分布, 形成南北两个异常带。在拉萨附近向东两带明显分离, 其中北带走向转为北东东且铜异常含量明显增强。目前该省已发现甲玛赤康大型铜多金属矿床。

5.8 祁连山铜异常带

该带从敦煌至白银至海原呈北西向分布, 长达1000余公里。该异常带上分布的著名矿床为白银厂铜多金属矿床。

5.9 东昆仑铜异常带

异常带呈近东西向分布。铜异常很弱, 仅在西段有两个明显的浓集中心。该带尚未发现有规模的铜矿床。

5.1 0 天山铜异常带

该异常带呈北西走向, 大致可划分为北、中、南三个近于平行的亚带。其中中亚带规模最大, 从西天山一直延续到东天山。在其东段已发现黄山、小热泉子等铜矿床。北亚带与超基性带分布有关。

5.1 1 东准—北准铜异常带

铜异常由两个亚带组成, 呈北西西向分布。南带呈串珠状, 长约400余公里。北带连片分布, 总体走向呈北西向。铜异常的分布与两个超基性岩带的分布相对应。北亚带已发现喀拉通克铜、镍矿床。

参考文献

[1]山西213队, 中条山铜矿赋存条件的初步认识, 铁铜矿产专辑.第—集[M].北京:地质出版社, 1973.

元素地球化学特征 篇5

前人已经积累了大量贵州铝土矿的研究成果,但关于铝土矿与其中稀土元素的.关系至今不清.本研究以修文小山坝铝土矿为例,通过ICP-MS分析测试,研究了矿石和围岩的稀土元素组成.结果表明,矿石中稀土配分模式为轻稀土富集向右倾斜型,具明显Eu负异常,与下寒武统娄山关群含泥质白云岩稀土特征参数和配分模式相似,指出该矿床成矿物质来源以下寒武统娄山关群含泥质白云岩为主,在相对氧化环境下经风化作用成矿.矿床中稀土元素主要富集于矿体及其周围,与Al2O3含量具正相关关系.矿石中稀土元素含量大多达到或超过综合利用标准,具有巨大的潜在经济价值.

作 者：叶霖 程曾涛 潘自平YE Lin CHENG Zeng-tao PAN Zi-ping  作者单位：叶霖,YE Lin(中国科学院,地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳,550002;中国科学院,广州地球化学研究所,边缘海实验室,广州,510640)

程曾涛,潘自平,CHENG Zeng-tao,PAN Zi-ping(中国科学院,地球化学研究所,矿床地球化学国家重点实验室,贵阳,550002;中国科学院,研究生院,北京,100049)

刊 名：矿物岩石地球化学通报  ISTIC PKU英文刊名：BULLETIN OF MINERALOGY, PETROLOGY AND GEOCHEMISTRY 年，卷(期)：2007 26(3) 分类号：P618.450.673 关键词：铝土矿   稀土元素   地球化学特征   小山坝  

化学元素的起源 篇6

在回答这个问题之前，我们要对原子的结构做一个简单的介绍。现代的原子模型奠基于20世纪初卢瑟福的阿尔法粒子撞击实验。现在我们知道，原子的质量集中在一个很小的原子核当中，原子核内包含了带正电的质子与不带电的中子。在原子核外通常环绕着一些带负电的电子。在中性的原子内，电子数与质子数相等，有时电子数会稍多于或少于质子数，我们通常将其分别称为负（阴）离子或正（阳）离子。各种元素原子的差异在于原子核内的质子数不同，因而影响到电子组态乃至化学性质的不同。比如说，碳原子核有6个质子而氮原子核有7个质子，造成这两种元素在化学性质上的极大差异。质子数相同但中子数不同的原子称为同位素，例如氢与氘（重氢）都含有一个质子，但氘原子核还包含了一个中子。同位素原子的大部分化学性质非常类似。

从天文观测中我们知道，这些种类丰富的元素并不是地球上所独有的，而分布在宇宙的各个角落。并且很明显的，大部分的元素已经存在非常久的时间了。因此，要了解这些元素的起源，我们必须从宇宙发展的历史谈起。

自1929年天文学家哈勃发现宇宙持续膨胀的现象之后，科学家一般都认为宇宙起源于一次大爆炸，时间大约在137亿年前，一切的物质、能量、时间都由此产生。一般认为，大爆炸发生的那一瞬间，宇宙只有强烈的辐射能量而没有任何物质。在大爆炸之后约0.0001秒左右，宇宙温度降至1012开，此时，宇宙中的质子与中子脱离与宇宙射线的平衡而成形。到了大爆炸之后4秒左右，温度降至1010开以下，宇宙中的电子也脱离与宇宙射线的平衡而成形。至此，构成原子的基本粒子已经出现，但由于温度太高，宇宙中尚无重于氢的稳定原子核，到处都是高速运动的质子、中子、电子，以及非常高能量的宇宙射线。

在宇宙形成大约3分钟后，质子与中子开始可以结合成重氢的原子核而不立刻被光子分解。接下来，一连串的核反应将绝大部分重氢快速转变成包含2个质子及2个中子的稳定氦原子核。不过，比氦更重的原子核此时不易形成，因为自然定律中不容许有原子量为5或8的稳定原子核存在；缺乏这些作为桥梁的原子核，更重的原子核难以快速形成。

宇宙仍持续膨胀、冷却，在宇宙生成大约30分钟后，大爆炸产生的核反应完全停止。此时，宇宙中的物质以质量而言，质子约占75%、氦原子核约占25%，还有大量很轻的电子以及非常微量的重氢及锂原子核。此时的宇宙温度仍然非常高（108开左右），强大的宇宙射线使电子无法停留在固定的原子核上，物质主要以单原子离子的状态存在。由于自由运动的电子很容易散射光线，此时的宇宙处于名副其实的混沌状态，光子无法自由穿越，辐射场与物质间不断地进行能量交换。这种情况一直持续到大爆炸发生大约40万年后，当宇宙的温度降到了约1万摄氏度以下，电子才开始能与原子核结合，形成中性的原子，宇宙也在此时变得透明，辐射场与物质间的作用大幅降低，引力开始逐渐塑造新的宇宙结构。

此时，宇宙中的主要元素只有氢和氦，实在没有多少化学可言，任何人都可以把此时的化学学得非常透彻，只不过在这种宇宙中是不会有任何生物存在的。地球生命所需的其他元素大都是数十亿年后在银河系恒星的演化过程中产生的。至于宇宙是如何从早期物质均匀分布的状态迅速形成星系及恒星的，目前仍然不是非常清楚。一般认为，很可能是由于一些量子效应使得早期的宇宙在能量分布上有一些不均匀。这些微的不均匀经过引力效应的放大，使得物质迅速向密度高的地方聚集，形成星系以及恒星。目前的证据显示，第一颗恒星可能在宇宙诞生后的数亿年就开始形成，在其内部的热核反应中开始了宇宙中下一步的元素合成。

地球上一切生物所需的能量几乎都直接或间接地来自太阳。太阳的能量又从何而来呢？在20世纪以前，这一直是个令科学界感到困惑的谜题。现在我们知道，太阳以及所有恒星主要的能量来自其内部的核聚变反应。一个星体发生核聚变反应的最低条件是质量达到太阳质量的8%，当其内部的温度由于引力收缩达到1000万摄氏度以上时，核聚变反应开始发生，4个氢原子核经过3个质子加成的步骤（质子—质子链）聚合成一个氦原子核并放出巨大的能量。这种能量释放与恒星本身的引力作用达成平衡状态，使得恒星在一段长久的时间内稳定地存在、发光。在比太阳重一些的恒星中，当核心的温度达到2000万摄氏度以上时，能量释放的主要机制是另外一种由碳、氮、氧原子核作为催化剂的氢聚变反应（碳氮氧循环）。在此机制中会累积不少氮元素，这也是宇宙中氮元素的主要来源。

虽然核聚变反应能很有效率地产生能量，但核聚变的原料——氢原子核——总有用尽的时候。对质量只有太阳一半的恒星而言，生命就到此为止了，核聚变形成的氦核心从此逐渐暗淡冷却。然而，质量较大的恒星在引力的持续作用下，核心的温度可达到1亿摄氏度以上。此时，氦原子核可聚变成碳原子核及一些氧原子核。同时，由于恒星的外层仍然含有未聚变的氢原子，在引力收缩的过程中，外层的温度升高，使得氢的聚变反应再次进行。

太阳大小的恒星在核心的氦用尽后将受引力的压迫形成一颗白矮星，并逐渐冷却。若恒星的核心在氦即将燃烧完之前仍有3倍以上的太阳质量，核心可以进一步压缩，使得温度达到6亿摄氏度，在这种高温下，碳将聚合成氖、硅、镁等原子核。此时，在核心的外层，氦的聚变反应也开始进行，而更外层则依然有氢的聚变反应在发生。这种阶段性的层状核聚变反应在质量很大的星球内持续进行，每一阶段都需要更高的温度与密度，并产生更复杂的化学元素。在恒星的演化过程中，它们会不断将表面的物质送到太空中，恒星内制造出的各种原子核也随之散布到宇宙的各个角落。

然而，就算在质量更大的星球内，这种核聚变反应也不会无穷尽地进行下去。这是因为核聚变所能持续的时间愈来愈短，所放出的总热量也愈来愈少；到了形成铁原子核（原子序数26，原子量56）后，核聚变已经不再是放热反应，因而无法阻止星球进一步的引力崩塌。在铁核心高速崩塌压缩的过程中，许多电子被迫与原子核内的质子结合而形成中子，同时向外放出大量的中微子。当这些中子被压缩到密度达到水的10的14次方倍时，一种仅能由量子力学描述的巨大的中子简并压力突然开始发生作用，从而阻止核心进一步收缩。但这种核心崩塌的瞬间停止会产生强大的反弹震波，当震波与恒星外层物质相撞时，释放出极大的能量，许多新的核聚变反应也在这一过程中发生。一般认为，元素周期表上大部分比铁重的元素就是在此时产生的。这种强大的反弹震波以及极大量的中微子会将恒星外层整个炸掉，这就是所谓的超新星爆发。由于超新星爆发所释放的能量极大，有时超新星爆发时的亮度甚至会超过整个星系数十亿颗恒星亮度的总和。

经过这一系列核聚变反应生成的元素有一大部分随着超新星的爆发而散布到宇宙中。超新星爆发后留下的中子核心的质量若小于约3倍的太阳质量，这个核心将成为一个稳定的中子星；其质量若大于3倍的太阳质量，连中子简并压力也无法抵抗重力的压缩，核心将进一步塌陷形成一个黑洞。

这种超新星一般被称为Ⅱ型超新星。还有一种叫Ⅰa型超新星，这是发生在双星系统中的特殊现象。在双星系统中，比较大的那颗恒星演化得比较快，最后可能成为一颗白矮星。等到另一颗恒星开始老化膨胀时，白矮星可能会逐渐将同伴的外层物质吸收过来。当白矮星达到约等于1.4倍太阳质量的临界质量时，大规模的核聚变反应会突然剧烈地发生，将整颗星球炸掉，在这一过程中产生大量的铁原子核。我们血液及地壳中的铁应该都是来自远古时的Ⅰa型超新星爆发。近年来，Ⅰa型超新星被用来测定宇宙膨胀速度和星系间的距离。

此外，在一些恒星内部也会持续进行一种所谓的慢中子捕获过程，也就是以持续的中子捕获与β衰变产生一些重元素如锝、铋等。同时，高能的宇宙射线也持续和星际物质作用产生如锂、铍、硼等元素。以上所描述的是宇宙中各种元素生成的一个大略的过程，至于详细的流程仍有不少争论。比如，前不久有科学家提出，金元素的形成可能与非常罕见的中子星相撞有关。我们的太阳系除了氢与氦外还拥有各种重元素，使得太阳系能够拥有如地球般的固体行星，并且包含了生命所必需的碳、氧、氮、硫、铁等元素。

元素地球化学特征 篇7

临沧位于云南西部, 褐煤资源丰富, 其中大寨煤型锗矿床名闻中外[1]。已有学者研究并得出热液作用将底部二云母花岗岩中的锗元素带入煤层是大寨煤富锗的主要原因[2,3]。本文将大寨煤中微量元素与中国及世界煤中微量元素对比研究, 可得出帮买盆地的物源特征以及热液流体对煤中微量元素的影响。

2 样品采集与测试

为查明大寨褐煤中微量元素的含量水平, 在大寨提炼锗元素的厂区共采集6个样品 (用DX1-5、YM表示) , 装入聚乙烯袋中密封。样品风干后, 破碎成小块, 经固体样品粉碎机粉碎, 后用玛瑙研磨过200目筛, 缩分, 贮存于棕色广口瓶中备用[4]。

煤中As和Se采用ICP-CCT-MS测试, 其余微量元素采用ICP-MS测试, 微量元素测试在中国矿业大学 (北京) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室完成[5,6]。

μg/g

3 实验结果与讨论

目前, 对于煤中微量元素的研究已经取得了一定进展, 从煤中可以检测到的元素高达80余种, 包括常量元素与微量元素, 此次研究仅对其中40余种微量元素进行分析及探讨。这些元素可以分为稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和非稀土元素两大类;其中非稀土元素可进一步划分为环境微量元素Be、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Tl、Pb、Th、U和其他微量元素Li、Sc、Ga、Ge、Rb、Sr、Zr、Nb、In、Cs、Hf、Ta、W、Bi[7]。

3.1 环境微量元素

由表1可知, 大寨煤中煤样品中环境微量元素元素分布中以Ba的平均含量最大, 其次是Zn、Be、Pb、V、Sb、Cu、Cr、Ni。

与中国煤中环境微量元素丰度相比, 大寨煤中Be、Cr、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Sn、Sb、Ba、Tl、Pb、Th、U等元素平均丰度高于中国煤, V、Co、Se、Ag等元素则低于中国煤。

与世界煤中环境微量元素丰度相比, 大寨煤中Be、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Pb、Th、U等元素平均丰度高于世界煤, Se等元素则低于世界煤。

μg/g

3.2 稀土元素

由表2, 大寨煤煤样中REE范围为40.84~267.93μg/g, 平均值137.24μg/g;LREE范围为31.29~239.21μg/g, 平均120.37μg/g;HREE范围为8.22~28.72μg/g, 平均16.87μg/g;LREE/HREE范围为3.28~8.90, 平均6.33; (La/Yb) N范围为2.07~11.56, 平均6.88; (La/Sm) N范围为2.13~3.04, 平均2.64, ; (Gd/Yb) N范围为0.73~3.01, 平均2.03。δEu范围为0.34~0.45, 平均0.42;δCe范围为1.05~1.17, 平均1.10。大寨煤样单个样品所处的环境除与盆地位置的不同之外大致相同, 样品中REE的变化应为热液作用侵入所致。

图1为大寨煤中的稀土元素用上部地壳稀土元素丰度值标准化的配分曲线。大寨煤矿煤样品中稀土元素相对于上地壳元素的配分曲线整体上呈现为规则的波状。按照曲线的大体走向趋势可以将其划分为3种型式:其一为样品DX-1、DX-4, 其二为DX-2、DX-3, 其三为DX-5、YM。

样品DX-1、DX-4中轻稀土元素除Ce外, 其他元素依次明显变大 (除Eu急剧减小) , Sm元素相对于其他的轻稀土元素明显增大。样品DX-1、DX-4中重稀土元素的曲线则呈现为增减依次交替的波状形式, 其中DX-1样品中Gd元素最大, 其他重稀土元素与Gd元素相比相对减小, 但DX-1中Tm相对相邻元素Er、Yb增大, 使曲线整体上呈现为右倾的“W”型;样品DX-4中Gd、Dy、Er和Yb元素相对于其他重稀土元素增大, 故其重稀土元素的配分曲线整体上呈现为平缓的“W”型。

样品DX-2、DX-3中除Ce元素, 其他轻稀土元素相对变化不大, 轻稀土元素配分曲线整体上呈现为缓波状分布 (Sm除外) 。整体上来看, 样品DX-2、DX-3的重稀土元素曲线呈现为增减依次交替的波状形式减小。Tb元素相对于Gd元素减小, Tb, Dy, Ho元素依次相对减小。样品DX-4中Ho-Lu元素依次相对减小;样品DX-3中Ho-Lu元素呈现为阶梯状分布, Yb元素相对于相邻元素增大。

样品DX-5与YM轻稀土元素部分具有较好的相似性, 除Eu亏损外, 轻稀土元素缓慢增加, 重稀土元素部分均为波浪形增加, 但YM显然增加趋势更为迅速。

结合上文所述可知, 大寨煤矿研究区煤样中稀土元素相对于上地壳元素配分曲线的不同表现型式, 推测这一曲线型式的形成与热液作用侵入密切相关。

从大寨褐煤煤样上陆壳标准化模式图可以看出:大寨地区褐煤煤样整体都呈现为Ce正异常和Eu负异常。

Ce异常是用来表现沉积介质酸碱度值 (CO2逸度) 或O2逸度的地化指标;另外, 煤中Ce负异常较多地与热液流体作用相联系。勐托新近纪显然与海相沉积无关, 所以其褐煤中的Ce正异常可能与偏氧化的山间湖相沉积环境有关。

煤中Eu负异常一般与物源环境相关, 酸性火成岩Eu显著负异常, 可能与火山灰的输入相关。勐托褐煤的Eu负异常就可能与酸性花岗岩陆源碎屑供应相关。

μg/g

3.3 其他微量元素

由表3可知, 大寨煤6个煤样品中其他微量元素中Ge平均含量最大, 其次为Rb和W;大寨Li、Ge、Rb、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Bi元素含量变化范围较大。

与中国煤相比, 大寨煤中除Sc、Ta略高于中国煤及Ga、Ge、Rb、Cs、W、Bi明显高于中国煤外, 其他微量元素普遍低于中国煤, 其中Nb略低, Li、Sr、Zr、Hf则明显偏低。

与世界煤相比, 大寨煤中Li、Sc、Nb略高于世界煤, Zr、Hf偏低于世界煤, Ga、Ge、Rb、In、Cs、Ta、W、Bi明显偏高, Sr则明显偏低。

Ge在大寨地区元素含量变化差异较大, Ge在大寨含量范围是1.17~748.07μg/g, 平均129.17μg/g。

大寨煤型锗矿床的形成不仅原始物源供给有关还与盆地花岗岩基底和花岗岩供应相关, 造成在陆源本身富集Sn、Sb、Th、U、Ga、Rb、Sr、Cs、W、Bi基础上, 通过基底热液作用后又形成了Be、Ni、As、Ge的富集。

4 结论

(1) 与中国及世界煤相比, 大寨煤富集Sn、Sb、Th、U、Ga、Rb、Sr、Cs、W、Bi元素, 原始陆源供给使得这些元素的富集。

(2) 大寨煤富锗煤显著富集Be、Ni、As、Ge, 这与热液作用密切相关。

(3) 大寨煤煤样中REE范围为40.84~267.93μg/g, 平均值137.24μg/g;较勐托煤样大寨稀土元含量明显减少, 并且相对富集重稀土元素。

(4) 褐煤煤样整体都呈现为Ce正异常和Eu负异常。Ce正异常与其沉积环境有关, Eu负异常可能与基地花岗岩供应作用有关。

摘要：为研究云南临沧大寨地区褐煤中微量元素的地球化学特征, 共采集了其6个煤样, 采用ICP-MS和ICP-CCT-MS (AS-Se) 的方法对样品中微量元素的含量进行了测试, 结果表明:与中国煤和世界煤相比, 临沧大寨地区煤中富集Sn、Sb、Th、U、Ga、Rb、Sr、Cs、W、Bi元素;由于受热液作用影响, 大寨富锗煤较富集Be、Ni、As、Ge元素;热液作用造成大寨煤稀土元素总量减少, 且重稀土元素富集;大寨褐煤煤样整体呈现为Ce正异常和Eu负异常。

关键词：临沧,地球化学,微量元素,勐托

参考文献

[1]罗旱云, 张永宏.云南新近纪聚煤盆的特征及成因类型[J].中国煤田地质.2013, 25 (9) :10~17.

[2]Qi H, Hu R, Su W.REE geochemistry of lignites in the Lincang germanium deposit, Western Yunnan Province, China[C].Goldschmidt Conference Abstracts.Davos, Switzerland:2002:A619.

[3]Hu R, Qi H, Bi X, et al.Geology and geochemistry of the Lincang superlarge germanium deposit hosted in coal seams, Yunnan, China[J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 2006, 70 (18) :A269.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.煤的工业分析方法[S].北京:中国国家标准化管理委员会, 2009.

[5]Dai S.Zhao L.Rower J C, et al.Petrology, mineralogy, and chemistry of size-Fractioned fly ash from the Jungar Power Plant, Inner Mongolia, China, with emphasis on the distribution of rare earth element[J].Energy and Fuels, 2014, 28:1502~1514.

[6]Li X, Dai S, Zhang W, et al.Determination of As and Se in coal and coal combustion products using closed vessel microwave digestion and collision/reaction cell technology (CCT) of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) [J]International Journal of Coal Geology, 2014, 124:1~4.

元素地球化学特征 篇8

1 岩石学特征

徐麦岩体岩石以斜辉辉橄岩为主, 次为纯橄岩和斜辉橄榄岩, 此外, 还有斜辉辉石岩。

I、II、III、IV-蛇纹石化橄榄岩;V-蛇纹石化方辉橄榄岩;VI-碳酸盐化蛇纹岩

(1) 纯橄岩:米黄、浅黄色, 块状构造, 一般全被蛇纹石化。矿物成分主要由蛇纹石化橄榄石、纤蛇纹石、胶蛇纹石和叶蛇纹石组成。纯橄岩—辉石杂岩带的纯橄岩中可见网格结构, 网格为纤维蛇纹石, 网眼为橄榄石残晶, 橄榄石为镁橄榄石。附生铬尖晶石1~3%, 细—微粒, 全自形, 分布于蛇纹石化橄榄石中。

(2) 斜辉辉橄岩:浅灰、暗绿色, 块状构造, 网格结构, 全蛇纹石化, 主要由纤蛇纹石和叶蛇纹石组成。似斑晶为顽火辉石, 蚀变后为绢石, 呈它形—半自形。附生铬尖晶石1~2%, 细粒。

(3) 斜辉橄榄岩:灰绿、暗绿色, 块状构造, 网格结构, 似斑状结构, 全蛇纹石化。矿物成分有纤蛇纹石, 胶蛇纹石及绢石 (顽火辉石) , 呈自形—半自形。二辉橄榄岩由弱蛇纹石化的贵橄榄石、似斑晶状半自形—自形顽火石 (绢石) 和它形透辉石组成。有的橄榄石含透辉石, 称透辉橄榄岩。

(4) 辉石岩:以顽火辉石岩, 二辉辉石岩为主, 透辉辉石岩少见。银灰、灰绿色, 块状构造。顽火辉石岩为全自形球粒结构, 少数具微晶结构, 有时含少量细粒它形透辉石。附生铬尖晶石少量, 呈细粒, 全自形, 镶嵌与顽火辉石之中。顽火辉石和透辉石呈似文象状共结, 或透辉石呈它形分布于顽火辉石边缘, 或透辉石呈晶带状沿顽火辉石C轴方向平行连生。

从徐麦超基性岩体的岩石镜下鉴定照片 (图1) 可见, 橄榄石颗粒多被蛇纹石化, 呈网格状交代残余结构。蛇纹石通常以网脉形式出现, 中心为残余的橄榄石 (图1I, II) 。部分蛇纹石化程度高的橄榄岩中, 其中心的橄榄石也被蛇纹石取代 (图1III, IV) , 并且岩石还遭受了后期碳酸盐化的叠加 (图1VI) 。这说明岩石遭受到了一定程度的蛇纹石化。

2 微量元素地球化学特征

研究区共采集徐麦岩体代表性岩石样品10件, 由核工业北京地质研究院分析测试研究中心进行微量及稀土元素分析检测, 检测方法和依据为DZ/T0223-2001电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 方法通则。主要仪器为HR-ICP-MS;检测环境为温度20℃, 相对湿度为30%。分析测试结果详见表1, 图2为据表1得出的徐麦岩体微量元素原始地幔标准化蛛网图。

岩石学中微量元素的研究主要是通过对岩石和造岩矿物中微量元素含量、分布、组合及迁移、变化的特征来划分岩石类型, 分析岩石形成的物理—化学条件和构造背景, 探讨岩石或岩浆的形成机理和演化规律。

2.1 过渡元素

从表1中可见, 徐麦岩体过渡元素Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn的含量 (除XM09-29样品Cr外) 都相对较稳定。Sc、V、Cu、Zn的含量分别为 (4.02~12) ×10-6, (22.6~60.2) ×10-6, (2.59~19) ×10-6, (36~72.8) ×10-6。Cr、Co、Ni元素相对富集, 尤其是Cr和Ni。Cr的含量为 (823~2758) ×10-6, 平均为2530.9×10-6, 为基性熔岩的7.9倍;Ni的含量为 (1680~2307) ×10-6, 平均为1856.7×10-6, 为基性熔岩的26.6倍。Cr含量较高, 与原始玄武岩浆 (Cr>400×10-6, Mg#>70, Yegodainski et.al, 1995) 相似。另一特征是Cr、Ni丰度约为典型蛇绿岩变质橄榄岩 (Cr为5000×10-6, Ni为2280×10-6, Coleman, 1977) 相应丰度的0.51倍和0.81倍。

在过渡族元素中, Cr、Co和Ni为相容元素, 它们的晶体/熔体分配系数大于1, 而V为适度不相容元素, 它的晶体/熔体分配系数介于0.2~1.0之间 (Kay R W, Hubbard N J, 1978) 。因此, 在部分熔融过程中, V较Cr、Co和Ni更易进入熔体, 从而使得Cr、Co和Ni在残余固相中逐渐富集, 而V则在残余固相中逐渐贫化。岩石中的V含量明显低于原始地幔的相应值, 而Cr、Co和Ni含量则与原始地幔值相近, 这是由于Sc、V主要在单斜辉石的矿物中, 随着上地幔物质部分熔融程度的增加, 单斜辉石容纳的Sc、V大量进入熔体, 而Cr、Co、Ni主要富集在残留的矿物橄榄石中。与芬兰Jormua蛇绿岩的东部和中部变质橄榄岩相似 (Peltonen P K, 1998) , 表明徐麦岩体可能为上地幔物质经历了部分熔融后的残留物, 而不是岩浆结晶作用的产物。

2.2 大离子亲石元素 (LILE)

从表1和用原始地幔值标准化后做的元素蛛网图 (图2) 中可见, 徐麦岩体大离子亲石元素含量相对较低, 但与原始地幔相比, Rb、Ba、Pb、Th、U等元素却表现出一定的富集。正常情况下超基性岩中Pb含量较低, 而徐麦岩体中Pb的含量较高, 说明岩体可能遭受了后期热液强烈的叠加改造。

岩石的Sr/Ba比值相对稳定, 除样品XM09-22Sr/Ba比值为6.46、XM09-32Sr/Ba比值为2.59外, 其余样品均在0.36~0.79之间, 暗示徐麦超基性岩体大离子亲石元素之间具有相似的变化规律。

(原始地幔标准化数值引自Sun and McDonough, 1989)

2.3 高场强元素 (HFSE)

高场强元素 (HFSE) Zr、Hf、Nb和Ta等在蚀变和变质作用过程中均有良好的稳定性, 是岩石成因和源区性质的良好指示剂。从表1和用原始地幔值标准化后作的元素蛛网图 (图2) 中可以看出, 徐麦岩体高场强元素 (HESE) 的丰度普遍较低, 与原始地幔相比, Ta、Nb、Zr、Hf等元素的明显亏损, 与钙碱性火山弧玄武岩的地球化学特征相吻合 (沈渭洲等, 2002) 。存在Nb、Ta、Ti特别是Nb的亏损, 显示出TNT (Ta、Nb和Ti) 的负异常现象, 这种地球化学特征在一定程度上反映出了岛弧环境的身影, 与典型的大洋中脊N-MORB有一定的差别, 因为大洋中脊之下的玄武岩一般不会出现Sr、Rb等元素的富集, 尤其是Nb的亏损, 但在岛弧区普遍发生洋壳和沉积物向岩石圈的再循环, 产生的岛弧火山岩往往具有这样的地球化学特征。

不同构造环境区玄武岩的Th、Nb、Zr特征具有显著差异 (孙书勤等, 2003) , 以原始地幔 (Taylor S R, 1985) 的Th/Nb比值0.11为界, 将大陆和大洋环境分开, 大陆板内及岛弧玄武岩的Th/Nb比值高于原始地幔值, MORB及OIB的Th/Nb比值低于原始地幔值。洋—洋板块的汇聚边缘还是洋—陆或陆—陆板块的汇聚边缘, 它们的Th/Nb比值均大于0.11, 其中洋—洋汇聚边缘和洋—陆汇聚边缘 (岛弧) 的Nb/Zr<0.04, 而陆—陆碰撞带的Nb/Zr>0.04 (孙书勤等, 2006) 。徐麦岩体的Th/Nb、Nb/Zr分别比值为0.253~1.019、0.053~0.174之间, Th/Nb>0.11, Nb/Zr>0.04, 说明徐麦岩体应形成于陆—陆碰撞带板内或岛弧环境。

3 结论

通过徐麦岩体的镜下岩石学特征, 我们确定徐麦岩体经历了蛇纹石化的区域变质作用, 在这漫长的地质历史演化过程中, 该区域变质作用必然使得徐麦岩体的微量元素发生变化。微量元素依据其自身性质的不同, 在蚀变、变质过程中其变化程度也不同。徐麦岩体微量元素地球化学特征表明徐麦岩体不是岩浆结晶作用的产物, 可能为上地幔物质经历了部分熔融后的残留物, 并遭受了后期热液强烈的叠加改造, 通过数据分析推测徐麦岩体可能形成于陆—陆碰撞带板内或岛弧环境。

参考文献

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元素地球化学特征 篇9

关键词：准和热木音苏木,地球化学分布特征

0前言

准和热木音苏木地区位于内蒙古自治区中北部的边境地区,属于中低山丘陵区,地势比较平坦,海拔高度一般在1000~1200m之间。研究区工业化程度较弱,人类活动对环境的影响程度小,基本上保持了原生环境,对本区进行的地球化学分布特征的研究基本可以达到预期的效果。

1区域地质背景

研究区处于西伯利亚板块东南缘古生代陆缘增生带(Ⅱ级),或为晚古生代泥盆纪陆缘增生带和晚古生代后碰撞构造岩浆岩带(Ⅲ级)区内有两条北东向的主要断裂,在中部以及东北部存在数量较少的其它类型的小型断裂。区内地层由新到老见图1。石炭纪、二叠纪岩浆活动强烈。侵入岩十分发育,由于受到区域构造的控制,大多呈北东向分布。

2区域地球化学特征

2.1景观地球化学特征

依据全国地球化学景观区划分方案(郭志娟等,2015),研究区处在干旱荒漠戈壁残山一级景观区,区内基岩裸露程度较差,区内风沙大,植被不发育,一般被风沙所覆盖,但覆盖程度较浅。研究区内水系不发育,无永久性河流或季节性河流。区内零星分布少量季节性淖尔(湖泊),因为当地气候干燥,降雨量不足,导致绝大部分湖泊为干湖因连年干旱少雨,研究区内风化作用以物理风化作用为主,化学风化作用较弱。区内主要的剥蚀动力是风的吹蚀作用,表生的元素集中或分散与风的剥蚀、搬运和沉积密切相关。研究区总体上可以划分两类地貌景观:区内低缓的山顶形成风蚀地貌,宽阔的沟谷形成风积地貌长时间的干旱少雨及风沙肆虐导致了在局部区域有风选作用,在一些条件下有风选的重矿物覆盖区域。由于化学风化淋滤作用弱,地表分布的岩屑基本可以代表了基岩成分,元素的化学积聚和贫化在本区表现不明显。

2.2土壤地球化学背景特征

根据内蒙古中西部干旱荒漠戈壁景观区的特点,本次工作所采集的样品粒级为-4目~+20目。样品经过分析、处理后的结果见表1。

全区土壤中各元素平均值(表1)与我国干旱荒漠区水系沉积物元素含量值(迟清华等,2007年)相比,As、Sb、Sn、Mo、W相对富集,元素的背景值高于区域元素背景值1.2倍以上;相对贫化的元素较多,有Hg、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Au;Bi、Ag元素含量基本无变化。

在相对富集的元素中,Sb、Sn元素的富集程度较高,具有一定的成矿潜力;由于本区出露的基性岩石较少,导致亲硫元素和亲铁元素的背景值较低;As、Sb、Sn、Mo、W、Bi、Ag元素背景值均不低于1.2倍区域背景值,说明本区内亲氧元素相对富集,这是因为本区内出露的大量花岗岩中富含亲氧元素所导致的。

2.3元素空间分布特征

根据16种元素的分析数据,采用三角剖分法绘制地球化学图,图件显示研究区元素空间分布具有如下规律:

Au、Hg在背景表现上较为凌乱,没有明显的高低地球化学场,往往是单点高值,其它元素高背景区全部集中在图幅中部向北东和东西展布区域,围绕准和热木音戈壁和巴润和热木音乌兰推绕木湖盆,在湖盆的边缘断裂和白垩系地层中形成较大区域高背景异常区,与白垩系大磨拐组地层出露位置一致,这也是本区最大和最高的异常区。显然这个高背景区元素种类与大磨拐河组富含As、Cd、Bi、Mo、Sb、Ni、W、Cu、Co、Pb、Zn这些元素有关。除此外在图幅东南角巴彦包尔和西北角迖日其格图诺尔有Mo、Sn、W、Au、Bi、Ag高背景区域。这套元素组合与花岗岩体有关,典型的亲氧元素组合。

Cr、Ni、Co、Cu高背景及异常区主要分布在浅覆盖区,主要分布在木音戈壁和巴润和热木音乌兰推绕木湖盆周围。低背景主要分布在风蚀残积区,图幅的西北部和南部。

2.4元素组合特征

为了加深了解区内的元素组合特征,对研究区的元素数据进行了R型聚类分析(图2),图中显示在相关系数大于0.5置信区间共有4套大的元素组合:

1)As-Mo-Sb元素组合,反映意义是本区有Mo的成矿作用活动，目前在查干敖包西已发现Mo矿点,目前正在勘查。同时也说明成矿作用伴有富矿化剂As、Sb热液活动,As、Sb是本区寻找Mo矿的重要指示元素。一般分布在花岗岩或花岗正长岩中的岩脉中。

2)Bi-Sn-W-Zn-Pb元素组合,这套元素组合代表了酸性花岗岩组合,本区在花岗岩分布区紧密共生,与区内分布大量花岗岩特征相符。说明这套元素组合在酸性侵入岩具有较高的含量,彼此互为共生关系,在成矿作用下可以形成以W、Sn、Bi为主并伴有Zn、Pb类型矿床。

3)Hg-Ag-Au元素组合,与其它元素组合的相关系数较小,说明这套组合与分布地层关系不大,相比较与基性元素组合更为关系密切一些。组合与本区的断裂有关,也与本区的小规模的热液活动有关,由于含量较低没有形成规模,往往呈分散状态分布于本区。

4)Co-Ni-Cu-Cd-Cr元素组合,这是较为典型的中基性岩石成矿元素组合,形成这套组合的与宝力高庙组安山岩及泥鳅河组地层有关,这套地层是中基性火山岩富含铁族元素,由于来源于上地幔和下地壳又富含Cu元素,可能形成与基性岩有关的成矿类型为Fe-Cu矿床。

3结论

研究区成矿潜力较大的元素为Cu、Mo、Sb、Pb、Zn,为本区最主要的成矿元素。其中Mo、Cu是该区成矿的主要矿种,As、Sb、Hg是重要的指示元素。研究区主要的两大岩性微量元素组合是:基性火山岩富Cr-Ni-Co组合,花岗岩富Zn-Pb-W-Sn-Bi组合。建议对该地区开展进一步的详查工作。

参考文献

[1]郭志娟,孔牧,张华,杨帆,徐仁廷,王成文,王乔林,宋云涛,韩伟.适合地球化学勘查的景观划分研究[J].物探与化探,2015,v.3901:12-15.

[2]迟清华,鄢明才.应用地球化学元素丰度数据手册[M].北京:地质出版社,2007:101-105.

[3]段玲玲.内蒙古准和热木音苏木地球化学基准值特征研究[D].石家庄经济学院,2015.

元素地球化学特征 篇10

月牙山地区出露中、下侏罗统地层, 发育大套泥页岩, 其厚度大于250 m。以月牙山剖面为基础, 通过对其泥页岩地球化学特征分析, 揭示其地质学沉积意义, 这对于该区有利区的划分具有重要指示作用。

1 区域地质概况

柴达木盆地阿尔金山前带位于阿尔金走滑断裂带东南, 其北以阿拉巴斯套山与柴达木盆地北部块断带相隔, 东至牛鼻梁子, 包括狮子沟、七个泉、红柳泉、红沟子、咸水泉、干柴沟、月牙山等七个地面构造带[4] (图1) 。研究区侏罗系地层分布完整, 其连续厚度较大[5]。

晚三叠世末期发生了印支运动, 结束了柴达木盆地长期隆起的状态。早中侏罗世, 阿尔金山还未隆起, 开始接受沉积, 是主要的沉积区, 其近东西向的同生正断层控制着沉积相和沉积体系的展布[6]。此时该区湖相、河流相和沼泽相较为发育, 沉积物以暗色泥页岩为主。

2 沉积环境分析

2.1 样品采集与测试

研究区样品主要采集于柴达木盆地阿尔金山前月牙山剖面 (图2) 。采集层位为中、下侏罗统。月牙山侏罗系岩性主要为:黑色页岩、灰绿色泥岩和灰绿色细砂岩。上段为大套页岩夹少量灰绿色砂岩, 中段为灰黑色泥岩和黑色页岩, 下部主要为灰绿色细砂岩。样品主要采集的是页岩及少量暗色泥岩, 总共48件样品。

样品分析测试主要是通过NITON系列XRF元素分析仪以及RSI厂家的RS-125型伽马能谱仪完成的。表1中的元素值为其地壳丰度标准化后的测试统计结果, 其中元素的地壳丰度值参考黎彤的数据[7], 表中某元素 (用X表示) 的富集系数EF (EFX元素= (X/Al) 样品/ (X/Al) 地壳平均泥页岩) , EFX元素>1, 表明该元素相对富集, 反之亏损[8—11], ΔU=2U (U+Th/3) [12] (式子中Al、U、Th分别表示铝、铀、钍元素含量) 。

2.2 地球化学特征

2.2.1 元素与沉积环境

前人研究表明, 沉积物中的某些元素能够定量地被搬运, 并在沉积成岩作用的过程中有规律地保存、分布以及局部相对富集, 这些元素具有反映沉积环境的元素标志, 可以用于恢复原始沉积条件。元素的迁移能力取决于它的内部因素及外界的物理化学条件。通常元素的迁移能力直接受控于外界物理化学条件, 主要反映在不同沉积环境的沉积物元素富集的差异上。受风化淋滤作用及在岩性单一和稳定的母岩情况下, 河流相中的泥质岩元素化学性质不活泼、不易溶于水, 而这些元素则能相应的聚集在湖相泥质岩中, 可通过聚集的量近似地表示元素本身的迁移程度。同时, 考虑到河流入湖后, 元素以离子形式或胶体溶液迁移的容易发生化学分异沉淀, 并且元素及其化合物的迁移能力受水介质化学性质的控制, 深湖相沉积就成为一定水化学环境下迁移元素的最终富集地。因而, 可根据泥质岩中元素的比值指示河流相、深浅湖相沉积环境。按此规律, 迁移能力最强的Ⅰ类元素应是湖控泥质岩相对富集的元素 (包括:钙 (Ca) 、锶 (Sr) 、锰 (Mn) 、镁 (Mg) ) , Ⅲ类元素应是河流相泥质岩相对富集的元素 (包括:锌 (Zn) 、铜 (Cu) 、钡 (Ba) ) , Ⅱ类元素在过渡带泥质岩中富集 (铁 (Fe) 、钾 (K) ) (表2) 。Ⅰ类元素和Ⅲ类元素的比值可以作为良好的沉积环境指示参数[13]。

沉积岩中元素的分布和富集与形成时的环境以及古水深与沉积时期的氧化还原条件具有一定的相关性, 因而可利用某些相关元素的比值反映出沉积时期的氧化还原条件, 来恢复沉积环境古水深变化。钒 (V) 和铀 (U) 元素受泥页岩的强吸附作用使得在岩石中强烈富集, 钍 (Th) 元素在自然界中只以+4价的钍盐存在, 化学性质稳定, 难受氧化还原条件影响, Th4+与U4+关系密切, 常导致缺氧还原条件中高的U/Th比值, 沉积时水体较深。V和U元素还易富集于生物细菌和还原环境中, 而铬 (Cr) 元素在氧化环境中相对富集, 因此往往导致氧化环境中低的V/Cr比值, 还原环境中高的V/Cr比值。此外, 利用铀总量及自生铀量关系建立ΔU值, ΔU=2U/ (U+Th/3) , 若ΔU>l, 判断为缺氧还原环境, 反之为富氧氧化环境[14,15] (表3) 。

1) 元素迁移能力分析。

表1测试统计结果及表2的元素迁移能力分类表明, 纵向上, 样品中有迁移能力的元素具有以下特征: (1) 前29个样品, 迁移能力最强的Ⅰ类元素Ca、Mn、Sr、Mg的富集系数平均值分别为:1.322、1.310、1.124、1.243, 均大于1;较易迁移的Ⅱ类元素Fe、K的富集系数平均值分别为:0.331、0.404, 均小于1;难迁移的Ⅲ类元素Zn、Cu的富集系数平均值分别为:0.388、0.557, 均小于1; (2) 后19个样品, 难迁移的Ⅲ类元素Zn、Cu的富集系数平均值分别为:0.620、0.632, 小于1;较易迁移的Ⅱ类元素Fe、K的富集系数平均值分别为:0.726、0.810;迁移能力最强的Ⅰ类元素Ca、Mn、Sr、Mg的富集系数平均值分别为:0.351、0.218、0.159、0.342, 小于1;相比之下, 较易迁移的Ⅱ类元素相对比较富集。

由元素迁移能力分析推测:前29个样品, 迁移能力最强的Ⅰ类元素相对富集, 表明当时的沉积环境为湖湘沉积;后19个样品, 较易迁移的Ⅱ类元素相对富集, 而Ⅰ类元素和Ⅲ类元素不富集, 表明当时的沉积环境为河流相与湖湘过渡相沉积。

2) 氧化还原环境分析。

测试统计分析结果表明 (表1和表3) , 垂向上, 可反映氧化还原环境元素的比值具有以下特征: (1) 前27个样品, V/Cr的比值大于2, 后21个样品, V/Cr的比值小于2; (2) 前28个样品, U/Th的比值大于0.75, 后20个样品, U/Th的比值小于0.75; (3) 前33个样品, ΔU的值大于1, 后15个样品, ΔU的值小于1。

由氧化还原元素比值分析推测:前28个样品, V/Cr的比值大于2, U/Th的比值大于0.75, ΔU的值大于1, 表明当时沉积环境为缺氧还原环境;后20个样品, V/Cr的比值小于2, U/Th的比值小于0.75, ΔU的值小于1, 表明当时沉积环境为富氧氧化环境。

3) 沉积环境古水深变化。

根据元素的迁移能力以及元素氧化还原环境比值分析, 研究区在沉积时期, 水体深度有较大的变化。在下侏罗统时期, 沉积环境为富氧氧化环境, 水体较浅, 为河流到浅湖相变迁的滨浅湖相沉积;而后, 在中侏罗统时期, 水体变深, 沉积环境为半深湖相沉积 (图3) 。

2.2.2 有机碳含量

月牙山剖面主要为一套累计厚度约280 m的黑色页岩, 主要分布在上段, 有机碳的含量主要分布在1.27%~4.41%, 有机碳平均值为2.53%, 有机碳>1%页岩厚度达到250 m, 生烃潜量为0.36~1.74mg/g, 平均值为0.8 mg/g, 有机质类型以Ⅱ2为主 (表4) 。从有机质丰度看, 月牙山剖面中下侏罗统烃源岩有机质丰度较高, 生烃潜力较大, 为较好的页岩气源岩。

综上所述, 下侏罗统泥页岩展布受沉积相控制, 在月牙山构造带泥页岩厚度较薄, 缺乏大套有效泥页岩发育。在月牙山构造带, 下侏罗统地层发育较少, 泥页岩厚度在20~30 m, 整体厚度较薄。整体上表现为向北东至月牙山构造带暗色泥页岩厚度减少, 直至尖灭。中侏罗统时期由于受到构造运动的影响, 盆地发生差异升降运动, 在月牙山地区相对下沉, 导致沉积中心向东向北转移至月牙山地区。总体表现为向北收缩, 向东扩展, 沉积范围向北收缩至清水河一线以北地区, 向东扩展至月牙山地区。依据地震资料和沉积相分布, 推测月牙山地层为厚度中心。中侏罗统暗色泥页岩累计厚度较大, 在280 m以上, 存在连续厚度大于250 m的暗色泥页岩层段。

3 结论

(1) 迁移能力最强的Ⅰ类元素较为富集 (Ca、Mn、Sr、Mg的富集系数平均值分别为:1.322、1.310、1.124、1.243) , 推断阿尔金山前月牙山泥页岩主要为湖相沉积;V/Cr的比值大于2, 推断沉积环境主要为还原环境;U/Th的比值大于0.75, 推断当时沉积时水体较深。

(2) 阿尔金山前月牙山中下侏罗统气候潮湿温暖, 下侏罗统以灰绿色细砂岩为主, 中部暗色泥页岩发育, 沉积环境主要为还原环境, 有利于有机质的保存和烃源岩的生成。

(3) 研究区的烃源岩有机碳含量平均值为2.53%, 有机质类以Ⅱ2型为主, 部分为Ⅱ1型, 处于生排烃高峰期的成熟阶段, 生烃能力较强, 拥有良好的油气勘探前景。

参考文献

发现元素的冠军化学家 篇11

年轻的戴维可算是科学上的“拼命三郎”，越是困难的化学课题，他越要去钻研，而且非搞个水落石出不可。当时欧洲化学家们面临的一个头等难题是不能将活泼的金属元素从化合物十分离出来。

于是，戴维着手解决这个问题。他一面注意化学文献的报道，一面耐心地设计实验。在获悉刚发明的伏打电池被用于电解水并获成功后，他立即决定采用这一当时十分先进的手段来进行新元素的发现工作。他集中了250对金属板制成了当时最大的伏打电池组，用其作电源来电解氢氧化钾饱和溶液。

但令人遗憾的是被分解的仍是水而不是氢氧化钾。经思索，戴维认为水的存在是电解氢氧化钾的障碍，于是决定改变实验条件，用通电熔融态的氢氧化钾来进行实验。

考虑到干燥的氢氧化钾不导电，他先将它们放在潮湿的空气中暴露片刻，让其表面吸附少量水以产生导电性，然后将它们放于铂制的小盘里，将小盘与电池组的阴板连接，再将一根铂丝插到氢氧化钾样品中，并与电池组的阳极相连。通电后，氢氧化钾受热熔化，水分蒸发，表面沸腾。

这时，他发现在阴极附近逐渐有一些微小的金光闪闪的圆珠出现，并像水银球似地滚动着。有些圆珠刚一出现就立即燃烧了起来，产生出美丽的淡紫色火焰；有些圆珠虽然没有燃烧，但很快就失去了光泽，蒙上一层白膜。戴维小心地将这些圆珠收集起来投到水中，开始时小珠在水面上四处游动，发出嘶嘶的响声，然后燃烧起来并发出淡紫色火焰。

看到这些惊人的景象，戴维十分激动，他情不自禁地在实验室里跳起舞来……冷静思考后，他确认实验中阴极产生的小圆球一定是一种新的金属，由于这种元素是从氢氧化钾里电解出来的，他为这种元素定名为“钾”。

戴维再接再厉，用类似的方法从土碱里电解出钠。第二年，他又用电解法从石灰里得出了钙，从苦土里得出了镁，从锶矿中得出了锶，还从重晶石里得出了钡；以及非金属元素硼和硅。就这样戴维成了发现化学元素种类最多的化学家之一。

另外，戴维还和法拉第共同发明了矿工安全灯，由此拯救了千万矿工的生命。

戴维曾因制备三氯化氮炸坏了一只眼睛，在分离钾时又因爆炸几乎失明；在研究有毒气体时多次中毒。因此，

元素地球化学特征 篇12

1 实验与方法

1.1 研究对象

本研究以珠三角地区不同类型铺装道路扬尘PM10为研究对象。

1.2 采样情况

参考美国环保署推荐的AP-42方法的采样规范[7], 采用优化布点法进行布点, 使用真空吸尘器吸取一定面积的道路路面积尘, 尘袋为环保纸袋, 吸尘后密封尘袋并贴好标签, 放入密封袋中。根据区域覆盖性原则和道路类型的样品代表性原则, 共采集了21个道路扬尘样品。

1.3 样品分析

将现场采集的扬尘样品送回实验室后, 在105°C条件下进行烘干。把20目、100目、200目标准筛和托盘由上而下叠层放置, 将样品至于20目筛上, 然后在WQS振动筛上振动过筛。由于通过200目的扬尘中含有粒径超过10μm的颗粒物, 因此需要将通过200目的样品再悬浮处理, 通过大气PM10切割器分离并采集道路扬尘中的PM10样品。

PM10样品收集后, 需要对样品进行一系列的预处理, 具体操作:截取一定面积的滤膜至于消解罐中, 加入5m L HNO3和1m L HF, 加盖, 预消解1h, 再加4m L HNO3和2m L H3BO3, 消解40min, 消解完全后自然冷却至室温, 消解液蒸发并除酸, 过滤消解液至50m L容量瓶中, 用1%硝酸洗涤溶样杯3-4次, 过滤合并洗涤液, 定容, 摇匀备用。然后对预处理后的PM10样品采用ICP-MS法分析扬尘PM10样品的元素成分。

2 结果与讨论

并结合空白样品的分析数据, 对样品的实验结果进行数据分析和处理, 计算得到整张膜上对应成分的浓度数据, 通过归一化处理建立珠三角地区道路扬尘PM10的化学元素组分特征谱, 如表3-1所示。

将表3-1的数据作图如下:

由表3-1和图3-1可知, 珠三角地区道路扬尘PM10化学元素组分以元素Si的含量最高, 为14.55%±12.70%, 这主要是由于道路扬尘的主要来源是土壤尘的转移, 而土壤中Si元素的含量也相对较高, 因此, 该分析结果具有科学性, 能反映客观的情况;其次, Fe元素的含量高居第二, 含量为11.73%±6.89%, 而Al、K和Na元素的含量也相对较高, 分别为6.03%±4.10%, 5.98%±3.27%和2.36%±1.18%;同时, 对于道路扬尘PM10含量较高的成分, 如Si、Fe、Al等, 其对应的偏差值也较大, 说明珠三角地区不同城市的道路扬尘成分特征存在明显的差异性, 与Watson等人在美国的研究成果类似, 这主要是因为道路扬尘的来源较为广泛且复杂, 而珠三角地区各城市虽然同处于一个经济大圈中, 但是各城市的社会和经济发展不同, 工业和产业结合的差异也非常大, 广州作为一个古老的经济发展大城, 随着经济的发展, 工业源排放的影响逐渐得到控制, 但机动车尾气排放的影响也日益凸显, 而深圳作为高新科技产业发展的城市, 机动车尾气排放也是较大的影响因素之一, 随着双专业战略的实施, 珠三角地区的工业工厂逐渐转移到惠州等地, 使得这些地方的大气颗粒物污染复杂化;另一方面, 随着经济的发展, 珠三角地区各城市的建筑施工和道路施工速度得到加快, 施工规模也迅速扩大, 施工扬尘沉降到交通路面, 成为道路扬尘的重要来源之一, 也直接影响了该地区的道路扬尘排放。

3 结语

目前暂无对珠三角地区道路扬尘PM10化学元素组分特征的研究, 因此本文在该领域的探索具有一定的科学意义, 而由于各种原因, 本文在研究道路扬尘PM10化学元素组分方面还需继续完善。在后续的研究中, 可重点通过提高道路类型的覆盖率、增加道路扬尘样品的数量、完善样品的时间和空间代表性等方面来完善珠三角地区铺装道路扬尘PM10的化学元素组分特征体系。

参考文献

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