岩元素机关

❶ 主要造岩元素在岩浆中的演化

大量的观察研究表明，在大多数情况下，岩浆造岩矿物的晶出具有一定的顺序性。不同的矿物晶出的先后，体现了元素在岩浆体和固相中的不同分配，反映出元素在迁移过程中的演化规律。

关于矿物在岩浆中的晶出顺序，鲍温反应系列（表7.10）表明了岩浆结晶演化的基本趋势。

在反应系列中，暗色矿物的晶出顺序为：

橄榄石→辉石→角闪石→黑云母→钾长石→白云母→石英

Mg→Fe→Ca→Na→K

产生上述规律的原因在于主要造岩元素在岩浆中的存在状态及其能量性质。如前所述，岩浆中主要造岩元素包括O，Si，Al，Fe，Ca，Na，Mg和K8种。它们是岩浆作用的主导元素。按元素的作用，这些元素可分为两类：Si^4＋（包括部分的铝）和O^2－结合为Si－O配离子起阴离子作用；其他皆为阳离子。认识到元素在岩浆中呈带电离子状态存在是岩浆作用地球化学的一大进步。这一认识使得有可能从离子的能量性质去研究矿物和元素在岩浆冷却过程中的晶出和演化规律。各离子的能量参数列于表7.11。

表7.10 鲍温反应系列的矿物结晶化学性质的变化

（据戚长谋等，1994）

表7.11 岩浆主要离子的离子电位及主要造岩矿物的晶格能

由表7.11所列各离子的离子电位数值可以看出，阳离子和配离子的晶出顺序均按离子电位降低的方向进行，即由Mg^2＋→K^＋或由［SiO₄］^4－→［AlSi₃O₈］^－，各离子的离子电位是逐渐降低的，规律十分明显。元素的晶出应通过矿物的晶出而实现。因此，阴阳离子结合必须服从能量对等的要求，即高离子电位阳离子与高离子电位配离子优先结合，早期晶出；低离子电位阳离子与低离子电位配离子次后结合，后期晶出。这样才能保证体系吉布斯函数最低。例如［SiO₄］^4－优先与Mg^2＋，其次是Fe^2＋结合形成橄榄石，如Mg^2＋和K^＋过剩必出现斜方辉石。在橄榄石和斜方辉石结晶的整个阶段不可能有Na^＋和K^＋参加晶格成为晶体构造的成分。

矿物的晶出顺序在晶格能上得到同样反映。主要造岩矿物的晶格能基本反映出鲍温反应系列的矿物结晶顺序遵循晶格能降低的方向，其中只有石英例外，这是由于计算石英的晶格能时只考虑到元素以简单离子为单位，忽略了硅和氧的实际存在状态。可以认为在石英晶出之前硅和氧的基本骨架已经形成。因而以硅和氧为单离子状态计算出的石英晶格能必定超出石英结晶时所放出的能量。

根据计算氧化物与SiO₂结合的反应的吉布斯函数改变量可以看出，矿物晶出顺序与反应的吉布斯函变增高的方向相一致。

鲍温反应系列制约着岩浆演化的不同阶段中元素在固相和熔体中的分配，它对元素的迁移规律具有重大影响。一般地说，在岩浆结晶分异过程中Mg和Fe的含量递减，SiO₂的含量增加。随着岩浆的演化，硅与氧的聚合程度愈来愈高，Si/O值由1/4变至接近1/2。

碱土金属钙的晶出主要在基性岩浆结晶阶段，当岩浆演化为酸性或碱性时，钙会递减，钠和钾含量递增，至岩浆演化晚期更含钾质。

应当指出，鲍温反应系列表明的矿物晶出顺序是对地壳范围内岩浆结晶分异的综合概括，它在任何一个岩体中都不会完整出现，而只是分段、部分地存在。岩浆的多源性使得不会产生由超基性演化为酸性岩浆的完整过程。

不同氧逸度条件下，岩浆的结晶有不同的反应系列（图7.9）。在高氧逸度条件下，玄武岩浆中的铁以磁铁矿晶出分散于整个结晶反应系列中，并形成富SiO₂的残留熔体。有人认为，安山岩浆就是由玄武岩浆经过这样的结晶作用而产生的。在低氧逸度条件下，部分铁主要以Fe^2＋形式进入暗色硅酸盐矿物晶格，而大部分的FeO被集中于残留熔体中，形成富铁残浆。

图7.9 不同氧逸度下岩浆的结晶反应系列

（据戚长谋等，1994）

挥发组分对矿物结晶顺序的影响是很明显的，特别是氧分压和其他挥发组分的联合影响常改变矿物的结晶顺序。例如，当玄武质熔体中含有3%左右的水，在高的氧逸度条件下，玄武质岩浆矿物结晶顺序为：磁铁矿（1200℃）→辉石（1095℃）→斜长石（1065℃）。

岩浆的冷却速度也影响矿物的晶出顺序。R.J.Kirkpatrick（1981）指出，大洋中脊的枕状玄武岩中斑晶为透辉石，而基质中普遍存在着橄榄石。这是由于在迅速降温的条件下橄榄石的成核作用强，能在过冷却状态下呈亚稳定相存在。

在岩浆演化过程中，结晶分异起着重要作用，但绝不能忽视岩浆的液态分离。观察到某些岩相组合的空间分布特点，特别是反堆积、韵律层等是不可能单纯用结晶分异来解释的。实验证明多数情况下，当结晶作用在低温低压条件下发生时，硅酸盐熔体内的不混溶性是容易发生的。液态分离的条件是各分异部分在结构与能量上的不均匀性。熔体的分层可视为体系热动力的有序化行为，熔体液态分离组分的能量差别越大，液态分离作用就进行得越充分。

熔体内挥发组分的存在对岩浆的液态分离起促进作用，例如，熔体中富含F，Cl，S，CO₂，H₂O等时，则液态分离作用加强。

然而岩浆的液态分离只是岩浆中组分迁移的部分过程，只要温度不断下降，在非共结系体系中，岩浆的结晶过程仍将按结晶分异规律进行。

❷ 洛克王国里岩系道馆后面的机关怎么过

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❸ 区域主要岩体的元素分布特征

西秦岭地区岩浆岩主要抄分布于礼岷地区、李子园地区及西成地区东部，但岩浆岩中金的含量较低，岩体内无金矿化，亦基本上无金异常出现，但岩体外接触带常发生接触变质作用，在外接触带的围岩蚀变带和断裂破碎带中致使成矿元素金的大量迁移、富集。

在礼岷地区岩体中Au的元素丰度值为2.8×10^－9，低于Au元素克拉克值;但礼岷地区煌斑岩脉Au含量较高，约在8×10^－9～9×10^－9左右(表3.2)，伴生元素Ag、As、Sb等也明显偏高，表明该区岩体为金矿床的富集提供了部分物质来源。

表3.2 西秦岭地区微量元素平均含量

注:Au、Ag、Hg单位为10^－9;其他为10^－6。

区内岩浆活动强烈而频繁，从加里东期至燕山期均有不同程度的岩浆侵入，但以印支期酸性—中酸性岩浆活动最甚，规模最大，侵入古生界变质岩中，与成矿关系密切。在酸性岩体节理、裂隙中有Cu、Mo矿化，内接触带上有W、Sn矿化，外接触蚀变带上在距岩体1.5～4.5km范围内产有微细浸染型和石英脉型金矿床。但各个岩体成矿元素有它的专属性，燕山期与W、Cu、Bi有关，印支期与W、Sn、Mo、Bi、Ag、As、Au有关。

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❺ 矿石造岩元素分析

见第39章有色金属矿石系统分析。

注意事项

1)重量法测定二氧化硅时，钨酸和硅酸同时析回出而答干扰硅的测定;故硅酸脱水后，应用氢氟酸-硫酸加热使硅挥发而分离。三氧化钨在850℃时开始挥发，挥硅后的残渣灼烧温度不得超过850℃，否则二氧化硅的结果会偏高。

2)氟化钾取代-EDTA容量法测定三氧化二铝时，钨含量高时，第一次滴定终点不稳定，溶液中含3mg以上的三氧化钨时即无明显终点。加入乳酸掩蔽可消除钨和钛的干扰。

❻ 号矿体造岩元素地球化学

本次运用ICP-MS测试技术获得的分析结果不包括，但给出了Al，Fe，Mg，Ca，Na，K，Mn，P等主要造岩元素的含量。从表5-7中可以看出，96号矿体所有的矿石样品含Na均很低，普遍低于检出限；Fe普遍高于5%；Al变化于2%～10%之间；Ca的变化幅度最大，为0～25%；Mn，K，Mg的含量一般小于3%。

在空间上，自西而东，从ZK1507→ZK1512→ZK1509，Fe，Ca，K，Mn等具有类似的变化特征（图5-11），即含量变化幅度大，但Al和Mg相对集中，变化要小一些。

Al在样品ZK1507和ZK1509中自上而下含量变化不大，但在中部的ZK1512中有自上而下降低的趋势；不同钻孔之间，也有东高（ZK1509）西低的趋势。

Fe无论在哪个钻孔均呈现随深度加大含量增加的趋势，表明向下矿化（主要是黄铁矿、闪锌矿等含铁矿物增加）加强。这种变化趋势尤其以东部的ZK1509和ZK1512更明显，显示成矿物质自下而上运移的趋势。

Ca的含量在中部的ZK1512中具有向下降低的趋势，表明Ca在成矿作用的过程中是减少的，这与含铁成矿流体交代钙质围岩（碳酸盐岩）的成矿特点是一致的。

Mg的含量在空间上有一定的变化规律，即东部的ZK1509最高，西部的ZK1507最低。K的含量也有类似变化趋势，表明高温交代流体的运移可能是自东向西进行的。

图5-11 不同钻孔中造岩元素含量的变化

❼ 岩石主要富含什么元素

岩石是由一种或通常由两种以上矿物所组成的固结或不固结的矿物体.
岩石中常见的矿物为石英和长石.主要元素有O、Si、Al、Mg、Fe、Ca、Na、K

❽ 元素在岩石中的分配

元素在地壳各处的含量远非一致。这是由于不同地区分布着不同类型的岩石和矿物,而后者中每种元素的含量是差别悬殊的。各类岩石和矿物中元素含量的差异反映元素在其中的分配是不均匀的。元素在各种岩石和矿物中的含量及其变化是地球化学研究的基础。因此探讨元素在岩石和矿物之间的分配规律是重要的地球化学课题。表1-35 为不同火成岩和沉积岩的化学组成。

表1-35 火成岩和沉积岩的化学组成

续表

续表

注:除有说明外,单位均为 10^-6。闪长岩和花岗岩组成转引自赵伦山等 (1998)。*代表维诺格拉多夫。

(据 Faure,1998)

1.元素在各类岩浆岩中分配的一般规律

1)Fe、Mg、Ni、Co、Cr、Pt族等元素的含量,按超基性岩、基性岩、中性岩到酸性岩的顺序递减。

2)Ca、Al、Ti、V、Mn、Cu、Sc等在基性岩中含量最高,在超基性岩、中性岩及酸性岩中含量降低。

3)碱金属元素 K、Na、Li、Rb、Cs 及 Si、Be、Tl、Sr、Ba、Zr、Hf、U、Th、Nb、Ta、W、Sn、Mo、Pb 和稀土元素等,随着由超基性岩向基性岩、中性岩和酸性岩的过渡有规律地增长。

4)B、F、S和Cl等挥发性元素的含量在酸性岩中最高。

5 )某些元素在各类岩浆岩中的含量变化不大,例如Ge、Sb、As等。

岩浆岩的化学组成变化范围很大,特别是微量元素,如Ni、Cr等亲铁元素和U、Th等亲氧元素在超基性岩和酸性岩中的含量可以相差2～4 个数量级。这种特征暗示在岩浆岩的形成过程中曾发生过分异作用,形成岩浆岩的成分取决于源岩组成和部分熔融的程度。

2.元素在各类沉积岩中分配的一般规律

1)Si极大富集于砂岩中,碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs和Al 等在页岩和泥质岩中含量最高,碳酸盐岩中最低,含量之差常达10倍 (Li、Cs)至数十倍 (K、Na);

2 )碱土金属元素Ca、Mg和Sr在碳酸盐岩中含量最高,砂岩中最低,与它们的克拉克值相比,在碳酸盐岩中的富集程度可达 10～100倍。但Mg在深海碳酸盐沉积物中并不富集,这是因为MgCO₃ 溶解度大于CaCO₃ ,由于 Mg²⁺在大洋深部环境能交换微粒长石中的K⁺形成绿泥石,因而海洋泥质沉积物比钙质沉积物相对富镁 (约高5倍);

3)过渡元素Mn、Co、Ni等在深海沉积物中含量高,因而在深海沉积物中形成了巨大的海底锰结核矿产,并伴有Ni、Co等可供综合利用。与Mn类似,在深海沉积物中富集的元素还有B、Na、Ba、P、S、Cu、Mo、Pb 及卤素元素 F、Cl、Br、I 等,它们的含量都高于各自在岩浆岩中含量的最高值。

❾ 化学元素在水－岩体系中的迁移强度

在水－岩体系中，假定岩石中元素x的原子数量为b_x，在dt时间内迁移db_x个原子，即迁移速度为

则元素x在该系统中的迁移强度（P_x）定义为：

水文地球化学基础

迁移强度（P_x）表示元素在单位时间内从包含它的体系（岩中）的单位质量（如lg）中迁出的数量（即P_x为1g该元素物质的淋溶速度），它表征了元素迁移性的强弱。

假如在水迁移过程中，P_x=C（常数），对（3-13）式积分：

水文地球化学基础

或

式中：b₁——研究系统中t₁时刻元素x在岩石中的含量；

b₂——t₂时刻元素x在岩石中的含量。

图3-10化学元素在风化壳中的含量（b）与时间的关系（P_τ＝c的条件）（据A.N.彼列尔曼）

由（3-14）式可知，研究系统中元素x的含量与时间呈指数关系（图3-10），用它可近似地计算元素的迁移强度。

当b₂＜b₁时，说明岩石圈元素向水中迁移（正向迁移）。

当b₂＞b₁时，说明水中元素向岩石圈中迁移（反向迁移）。

当b₂=b₁时，说明水中元素与岩石圈元素之间的迁移达到平衡状态。

元素在不同系统中的分布可以通过比较浓度（或浓集）克拉克值（K_k）来说明其移动性。例如，在土壤系统中，钡与钙、钾的浓度克拉克值之比为：

，说明钡从土壤中移出比钙、钾弱。

❿ 岩石元素地球化学成分

各类岩石元素地球化学成分见表1-5。其特征主要表现为：

1）沉积岩类各元素平均值中，₂O₃和Na₂O的含量明显低于全省平均值；而CaO和MgO含量明显高于全省丰度，原因是在沉积岩中，有大量浅海相的灰岩和白云岩之故；

2）变质岩各元素平均值，在元素周期表第四周期的元素，普遍高于全省平均值，其中有MgO、P、Ti、V、Cr、Mn、Fe₂O₃、Co、Ni、Cu、Zn和Au等；

3）在火山岩中，玄武岩和安山岩等以 Na₂O、MgO、Al₂O₃、P、CaO、Ti、V、Cr、Mn、Fe₂O₃、Co、Ni、Cu、Zn、Sr 等含量丰富为特征；但火山岩的平均含量，却以Al₂O₃、SiO₂、K₂O、Rb、Y、Zr、Ba、La、Ce等的含量偏高为特征，说明浙江省具有以酸性火山岩为主的特点；

表1-5 浙江省主要岩石元素平均含量

注：含量单位氧化物为%，Au为ng/g，其余为mg/kg；引自《浙江省区域地层岩石地球物理、地球化学参数研究报告》（浙江省物探大队、区测大队，1991）。

4）侵入岩中，超基性侵入岩以第四周期的铁系元素丰度极高为特征，全碱含量为4.73%，Na₂O＞K₂O，呈现了低硅富铁镁钙质岩系特征；中性侵入岩中铁镁组分为7.14%，全碱7.51%，Na₂O≈K₂O，富含Sr、Zr、Ba、La、Ce等元素为特征；中酸性-酸性侵入岩具有碱质高的特征，全碱达8.30%，而且 K₂O＞Na₂O；其中特征元素以 Be、Ga、Rb、Y、Zr、Sn、La、Ce、W、Pb、Th、V等高丰度为特征。