第二章 地壳和地幔的元素组成61623

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1、第二章地壳和地幔的元素分布第一节地球的结构第二节地壳中化学元素的分布第三节地幔的元素组成第四节壳幔演化的元素行为地球内部主要壳层特征1、地壳1）大陆地壳上地壳（硅铝层）下地壳（硅镁层）2）大洋地壳相当于玄武岩2、地幔1)上地幔（铁镁硅酸盐）2）过渡带地幔3）下地幔Spinel（尖晶石）MgAl2O4Perovskite（钙钛矿）第二章地壳和地幔的元素分布第一节地球的结构第二节地壳中化学元素的分布第三节地幔的元素组成第四节壳幔演化的元素行为第二章地壳和地幔的元素分布第二节地壳中化学元素的分布一.地壳中化学元素丰度研究意义与方法二.地壳中的化学元素的分布特点1、丰度

2、的研究意义丰度是每一个地球化学体系的基本数据。近代地球化学正是在探索和了解丰度这一过程中逐渐形成的。丰度是指元素在地球化学系统（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地壳）中的平均分布量，任一化学元素在地壳中的平均丰度称克拉克值。一些重要的地球化学基本理论问题都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和规律研究。a、控制元素的地球化学行为克拉克值。可以支配元素的地球化学行为，如K、Na等常形成独立的盐类矿床，而Rb和Cs等呈分散状态。元素克拉克值限定矿物种类及种属。限定了自然体系的状态。对元素的结合状态有影响。b、克拉克值是判断元素集中和分散及其程度的标尺。c、可以阐明地壳

3、的形成及演化以及板块构造运动有关的动力学问题。克拉克方法。统计学方法。意义：a、开创性的工作，为地球化学发展打下了良好的基础。b、代表大陆地壳岩石圈成分。2、地壳中化学元素丰度研究方法2)简化方法：a、戈尔德施密特采用冰川粘土作为天然的地壳混合样品。b、维诺格拉多夫两份酸性岩加一份基性岩的人工混合样品。C、泰勒花岗岩和玄武岩1：1。2.地壳中化学元素丰度研究方法上述方法明显存在着以下主要问题：①采用的地壳概念不一致，均未按照现代地壳结构模型进行元素丰度的计算；②地壳的计算厚度采用16km是人为确定的，未考虑莫霍界面；③忽略了海洋地壳的物质成分，实际上多数数据只能

4、是大陆地壳的元素丰度。3）、按照地壳模型加权法波德瓦尔特和罗诺夫全球地壳模型。b)黎彤全球地壳模型，将全球划分四个构造单元大陆地壳化学组成安山岩模式（Taylor和Mclennan，1985）3、地壳的化学成分估测的著名方法:大陆地壳化学组成英云闪长岩模式（Wedepohl，1995）大陆地壳化学组成安山岩模式（Taylor和Mclennan，1985）1）上地壳：上地壳成分主要数据是采用澳大利亚后太古宙页岩（PAAS）化学元素的平均含量减去20％后作为上地壳的成分。太古宙以后沉积岩中稀土元素REE（RareEarthElement）地球化学记录表明，沉积岩代表

5、了地壳表面大面积平均取样。后太古宙北美页岩（NASC），欧洲页岩（ES）和澳大利亚页岩（PAAS）的REE球粒陨石标准化模式图（据TaylorSR，1985）2）.整个陆壳总的化学成分：地壳总的化学成分的计算采用大陆地壳生长模型，大陆地壳总体的化学成分相当于安山岩模式成分。Taylor对于陆壳总体成分模式提出如下设想：（1）陆壳总的物质组成来源于地幔的分异。（2）75％陆壳形成于25亿a以前太古宙，25％的陆壳形成于太古宙以后，即大陆地壳的整体化学成分应该是75％太古宙陆壳成分＋25％岛弧火山岩的安山岩模式成分。（3）太古宙陆壳以“双模式”基性岩－长英质火成岩组

6、合为特征。3）.下部陆壳的成分：采取大陆地壳总成分减去上地壳的成分得出了下地壳的化学成分。假设下地壳占整个大陆地壳厚度的75％，上地壳占25％。根据质量平衡原则，求出了大陆下地壳的化学成分。大陆地壳化学组成英云闪长岩模式（Wedepohl，1995）基于欧洲西部3000km长的折射地震剖面（EGT）。该剖面包括60%的古老地盾和40%较年青的褶皱带，莫霍面平均深度40km，建立大陆地壳的标准剖面。地壳剖面分为上地壳及下地壳。各部分组成的主要岩石类型、厚度及所占比例如图所示。计算所用各类岩石的化学成分资料来源见表右侧说明。4、大洋地壳的化学组成大洋地壳的研究是通过

7、海洋钻探、海底取样及地球物理等方法对大洋玄武岩、海洋沉积物来进行研究的。洋中脊玄武岩（MORB）是洋壳的主要组成部分，来自亏损地幔地球化学源区。以亏损的K2O、LREE等不相容元素及低的n（Rb）/n（Sr）值和低的87Sr/86Sr初始值为特征。第二章地壳和地幔的元素分布第二节地壳中化学元素的分布一.地壳中化学元素丰度研究方法二.地壳中的化学元素的分布特点二.地壳中的化学元素的分布特点1.地壳中化学元素分布具有明显的不均匀性。a、分布最大的和分布最小的元素之间克拉克值差别很大，如氧的克拉克值为47％，是分布量最小的元素之一镤的1.5×1015倍。元素丰度若按克

8、拉克值递减的顺序来排列，