時間：2023-05-30 09:06:18
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇地殼元素，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
迄今為止人類已經發現了元素周期表上110種元素中的90種元素在自然界存在，正是這90種元素構成了地球上的一切生命與非生命，包括動物、植物和礦物。因此，對地殼中所有元素精確含量和分布的探測，對于了解地球演化、生命起源、解決人類所面臨的資源和環境問題具有重大意義。
要實現對地殼物質成分的探測，首先需要解決探測技術問題:高精度地殼化學成分分析技術地殼深部物質成分的地球化學示蹤技術盆地穿透性地球化學探測技術海量地球化學數據庫管理與圖形顯示技術。其次，對地殼化學元素的精確探測，需要一套基準參考數據作為探測數據可靠性的標尺，這就要求我們必須建立一個覆蓋全國的地球化學基準網，按照地球化學基準網格，建立中國各主要大地構造單元不同時代地層、侵入巖和疏松物的76種元素基準值，制作元素含量基準地球化學圖，為全面地殼物質成分精確探測提供基準參考數據和圖件。在上述技術研制和基準參考值建立基礎上，通過選擇穿越不同大地構造單元和重要成礦區帶的3個走廊帶的試驗與示范，精確探測走廊帶內地殼的元素含量和時空變化，構建走廊帶上不同大地構造單元的地殼地球化學模型，揭示不同大地構造單元物質成分演化歷史和大型礦集區的成礦物質背景。最終成果表達需要一套搜索和檢索軟件，能對地球上化學成分信息(海量數據、圖像、空間坐標等)在全球不同尺度的分布進行快速檢索和圖形化顯示。類似于GoogleEarth軟件。我們暫且稱其為“化學地球”(GeochemicalEarth)。
1地殼全元素探測的國內外研究現狀
1.地殼化學元素組成、豐度、分布和基準值研究現狀
科學家經歷了一個多世紀的努力，對地殼物質成分的研究已取得很大進展。迄今為止人類已經發現了元素周期表上110種元素中的90種元素在地殼中的存在(其他為人工合成的）盡管地球化學家對地殼元素的豐度的研究已取得很大進展(Clarke18891908;Clarke&Washington,1924；Goldschmidt1933;Taylor,1964；黎彤和倪守斌，1990;Taylor&McLennan，1995;Rudnick&Fountain，1995;WedepohL1995;Gaoetal.,1998;鄢明才和遲清華1997)但人類至今對這90種元素在地球的分布知之甚少(王學求等，2006)。這里所說的分布包括在地殼表層的分布和地殼不同層圈的分布。
地球化學家一直在探索使用具有均一化的代表性樣品來研究元素在地殼表層的分布，并用地球化學圖來刻畫元素的空間分布。這種刻畫化學元素在空間上分布的地球化學圖為資源和環境問題的解決發揮了巨大作用（謝學錦，2008a2008b;Garretetal.,2008)。全球地球化學基準計劃（GlobalGeochemicalBaselineIGCP360)(Darnleyetal.，1995)目的就是為了盡快獲得化學元素在全球尺度的分布，并為研究全球變化提供參考基準。在全球部署5000個基準網格覆蓋整個地球陸地面積，每個格子大小為160kmX160km,落在中國的網格約500個(包括邊界不完整網格)。具有均一化特點的泛濫平原沉積物或河漫灘沉積物被廣泛接受作為全球基準值計劃采樣介質（Bolviken，1986;Darnleyetal.，1995;Xieetal.，1997;Salminen,2005)。這種次生均一化介質可以反映化學元素的空間變化特征，但它的缺陷是無法反映具有時間特性的地質演化特征。因此，要滿足對化學元素在全球時空分布和演化的了解，就需要能反映時間尺度的原生介質一巖石。
從平面上研究化學元素的空間分布在技術層面比較容易實現，而對于垂向上的分布就要構建地殼參考模型才能實現。Staudigel等（1998)提出了地球的地球化學參考模型GERM(GeochemicalEarthReferenceModel)這一模型為我們研究包括大陸地殼在內的地球不同圈層及地球化學儲庫的化學性質提供有力的參考依據。張本仁等(19942003)構筑了東秦嶺地區華北陸塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚子陸塊北緣4個構造單元的地殼結構一巖石組成一地球化學模型,RudnickandGao
2總結了大陸地殼物質組成和演化方面的研究成果。
地殼化學成分和分布的探測存在的問題主要有:①對元素周期表上所有元素含量的精確測定還存在困難;②對化學元素的含量的了解較多，但對其分布了解非常有限，如中國區域化探掃面計劃，只分析了39種元素，覆蓋的面積也只有6X106km2(Xieetal.，1997);③對元素分布的了解還僅限于使用次生的水系沉積物介質，這種介質是表生均一化以后的分布情況，還缺少對化學元素在各個時代地層和侵入巖中時空分布的了解，迫切需要能反映時間屬性的原生介質來研究化學成分在中國大陸的演化歷史和成礦的物質背景;④地球化學基準參考值還沒有建立起來，也就缺少衡量元素分布和研究未來變化的標尺;⑤對中下地殼化學成分的認識還缺少有針對性的地殼地球化學模型和實測數據。
1，大規模成礦物質背景一元素的巨量聚集研究現狀
大規模成礦作用的必要和充分條件是必須有巨量成礦元素的聚集。地球化學省或地球化學塊體就是巨量兀素聚集的體現。Hawkes和Webb(1962)將地球化學省定義為:較大的地殼單元，其化學組分與平均值有很大差異。地球化學省是進行礦產資源的區域評價的有效方法。人們對地球化學省的認識大多是從礦床分布的密集程度以及有限的巖石和礦物分析數據而提出來的，如Peru和Chile的銅省、加拿大Abitibi帶的金省、東南亞的錫省、東格陵蘭的鍶省等。20世紀70年代以后，許多國家范圍的大規模的地球化學勘查計劃覆蓋了越來越大的地區，特別是中國區域化探全國掃面的全面開展，覆蓋面積的不斷擴大，從而使許多地球化學省，甚至更大的地球化學模式被發現(Xie&Yin1993)。
Doe(1991)提出地球化學塊體（geochemicalblock)的概念，將其解釋為“具有某種或某些元素高含量的大巖塊，能夠為礦床的形成提供物質源'但他并沒有說明如何圈定這種塊體。謝學錦院士提出利用區域化探掃面數據圈定地球化學塊體，并將地球化學塊體定義為面積大于1000km2以上的地球化學異常(Xie,1995;謝學錦和向運川，1999)。地球化學塊體實際上是大規模立體地球化學異常，即在平面上具有一系列套合的地球化學異常結構，在垂向上具有一定的深度，也就是說具有較大規模立體異常的地殼物質體(王學求和謝學錦，2000)。
地球化學省與成礦省是密不可分的，地球化學省或地球化學塊體在資源評價中能較早的圈定出 來，而成礦省或礦集區直到發現大量礦床才能確定，二者的關系更像是因果關系，地球化學省可以作為確定成礦省的地球化學依據，地球化學塊體可以作為確定礦集區的依據（王學求等，2007)。過去在使用水系沉積物圈定地球化學省，進而發現礦床起了巨大作用，但水系沉積物這種表生均一化介質，無法確定礦源層，也無法給出地球化學塊體的厚度，因此使用原生介質圈定地球化學省或地球化學塊體，追蹤礦源層和進行資源量預測將更為科學。這就給我們提出了一個問題:如何去圈定這種立體的地球化學塊體，更為科學地預測資源量？對全國元素分布的了解還僅限于使用水系沉積物或泛濫平原沉積物做為采樣介質，這種介質是表生均一化以后的分布情況。盡管對找礦發揮了巨大作用，但對深入研究中國大陸元素的時間演化歷史就無能為力。也無法知道地球化學異常源是來自于那個時代，那個地層。對地球化學省、地球化學塊體的圈定用于資源評價都是使用的表生介質，要真正圈定立體的地球化學塊體，追索礦源層還需要利用原生介質，目前利用原生介質圈定地球化學省或地球化學塊體還是空白。1.3千米深度穿透性地球化學研究現狀
人類所賴以生存的地球資源都集中在地表及不超過幾千米深度之內，因此對地殼千米深度的物質組成和時空分布的探測具有重要的現實意義。澳大利亞的“玻璃地球計劃（GlassEarth)”主要目的是查明1km以內的金屬礦產資源。對金屬礦而言，中國約占1/2的陸地已被盆地和各種覆蓋層所掩蓋，成為找礦的“處女地”或“甚低工作區”。據統計我國500m深覆蓋區面積約50X104~80X104km2，相當于我國已調查、勘探的陸地面積的1/5，是一片極具潛力的金屬礦產的新區或“找礦新空間”。因此對能探測這一深度的礦產資源直接信息的地球化學勘查技術的要求已迫在眉睫。
自上個世紀70年代開始，國際找礦界都在致力于研究能探測更大深度的地球化學找礦方法，統稱為‘深穿透地球化學”（王學求，1998;謝學錦和王學求，2003)。這些深穿透地球化學方法包括電地球化學方法(CHIM)(Ryss&Goldberg1973)，地氣法(GEOGAS)(Kristiansson&Malmqvist，1982);酶提取法(ENZYMELEACH)(Clark,1993)，活動態金屬離子法（MMI)(Mannetal.,1995)金屬元素活動態提取方法（MOMEO)(Wang,1998)和動態地球氣納微金屬測量法（NAMEG)(Wangetal.,
地下水化學測量和活動金屬離子測量列入探測技術研究內容。
目前國內外深穿透地球化學技術的發展趨勢是:①建立覆蓋區元素從深層向表層傳輸和分散的三維地球化學模型，為覆蓋區地球化學勘查提供理論支撐;②將探測技術擴展到盆地地球化學調查和幾百米覆蓋區;③發展專用提取試劑和技術的標準化與可操作化;④建立能適應各種復雜景觀、各種比例尺和各種礦種的技術系列。
2地殼全元素探測的關鍵技術
要實現對地殼物質成分的探測，必須重點突破地殼物質成分探測的4項關鍵技術，包括①地殼全元素精確分析技術;②深部物質成分識別技術;③盆地穿透性地球化學探測技術;④多層次海量地球化學數據管理與圖形顯示技術。
2.1地殼全元素精確分析技術
要實現對地殼成分的精確了解，發展能分析地殼中所有元素(約80個）的分析技術是關鍵。建立81個指標(含78種元素)配套分析方案和難分析樣品的精確分析技術重點是突破含碳質巖石和有機物土壤的貴金屬（金、鉑族）元素精確分析技術。配套分析方案是以現代先進的大型分析儀器等離子體質譜儀(ICP-MS)，等離子體光學發射光譜儀(ICP-OES)和X射線熒光光譜儀(XRF)為主，配合其他多種專用分析儀器及技術而組成的方法體系（表1)，所有元素的檢出限、報出率、準確度、精密度等指標均已達到國際領先水平。
2.2中下地殼物質成分識別技術
深部地殼物質組成研究的現有方法主要包括:①根據因構造運動抬升出露到地表的深部物質（如麻粒巖、榴輝巖、角閃巖等）②根據產于火山巖中的深部地殼包體如麻粒巖包體;③根據地球物理測深與深部巖石物理性質的高溫高壓實驗測定結果之間的擬合;④殼源巖漿巖源區地球化學示蹤法。由于以上4種深部地殼物質成分組成研究方法均存在不確定性，因此對深部地殼研究最好是各種方法相互結合，互為補充。
根據中國大陸地殼特點，不同構造單元出露的巖石類型，初步構建地學斷面的巖石組成模型;不同構造單元內各類巖石的地震波速高溫高壓實驗室測試;將實驗獲得的巖石地震波速數據與實測地震波速數據進行擬合，完善地學斷面的地殼結構一巖石
球化學示蹤研究成果，綜合限定和進一步約束區域地殼結構一巖石組成模型;根據獲得的不同巖石單點樣的地球化學數據，計算每類巖石單位的平均成分;在所建立的地殼結構一巖石組成模型基礎上，按照有關的每類巖石單位在地殼每個結構層中所占的比例，進行面積加權平均計算地殼每個結構層的元素豐度;按照每個有關結構層在整個地殼中所占體積比例，通過體積加權平均計算出地殼總體的元素豐度;根據其他學科研究的最新成果，檢驗深部地殼物質成分計算結果的合理性。
圖1是Wedepohl所構建的大陸地殼巖石組成模型（Wedepohl，1995)，根據其代表性巖石組成，就可以獲得元素的含量，構建地球化學模型。張本仁等(2003)、路風香等(2006)以東秦嶺造山帶各類巖石實驗測定的v,,值與地震測深獲得的秦嶺地殼v,,觀察值的相互擬合為主，配合巖石變質相、深部巖石包體、殼源巖漿源區等研究，構筑了東秦嶺地區華北陸塊南緣、北秦嶺、南秦嶺和揚子陸塊北緣4個構造單元的地殼結構一巖石組成一地球化學模型。
1.盆地穿透性地球化學探測技術
盆地及其周邊蘊涵著重要的戰略性資源，如盆地中的地浸型砂巖型鈾礦、石油等，盆地邊緣的大型金屬礦。但盆地及周邊被認為區域化探掃面禁區，覆蓋物的影響、技術條件不具備和獲取指標的單一，難以滿足對盆地及周邊資源潛力的全面了解。發展能探測盆地礦產資源直接信息的穿透性地球化學技術，將地表采樣與鉆探取樣相結合，建立立體地球化學分散模式，為盆地及周邊覆蓋區深部礦產資源調查提供有效方法。
對盆地千米深度探測有兩種途徑:一是利用深穿透地球化學技術，在地表快速獲取深部信息;二是利用鉆探手段，直接獲取深部樣品。
深穿透地球化學（Deejrpenetrationgeochemistry)是探測深部隱伏礦或地質體發出的直接信息的勘查地球化學理論與方法(王學求，1998)。礦床本身及其圍巖中的成礦元素或伴生元素，可以在某種或某幾種營力作用下(地下水、地球流、離子擴散、蒸發作用、電化學剃度)，被遷移至地表，在地下水和地表土壤介質中形成異常含量，使用水化學測量技術、地球氣測量技術、元素活動態提取技術和電化學測量技術可有效發現深部隱伏礦信息。
深穿透地球化學方法有以下幾類:①物理分離提取技術；②電化學測量技術；③活動態提取技術(MOMEO);④氣體和地氣測量技術;⑤水化學測量技術;⑥生物測量技術。澳大利亞的“玻璃地球計劃(GlassEarth)”在地球化學技術上使用地下水化學測
即使少部分地區進行了區域化探掃面工作，但由于量和活動金屬離子測量技術中國的盆地深穿透地
球化學探測擬使用4種技術:①細粒級采樣與分離技術;②金屬活動態測量技術;③ICP-MS地下水化學測量技術等;④空氣動力返循環鉆探粉末取樣技術。圖2是使用穿透性地球化學技術在吐哈盆地對砂巖型鈾礦的探測試驗，可以有效探測300m埋深的砂巖型鈾礦(王學求等，2002;Wangetd.,2007)。
3全國地球化學基準網的建立
對地殼化學元素的精確探測，需要一套基準參考數據作為探測數據可靠性的標尺，這就要求我們必須建立一個覆蓋全國的地球化學基準網，按照地球化學基準網格，建立中國各主要大地構造單元不同時代地層、侵入巖和疏松物沉積物的76種元素基準值，制作元素含量基準地球化學圖，為全面地殼物質成分精確探測提供基準參考數據和圖件。地球化學基準值的建立，對我國基礎地質、理論地球化學、勘查地球化學、礦產資源潛力預測、大地構造劃分、地球動力學、生態與環境、農業、衛生與健康等研究領域提供準確可靠的基礎地球化學數據,對中國大陸化學元素的時學基準值研究體系，對全球地球化學基準值的建立和最終建立‘化學地球”具有重要奠基性意義。
地球化學基準值（GeochemicalBaselines)的概念來源于全球地球化學基準值計劃（GlobalGeochemicalBaselinesProjectIGCP360)它的原意是用系統的全球網格化采樣，獲得全球地球化學基線圖，作為未來衡量全球化學元素含量變化的參照標尺。從它的原創性含義不難看出：地球化學基準值不僅以數據的形式表述含量特征（abundance),而且還以圖件的形式表述空間分布特征(distribution),它是用一組數據來刻畫元素含量的總體變化水平。這種刻畫比采用單一的豐度值能更為客觀地反映地質體或某一區域元素的含量值分布。可以是系統采集均一化介質的土壤、水系沉積物、泛濫平原沉積物等來刻畫元素的總體分布，也可以是采集不同時代的典型巖石來刻畫元素在某一特定地質體中的分布值。基準值既可以作為“點”上某種物質成分含量的基準參考值，又可以作為“面”上元素含量變化的基準地球化學圖，用于衡量元素在空分布和演化歷史的研宄’對創建全新的中國地球化自然界含量和分布的標尺。克拉克值和元素豐度不
考慮空間分布，只用數值來表達，而地球化學基準值要考慮空間分布，可以制作出基準地球化學圖，因此它既可以以數值來表達，也可以以圖件的形式來表達。克拉克值和元素豐度表述的是含量特征，而地球化學基準值不僅表述含量特征，而且還表述空間樣品地質年代表述時間屬性，因此地球化學基準值具有時空分布特征。
根據上述特點，筆者將地球化學基準值定義為:按照統一的基準網系統采集有代表性的樣品，在嚴格標準監控下實測元素含量，以一組數據和圖件形尺，即它不僅表示元素含量，還表示元素分布。
“全球地球化學基準計劃”(GlobalGeochemicalBaselines)部署5000個基準網格覆蓋整個地球陸地面積（Darnleyetal.，1995)。全球基準參考網網格(GlobalReferenceNetworkGrid,GRN)大小為160kmX160km,全球共有約5000個網格。落在中國的網格約500個，完整格子300個左右（圖3)。此次全國地球化學基準值的建立將遵循國家基準值數據密度應高于全球數據密度的原則，將每個全球地球化學基準網格劃分成4個子網格作為中國基準網格，每個網格大小相當于1個1:20萬圖幅，因此根據中國的實際和便于巖石樣品的采集以及地質解釋需要，將采用1:20萬圖幅作為中國的地球化學基準網格。中國大約有1500個1:20萬圖幅，也就是布設1500個基準網格。在每個1:20萬基準網格內系統采集有代表性的不同時代沉積巖、火成巖、變質巖和疏松沉積物組合樣品，總樣品量約18000件，精確分析元素的含量，建立中國大陸地球化學基準值，制作化學元素時空分布基準地球化學圖。為下一步地殼物質探測提供基礎參考數據，并為研究元素在中國大陸的時空分布奠定基礎。
4地球化學走廊帶試驗與示范
地球化學走廊帶是指沿著穿越不同大地構造單元和重要成礦區帶的地質剖面，并跨越一定的寬度，構建一條化學元素的含量和時空變化走廊。國內外尚無可借鑒的現成技術和經驗。將“地殼全元素探測技術與實驗示范”項目的其他3個課題所發展的技術(全元素分析技術、深穿透地球化學技術、地殼地球化學模型構建技術和圖形顯示技術）進行地球化學走廊帶探測試驗，為下一步地殼探測奠定技術基礎，并起到示范作用。
選擇穿越不同大地構造單元和重要成礦區帶的3條地球化學走廊帶進行試驗與示范（圖4)。3條
走廊帶總長度3300km,每條走廊帶寬度100km,
預計樣品數約14000件。通過常量元素分析、微量元素分析和同位素分析，精確探測走廊帶內沉積蓋層與結晶基底，不同時代巖漿巖、沉積巖和變質巖76種元素的含量和變化，構建地球化學模型，揭示大型礦集區形成的物質背景和地球化學標志。編制3條走廊帶元素時空分布地球化學圖，提供給社會使用。
4.1華北陸塊一興冡造山帶走廊帶
華北陸塊一興蒙造山帶地球化學走廊帶（約1500km)精確探測地球化學走廊帶內76種元素含量和變化，構建走廊帶地殼地球化學模型，研究華北陸塊北緣和大興安嶺大型礦集區地球化學特征和找礦標志。東海縣大陸科學鉆為起點，穿過郯廬斷裂、勝利油田、燕山造山帶、興蒙造山帶。該走廊帶具有重要科學意義和找礦意義。如跨越兩大地質單家16個油田中金含量最高的油田，石油中金含量可達0.132~1.06g/1(林清等，1993)。Wang(1998)發現沿郯廬斷裂存在巨大金異常帶，同時在勝利油田上方和膠東金礦上方出現Au高含量濃集中心。勝利油田金來源與膠東金礦金來源有什么關系？是因為膠東隆起剝蝕的物源沉積到渤海灣盆地帶來的高含量金，還是金是來自于深部(油金同源）？
4.2華南造山帶一揚子陸塊東南緣走廊帶
華南造山帶一揚子陸塊東南緣（武夷山一南嶺一揚子陸塊東南緣）走廊帶(約1000km)穿過武夷山成礦帶和南嶺成礦帶，精確探測地球化學走廊帶內76種元素含量和變化，構建走廊帶地殼地球化學模型，提供大型礦集區成礦的地球化學背景和找礦標志。
4.3西秦嶺一阿拉善走廊帶
流行病學和毒理學的研究已經表明細顆粒物(PM2．5)中的元素組分對人體健康存在顯著的危害(Chenetal．，2009)．空氣動力學直徑大小決定了顆粒物在人體呼吸系統內的沉積、滯留和清除過程，因而與健康風險密切相關(Hametal．，2010)．粒徑分布也對顆粒物的大氣傳輸具有重要的影響(Husseinetal．，2004)．積聚模態顆粒物可以在較大的空間尺度內進行傳輸，而成核模態和愛根核模態顆粒物在大氣中的存留時間較短，傳輸距離也較小．
近些年來，在我國一些城市已經開展了對顆粒物中元素的化學組成、分布形態及來源分析的研究．滕恩江等(1999)對重慶、武漢、蘭州和廣州4個城市的PM2．5樣品進行聚類分析，將元素分為地殼元素和污染元素兩大類．林俊等(2009)在上海郊區采集分級顆粒物樣品，分析結果表明Ca和Ti主要集中在＞2μm的范圍內，而Mn、Zn、Cu、Pb、Cl和S等元素主要分布在0．1～1．0μm內．2009年底北京市機動車保有量超過400萬輛(北京市統計局，2010)，交通源已成為北京市顆粒物的主要來源之一(Haoetal．，2005)．交通環境是受到機動車排放和道路揚塵的影響最為直接的區域，而目前對交通環境中顆粒物元素特征的研究仍然較少(楊儀方等，2010)．在2008年奧運會期間，北京市采取了一系列的交通源臨時控制措施，對其排放的污染物產生了明顯的削減作用．Zhou等(2010)的研究表明，北京市城區機動車排放的VOC、CO、NOx和PM10在奧運期間分別下降了55．5%、56．8%、45．7%和51.6%．本研究通過在北京市典型道路邊的分粒徑細顆粒物(0．2～0．5μm、0．5～1．0μm和1．0～2.5μm)采樣和化學測試，獲得了元素的濃度、分布特征及季節變化特征，分析了元素的主要來源，并評估了奧運臨時控制措施的效果．
2采樣及分析(Samplingandanalysis)
2．1道路邊及郊區采樣
本研究選擇北京市北四環中段保福寺橋和學院橋之間作為采樣路段，位于國家體育場(鳥巢)西側約4km．道路邊采樣點根據風向和城市管理要求設置于路南或路北，其中路北采樣點距道路外緣約5m，路南采樣點距道路外緣約2m．郊區對照采樣點位于密云水庫附近，距離北四環道路邊采樣點約80km，周圍1～2km內無明顯人為排放源．采樣頭距地面垂直高度均為約2．5m．
采樣儀器為多級碰撞式顆粒物采樣器DGI(型號1570，芬蘭Dekati公司)．在流量為70L•min－1時，DGI可根據顆粒物的空氣動力學直徑進行分級，從而同時采集0．2～0．5μm(第Ⅰ級)、0．5～1．0μm(第Ⅱ級)和1．0～2．5μm(第Ⅲ級)三個粒徑段的顆粒物．采樣時間為12h，其中白天樣品為7時～19時，夜間樣品為19時～次日7時，但本研究對相鄰的白天和夜間樣品元素分析結果進行合并處理為日均值．使用Teflon膜(直徑47mm，孔徑5μm，美國Millipore公司)進行元素分析．在2008—2009期間選擇5個階段進行采樣，共收集198個Teflon樣品，各階段采樣統計見表1．在顆粒物采樣期間，還使用便攜式氣象站(型號VantagePro2，美國Davis公司)測量了氣象參數(溫度、相對濕度、風速和風向)．對各采樣階段的典型工作日車流量的統計顯示，非奧運期間采樣點附近每天總車流量約為27萬輛，而在奧運期間減少到約每天18．5萬輛，削減率為31．5%．
2．2元素分析
采集的樣品使用中日友好環境保護中心環境分析測試中心的波長色散型X熒光光譜儀(WD-XRF，型號RIX3000，日本理學電機株式會社)進行元素分析，得到了Al、Na、Mg、K、Ca、Si、S、Cl、Fe、Mn、Ti、Cu、Zn、As、Br和Pb共16種元素的質量濃度．實驗條件:端窗Rh靶X射線管，電壓為50kV，電流為50mA，粗狹縫，視野光闌直徑為30mm，真空度為3．7～6．7Pa．采用美國MicroMatter公司的無機元素標準薄膜進行定量分析，校準工作曲線采用單點比值法．扣除空白濾膜的元素本底值．分析前濾膜在＜4℃溫度下保存，所有的操作步驟均進行嚴格的質量控制以防止樣品被污染．
2．3來源分析
在本研究中，富集因子法和因子分析法被用于判定各種元素的主要來源．富集因子法是比較自然源和人為源對顆粒物中元素貢獻水平的常用方法(Yangetal．，2010)．富集因子EF(Enrichmentfactor)的計算公式為:
EFi=(Ci/CR)環境/(Ci/CR)背景(1)式中，Ci為研究的第i個元素的濃度;CR為參比元素的濃度;(Ci/CR)環境是指大氣顆粒物中i元素濃度和參比元素濃度的比值;(Ci/CR)背景是指土壤中i元素含量與參比元素含量的比值．本研究選擇在土壤中豐度高、受人為污染影響小的Al元素作為參比元素，土壤元素背景值取北京市表土元素平均值(中國環境監測總站，1990)．
因子分析法是一種多元分析方法，用于分析多個變量間的存在關系，可將相關性比較密切的若干變量歸類，以較少的因子數反映原始數據中的大部分信息(胡偉等，2003)．本研究使用PASWStatistics18統計軟件進行因子分析，提取方法為主成份，應用Kaiser標準化的正交旋轉法，將相關矩陣特征值大于1的因子分離．其主要步驟為:將顆粒物中元素濃度值作為變量代入因子模型，原始數據標準化，建立變量的相關系數矩陣，通過求解相關矩陣的特征方程以確定特征值和對應的特征向量，進而確定主因子數并提取初因子;對因子載荷矩陣進行方差極大旋轉，獲得正交旋轉矩陣，將初因子轉化為具有最簡結構的公因子(鄒本東等，2007)．
3結果(Results)
3．1元素組成
各采樣階段PM0．2～2．5中元素的質量濃度由3個粒徑段相加得到并列于表2．道路邊PM0．2～2．5中的元素濃度主要是由S、K、Fe、Cl、Si、Ca和Zn等7種元素貢獻的，占測試16種元素總濃度的90%以上(見圖1)．其中S元素濃度最高．有研究表明，XRF測出的S元素濃度與離子色譜檢測的SO2－4濃度具有很好的一致性(Heetal．，2001)．與2001—2002年在北京城區的研究相比(Duanetal．，2006)，Na、Mg、Si、Ca和Ti等元素濃度顯著降低，體現出近些年對沙塵污染的控制效果．由于北京奧運會采取了嚴格的空氣質量控制措施，奧運中的元素總濃度(3910ng•m－3)顯著低于奧運前(8624ng•m－3)和奧運后(8164ng•m－3)的濃度．交通源臨時控制措施對顆粒物元素濃度和分布的影響將在3．4節中詳細討論．
3．2元素來源
富集因子分析和因子分析結果分別列于表3和表4．EF＞10一般作為元素中有顯著比例來自人為源的標準(Voutsaetal．，2002)．按照富集因子值可將元素分為3類:地殼元素(Al、Si、Mg、Na和Ti)、雙重元素(Fe、Ca、K和Mn)和污染元素(Cu、S、Zn、Pb、Cl、As和Br)．這與其他在北京市城區的研究結果相似(王淑蘭等，2002)．各粒徑段的富集因子變化規律為第Ⅰ級＞第Ⅱ級＞第Ⅲ級，說明人為源對粒徑較小的顆粒物(0．2～0．5μm)貢獻較大，而地殼源的貢獻更集中于大粒徑段(1．0～2．5μm)．交通環境中元素的富集因子明顯高于城區，說明機動車排放的顆粒物以及道路揚塵的顯著影響(Duanetal．，2006)．北京市道路降塵中Ca、S、Zn、Cu和Pb等元素的濃度遠高于土壤背景中的含量(Hanetal．，2007)．因子分析共分離出兩個主要的因子，占總方差的78．5%～88．4%．因子1與Al、Mg、Si、Ti、Ca、Na、Fe和Mn等地殼元素和雙重元素相關，因此其主要歸屬于揚塵源的貢獻．交通環境中的揚塵源主要包括道路揚塵、建筑塵、外來塵等．因子2主要與污染元素相關，包括Pb、Zn、Cu、As、Br、S、Cl和K等元素．Cl和As被認為是燃煤排放的代表元素(張仁健等，2000)，而K是生物質燃燒的特征元素(Lietal．，2007)．Pb和Br有很大比例來自機動車的排放(Manalisetal．，2005;Huangetal．，1994)．Zn和Cu的來源比較復雜，可能來自機動車的輪胎和剎車線磨損、工業排放和燃煤飛灰(Sternbecketal．，2002;Wangetal．，2005;張晶等，1998)．因此，因子2可能與機動車、燃煤、生物質燃燒和工業排放等相關．
3．3元素分布特征
本研究以2008年12月和2009年8月的結果代表冬季和夏季分析細顆粒物中元素分布形態(見圖2)．顆粒物的粒徑分布不僅受到污染源排放特征的影響，還與干濕沉降，云過程，邊界層和對流層的大氣交換和化學轉化等有密切關聯(Allenetal．，2001)．雖然機動車排放的顆粒物質量峰值在約0．2μm以下，但后續的大氣過程會造成環境中顆粒物分布的顯著遷移(Kleemanetal．，1998;2000)．多數地殼元素和雙重元素(除Na和K外)在夏季和冬季表現出相同的分布形態，均隨粒徑的增大而富集，第III級(1．0～2．5μm)可占總質量濃度的45%～80%．冬季的元素濃度較夏季上升約30%～100%，這可能是由于在冬季較高的風速和較低的相對濕度造成的外來沙塵和道路揚塵排放量的增加．多數污染元素的分布存在顯著的季節差異．Br、As和Pb等元素夏季在第II級(0．5～1．0μm)出現峰值，而冬季在第I級(0．2～0．5μm)出現峰值．Na、K、Cl、Br、As、Pb和Zn等元素在冬季的第I級(0．2～0．5μm)濃度均有顯著增加，其主要原因可能是在冬季由于采暖需要增加的大量的燃煤和生物質燃燒．研究表明，采暖期開始后Zn、Pb、Ti、K、Se、As和Cu等元素在細粒徑段的分布出現大幅度的增長(楊勇杰等，2008)．夏季S元素在第II級(0.5～1．0μm)出現峰值，而在冬季未發現濃度峰．這可能因為夏季空氣相對濕度較高，在云層內部存在著顯著的硫酸鹽生成過程．夏季的硫酸鹽/二氧化硫的質量轉化系數可能是冬季的21倍(Yaoetal．，2002)．不同的粒徑分布研究之間的結果可能難以相互比較，因為使用的顆粒物采樣器的分割粒徑和分割效率可能不同，采樣膜的材料、孔徑和負載率也可能造成得到分布形態的變化．但總體來說，本研究的元素分布結果和北京市其他研究相近(Winchesteretal．，1984;Ningetal．，1996)．
關鍵詞：巖石學；地球化學；濟南輝長巖；OsNdSr同位素；巖石成因；地殼混染；華北克拉通
中圖分類號：P581.1 文獻標志碼：A
Study on Petrology， Geochemistry and OsNdSr Isotopes of Jinan Gabbro in Luxi Block
GAO Lin， CHEN Bin
（1. Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution， Peking University， Beijing 100871， China；
2. School of Earth and Space Sciences， Peking University， Beijing 100871， China）
Abstract： Petrology， geochemistry and OsNdSr isotopes of Jinan gabbro in Luxi block of eastern block of North China Craton were studied in detail， and diagenetic process， characteristic of mantle source and the role of crustal contamination on evolution process of mantlederived magma were discussed. Jinan gabbro was rich in LREE and LILE， depleted in HREE and HFSE； radiogenic Os isotopic composition was high for Jinan gabbro， the characteristic of SrNd isotopic composition was EM1like. The results of petrology and element geochemistry suggested a significant fractional crystallization of olivine+pyroxene+plagioclase in forming the mafic pluton. The characteristics of petrology， geochemistry and OsNdSr isotopes showed that the parental magmas of Jinan gabbro was hydrous magma system， which originated from an old enriched lithospheric mantle. High radiogenic initial Os isotopic composition and inverse relationship between value of εNd and ratio of initial Sr isotopic compositions of the mafic pluton suggested that parental magmas were contaminated by Precambrian mafic lower crust during magma emplacement at a deep crustal level.
Key words： petrology； geochemistry； Jinan gabbro； OsNdSr isotopes； petrogenesis； crustal contamination； North China Craton
0 引 言
華北克拉通下伏巖石圈地幔的同位素性質一直引起眾多研究者的興趣。這些同位素性質的確定對理解巖石圈形成和演化以及殼幔的相互作用具有非常重要的科學意義。中生代時期，華北克拉通上形成了許多基入巖 ，這些基入體已被很多學者廣泛用來研究華北克拉通中生代巖石圈地幔的成分和結構，并確定華北克拉通下的中生代巖石圈在物理和化學性質上發生了顯著的演化和轉變 。許多學者直接使用基性巖的NdSr同位素代表地幔源區真實的同位素特征 ，理由是這些基性巖漿在巖漿演化過程中所遭受的地殼混染程度低到可以忽略。然而，在基性巖漿由地幔上升到地殼位置的過程中，由于其本身所具有的高溫特性，會與陸殼物質發生顯著混染。在此情況下，很難通過Nd和Sr同位素來區分富集地幔來源的巖漿和地殼混染物質。為此，筆者借助于ReOs同位素體系，更好地評估地殼混染在幔源巖漿演化過程中的作用，并進一步理解殼幔相互作用的過程。
ReOs同位素體系與傳統的親石元素同位素體系（如SrNdPb）不同，Re是中等不相容元素，Os是相容元素。在地幔部分熔融過程中，Re優先進入熔體相，而Os則主要殘留在地幔巖中 ，最終導致殼幔中Re與Os含量（質量分數，后文同）之比w（Re）/w（Os）差異很大。隨著時間的流逝，地殼放射性成因的Os同位素含量增長很快，尤其前寒武紀的古老基性地殼，其N（187Os）/N（188Os）值可超過50 ），即使是英云閃長巖、奧長花崗巖和花崗閃長巖（TTG）片麻巖，其N（187Os）/N（188Os）值也可達5～10 。而地幔的N（187Os）/N（188Os）值增長很慢，通常不會超過0.129 。重要的是，由于地幔橄欖巖具有極高的Os含量（平均32×10-9 ），其Os同位素組成幾乎不受后期交代作用的影響 ，被交代地幔的N（187Os）/N（188Os）值很少超過0.15 。因此，地幔和大陸地殼儲庫在Os同位素上的巨大差異使得ReOs同位素體系成為示蹤殼幔物質來源的有力工具。
筆者選擇位于華北克拉通東部魯西地塊濟南輝長巖（藥山和華山巖體）作為研究對象，通過對該基性巖體的巖石學、地球化學以及RbSr、SmNd和ReOs同位素的詳細研究，探討巖漿的起源和演化、殼幔相互作用以及地殼混染物質的性質，從而對華北克拉通減薄過程提供進一步的證據和限定。
1 地質背景和巖相學觀察
1.1 地質背景
作為地球上最為古老的克拉通之一，華北克拉通上保存有3 800 Ma的古老陸殼殘余 。基于基底巖石的同位素年齡和巖石組合、構造演化以及變質PTt軌跡的研究，華北克拉通可以化分為3部分：東部陸塊、西部陸塊和中央造山帶 。東部陸塊和西部陸塊在古元古代（1.85 Ga）碰撞縫合，形成了中央造山帶。華北克拉通的基底主要由晚太古代到古元古代的TTG片麻巖和基性麻粒巖、角閃巖組成 。
華北克拉通發育有厚層的中晚元古代到晚元古代的石英巖和灰巖，表明其自中晚元古代起一直保持很穩定的狀態 。然而自早中生代以來，華北克拉通重新活化，發育了一系列的伸展盆地，并伴隨有巖石圈地幔減薄和化學性質的巨大變化以及大規模的中生代巖漿活動和成礦作用 。
魯西地塊位于華北克拉通東部板塊 ，晚中生代時期在濟南、鄒平和萊蕪等地區發育有若干基入體。與此同時，同期的粗安巖和高鉀煌斑巖與這些基入巖相伴生 。本文所研究的華山和藥山巖體屬于濟南基性和超基入體 （圖1），而后者屬于魯西地塊晚中生代最大的侵入體。濟南輝長巖作為中國東部中生代基入巖體的典型代表，前人已經進行了一定的研究，但對于巖漿的源區性質還沒有達
到較為統一的認識。Guo等認為魯西中基性巖來自于富集的巖石圈地幔，具有類似于EM1地幔端元的SrNd同位素特征 。閆峻等根據濟南輝長巖SrNd同位素特征，認為該源區可能由DMM、EM1和EM2三端元混合組成 。Zhang等認為鄒平、濟南、萊蕪等地的輝長巖表現出輕微的EM1特征，不及太行山輝長巖EM1特征
顯著 。筆者對華北克拉通東部陸塊魯西地塊濟南輝長巖進行了詳細的巖石學、地球化學和OsNdSr同位素研究，探討了該巖體的成巖過程、地幔源區特征以及地殼混染在幔源巖漿演化過程中的作用。楊承海等報道濟南輝長巖的LAICPMS鋯石UPb年齡為（130.8±1.5）Ma和（127±2）Ma，指示濟南輝長巖形成于早白堊紀 。為計算方便，本文取年齡為130 Ma。
圖2 濟南輝長巖的典型結構顯微照片
Fig.2 Microphotographs Showing Typical Textures of Jinan Gabbro
來自文獻
圖1 濟南輝長巖的地質圖及采樣地點
Fig.1 Geological Map of Jinan Gabbro and Sampling Sites
1.2 巖相學觀察
在華山和藥山巖體共采集5個樣品。其中，2個角閃輝長巖（樣品HS2和HS4），3個輝長巖（樣品YS2，HS1和HS3）。角閃輝長巖主要由單斜輝石（含量為40%～50%）、斜長石（含量為20%）、角閃石（含量為15%～20%）以及少量的斜方輝石、黑云母和橄欖石組成[圖2（a）、（b）]。輝長巖主要由斜長石（含量為40%～50%）、單斜輝石（含量為25%～50%）以及少量的斜方輝石、黑云母、角閃石和橄欖石組成，都具有典型的輝長結構。其中，樣品HS2和HS4明顯受到后期流體的交代，表現為發育有大量的單斜輝石向角閃石轉化的現象[圖2（b）]。從巖相學的觀察來看（圖2），早期自形的橄欖石和單斜輝石被后期結晶的斜長石所包裹，表現出典型的堆晶結構。有時，可觀察到橄欖石被半自形的單斜輝石所包裹[圖2（a）、（c）]；含有磁鐵礦等副礦物，暗示富水的巖漿體系環境[圖2（d）]。
2 試驗方法
2.1 全巖主量和微量元素分析
樣品全巖化學成分分析由中國地質大學（北京）完成。主量元素采用玻璃熔餅法熔樣，以XRF儀器進行測試，測試誤差小于5%。微量元素采用兩酸（HNO3+HF）高壓反應釜溶樣方法對樣品粉末進行溶解。采用ICPMS （Agilent 7500a）來測定元素含量。元素含量小于10×10-6的測試誤差為10%，元素含量大于10×10-6的測試誤差為5%左右。
2.2 全巖SrNd同位素分析
RbSr和SmNd同位素分析在中國科學院地質與地球物理研究所完成。粉末樣品在強酸（HF+HClO4）中加熱溶解7 d，之后用樹脂離子交換柱分離Rb、Sr和輕稀土元素（LREE）。Sm和Nd用離子交換柱進行二次純化。同位素測試在熱電離質譜儀Finnigan MAT 262上完成。Sm、Nd全流程本底小于100 pg，Rb、Sr小于500 pg。N（143Nd）/N（144Nd）和N（87Sr）/N（86Sr）的原始測量值分別對N（146Nd）/N（144Nd）=0721 9和N（86Sr）/N（88Sr）=0119 4進行校正。在樣品測試過程中，所測定的ndi1 Nd標樣和NBS987 Sr標樣的NdSr同位素比值分別為N（143Nd）/N（144Nd）=0512 102±0000 011，N（87Sr）/N（86Sr）=0710 257±0000 012。
2.3 全巖ReOs同位素分析
ReOs同位素分析在日本海洋研究開發機構（JAMSTEC）地球內部變動研究實驗室（IFREE）完成。稱取全巖粉末樣1～3 g，加入富集190Os和185Re的稀釋劑。在Carius管中以逆王水約10 mL（HNO3與HCl體積比為3∶1）在230 ℃加熱24 h進行溶樣。待冷卻后，小心打開Carius管，并將溶液轉移到30 mL PFA容器中，加入4 mL CCl4將Os從王水層中萃取出來，萃取過程重復3次。隨后在含Os的CCl4萃取液中再加入4 mL HBr，在燈下加熱1 h。提取出含Os的HBr層溶液，進行溫和的蒸發和純化。然后進一步滴加鉻酸通過微蒸餾進行純化。殘余王水相中的Re則通過陰離子交換樹脂AG1X8（孔徑為0154～0071 mm）進行2次過柱分離和純化。同位素組成以OsO3-和ReO4-形式通過負熱電離質譜法（NTIMS）在TRITON上進行測定。隨后對原始測量值進行氧化物干擾和儀器質量分餾校正以及扣除稀釋劑和流程本底的貢獻。氧化物校正采用N（17O）/N（16O）=0000 370 8和N（18O）/N（16O）=0002 045。Os測量中，通過將N（192Os）/N（188Os）測量值標準化至3082 71。按指數法則進行質量分餾校正。Re的測定采用“全蒸發法”，該方法相比于傳統的NTIMS方法，樣品用量更少，準確度、精度更高，而且無需進行質量分餾校正。Re全流程本底為8～10 pg，Os為2～3 pg，N（187Os）/N（188Os）平均值為 0164 3±0002 5。內部JMC Os標樣溶液的N（187Os）/N（188Os）長期測試精度優于04%。
3 結果分析
3.1 主量和微量元素
主量和微量元素分析結果見表1、2。從表1、2以及圖3、4可以看出，研究樣品的化學成分表現出較大的變化，SiO2含量為486%～523%，Al2O3為108%～135%，TiO2為037%～075%，TFe2O3為101%～133%，CaO為91%～119%，MgO為90%～145%，Cr為（4206～1 0330）×10-6，Ni為（870～2940）×10-6。這種化學成分較大的差異與不同樣品中橄欖石、輝石和角閃石的含量差異有關。此外，本文還引用前人已發表的濟南輝長巖數據 。從圖3、4主量和微量元素與Mg#值的圖解中可以看出，濟南輝長巖與鄒平基性巖都表現出很明顯的巖漿分離結晶的演化趨勢。與鄒平基性巖相比，濟南輝長巖化學成分更為原始，整體上表現為較低的SiO2、Al2O3、TiO2、Sr、La含量和較高的TFe2O3、CaO、Cr含量等。其中，伴隨Mg#值的降低，SiO2含量急劇增加以及Mg#值與TFe2O3含量正相關關系均表明橄欖石的分離結晶。此外，隨著Mg#值的降低，CaO和Cr含量隨之降低，表明單斜輝石的分離結晶在該過程中起到了主要作用。另外，Al2O3和Sr含量與Mg#值負相關，表明斜長石不是主要的分離相。
在球粒隕石標準化的稀土元素配分圖解 上[圖5（a）]，濟南輝長巖表現出富集LREE
（w（La）N/w（Yb）N=411～689）、虧損重稀土元素（HREE）以及微弱的Eu正異常（δ（Eu）=083～123）的特征。在原始地幔標準化的蛛網圖解 中[圖5（b）]，所有樣品表現出大離子親石元素（LILE）富集（如Ba含量為（230～484）×10-6，Sr為（247～544）×10-6），而虧損高場強元素（HFSE）（如Nb含量為（091～375）×10-6，Ta為（0064～0253）×10-6，Hf為（076～221）×10-6），與島弧玄武巖具有相似的變化特征。
3.2 Sr和Nd同位素
Sr和Nd同位素分析結果列于表3、4。濟南輝長巖表現出類似陸殼的SrNd同位素特征，εNd（t）=-81～-103，初始Sr同位素比值（ISr）為0705 0～0706 4。華北克拉通其他地區同時代的基性巖漿（比如膠東基性巖脈 、方城玄武巖 ）表現出類似EM2型富集地幔源區的特點（圖6）。而濟南輝長巖的ISr值要低于這些基性巖漿巖，與紫荊關、太行山以及鄒平的基性巖體相似，具有典型的EM1型SrNd同位素特征。
3.3 ReOs同位素
ReOs同位素列于表5。本文取得的5個濟南輝長巖樣品都具有很高的放射性成因初始N（187Os）/N（188Os）值（0174～0557），與太行山基性巖體（如紫荊關巖體）的同位素特征相似（0187～0586） 。這樣的Os同位素組成既明顯不同于華北克拉通下大陸巖石圈地幔包體的非放射性成因Os同位素特征（N（187Os）/N（188Os）=01～0128） ，也與地球上其他任何地幔橄欖巖Os同位素特征（
4 討 論
4.1 巖石成因
濟南輝長巖具有典型的堆晶結構[圖2（a）]，早期自形的橄欖石和單斜輝石被后期具間粒特征的斜長石所包圍。巖體在形成過程中曾明顯受到后期富水流體交代，表現為發育有大量單斜輝石向角閃石轉換的現象[圖2（b）]。從巖相學來看[圖2（a）]，早期自形的橄欖石和單斜輝石被后期結晶的斜長石所包裹；有時，可觀察到橄欖石被半自形單斜輝石所包裹[圖2（c）]。以上均表明濟南輝長巖中的礦物分離結晶先后順序依次為橄欖石、輝石，最后為間隙的斜長石。在鏡下可觀察到少量原生的黑云母和角閃
其他數據來自文獻
圖3 濟南輝長巖主量元素與Mg#值的關系
Fig.3 Relationships Between Major Elements and Values of Mg# for Jinan Gabbro
注：N（·）/N（·）為同一元素同位素比值，N（·）為該元素的原子數；n（·）/n（·）為不同元素同位素比值，n（·）為元素的物質的量。
石，這可能是殘余巖漿水含量增加所導致。此外，鏡下大量發育磁鐵礦等副礦物[圖2（d）]，也表明在巖漿演化過程中水也起到了重要作用。在全巖地球化學數據上，隨著Mg#值降低，輝長巖中的SiO2、Al2O3、TiO2、K2O+Na2O、Sr、Ba、Zr含量都隨之上升，而CaO、TFe2O3、Cr則相應的隨之下
其他數據來自文獻
圖4 濟南輝長巖的微量元素與Mg#值的關系
Fig.4 Relationships Between Trace Elements and Values of Mg# for Jinan Gabbro
注：εNd={[N（143Nd）/N（144Nd）]i/[N（143Nd）/N（144Nd）]CHUR-1}×104，下標i表示初始比值，下標CHUR表示球粒隕石均一源與樣品同時的比值；εNd（t）為年齡t對應的εNd值；[N（143Nd）/N（144Nd）]t為年齡t對應的N（143Nd）/N（144Nd）值；fSm/Nd為稀土元素分離指數；TDM值為同位素模式年齡。
ws為樣品含量；wp為原始地幔含量；wc為球粒隕石含量；圖（a）引自文獻；圖（b）引自文獻
圖5 濟南輝長巖球粒隕石標準化REE圖解和原始地幔標準化蛛網圖解
Fig.5 Chondritenormalized REE Pattern and Primitive Mantlenormalized Spider Diagram for Jinan Gabbro
注：γOs（t）=100{[N（187Os）/N（188Os）]t/[N（187Os）/N（188Os）]tCHUR-1}， 其中，[N（187Os）/N（188Os）]t為年齡t對應的N（187Os）/N（188Os）值，下標CHUR表示球粒隕石均一源與樣品同時的比值。
降（圖3、4），這種變化反映了巖漿分離結晶中礦物的演化順序，即橄欖石、輝石減少以及斜長石、角閃石、黑云母增加。因為單斜輝石比較富集CaO和Cr等，而斜長石則是堿金屬、Sr元素的載體。橄欖石和輝石的分離結晶導致Mg、TFe2O3含量降低。這些地球化學數據上的變化也支持了以上解釋。
4.2 地幔源區特征
從所采集樣品的鏡下觀察中可看出，造巖礦物中普遍出現富水礦物黑云母和角閃石，暗示其原始的母巖漿是含水的濕巖漿體系[圖2（b）、（d）]。前人對玄武質巖漿的試驗巖石學研究結果表明，在含水的濕巖漿體系下，斜長石的結晶穩定域會縮小，橄欖石、單斜輝石和角閃石的首晶區將會擴大，因此，橄欖石和單斜輝石會先于斜長石達到飽和、結出晶體之前結晶。巖相學上觀察到的橄欖石和輝石自形、半自形產出以及斜長石在間隙中的結晶順序[圖2（a）、（c）]進一步支持了這一論斷。
濟南輝長巖所具有的類似地殼的微量元素和SrNd同位素特征暗示了大陸地殼在其成巖過程中起到了至關重要的作用。它們具有初始的N（87Sr）/N（88Sr）值（0705 0～0706 4）和負的εNd（t）值（-81～-103，表4），富集LREE（La與Yb含量球粒隕石標準化后的比值w（La）N/w（Yb）N=411～689）和LILE（如Ba含量為（2302～4838）×10-6，Sr為（2476～5440）×10-6），虧損HREE以及HFSE（如Nb含量為（0910～3754）×10-6，Ta為（0064～0253）×10-6，Hf為（0760～2210 ）×10-6，圖5）。因此，濟南輝長巖的地幔源區應該是華北克拉通下富集的巖石圈地幔。這種富集地幔可能在前寒武紀時期通過俯沖相關的交代作用而形成 ， 并致使幔源富集LILE和LREE。
紫荊關基性巖脈 年齡為138 Ma；方城玄武巖 為125 Ma；膠東基性巖脈 為133～120 Ma；太行山基性巖 為120 Ma；鄒平基性巖和部分濟南輝長巖 為130 Ma
圖6 濟南輝長巖SrNd同位素與華北克拉通其他地區中生代基性巖漿的對比
Fig.6 Comparisons of SrNd Isotopes of Jinan Gabbro
with Other Mesozoic Mafic Rocks from North China Craton
4.3 地殼混染
由于基入體形成于大陸環境下，所以該基性巖體很容易受到大陸地殼的混染。從圖 7可以看出，樣品分布在遠離大陸上地殼與任何地幔儲庫的混合趨勢之上，因此該巖體沒有明顯的大陸上地殼的混染。此外，蛛網圖[圖5（b）]中放射性元素U和Th的明顯虧損，也排除了大陸上地殼明顯參與的可能性。濟南輝長巖體的SrNd同位素數據為
其他數據來自于文獻
圖8 NdSr同位素成分與Mg#值的關系
Fig.8 Relationships of NdSr Isotopic Ratios to Values of Mg#
地殼混染提供了有力依據。從圖8可以看出，濟南輝長巖的初始Nd同位素成分與Mg#值呈現正相關的變化趨勢，初始的Sr同位素比值與Mg#值呈現負相關關系，這都表明華北大陸下地殼巖石（具有很負的εNd值和高的N（87Sr）/N（86Sr）值）對濟南輝長巖的混染是很明顯的。
大洋中脊玄武巖（MORB），原始地幔（PM），洋島玄武巖（OIB），平均大陸地殼（CC average）和弧火山端元（Arc volcanics）來自文獻；Dupal OIB為異常洋島玄武巖
圖7 濟南輝長巖w（Ba）/w（Nb）w（La）/w（Nb）圖解
Fig.7 Plot of w（Ba）/w（Nb）w（La）/w（Nb） of Jinan Gabbro
另外，濟南輝長巖基性巖體具有很高且變化范圍很大的放射性成因的初始N（187Os）/N（188Os）值（0174～0557）（表3），這樣的N（187Os）/N（188Os）值要顯著高于任何地幔儲庫的比值（
4.4 地殼混染物質的性質
華北克拉通主要基底巖石為前寒武紀TTG片麻巖和基性斜長角閃巖或麻粒巖，因此它們是可能的地殼混染物質。要將濟南輝長巖的初始Os同位素比值從最初幔源的球粒隕石比值（
SCLM熔體N（187Os）/N（188Os）=0126 1，Os含量為250×10-12；基性下地殼N（187Os）/N（188Os）=20～40，Os含量為50×10-12；TTG片麻巖N（187Os）/N（188Os）=5，Os含量為7×10-12；濟南輝長巖的Os同位素組成如圖9陰影區所示 。
下地殼所占比例為0，則SCLM熔體所占比例為1.0；下地殼所占比例為0.2，則SCLM熔體所占比例為0.8，依次類推
圖9 Os同位素二元模擬
Fig.9 Os Isotopic Binary Mixing Model
為驗證上述觀點，筆者基于簡單的二元混合模型對Os同位素進行了模擬計算。地幔起源的母巖漿被2%～11%前寒武紀斜長角閃巖或麻粒巖的混染可以很好地解釋濟南輝長巖高放射性成因的初始Os同位素組成（圖9）。而TTG片麻巖的混染比例高達31%～78%，如此高的混染比例是不大可能的，因為這樣會顯著改變母巖漿的主量和微量元素成分組成，并大幅降低巖漿的Mg#值，這與濟南輝長巖低硅、高Mg#值（表 1）的特征相違背，且與鏡下出現的橄欖石斑晶不相符合。因此，筆者認為由于TTG片麻巖極低的Os含量，濟南輝長巖的初始Os同位素變化不太可能是由TTG片麻巖的混染所致。此外，筆者認為混染物質主要來源于下地殼，而不可能有上地殼的參與，因為上地殼Os同位素比值相對較低（N（187Os）/N（188Os）=132，Os含量為31×10-12），模擬計算的混染比例將高達32%～79%（與圖9 計算方法相同）。因此，濟南輝長巖中Os同位素變化應該是由古老的下地殼中基性斜長角閃巖或麻粒巖小部分混染所致。假定這些基性下地殼混染物的n（187Re）/n（188Os）=750，那么可以計算出其年齡為17～33 Ga。這個年齡范圍與華北克拉通太古代地體上的基性麻粒巖和斜長角閃巖的鋯石年齡相一致 ；同時也與古代金伯利巖和新生代玄武巖中基性麻粒巖和斜長角閃巖包體中的古老鋯石年齡相一致（1.9～2.6 Ga）。
混染物質的性質還可以從濟南輝長巖的NdSr同位素數據上進一步進行限制。前人研究表明，華北克拉通太古代地體中的基性麻粒巖或斜長角閃巖具有較高且變化范圍很大的εNd值（-2～-20），Sr同位素比值為0705 5～0715 0；然而地體中的TTG片麻巖則具有異常低的εNd值（-25～-44）和異常高的Sr同位素比值（0710～0780）。根據晚古生代金伯利巖和中生代煌斑巖 研究結果，已報道的太行山下“原始”幔源巖漿的SrNd同位素特征為εNd=-8～-10和ISr=0705 5，接近濟南輝長巖母巖漿的SrNd同位素組成。濟南輝長巖具有較低的、相對穩定的初始εNd值（-8～-10），這樣的組成不大可能由前寒武紀酸性TTG片麻巖混染所致，因為后者的εNd值（-25～-44）要遠低于濟南輝長巖的值（-81～-103）（表4）。因此，濟南輝長巖SrNd同位素的微弱變化也指示其由少量的前寒武紀基性麻粒巖或斜長角閃巖的混染所致。
5 結 語
（1）在濟南輝長巖形成過程中，橄欖石+輝石+斜長石的分離結晶起到了重要作用。較為豐富的角閃石、零星分布的黑云母、單斜輝石早于斜長石結晶的巖石學特征以及全巖所具有的類似地殼的地球化學和SrNd同位素特征，暗示了濟南輝長巖的母巖漿應當為含水的濕巖漿體系，并起源于一個受過古俯沖流體或熔體交代（晚太古代到早元古代）的富集巖石圈地幔。
（2）濟南輝長巖高放射性成因的初始Os同位素組成表明，巖漿在侵位過程中受到古老陸殼物質的混染。OsNd同位素模擬計算表明，巖體OsNdSr同位素的變化主要由晚太古代到早元古代的基性下地殼混染所致。濟南輝長巖由于受到下地殼物質的混染，其NdSr同位素成分不能直接反映其地幔源區的同位素特征。
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關鍵詞：道路積塵；無機元素；富集因子
Analysis of Inorganic Elements and Enrichment Factor in Road Cumulated Dust in Wusong Area of Shanghai HAN Ting1，ZHANG Yuan-mao2，TAN Ming-guang3，Pan Fei-fei1，ZHENG Ye-fei2（1.Baosan District Environmental Monitoring Station of Shanghai，Shanghai 200940，China；2.Shanghai Environmental Monitoring Center，Shanghai 200030，China；3.Shanghai Institute of Nuclear Research，Chinese Academy of Science，Shanghai 201800，China）
Abstract：［Objective］ To investigate inorganic element pollution status in road cumulated dust in Wusong industry and nearby areas. ［Methods］ Five typical roads and one background site were chosen to collect road cumulated dust samples. 52 inorganic elements were measured with ICP-MS method，and the enrichment factor was analyzed. ［Results］ The quantity of 52 inorganic elements in six sampling sites was found from 88 804 μg/g to 162 693 μg/g，with the most severe polluted at South Wenzao Road. ［Conclusion］ The inorganic element quantity and enrichment factor in road cumulated dust were clearly relevant with sampling sites and the environment nearby.Some inorganic elements related with industrial structure in this area were enriched or apparently affected by human activity. Some of the 52 inorganic elements in six sampling sites were mostly affected by background source and exterior source，some by local pollution source and some by both.
Key Words：road cumulated dust；inorganic elememt；enrichment factor
塵污染除來自于燃煤鍋爐排放的煙塵、工業生產排放的粉塵和土壤塵的揚起等外，還來自于機動車輛行使、露天堆場和建筑施工工地揚塵等。這些塵粒漂浮在空中，其中大顆粒物沉積于道路及地表，行使的機動車輛及風的吹掃又會將這些顆粒物揚起，同時車輪與地面的碾磨，使得顆粒物變得更細，而揚起的顆粒物又恰好在人的呼吸帶，因此道路積塵對人體的危害不容忽視。
上海市吳淞地區地處上海市中心城區的正北部，毗鄰黃浦江注入長江的交匯河口區，貼近上海港主要港區。由于其優越的區位條件，在20世紀50年代中期開始，區域內產業聚集，主要以冶金、化工和建材等重工業為主，1989年后同毗鄰的寶山鋼鐵（集團）公司形成了我國東部規模最大的鋼鐵和化工基地，但工業區布局不甚合理、基礎設施欠缺、設備老化、工藝落后，同時在工業區內又有大量建材、鋼鐵冶煉原材料、礦渣、煤和渣土等堆場，且物流繁忙，道路車流量高，使得環境污染嚴重，尤其是顆粒物污染更為嚴重。為了解吳淞工業區道路積塵污染狀況，在2004年5月檢測了道路積塵中無機無素的相對濃度和富集因子，本文報道該項檢測結果。
1 材料與方法
1.1 采樣地點
于工業區內江楊路益昌薄板公司處（益昌薄板）、蘭崗路楊行貨運站處（貨運站）、寶楊路申楊家具廠處（家具廠）、蘊藻南路海光冶煉廠處（冶煉廠）、緊靠工業區的軍工路逸仙路張行處（張行）5個典型路段，及位于工業區外的清潔對照點―密山路區環保局處（環保局）的機動車道外約1.5 m處約1 m2區域內用刷子采集積于地表面的道路積塵樣品1次。分析樣品中鉻（Cr）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、錳（Mn）、錫（Sn）、銣（Rb）、鎵（Ga）、鍺（Ge）、砷（As）、鉛（Pb）、鉬（Mo）、釩（V）、鎢（W）、鈉（Na）、鉀（K）、鈣（Ca）、鐵（Fe）、鋁（Al）、鎂（Mg）、鈦（Ti）、鋰（Li）、鈷（Co）、銻（Sb）、鉍（Bi）、硒（Se）、鎘（Cd）、鈀（Pd）、銀（Ag）、鉑（Pt）、金（Au）、銦（In）、鍶（Sr）、鋇（Ba）、銫（Cs）、鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）、镥（Lu）、鉈（Tl）、釷（Th）和鈾（U）52種無機元素含量。
1.2 分析方法
采用ICP-MS（等離子體質譜）法分析無機元素含量。先將樣品在90 ℃下干燥4 h，然后稱取樣品約0.2 g，每份平分2份，各為0.1 g，另設試劑空白一份；每份樣品加7 ml HNO3+1.0 ml HF+1.0 ml H2O2，試劑純度UPS級；用微波消解法處理（Milestone Ethos Plus ），處理溫度210℃，處理后用控溫電爐趕氫氟酸（HF）后，用MilliQ超純去離子水（> 18.2MΩ）定容至25 ml，并按待測元素逐級稀釋至合適濃度。采用污染土壤標本（GBW08303）作質控，前處理與樣品相同。在X-7型 ICP-MS（Thermo Elemental）儀器上對樣品中各元素分別采用標準、冷焰和氣體反應碰撞（CCT）模式作分析。使用多元素混合標準溶液（Spex CertiPrep公司產品）作定量標準。
1.3 相對濃度的表示方法
無機元素相對濃度可以用元素質量/顆粒物質量［1］來表示，就是在單位質量顆粒物中元素的含量，即每克質量顆粒物中元素的含量（μg）。
1.4 富集因子的計算方法
比較而言，顆粒物中的有些元素相對于土壤背景值或地殼元素的豐度值，由于人為污染而產生了富集，因此引入了元素的富集因子EF（Enrichment Factor of Element）的概念，EF定義為：EF=（Ci/CR）樣品/（Ci/CR）土壤背景，式中：Ci―表示某一研究的元素；CR―參比元素；（Ci/CR）樣品―代表顆粒物樣品中某一研究元素與參比元素在樣品中的含量之比；（Ci/CR）土壤背景―代表土壤中某一研究元素與參比元素背景值（在地殼中的含量）之比。
參比元素一般選擇地殼中含量豐富的元素，如Fe和Al等；也可選擇在土壤中比較穩定，且人為污染較小的元素，如Ti和Zr等。本分析中選擇Fe為參比元素，地殼源中各元素的豐度值取自于文獻［2］。根據TORFS的判斷準則［3］，如果某個元素富集因子EF > 10，說明顆粒物中該元素有明顯富集，其主要來源為人為污染；如果某個元素富集因子EF≤10，說明顆粒物中該元素未被富集，主要來自于地殼土壤和自然塵埃。但如果EF在2～10之間，說明該元素盡管未被富集，但已受到人為源影響；如果EF < 1，說明該元素相對于地殼已有流失。
2 結果
2.1 52種無機元素的相對濃度
表1為6個采樣點52種無機元素相對質量濃度的分析結果。
Ga、Ca、Al、Mg、Li、Pd、Pt、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th和U 25種元素最高相對質量濃度出現在冶煉廠，其中所有15個鑭系元素中有14個元素和僅分析的2個錒系元素（錒系元素共有15個）最高相對質量濃度都出現在該采樣點；Cr、Ni、Mn、Ge、As、Mo、W、Fe和Co 9種元素貨運站最高； Sn、Rb、Pb、K、Ti、Sb、Bi、In和Cs 9種元素在區環保局最高；Cu、V、Se和Au 4種元素在家具廠最高；Zn、Na和Cd 3種元素在張行最高； Ag和Tl 2種元素在益昌薄板采樣點最高。
6個采樣點52種元素在顆粒物中總的相對質量濃度由高到低分別為冶煉廠162 693 μg/g、益昌薄板156 577 μg/g、環保局117 865 μg/g、家具廠104 151 μg/g、貨運站100 046 μg/g和張行88 804 μg/g。
將52種無機元素在6個采樣點相對質量濃度的變異系數分為< 0.5、0.5～1.0和>1.0，則Cr、Rb、As、Na、Ca、Al、Ti、Li、Co、Sb、Bi、Se、Cd、Ag、Pt、Au、Sr、Cs、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Tl和Th 25種無機元素的變異系數< 0.5； Zn、Mn、Ga、Ce、Pb、V、K、Fe、Mg、Pd、In、Ba、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和U 22種無機元素在0.5～1.0之間；Ni、Cu、Sn、Mo和W 5種無機元素>1.0。
2.2 52種無機元素的富集因子
表2所列為各無機元素在6個采樣點>2的富集因子。富集因子表明益昌薄板采樣點有Zn、Ge、W、Sb、Se、Pd、Ag、Pt和Au9種元素已被富集，有Cr、Cu、Mn、Sn、Ga、As、Pb、Mo、Ca、Mg、Bi、Cd、Ba和Tl 14種元素已程度不同地受到人為源的影響；貨運站采樣點有Mo、W、Sb、Se、Pd和Au 6種元素已被富集，有Cr、Cu、Zn、Mn、Sn、Ge、As、Pb、Cd、Ag和Pt 11種元素已程度不同地受到人為源的影響；張行采樣點有Zn、Sn、As、Pb、Mo、W、Sb、Se、Cd、Pd、Ag、Pt和Au 13種元素已被富集，有Cr、Cu、Ga、Ge、Li、Bi、In和Ba 8種元素已程度不同地受到人為源的影響；家具廠采樣點有Zn、Sn、Ge、As、Pb、Mo、W、Sb、Se、Pd、Ag、Pt和Au 13種元素已被富集，有Cr、Cu、Mn、Ga、V、Ca、Li、Bi、Cd、In和Ba 11種元素已程度不同地受到人為源的影響；冶煉廠采樣點有Cr、Zn、Mn、Sn、Ga、Ge、As、Pb、W、Ca、Mg、Li、Sb、Bi、Se、Cd、Pd、Ag、Pt、Au、Sr、Ba、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和U 36種元素已被富集，有Ni、Cu、Rb、Mo、V、Al、Ti、Co、In、Cs、Pr、Tl和Th 13種元素已程度不同地受到人為源的影響；環保局采樣點有Zn、Sn、Ga、Ge、As、Pb、W、Sb、Se、Pd、Ag、Pt和Au 13種元素已被富集，有Cr、Cu、Rb、Mo、Ca、Li、Bi、Cd、In、Sr、Ba、Cs、La、Ce、Eu、Dy、TI和U 18種元素已程度不同地受到人為源的影響。
因此W、Sb、Se、Pd和Au 5種元素在6個采樣點都被富集，Zn、Ag和Pt 3種元素在5個采樣點被富集，Sn、Ge、As和Pb 5種元素在4個采樣點被富集，Mo 1種元素在3個采樣點被富集，Ga和Cd 2種元素在2個采樣點被富集，Cr、Mn、Ca、Mg、Li、Bi、Sr、Ba、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和U 22種元素在1個采樣點被富集；Cu和Cr元素分別在6個和5個采樣點已程度不同地受到人為源的影響，有Bi、Cd、In和Ba 4種元素在4個采樣點已程度不同地受到人為源的影響，有Mn、Ga、Mo和Ca 4種元素在3個采樣點已程度不同地受到人為源的影響，有Sn、Rb、Ge、As、Pb、V、Li、Cs和Tl 9種元素在2個采樣點已程度不同地受到人為源的影響，有Ni、Zn、Al、Mg、Ti、Co、Ag、Pt、Sr、La、Ce、Pr、Eu、Dy、Th和U 16種元素在1個采樣點已程度不同地受到人為源的影響；沒有1個元素在6個采樣點都未被富集或都未受到人為源的影響。
3 討論
6個道路積塵采樣點樣品中無機元素相對濃度明顯地與采樣點位置及周邊情況有關。如冶煉廠和益昌薄板采樣點緊靠工廠，道路積塵中的無機元素相對質量濃度接近，并明顯高于其他監測點；張行采樣點位于工業區的上風向，積塵中的無機元素相對質量濃度明顯低于其他監測點。
富集因子表明道路積塵中與工業區產業結構狀況有關的無機元素被富集或明顯地受到人為源影響，尤其是W、Sb、Se、Pd、Au、Ag、Pt、Zn、Sn、Ge、As和Pb等。
冶煉廠采樣點道路積塵無機元素污染程度遠嚴重于其他采樣點，且稀有金屬污染也嚴重，在鑭系元素共15個中有14個和僅分析的2個錒系元素中的U僅在該采樣點富集；另一鑭系元素Pr和錒系元素Th也僅在該采樣點明顯受到人為源的影響。這一結果不但明顯地與該采樣點緊靠海光冶煉廠有關，也清晰地表明采樣點深受該廠生產所排污染物的影響；盡管該廠已停產多時，但滯留的污染物還大量存在，對環境的影響不容忽視。
離工業區較遠的環保局清潔對照點道路積塵中無機元素污染也不同程度地嚴重于其他采樣點。盡管來自于工業區污染物的貢獻程度還需作進一步的監測分析和研究，但毫無疑問，工業區所排放的污染物對周邊居民住宅區空氣質量及人群健康存在著重大的影響。
貨運站道路積塵中無機元素污染程度明顯地輕于包括清潔對照點―環保局采樣點在內的其他采樣點，這可能與該采樣點盡管在工業區內，但遠離工業區內主要工廠及工廠簇集區的情況有關。在益昌薄板、張行和家具廠三個周邊情況差異不大的采樣點道路積塵中無機元素污染程度則不相上下，說明道路積塵中無機元素污染情況明顯地與周邊情況有關。
變異系數分析表明Cr、Rb、As、Na、Ca、Al、Ti、Li、Co、Sb和Th等26種無機元素在6個采樣點主要受本底源和相似的外來源影響，尤其是As和Ti；Zn、Mn、Ga、Ce、Pb、V、K、Fe、Mg和U等21種無機元素在6個采樣點既受本底源和相似的外來源影響，又受采樣點附近局地源的影響；Ni、Cu、Sn、Mo和W5種無機元素主要是受采樣點附近局地源影響。
參考文獻：
［1］周斌斌，徐家騮，胡廣宇.上海市大氣顆粒物中金屬元素特征［J］.上海環境科學，1994，9（13）：21-25.
［2］TALOR S R，MCLENNAN S M. The continental crust：Its composition and evolution［M］. New Yoek：Oxford，1985.
［3］TORFS K，VAN GRIEKEN R. Chemical relations between atmospheric aerosols，deposition and stone decay layers on historic building at the mediterranean Coast［J］. Atoms Environ，1997，31：2179-2192.
如果還有比這長得更快的時候，一定是要追溯到嬰兒期或者胚胎期了。從表面看，那就是個吃了睡睡了吃的階段，卻是人一生成長最迅速也是最基礎的幾年。不斷分裂復制的細胞，變成了功能各異又和諧統一的整體，不停的新陳代謝促使我們快高長大好去探索世界。時刻發生的密集成長，在你每天觀察時并看不出什么特別，卻總在默默間完成了巨變讓人大吃一驚。
01-成長
這段時間特別忙碌，但令我自己都感到意外的是，即便如此還是寫了許多稿、看完了很多書，其他任務也照樣一件不落，與其說更高效，不如說是如饑似渴，對于想做之事的強烈愿望驅使我高投入高產出，至少從心理感受來講是這樣。多年前，在做電視節目時一天切換多工種趕六七檔，和在銀行時一個月同期推進11個項目的經歷常會躍然眼前（此處不討論其科學合理等問題）。無論如何，那一天、那個月之前的“我”和那之后的“我”是不同的，這種境況會逼著人成長，我喜歡稱它為蛻變之后的升華。
02-成長（原圖需重新裁剪修圖）
應該感謝這種時機，它讓人發掘自己潛能，得以接近更真實的自己。世間萬物歸根結底都是不同元素的組合態，若以“態”分差異甚大，但若放大看，越微分差異越小，看到極致，無非都是量子化的。因此，組合的重要意義愈加凸顯。
有時，一種元素能單獨構成某種物質，比如碳（C）；有時，非常多的元素以極其復雜的化學組合共同成就某種物質，比如碧璽（復雜的硅酸鹽）。有時，天外來客（地球以外的元素）也會參與到地球既有物質的組合游戲中，甚至直接帶來某種物質，比如捷克玻隕石。沒人知道宇宙會玩出多少種組合態，微妙的改變足以造就截然不同的結果。
03-“簡單”的鉆石和“復雜”的碧璽
除了一些有機寶石，絕大多數寶石都必須經過高溫高壓的嚴酷考驗，如果這樣的地質環境是密集的時間維度，那么地點就是密集的空間維度，實際上，它的根本性恐怕比時間更首要。地殼中的化學元素很多，最多的是氧，其次是硅，第三是鋁，名列元素豐度（研究體系中被研究元素的相對含量，用重量百分比表示）四至八位排名的依次是鐵、鈣、鈉、鉀、鎂，這8種元素占地殼總重量的98.04%。這些原料已經可以誕生寶石，可要美艷動人，還缺了些稀少卻必要的元素，比如鉻（Cr），其在整個地殼中的含量僅僅是萬分之一出頭。
04-Cr（鉻）是地殼元素中的少數派，確是高檔寶石的關鍵之一
“顏色”在希臘語中是“χρ?μα”（chrōma），這是英文Chromium的詞源，而Chromium就是化學元素Cr（鉻），一種過渡金屬元素。古人用詞匯給出的提示，足以證明Cr對顏色的重要性，而這種重要性之于寶石簡直就成了名貴的風向標。研究表明，寶石中的鉻元素無論含量多少，都會對其顏色產生極大影響。實際上，鉻不但是祖母綠、高檔綠色翡翠的標志性成分，也是成就鴿血紅寶和亞歷山大變石（一種產自俄國的優質變色金綠寶石）的關鍵原因。
06-亞歷山大變石鉆石耳環：高色溫日光下顯綠色，低色溫燈光下顯紅色
【關鍵詞】 內蒙古東部 鬧牛山 銅礦 成礦地質背景
通過調查研究發現， 鬧牛山銅礦床是一個次火山巖型礦床，它和內蒙古東部中生代陸相火山活動有著十分密切的關系，對其研究意義十分重大。在巨力――突泉火山地暫盆地的鬧牛山隆起狀火山機構中，存在著鬧牛山銅礦床，盆中隆控礦特征較為明顯。其中，二疊系下統下烏珠穆沁旗組為礦區出露最老地層，它沉積了多種巖石成分，如變質砂巖、砂板巖、礫巖等等。火山巖蓋層為其中生界部分，中基性――酸性火山碎屑巖是它的上侏羅統瑪尼吐組、白音高老組組成部門。因為其有著大量的火山巖漿以及受到了頻繁的侵入活動，那么閃長玢巖、花崗閃長玢巖、斜長石英斑巖、花崗斑巖都是它的主要組成部分。
1 成礦地球化學特征
一是巖石化學成分：通過研究發現，中――酸性巖類為與本礦床成礦相關的主要次火山巖，閃長玢巖、花崗閃長玢巖、斜長石英斑巖、花崗斑巖等是它的主要巖性。通過巖石化學分析結果，我們可以得知，相較于我國同類巖石，中酸性――酸性巖類有著較高含量的SiO2，只有較低含量的Al2O3。閃長玢巖有著較高的鐵鎂含量，其他巖類都沒有較高的全鐵含量。它屬于鈣堿性巖系，因為0.46為它的里特曼指數。大部分巖類K2O/Na2O都沒有1大，同源不同階段演化產物，則是巖漿。我們處理了花崗斑巖、花崗閃長斑巖、斜長石英斑巖數據，發現地殼深部或者上地幔是這些巖漿的主要來源。綜上所述，通過上述分析我們可以得知，相較于中國同類巖石，鬧牛山的巖石二氧化硅的中酸性含量更高，有著更低的三氧化二鋁的含量。
二是微量元素特征：火山巖以及次火山巖中的微量元素指的是有機體中的化學元素，這些化學元素的含量在百分之零點零一以內。中生代火山巖在區內廣泛發育，在礦區內廣泛分布著晚侏羅世火山巖系，通過分析火山――次火山巖微量元素我們可以得知，相較于一般同類巖石，Cu、Ag等成礦元素有著較高的含量，說明有著較多的Cu存在于鬧牛山地區的火山――次火山巖漿中，并且火山巖漿作用直接影響到了區內銅礦化。因為超錢成侵入了早期火山噴發――次火山巖漿，那么在火山巖漿期后富集沉淀了Cu等元素，除了Cr、Ti，其他組分往往有著較高的豐度值。的那是，在巖漿分異演化的晚期，在較大程度上降低了幔源組分，說明上地幔或者下地殼產生了成礦物質，這樣在上升侵位的過程中，火山巖漿就與殼源物質所混合。有專家利用相關圖解來對火山巖的構造環境進行了判別，在本圖中投影了鬧牛山地區火山巖――次火山巖的Rb、Ta+Yb，發現在板內環境中形成了火山――次火山巖。然后結合本地區的具置，發現本區為活動大陸邊緣。
三是稀土元素特征：通過分析區內火山――次火山巖的稀土元素，可以得出這些特征，首先是不同類型巖石稀土總量有著較大的變化，斜長石英斑巖稀土有著較低的總量，最多的是花崗閃長斑巖；各類巖石輕稀土富集，其中較為明顯的是中酸性巖類，但是V字型現象還無法達到。
四是鉛同位素的特征：在本區域中，沒有較大的變化存在于巖石鉛同位素的組成中，206Pb/204Pb的數值在18.258到18.512之間；207Pb/204Pb的數值在15.558到15.645之間；208Pb/204Pb的數值在38.258到38.512之間。有著較低的源區特征值，并且集中分布特征較為明顯，U為9.30到9.55之間，Th/U為3.57到3.68之間，和鉛的正常特征是一樣的。
2 成礦地質背景
通過研究發現，在中生代中晚期內，各個板塊開始加速漂移，有緩沖擠壓問題出現于具有緩沖帶的洋、陸殼的接觸帶上，這樣就有著名的燕山運動產生，導致有非金屬礦帶、多種內生金屬、環太平洋巖漿巖帶、地體增生帶等形成，這些地帶有著較為宏大的規模。燕山運動、褶皺上升、缺失老第三系為鈣質砂巖夾頁巖。 在白堊系與三疊（T）系間，因為地殼運動的作用，平行不整合就成為了上下地層之間的接觸關系。那么我們就可以將三疊系的地層巖性特征給找出來，缺失侏羅系地層，泥灰巖夾薄層鈣質頁巖、厚層灰巖夾薄層泥灰巖以及頁巖夾泥灰巖還有石灰巖為它的上部、中部和下部。安山巖、石英巖以及流紋巖是它產生鈣堿性系列的主要巖石類型，在斷陷地邊緣或斷陷盆地中有中酸性次火山巖土多侵位，礦床位置等同于次火山巖產出位置。
3 結語
通過上文的敘述分析我們可以得知，內蒙古東部鬧牛山銅礦在很大程度上受到了火山活動的影響，它的成礦地質背景為這樣的，大陸邊緣裂陷帶的局部隆起區為它的構造環境，地殼深部或者上地幔為成礦區火山巖漿的主要來源，并且混合了上部地殼物質。本文簡要分析了內蒙古東部鬧牛山銅礦成礦地質背景及相關關系，希望可以提供一些有價值的參考意見。
參考文獻：
[1]李忠軍.鬧牛山銅礦床次火山巖及成礦的關系[J].礦產與地質，2000，2（3）：123-125.
[2]李朝陽.中國銅礦主要類型特征及其成礦遠景[M].地質出版社，2000，2（4）.
1、葡萄糖是由碳、氫、氧三種元素組成。
2、碳是一種非金屬元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。碳是一種很常見的元素，它以多種形式廣泛存在于大氣和地殼和生物之中。生物體內絕大多數分子都含有碳元素。
3、氫是原子序數為1的化學元素，在元素周期表中位于第一位。是宇宙中含量最多的元素，大約占據宇宙質量的75%。主星序上恒星的主要成分都是等離子態的氫。而在地球上，自然條件形成的游離態的氫單質相對罕見。
4、氧，位于元素周期表第二周期ⅥA族。安托萬洛朗·拉瓦錫研究了此種氣
（來源：文章屋網 ）
了解元素概念的涵義及元素符號的表示意義；學會元素符號的正確寫法；了解并記憶常見的24種元素符號。
理解單質和化合物的概念。
理解氧化物的概念。
能力目標：
培養學生歸納概括能力及查閱資料的能力。
情感目標：
樹立量變引起質變的辯證唯物主義觀點。
教學建議
教學重難點
重點：元素概念的形成及理解。
難點：概念之間的區別與聯系。
教材分析：
本節要求學生學習的概念有元素、單質、化合物、氧化物等，而且概念比較抽象，需要學生記憶常見的元素符號及元素名稱也比較多，學生對這些知識的掌握程度將是初中化學的學習一個分化點。這節課是學生學好化學的基礎課，所以在教學中要多結合實例，多做練習，使學生在反復實踐中去加深理解和鞏固，是所學的化學用語、概念得到比較清晰的對比、區分和歸類。
化學用語的教學：
元素符號是化學學科重要的基本的化學用語，必須將大綱中規定要求記住的常見元素符號記牢，為以后的學習打下堅實的基礎。元素符號的讀法、寫法和用法，它需要學生直接記憶并在以后的運用中直接再現的知識和技能。教學中應最好采用分散記憶法，在此過程中，進行元素符號發展簡史的探究活動，課上小組匯報。這樣既增加了學生的興趣、豐富了知識面，又培養了學生的查閱資料及表達能力。
關于元素概念的教學
元素的概念比較抽象，在教學時應從具體的物質著手，使他們知道不同物質里可以含有相同種類的原子，然后再指出這些原子之所以相同：是因為它們具有相同的核電荷數，并由此引出元素的概念。
例如：說明以下物質是怎樣構成的？
氧氣氧分子氧原子
水水分子氧原子和氫原子
二氧化碳二氧化碳分子氧原子和碳原子
五氧化二磷五氧化二磷氧原子和磷原子
這些物質分子的微粒中都含有氧原子，這些氧原子的核電荷數都是8，凡是核電荷數是8的原子都歸為同一類，稱氧元素。此外，把核電荷數為6的同一類原子稱為碳元素；將核電荷數為15的同一類原子稱為磷元素等等。這時再讓學生自己歸納出元素的概念。從而也培養了學生的歸納總結能力。
為了使學生更好地理解元素的概念，此時應及時地進行元素和原子的比較，使學生清楚元素與原子的區別與聯系。注意元素作為一個宏觀概念的意義及說法。
關于單質和化合物的分類過程中，學生也容易出錯，關鍵在于理解單質和化合物是純凈物這個前提下進行分類的，即它們首先必須是純凈物。
教學設計示例
課時安排：2課時
重點：元素概念的形成及理解
難點：概念之間的區別與聯系
第一課時
復習提問：說明以下物質是怎樣構成的？
氧氣氧分子氧原子
水水分子氧原子和氫原子
二氧化碳二氧化碳分子氧原子和碳原子
五氧化二磷五氧化二磷氧原子和磷原子
以上這些物質分子的微粒中都含有氧原子，這些氧原子的核電荷數都是8，凡是核電荷數是8的原子都歸為同一類，稱氧元素。此外，把核電荷數為6的同一類原子稱為碳元素；將核電荷數為15的同一類原子稱為磷元素等等。
請同學們給元素下定義：[學生討論歸納]
（1）元素：
①定義：元素是具有相同核電荷數（即核內質子數）的一類原子的總稱。
[學生討論思考]
a、判斷是否為同種元素的根據是什么？
b、學習元素這個概念的目的何在？
c、元素與原子有什么區別和聯系？
教師引導得出結論：
a、具有相同核電荷數（即質子數）是判斷是否為同種元素的根據。但中子數不一定相同。
b、元素是一個描述某一類原子的種類概念，在討論物質的組成成分時，只涉及到種類的一個宏觀概念，只講種類不講個數。
c、元素與原子的區別于聯系：[投影片展示]元素
原子
聯系
具有相同核電荷數（即核內質子數）
的一類原子的總稱。
化學變化中的最小粒子
區別
著眼于種類，不表示個數，沒有數量
多少的含義
既表示種類，又講個數，有數量的
含義
舉例
用于描述物質的宏觀組成。例：水是
由氫元素和氧元素組成的，但不能說：“水是由兩個氫元素和一個氧元素組
成的”。
用于描述物質的微觀構成。例：一個
水分子是由兩個氫原子和一個氧原子
所構成的。不能說：“一個水分子是
由氫元素和氧元素所組成的”。
投影片展示：教材圖2-8介紹地殼中所含各種元素的質量分數
②地殼中含量較多的元素：氧、硅、鋁、鐵
③元素的分類：金屬元素、非金屬元素、稀有氣體元素。到目前為止，已發現的元素有一百多種，而這一百多種元素組成的物質卻達三千多萬種。
（2）物質分類：
學生閱讀課本P36前三段，理解單質、化合物、氧化物的概念。
思考討論：我們已經學過的物質中那些是單質？哪些是化合物？哪些是氧化物？
布置研究課題：元素的故事。分組布置任務，要求以講故事的形式向全班匯報。
第二課時
（3）元素符號：
①元素的分類：
金屬元素：“钅”旁，汞除外
非金屬元素：“氵”“石”“氣”旁表示其單質在通常狀態下存在的狀態
稀有氣體元素：“氣”
②元素符號的寫法：一大二小的原則：Fe、Cu、Mg、Cl、H等
③元素符號表示的意義：表示一種元素（種類）：表示這種元素的一個原子（微粒）：（知道一種元素，還可查出該元素的相對原子質量）
學生討論回答：下列符號表示的意義：Fe、2N
用卡片的形式幫助學生記憶元素符號及元素名稱。
課堂練習記憶元素符號名稱及寫法、讀法。
（4）探究活動匯報：元素的故事。
增加學生學習興趣，鞏固加深對元素的理解和記憶。
4、板書設計：
第三節元素元素符號
一．元素：
1．定義：元素是具有相同核電荷數（即質子數）的一類原子的總稱。
2．地殼中含量較多的元素：氧、硅、鋁、鐵
3．元素的分類：金屬元素、非金屬元素、稀有氣體元素
二．物質分類
三．元素符號
1．寫法：一大二小
2．意義：表示一種元素
表示這種元素的一個原子
四．元素的故事
探究活動
關鍵詞鋯石年代學微量元素稀土元素同位素
中圖分類號： F407.1 文獻標識碼： A 文章編號：
鋯石（英文名稱：zircon）是一種硅酸鹽礦物，它是提煉金屬鋯的主要礦石。鋯石廣泛存在于酸性火成巖，也產于變質巖變質巖和其他沉積物中。鋯石的化學性質很穩定，所以在河流的砂礫中也可以見到寶石級的鋯石。鋯石有很多種，不同的鋯石會有不同的顏色，如紅、黃、橙、褐、綠或無色透明等等。經過切割后的寶石級鋯石很像是鉆石。鋯石可耐受3000℃以上的高溫，因此可用作航天器的絕熱材料。
針對用于鋯石等副礦物測試的離子、激光、電子和質子探針等幾種微區原位測試手藝各自的地質及特點，鋯石U-Pb 實現了對統一鋯石顆粒內部不合成因的鋯石域進行原位春秋的分析,給出了有關寄主巖石的源巖、地質演化歷史等首要信息,為地質過程的邃密春秋框架的成立供給了有用的路子。鋯石微量元素、同位素特征是譯解巖石來歷和成因的指示器。鋯石Hf 同位素已成功地用于地球早期歷史、巖漿來歷、殼幔彼此傳染打動、區域大陸地殼增添的研究等;鋯石氧同位素組成能有用地約束殼幔彼此傳染打動和示蹤巖漿來歷等。
隨著能夠顯示礦物內部復雜化學分區的成像手藝和高分辯率的微區原位測試手藝的成長和普遍應用,研究顆粒鋯石等副礦物微區的化學成分、春秋、同位素組成及其地質應用等已成為國際地質學界研究的熱點。鋯石U2Pb 法是今朝應用最普遍的同位素地質年月學編制,鋯石的化學成分、Hf 和O 同位素組成普遍應用于巖石成因、殼幔彼此傳染打動、區域地殼演化的研究等,對地球上古老鋯石的化學成分和同位素的研究是追朔地球早期歷史的有用工具。
1 微區原位測試手藝
鋯石等副礦物在地質學中的普遍應用與近年來原位分析測試手藝的快速成長密不成分。論文今朝已普遍應用的微區原位測試手藝首要有離子探針、激光探針和電子探針等。
2 鋯石U-Th-Pb 同位素年代學
2. 1 鋯石U-Th-Pb 同位素系統特征及定年進展
因為鋯石具有物理、化學性質不變,通俗鉛含量低,富含U 、Th[ w (U) 、w ( Th) 可高達1 %以上] ,離子擴散速度很低,封鎖溫度高檔特點,是以鋯石已成為U-Pb 法定年的最理想對象。
當然鋯石凡是能較好地連結同位素系統的封鎖,但在某些變質傳染打動或無較著地質傳染打動過程中亦可能丟失放射性成因鉛,使得其t (206 Pb/ 238 U) 和t (207 Pb/ 235 U) 兩組春秋紛歧致。造成鋯石中鉛丟失的一個最首要原因是鋯石的蛻晶化傳染打動;此外,部門重結晶傳染打動也是導致鋯石春秋紛歧致的又一原因。
近年來,鋯石年代學研究實現了對統一鋯石顆粒內部不合成因的鋯石域進行微區原位春秋分析,供給了礦物內部不合區域的形成時辰,使人們能夠獲得一致的、清楚的、等閑詮釋的地質春秋,今朝已經能夠對那些記其實鋯石內部的巖漿結晶傳染打動、變質傳染打動、熱液交接和退變質傳染打動等多期地質事務進行春秋測定,從而成立起地質過程的邃密春秋框架。
2. 2 鋯石微區定年的示蹤傳染打動
火成巖中耐熔的擔任鋯石可以連結U-Pb 同位素系統和稀土元素(REE) 的封鎖,從而包含了關于深部地殼和花崗巖源區的首要信息,可用于花崗巖物源和基底組成的示蹤。鋯石邊部發育典型的巖漿成因的環帶,其中心具有熔融殘存核。SHRIMP 分析剖明,這2 部門的春秋組成有較著的不合,環帶部門的春秋約為830 Ma ,而核部的春秋集中在1 400～1 900 Ma ,核部春秋可能代表花崗巖源巖的鋯石組成春秋。
dele Rosa 等經由過程研究葡萄牙境內歐洲Variscan 造山帶縫合線兩側的花崗閃長巖、星云巖中擔任鋯石的稀土元素和U2Pb 同位素特征,發現這2 組鋯石無論是在春秋譜上仍是在REE 組成上,均存在較著分歧,即這2 個地域深部地殼的物質組成(基底) 不合。
3鋯石微量元素、稀土元素、同位素特征及其應用
3. 1 鋯石的微量元素、稀土元素
鋯石的稀土元素特征研究首要用于判定其寄主巖石的成因類型,但巖漿鋯石的微量元素特征是否能判定寄主巖石的類型今朝還存在較大的爭議。而一些變質巖(如麻粒巖) 中的變質鋯石可以具有較高的w ( Th) / w (U) 比值。
與巖漿鋯石對比,變質鋯石HREE 的富集水平相對LREE 的改變較大。巖漿鋯石具有較著的負Eu 異常,形成于有熔體呈現的變質鋯石具有與巖漿鋯石近似的特征:富U 、Y、Hf 、P ,REE 配分模式陡,正Ce 異常、負Eu 異常。但變質鋯石的w ( Th) /w (U) 比值低( < 0. 1) ,這是區別于巖漿鋯石的惟一的化學特征。在變質過程中,鋯石是否發生了重結晶以及結晶過程中是否有流體或熔體的介入,顯著影響鋯石稀土元素組分的改變。
鋯石微區的稀土元素分析與微區定年、鋯石中的包裹體研究相連絡能夠較好地限制鋯石的形成情況,可以將鋯石的形成與變質前提聯系起來,從而將變質過程中的p-T-t 有用地聯系在一路,在造山帶研究中用于追溯超高壓變質巖的形成過程。
3. 2 鋯石的同位素
3.2.1鋯石的Lu2Hf 同位素
Lu 與Hf 均為難熔的中等2強不相容性親石元素,這與Sm-Nd 系統近似,是以Hf 同位素示蹤的根底事理與Nd 同位素不異。
Hf 與Zr 呈類質同象存在于鋯石的礦物晶格中,相對其他礦物,鋯石中w ( Hf ) 高[ w ( HfO2 ) ≈1 %] ,這為獲取高精度的Hf 同位素比值數據供給了保障;同時其w (Lu) / w ( Hf ) 值極低[ w (176 Lu) /w (177 Hf) n 0. 01 ] ,由176Lu 衰變形成的176 Hf 比例很是低,對鋯石形成后的Hf 同位素組成的影級變質傳染打動也能很好地保留初始Hf 同位素組成,是以鋯石中的Hf 很是適合于巖石成因的Hf 同位素研究。Lu-Hf 同位素系統自己所具有的高于Sm-Nd同位素系統的封鎖溫度及鋯石特有的抗風化能力,使得鋯石成為研究泰初宙早期地殼的理想研究對象。
3.2.2鋯石的氧同位素
地殼物質與地幔物質的氧同位素組成存在分歧,是以氧同位素可以很好地示蹤殼幔的彼此傳染打動。此外,氧同位素是一種敏感的、示蹤地殼中的流體和固體彼此傳染打動的、依靠于溫度的示蹤劑,巖漿巖的氧同位素比值對那些履歷了低溫水與巖反映的物質混染尤其敏感,這些物質可能曾經與大氣水、沉積物及與那些曾經和大氣水發生蝕變的巖石發生了彼此傳染打動,是以氧同位素是示蹤巖漿來歷的最有用的工具之一。
鋯石的氧同位素分析為研究花崗質巖石的成因和巖漿系統的演化供給了新的編制。在巖漿演化過程中,若是系統是封鎖的,且同位素分餾達到平衡(此假設在大大都情況下都成立) ,那么從基性- 酸性的巖漿結晶的鋯石的δ應該不異;但若是發生了同化混染,則鋯石從內到外的成長區往往記實了巖漿成分的改變。分析各組鋯石或統一鋯石顆粒不合區域的氧同位素,可為巖漿的同化混染、不合來歷的巖漿同化的定量化研究供給信息,也有助于深切熟悉巖漿的期次問題。
如能對鋯石的U-Pb 春秋和氧同位素組成以及REE 進行同步測定,就有可能把氧同位素組成特征與某階段春秋相聯系,對具有復雜地質歷史的巖石的成因情況進行限制。將鋯石的氧同位素與U-Pb春秋(需要時進行REE 分析) 原位測定相連絡是鋯石的氧同位素研究的成長趨向。
墜入人間的禮物
古代美洲的印第安頭領們特別喜歡在河底或是地下發現的亮晶晶的黃色金屬，認為它可以捕捉太陽神的力量，相信可以獲得神的保護。而這種漂亮的元素可能真的像印第安人所認為的那樣不屬于這個世界。
長期以來，科學界認定地球上許多元素來源于宇宙。比如，構成生物體的重要元素碳和氧來源于恒星內部，在高壓和高溫中形成，隨后伴隨著超新星爆發噴散至宇宙空間。金、鉑等重金屬元素也不例外。在過去數十年里，這一貌似古怪的理論似乎已經被大多數科學家所接受，他們認為唯有如此才能解釋地球上豐富的黃金儲量。地殼中每1000噸物質中含有1.3克黃金，但是按照地球形成的標準模式，這個比例依然太高了。因為在45億年前，地球誕生之后，地球表面布滿了火山和熔巖。然后，在幾千萬年的時間里，多數的鐵元素穿透地幔沉入地核。黃金應該與鐵熔合并一起沉沒。
倫敦帝國學院的地理學家馬西亞斯·威爾伯德認為，如此一來，所有的黃金早應該消失。但事實并非如此。于是科學家不得不做出合理解釋。“隕石說”成為了目前最流行的理論。
“在地核形成后，大規模的隕石雨襲擊地球。落到地面上的隕石包含黃金，它們就是地幔和地殼中黃金的來源。”威爾伯德說。這一理論符合隕石活動的模式，38億年前地球曾經遭遇隕石風暴，這些隕石來自地球和火星之間的一個小行星帶，今天這一小行星帶依然存在。
中國科學院國家天文臺研究院王俊杰也同意這一說法，“46億年以來，地球受到小天體的撞擊是非常頻繁的。特別是地球元素應該是與外太空不一樣的，但我們研究發現很多應該只存在太空的東西，地球上也有。因此我們的黃金來自太空的可能性是有的。它來到地球的方式就應該是小天體撞擊。”
中子星碰撞的碎片
同樣在今年的早些時候，美國哈佛-史密森天體物理學中心一個研究團隊借助地面和太空望遠鏡觀測，認定金、鉑等重金屬元素來源于太空。但它們并不是隨著隕石而來，而是中子星碰撞散落在地球的碎片。研究團隊帶頭人埃多·貝格爾表示，人們佩戴金飾其實是“帶著一小塊宇宙碎片走來走去”。
中子星由末期恒星崩潰、爆炸后形成，在超強引力作用下，原子被擠壓并破碎，從而形成一種密度巨大的星體。在某些特殊情況下，兩顆中子星會結伴運行并且相互靠近，最終發生碰撞。這一逐漸接近的過程可能耗時10億年。在銀河系，這種碰撞大約10萬年出現一次。但是，宇宙中有數以十億計星系，因此，如果用望遠鏡作全天空掃描，有較大幾率目睹這種大碰撞。
今年6月3日，研究人員借助美國宇航局SWIFT空間望遠鏡捕捉到兩顆中子星碰撞產生的伽馬射線暴。它來源于距離地球大約39億光年的宇宙空間，僅持續0.2秒左右。隨后，研究人員利用高能望遠鏡和位于太空中的哈勃空間望遠鏡重新觀察這一區域，發現紅外線“余暉”。經過分析，他們認定這些“余暉”來自于中子星碰撞后產生的大量重金屬元素。
在研究團隊帶頭人貝格爾看來，這一發現為重金屬元素找到明確歸宿。他解釋，兩顆中子星相撞后，一些富含中子的物質噴入宇宙，大量中子依附在原子核上，從而累積出原子量越來越大的原子。貝格爾估計，6月3日觀測到的碰撞所產生的金原子總量可能相當于10倍月球質量。如此巨大的“純金球”必然會將各種碰撞的碎片散落在周圍的天體上。
紫金山天文臺研究院吳雪峰十分認同這一觀點。據他介紹，最新的研究結果表明，宇宙的年齡約為138.2億歲，這比地球的46億歲要大許多。“太陽系在宇宙中的年齡也不大。在太陽系形成之前，它的‘地盤’上就有一些恒星的存在。這些恒星經過漫長的時間，在演化末期發生超新星爆炸，一些恒星死亡了，一些發生核聚變、核反應，在此期間形成各種元素。這些形成的元素合成在一起，形成太陽系，形成元恒星，再演化成新的行星，比如地球、金星、火星……”而地球上的金元素，就是這些恒星不斷碰撞、死亡和形成的過程中，遺留下來的產物。
還停留在假說階段
隕石攜帶黃金到地球的理論最早出現在上世紀70年代，阿波羅登月計劃之后。科學家們研究從月球幔層中采集的巖石樣本，發現它們的銥和金的含量比從月球表面和地球表面及地幔采集的巖石中同種元素的含量明顯低很多。科學家于是提出，月球和地球曾經受到富含銥元素的外太空隕石襲擊。其中攜帶的貴重金屬遺落在月球表面。但在地球上，由于星球內部活動，地表的金屬被攪動，進入地幔。
這一理論被稱為“后增薄層假說”，已經成為行星科學的基本理論。盡管相信它的科學家很多，但它依舊停留在假說的階段。當然，它也幫助解釋了其他很多地球構造的反常之處。科學家還認為，碳、氮、水和氨基酸等構成生命的必要元素同樣來自太空隕石。
隨著研究的深入，漸漸出現了不同的聲音。“我過去也對‘后增薄層假設’深信不疑，但那是因為在缺乏相關數據的情況下，這似乎是最合理的解釋，但現在，我認為這一理論已經過時，”佛羅里達州立大學的穆尼爾·胡馬云說，“它看似完美，但數據上卻有很多斷層。大部分是人們的猜測。”
胡馬云說，上世紀70年代月球和地球巖石研究結果并不精確，和90年代進行的更復雜的跟蹤研究有很多出入。
科學家還開始在地幔更深處發現類似黃金的金屬，這完全出乎他們的意料。他們認為，地殼中所有或是大部分的黃金從始至終都在地球上。其中大部分和鐵形成合金沉入地核，但是還有相當一部分熔化于地表之下700公里深處的巖漿海。再后來，火山活動將黃金帶回地殼。當然，這一種解釋黃金豐富性的新理論同樣也僅僅是一種假說。
中科院北京地質與地球物理研究所研究員陳衍景告訴記者，他完全不同意黃金來自外太空的說法。“我們認為地球上大多數的黃金應該是地球上本來就有的，地球有著產生黃金的能力。”
錸是一種化學元素，符號為Re，原子序為75。是地球地殼中最稀有的元素之一，平均含量估值為十億分之一，同時也是熔點和沸點最高的元素之一。錸比鉆石更難取得，價格高昂。
錸是鉬和銅提煉過程的副產品。其化學性質與錳和锝相似，在化合物中的氧化態最低可達負3，最高可達正7。錸可應用在高效能噴射引擎及火箭引擎，所以在軍事戰略上十分重要。
（來源：文章屋網 ）
寒鐵是一種深埋在地下的鐵，因為對精類生物有特別的效果而聞名，并且要保持寒鐵的特性就需要進行低溫的鍛造。所以用寒鐵制造的武器一般都需要花費普通武器兩倍的費用。
鐵是一種化學元素，為晶體，它的化學符號是Fe，原子序數是26，在化學元素周期表中位于第4周期、第VIII族，是鐵族元素的代表。是最常用的金屬。它是過渡金屬的一種，是地殼含量第二高的金屬元素。
（來源：文章屋網 ）
