微量元素的概念（微量元素概念是什么意思）

通常，把地壳中克拉克值低于0.1%的元素称为微量元素。然而，微量元素的含义是相对的，某元素在某一地质体中是微量元素，而在另一地质体中可能是常量元素。

由于微量元素在地质体中浓度（或活度）低，一般不能形成独立的矿物相，而是以多种分散态存在于寄主矿物中，主要呈类质同象态。其次是存在于火山玻璃和矿物气、液包裹体中，或吸附于矿物的裂隙、解理中。

微量元素的行为符合稀溶液定律。溶液由溶质（占比例小的部分）和溶剂（占比例大的部分）组成。在理想溶液中没有混合焓，即H混合=0。在实际溶液中，溶质之间、溶质与溶剂之间彼此相互作用，H混合≠0，活度将以不同程度偏离理想溶液的混合曲线（图2-1）。在稀溶液中，溶质（微量组分）之间的作用是微不足道的，溶质与溶剂的相互作用制约着溶质的性质。微量元素的活度（ai）与它们的摩尔浓度（xi）成正比，即

图2-1 理想溶液和遵守亨利定律的组分与活度的关系图

地球化学原理（第三版）

此即亨利定律的表示式。式中K为亨利常数，代表了在高度稀释时溶质的活度系数，与组分浓度x无关，受p、T和体系的性质控制。

地球化学体系都是多元素多相的体系。由于微量元素浓度很低一般不成独立的相，故在亨利定律适用的范围内可用来描述微量元素在不同相之间的分配关系。

在稀溶液体系中，微量元素i在α、β两相（如熔体相和晶体相）之间进行分配，当达到热力学平衡时则有：

地球化学原理（第三版）

式中和分别为微量元素i在α和β相中的化学势，根据热力学公式：

地球化学原理（第三版）

整理后可得：

地球化学原理（第三版）

因为i为微量元素，则有

地球化学原理（第三版）

公式（3-2）表明：在恒温恒压条件下，微量元素i在平衡两相的浓度之比为一常数。KD称为分配系数或能斯特分配系数。

实际上，在研究岩浆作用过程中微量元素在不同相（如熔体相与固相）中的分配时，考虑到在结晶作用或熔融作用中固相往往是由多种矿物组成的矿物集合体，因而应当采用总体分配系数（D）。总体分配系数（D）按下式求得：

地球化学原理（第三版）

式中：Wi为每种矿物在矿物集合体中所占的质量分数（%）；KD，i为元素i在每种矿物与熔体间的分配系数。如果在岩浆作用过程中KD，i为常数，且固相中矿物类和各种矿物相比例保持不变，总体分配系数（D）为常数。

此外，Henderson和Kracek（1927）提出了复合分配系数的概念。复合分配系数的表达式为：

地球化学原理（第三版）

式中：s、l分别代表了固相（晶体）和熔体相；tr代表微量元素；cr代表被微量元素替代的常量元素，c为浓度。例如，Sr在斜长石与熔体之间的复合分配系数为：

地球化学原理（第三版）

实际上，上述表达式相当于考虑了下述交换反应：

地球化学原理（第三版）

因此，该分配系数又称为交换分配系数或亨德森-克拉塞克分配系数。复合分配系数既考虑了微量元素在两相中的浓度比例，同时也考虑了被微量元素替代的常量元素在两相中的浓度比例。由于复合分配系数真实地反映了元素之间的交换过程，它受相的主要成分影响远小于能斯特分配系数。