Демина Т.Я. Геохимия

Подождите немного. Документ загружается.

- cодержание элемента в вес.%– атомный вес элемента;

- cодержание окисла в вес.% – молек.вес окисла

Приводим пример расчета для оксида кремния SiO

в пробе 15.

Атомный вес О=16; атомный вес Si=28; молекулярный вес SiO

=60;

содержание SiO

в вес.% по пробе 4 из таблицы 2 =70.4%.

Составляем пропорцию:

Х% – 28

70,4% – 60, где Х содержание Si в SiO

в вес.%.

Отсюда:

71.50

Х=70,4· 28/60=70,4·0,47=33,09 %

В приведенном расчете множитель 28/60 представляет собой частное от

деления атомного веса определяемого элемента, в денном случае Si, на

молекулярный вес окисла SiO

. Этот множитель остается постоянным

применительно к любому значению содержания SiO

в весовых %.

Вышеприведенная схема определения весовых количеств элемента с

использованием атомных количеств применима к расчету содержаний

любого элемента в весовых процентах по процентному содержанию его

окисла. Поэтому нет необходимости в каждом конкретном случае составлять

вышеприведенную пропорцию и решать ее. Следует принять отношение

атомного веса элемента к его молекулярному весу за своего рода константу,

расчетный коэффициент К, для использования при определении процентного

содержания элементов по содержанию их окислов в весовых процентах.

Определяем расчетный коэффициент К для каждого элемента по

формуле, включающей в числители атомный вес элемента А, в знаменателе-

молекулярный вес окисла:

весмол

весАат

1. Результаты пересчетов выносим в таблицу 5, составляемую по

нижеприведенной форме.

Таблица 5 – Содержания элементов в кварцевых порфиритах

месторождения «Молодежное»

Элементы, содержания в вес.%, расчетный коэффициент

Si Ti Al Fe

Mn Mg Ca Na K P

№№

проб

Вес

Ве

Вес

ес

Вес

2. Определение средних содержаний методом среднего арифметического

и методом медиан.

Среднее арифметическое содержание рассчитываем по формуле:

∑

= , (11)

где Хi - содержание элемента в конкретной пробе,

n – количество проб.

5.2 Определение средних содержаний методом выборочной медианы.

Все установленные аналитическим методом содержания компонентов

располагаем в один ряд по возрастанию или убыванию их значений. Затем, в

зависимости от числа членов этого ряда выбирают центральное,

относительно положения в ряду, значение содержания (если число членов

ряд нечетное), либо два значения в середине ряда (число значений четное).

В последнем случае сумму концентраций по двум пробам,

размещающимся в центре ряда, делят на 2. Выбранное и рассчитанное по

сумме двух содержаний значения концентраций элемента принимают за

среднее медианное.

Есть еще один способ получения значения выборочной медианы без

составления закономерного ряда по убыванию или возрастанию имеющихся

концентраций компонентов.

Непосредственно в каждом вертикальном столбце таблицы 5, где

размещены полученные при расчетах содержания элементов, вычеркиваем

последовательно 2 пары их значений – минимальное и максимальное. Затем

из оставшихся данных снова убираем минимальное и максимальное

значение. Эту операцию последовательно продолжаем далее до тех пор, пока

останется одно или два, в зависимости от нечетного или четного числа проб,

значение содержаний компонента. Это и будет выборочная медиана, которую

мы определяем для всех включенных в таблицу 4 элементов.

5 Лабораторная работа № 5 Группировка проб,

составление выборок с определением средних содержаний.

Графическое изображение характера распределение

компонентов по выборкам

Для выполнения работы дана таблица 6 с данными по содержаниям

элементов в породах разных литологических типов.

Задание

1 Сгруппировать пробы по типам пород.

2 Рассчитать средние содержания элементов по всем типам пород.

3 Построить график распределения элементов по породам разных

литологических типов.

Таблица 6 – Содержание элементов в породах разных районов Оренбуржья

Элементы и их содержание

№

пр

об

Хар-ка пробы

Al Mg Ca Fe Mn Ni Ti V Cr Zr Cu

1 Алевролит серый

15 10 3 5 1 0.02 0.003 0,1 0.04 0,006 0,004 0,003

Песчаник

глинистый серый

28 25 7 8 5 0,06 0,002 0,3 0,07 0,004 0,003 0,009

Песчаник белесо-

серый

27 24 6 7 4 0,05 0,001 0,2 0,06 0,003 0,002 0,008

Песок

м.з.зеленовато-

белый

25 15 1 2 25 0,01 0,001 0,2 0,05 0,002 0,006 0,005

Алевролит

светло-серый

17 12 2 4 2 0,03 0,002 0,2 0,05 0,008 0,004 0,002

Алевролит

розовато-

коричнев

13 8 1 3 1 0,02 0,003

0,0

0,003 0,004 0,004 0,003

Песчаник м.з.

зеленовато-

серый

30 16 6 4 5 0,07 0,04 0,5 0,08 0,003 0,004 0,01

Песок разно

зернистый,

белесо-серый

26 13 2 3 3 0,02 0,003 0,4 0,005 0,003 0.005 0,006

Гравелит

розовато-

коричнев

22 17 4 2 3 0,07 0,005 0,3 0,07 0,004 0,002 0,007

Песок к.з.

белесо-серый

25 15 3 2 4 0,03 0,003 0,4 0,007 0,002 0,005 0,007

Алевролит

зеленовато-

серый

16 11 1 3 1 0,02 0,001 0,1 0,04 0,007 0,003 0,002

Песчаник к.з.

серый

24 14 2 1 3 0,02 0,002 0,3 0,06 0,001 0,005 0,006

3 Гравелит разно-

23 18 5 3 4 0,08 0,016 0,4 0,08 0,004 0,001 0,008

зерн. бурый

16 Гравелит бурый

23 17 6 4 3 0,09 0,007 0,5 0,09 0,005 0,005 0,007

Алевролит

малиново-

красный

14 19 2 4 1 0,01 0,002

0,1

0,03 0,005 0,005 0,002

Песчаник к.з.

глин. Светло-

серый

31 17 7 5 6 0,08 0,006 0,6 0,08 0,004 0,006 0,02

Гравелит

коричнево-

красный

21 17 4 2 3 0,09 0,007 0,5 0,07 0,005 0,002 0,009

Таблица 7 – Составление выборок геохимических данных по литологическим типам пород

№

пробы

Характеристика породы

Si Al Mg Ca Fe Mn Ni Ti V Cr Zr Cu

Алевролиты

1 Алевролит серый 15 10 3 5 1 0,02 0,003 0,1 0,04 0,006 0,004 0,003

5 Алевролит светло-серый 17 12 2 4 2 0,03 0,002 0,2 0,05 0,008 0,004 0,002

9 Алевролит зеленовато серый 16 11 1 3 1 0,02 0,001 0,1 0,04 0,007 0,003 0,002

12 Алевролит малиново-красный 14 9 2 4 1 0,01 0,002 0,19 0,03 0,005 0,005 0,002

15 Алевролит розовато-коричневый 13 8 1 3 1 0,02 0,003 0,02 0,03 0,004 0,004 0,003

Среднее значение 15 10 1,8 3,8 1,2 0,02 0,002 0,12 0,038 0,006 0,004 0,002

Песчаники

4 Песчаник глинистый серый 28 25 7 8 5 0,06 0,002 0,3 0,07 0,004 0,003 0,009

Песчаник мелкозернистый зеленовато-

серый

30 16 6 4 5 0,07 0,004 0,5 0,08 0,003 0,004 0,01

17 Песчаник крупнозернистый серый 24 14 2 1 3 0,02 0,002 0,3 0,06 0,001 0,005 0,006

7 Песчаник белесо-серый 27 24 6 7 4 0,05 0,001 0,2 0,06 0,003 0,002 0,008

Песчаники крупнозернистый глинистый

светло-серый

31 17 7 5 6 0,08 0,006 0,6 0,08 0,004 0,006 0,02

Среднее значение 28 19,2 5,6 5 4,6 0,056 0,003 0,38 0,07 0,003 0,004 0,011

Пески

2 Песок мелкозернистый зеленовато-белый 25 15 1 2 25 0,01 0,001 0,2 0,05 0,002 0,008 0,005

10 Песок крупнозернистый белесо-серый 25 15 3 2 4 0,03 0,003 0,4 0,007 0,002 0,005 0,007

14 Песок разнозернистый белесо-серый 26 13 2 3 3 0,02 0,003 0,4 0,05 0,003 0,005 0,006

18 Песок пепельно-серый 23 13 2 3 3 0,02 0,003 0,4 0,05 0,003 0,005 0,006

Среднее значение 25,33 14,3 2 2,33 10,7 0,02 0,002 0,33 0,036 0,002 0,006 0,006

Гравелиты

3 Гравелит разнозернистый бурый 23 18 5 3 4 0,08 0,016 0,4 0,08 0,004 0,001 0,008

8 Гравелит коричнево-красный 21 17 4 2 3 0,09 0,007 0,5 0,07 0,005 0,002 0,009

11 Гравелит розовато-коричневый 22 17 4 2 3 0,07 0,005 0,3 0,07 0,004 0,002 0,007

16 Гравелит бурый 23 17 6 4 3 0,09 0,007 0,5 0,09 0,005 0,005 0,007

Среднее значение 22,25 17,3 4,75 2,75 3,25 0,083 0,009 0,43 0,078 0,005 0,003 0,008

Содержание в весовых

Si Al Mg Ca Fe Ti

алевролит

песчаник песок гравелит

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

Содержание в весовых

Mn Ni V Cr Zr Cu

алевролит песчаник песок гравелит

Рисунок 1 – Распределение элементов по литологическим типам пород

Проведение группировки по таблице 6 позволяет получить 4 выборки

концентраций кремния, алюминия, магния, кальция, железа , марганца,

никеля, титана, ванадия, хрома, циркония, меди соответственно по

алевролитам, песчаникам, пескам, гравелитам. Результаты группировки

необходимо отразить в таблице 7.

По данным определения средних содержаний составить график

распределения элементов по литологическим типам пород (рисунок 1).

При составлении графика по оси абсцисс показываем в виде одинаковых

отрезков литологический тип. По оси ординат откладываем среднее значение

концентраций каждого компонента в весовых процентах, заданное в таблице

7. Предварительно для элемента, или группы элементов величины

содержаний которых сопоставимы, на оси ординат выбираем

соответствующую цену деления. В приведенном примере содержания Si, Al,

Mg, Fe, Ca, Ti сопоставимы – это проценты и первые три десятка процентов.

Концентрации же другой группы элементов – Mn, V, Cu, Ni, Cr, Zn –

отличаются на 2-3 порядка. Поэтому и цена деления, принятая для

отображения их процентных содержаний по оси ординат, будет разная. В

первом случае, в 1 см – 2%, во-втором – 0,005%. Можно это распределение

путем выбора соответствующей шкалы для отображения содержаний

компонента показать не для 2-х, а для 4-х групп компонентов, отделив Ti, Ca,

Fe, Mg от Si, Al и Cu, Ni, Cr, Zn от Mn, V.

6 Лабораторная работа № 6 Графическое изображение

аналитических результатов геохимических исследований

Основой для выполнения работы служат таблицы № 8 и 9.

В таблицах показаны содержания элементов-индикаторов в

нефелиновых сиенитах разных генетических типов (таблица № 8) и

содержание натрия, калия, алюминия, кремния, необходимые для

характеристики основности-щелочности в этих породах (таблица 9).

Задание:

1 Построить диаграммы зависимости элементов – индикаторов в

нефелиновых сиенитах разных генетических типов от общей

щелочности и относительной основности.

Общая щелочность определяется суммой щелочей Na+К, относительная

основность – отношением общей щелочности к произведению алюминия

и кремния

lSi

KNa

•

Последовательность выполнения задания такова:

а) определяем общую щелочность;

б) определяем относительную основность.

Таблица 8 – Концентрации элементов в нефелиновых сиенитах

Содержания элементов в n·10

-4

Генетический тип

нефелиновых

сиенитов

Ta Zr TR Ni Co Cr V Se Li Rb Cs Pb

Коровые 32 2,5 200 135 2 2 17 10 8 60 210 8 21

Базальтоидные 24 1,6 116 170 6 6 53 54 17 30 170 3 12

Гибридные 305 18 980 760 44 38 39 - 54 110 250 16 10

Таблица 9

Содержание в вес.% в породах разных типов Элемент

Коровые Базальтоидные Гибридные

Na 4,5 3,2 6,4

K 7,1 6,8 8,6

Si 35 23 28,8

Al 23,2 31 20,4

Таблица 10 – Расчет относительной основности и общей щелочности.

Параметры

системы

Коровые Базальтоидные Гибридные

Общая щелочность

Na+K

Относительная основность

Na+K

Результаты определений отражаем в составляемой таблице № 10

Затем строится диаграмма, на которой показывается:

- распределение элемента по трем генетическим типам нефелиновых

сиенитов;

- изменение общей щелочности и относительной основности.

Для построения такой диаграммы на оси абсцисс в виде равных отрезков

отражают генетический тип пород – коровые, базальтоидные и гибридные.

На оси ординат в соответствии с принятой для элементов ценой деления

шкалы оценок откладывают содержание элементов в весовых процентах.

Сложности в построении диаграмм зависимости связаны с резким

различием концентраций разных элементов-индикаторов в составе

нефелиновых сиенитов отличающихся на 1-2 порядка: от 980·10

-4

% (Zr в

гибридных сиенитах) до 2·10

-4

% (Ni, Co в коровых сиенитах).

Для выбора соответствующий шкалы оценок концентраций элементов

их необходимо сгруппировать по близости содержаний, что позволит

правильно определить цену деления, обеспечивающую наглядность

графического изображения характера распределения элементов.

Так, общую шкалу с ценой деления 20·10

-4

% в 1 см можно использовать

для показа содержаний хрома, скандия, цинка, рубидия и ниобия. Для

наглядного изображения распределения суммы редких земель и циркония

потребуется шкала с ценой деления 50·10

-4

% в 1 см. Кобальт и ванадий

наглядны при использовании цены деления в 40·10

-4

%. Как это выглядит на

графике показывают рисунки 2; 3.

По близости величин концентраций остальные элементы можно

объединить в группы: никель, кобальт, скандий, ванадий, хром и тантал,

цезий, свинец (рисунок 3). Для них потребуется шкала с ценой деления 4·10

% в 1 см.

Для показа характера зависимости концентраций элементов и их

распределения от общей щелочности и относительной основности по данным

таблицы 3 строят кривые изменения этих параметров при переходе от

коровых через базальтоидные к гибридным разностям пород. Кривые общей

щелочности (Na+К) и относительной основности (

KNa

•

) выносятся на обе

диаграммы.

Затем проводится интерпретация наглядно показанных соотношений

каждого элемента с изменением условий кислотности, щелочности.

Покажем, как проводятся такая интерпретация на примере хрома. Так

содержание хрома в гибридных и базальтоидных разностях заметно

превышает его количество в коровых сиенитах, причем в базальтоидных

разностях намечено его заметное концентрирование. При этом для хрома

характерна обратная зависимость его концентраций от щелочности и

основности пород. В то время как параметры – щелочность и относительная

основность уменьшается по мере перехода от коровых образований к

базальтоидным, содержание хрома возрастает. Общая щелочность и

относительная основность в гибридных породах увеличивается, а содержание

хрома падает. Следовательно высокие содержания хрома не характерны для

нефелиновых сиенитов корового происхождения. Они указывают на

базальтоидный характер первоначального субстрата и характерны для пород

смешенного гибридного происхождения. Тенденцию к резкому увеличению

содержаний от коровых к базальтоидным проявляет и ванадий.

Распределение остальных элементов на прямую соотносится с изменением

общей щелочности, относительной основности. При этом большинство

элементов концентрируется в гибридных породах, для которых характерны

наиболее высокие содержания циркония, скандия, редких земель, тантала,

цинка, что указывает на их связь с гибридными магмами.