地球化学讲义-化学元素丰度分布
第01章 元素丰度与分布.ppt
第一节 元素的宇宙丰度 第二节 元素在地球中的分布
第二节 元素在地球中的分布
一． 地球元素平均成分 二． 地壳元素平均成分 三． 地幔成分
第二节 元素在地球中的分布
一、地球的圈层构造及化学组成 1.圈层构造 地壳：上地壳和下地壳 地幔：上地幔和下地幔 地核：外核和内核
Crust 0
1000 Mantle
0.44
0.42
0.41
6.50
6.25
6.04
单一陨石类比法 艾伦司 （109.0645） 35.0 0.7 14.4 1.30 17.8 0.05 2.3 0.085 1.40 0.05 0.25 0.2 25.1 0.08 1.35
第二节 元素在地球中的分布
(2)地球模型-陨石类比法 按地球的各主要圈层的比例计算： 地核 ：32.4%，球粒陨石的镍铁金属相+5.3%陨
Ni, Co, Cu, Ag, Au, Mo, U, Cd, As, Sb
第二节 元素在地球中的分布
(3) 元素在岩石各矿物中的分配 载体矿物和富集矿物的概念 载体矿物：在岩石中某元素主要赋存的矿物 富集矿物：某元素的含量远远高于岩石平均含量的
矿物
Pb、Zn 在花岗岩各矿物中的分配
矿物 石英
岩石中矿 矿物中 物含量 Pb 含量
星带的物质相同；c.陨石是破坏了的星体碎片；d. 产生陨石的星体其内部结构和成分分布与地球类 似
元素 C O Na Mg Al Si P S K Ca Ti Cr Mn Fe Co Ni
陨石类比法求得的地球元素丰度（wt%）
法令顿
综合陨石类比法 契尔文斯基
克拉克
（109.0141） 10.10
3% b.岩石圈中（地壳） 岩浆岩： 页岩： 砂岩： 灰岩 95% 4% 0.75% 0.25%
地球化学第一章太阳系和地球系统的元素分布和分配3
➢因为地壳中O, Si, Al, Fe, K, Na, Ca等元素
丰度最高，浓度大，容易达到形成独立矿 物的条件。
➢自然界浓度低的元素很难形成独立矿物
，如硒酸锂(Li2SeO4)和硒酸铷(Rb2SeO4)； 但也有例外，“Be”元素地壳丰度很低 (1.7×10－6)，但是它可以形成独立的矿物 Be3Al2Si6O18(绿柱石)
➢浓度克拉克值=某元素在区域内某一地质体
中平均含量/某区域元素的丰度值
第一章 太阳系和地球系统的元素
2007年4月5日
丰度PartⅢ
14
浓集系数
定义为：某元素最低可采品位/某元素的 克拉克值,反映了元素在地壳中倾向于集 中的能力。
Sb和Hg浓集系数分别为25000和14000， Fe的浓集系数为6，这说明Fe成矿时只要 克拉克值富集6倍即可
第一章 太阳系和地球系统的元素
2007年4月5日
丰度PartⅢ
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➢③限制了自然体系的状态
➢实验室条件下可以对体系赋予不同物
理化学状态，而自然界体系的状态受到
限制，其中的一个重要的因素就是元素
丰度的影响。
➢例如，酸碱度—pH值在自然界的变化
范围比在实验室要窄很多，氧化还原电 位也是如此。
第一章Байду номын сангаас太阳系和地球系统的元素
第一章 太阳系和地球系统的元素
2007年4月5日
丰度PartⅢ
2
1.3.5 元素地壳丰度研究的地球 化学意义 ★
元素地壳丰度(克拉克值)是地球化学中 一个很重要的基础数据。它确定了地壳 中各种地球化学作用过程的总背景，它 是衡量元素集中、分散及其程度的标尺， 本身也是影响元素地球化学行为的重要 因素。
地球表层化学元素丰度
地球表层化学元素丰度一、丰度的概念：即为该元素在自然体中的丰富程度abundance of elements），是指一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额（如百分数）。
丰度表示方法主要分为重量丰度、原子丰度和相对丰度。
二、定义：同位素在自然界中的丰度，又称天然存在比，指的是该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例。
丰度的大小一般以百分数表示；人造同位素的丰度为零。
周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值，这是因为各种同位素在自然界中往往分布的比较均匀，取平均值计算比较准确。
一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额（如百分数），称为该元素在自然体中的丰度。
三、研究地球表层化学元素丰度的意义研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一。
宇宙天体是怎样起源的？地球又是如何形成的？地壳与地幔中的主要元素有什么不一样？生命体是怎么产生和演化的？这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和规律。
元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据，可在同一或不同体系中用元素的含量值来进行比较，通过纵向（时间）、横向（空间）上的比较，了解元素动态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。
从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过程中，逐渐建立起近代地球化学。
四、发现历史自从1889年F.W.克拉克发表元素在地壳中的平均含量的资料以来，人们已经积累了大量有关陨石、太阳、恒星、星云等各种天体中元素及其同位素分布的资料。
1937年，戈尔德施米特首次绘制出太阳系的元素丰度曲线。
1956年，修斯和尤里根据地球、陨石和太阳的资料绘制出更详细、更准确的元素丰度曲线。
1957年，伯比奇夫妇、福勒和霍伊尔就是以该丰度曲线为基础，提出他们的核合成假说的。
四十年代，人们只知道大多数恒星的化学组成与太阳相似，因而就认为分布在整个宇宙的元素丰度可能是一样的。
地球地壳中的化学元素丰度
地球地壳中的化学元素丰度
地球地壳是地球外围的一层固体岩石壳，由多种化学元素组成。
地球
地壳的平均厚度约为35千米，它所包含的化学元素丰度是研究地球构造
和地球化学的重要内容之一、以下将介绍地球地壳中常见的化学元素丰度
及其分布情况。
第一类元素是构成地壳主要的元素，包括氧、硅、铝、铁、钙、钠和钾。
其中，氧是地壳中最丰富的元素，约占地壳质量的46.6%。
硅元素紧
随其后，占地壳质量的27.7%。
铝元素占地壳质量的8.1%，铁元素占
2.6%，钙、钠和钾元素占2.2%、2.6%和2.4%。
第二类元素是地壳中存在量较小但仍然较为重要的元素，包括镁、钛、锰、镍、铅等。
镁元素的丰度约为2.1%，钛元素约为0.61%，锰元素约为0.09%，镍元素约为0.007%，铅元素约为0.0013%。
此外，还存在一些地壳中丰度较低的元素，如镧系元素、稀土元素等。
这些元素丰度较低，但在地质学和地球化学的研究中也具有重要意义。
地球地壳中元素的丰度分布呈现地域差异。
一般来说，地壳中的元素
丰度与地壳的成因有关。
例如，在火山带和地壳运动活跃的地区，地壳中铁、镁等含量较高。
而在海岸线附近，地壳中的氯、钠等含量较高。
此外，地壳中元素的丰度还受到地质作用的影响。
例如，地壳中的铜、银、金等
贵金属元素往往富集于矿床中。
总之，地球地壳中的化学元素丰度是地球科学研究的重要内容之一、
通过对地壳中化学元素丰度的分析，可以了解地球地壳的构成和演化过程，为地质学、地球化学等相关学科的发展提供重要的数据支持。
地化 第一章_自然体系中元素丰度(1)
26
Allende carbonaceous chondrite
27
元素含量相对于 Si=106标准化，元素 含量测量精度为510%； 由于元素之间含量 水平差异过大，作 图采用了对数值坐 标。
太阳大气层与CI 球粒陨石元素含 量关系图
碳质球粒陨石的研究意义
探讨太阳系元素丰度 探讨太阳系早期的形成演化历史 探讨生命物质起源
Goldschmidt (1937)采用硅酸盐：镍-铁：陨硫铁=10 : 2 : 1 比例，获得以下陨石平均化学成分：
元素 % Ca 1.33 O 32.3 Na 0.6 Fe 28.8 Cr 0.34 Si 16.3 Mn 0.21 Mg 12.3 K 0.15 S 2.12 Ti 0.13 Ni 1.57 Co 0.12 Al 1.38 P 0.11
宇航员
月球车
火星车
33
嫦娥工程
嫦娥一号
嫦娥一号 嫦娥一号 月球车
Ti元素
嫦娥一号全月面 钛、铁元素分布图 (据“中国探月”网站)
Fe元素
嫦娥一号
摘自“中国探月”网站
月球的物质成分、分布规律和演化特征是月球探测的一个 最主要、最基本的任务，化学元素和矿物的含量与分布特征是 月球地质演化研究的基本素材。同地球科学一样，月球科学最 基本的任务就是认识月球的形成和演化，而要了解月球的演化 历史，首先需要知道的就是月球的化学组成和物质状态，通过 研究化学元素的含量和分布特征来反演月球的演化过程，分析 、研究月球的整体化学成分与化学演化历史，进而为研究地月 体系的起源方式与化学演化过程等提供最直接和最有效的科学 依据。
Pb 2170 å，Ag 3281 å，Au 2428 å (1å= 10-10 m)
第一章：太阳系与地球的元素丰度
丰度体系
• 3.分布与分配 元素的分布指的是元素在一个化学体系中（太阳、陨石、 地球、地壳、某地区等）的整体总含量； 元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域或 区段中的含量； 分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念，既 有联系又有区别。 例如，地球作为整体，元素在地壳中的分布，也就是元 素在地球中分配的表现，把某岩石作为一个整体，元素在 某组成矿物中的分布，也就是元素在岩石中分配的表现。
全球陨石构造分布图(涂光炽，1998)
1.陨石类型
•
•
•
•
•
陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所 组成，按成分分为三类： 1）铁陨石（siderite）：主要由金属Ni、Fe（占98%） 和少量其他元素组成（Co、S、P、Cu、Cr、C等）。 2）石陨石（aerolite）：主要由硅酸盐矿物（橄榄石、 辉石）组成。这类陨石可以分为两类，按它们是否含有球 粒硅酸盐结构，分为球粒陨石和无球粒陨石。这些陨石大 都是石质的，但也有少部分是碳质的。碳质球粒陨石是球 粒陨石中的一个特殊类型，由碳的有机化合分子和主体含 水硅酸盐组成。它对探讨生命起源和太阳系元素丰度等各 方面具有特殊的意义。由于阿伦德（Allende）碳质球粒 陨石（1969年陨落于墨西哥）的元素丰度几乎与太阳气中 观察到的非挥发性元素丰度完全一致，因此碳质球粒陨石 的化学成分已被用来估计太阳系中非挥发性元素的丰度。 3) 铁石陨石（sidrolite）：由数量上大体相等的Fe－Ni 和硅酸盐矿物组成，是上述两类陨石的过渡类型。 * 玻陨石 富SiO2,现认为是慧星或大陨石冲击地球引起物质熔化
%
Ca 1.33
32.30
Na 0.60
28.80
Cr 0.34
地球化学,第一章1
第九页，共46页。
费尔斯曼
一、基本概念 分配是指元素在各宇宙体或地质体内 部 分元 （ 中不 配素 太 的分 阳 整同 进布 、 体部 行行是 （分 观星指 平或察、元均区的陨素）段参石在含中考、某量地个。的点球宇含来、宙量自地体。元圈或对素、地元的地质壳体素分）
3 分布与丰度
布。
分布
丰度
平均含量
在南极已采集15000块陨石
为什么？
1965，英国，Barwell 陨石
第二十七页，共46页。
2.5.1 陨石类型
铁陨石
石陨石
石铁陨石
球粒陨石
主要由金属Ni, 主要由硅酸盐矿物
Fe（占90%以上） 组成（90%以上）。
构成
无球粒陨石
由数量上大体 相等的Fe－Ni
和硅酸盐矿物组 成
球粒状硅酸盐 集合体
含量
平均含量
丰度的表示方法
已经建立的丰度体系
与元素丰度有关的几个名词
一种化学元素在某个自然体中 的重量占这个自然体的全部化 学元素总重量（即自然体的总 重量）的相对份额（如百分 数），称为该元素在自然体中 的丰度。
第六页，共46页。
一、基本概念
丰度的表示方法
重量丰度W
W
a
•
M
X
• W0
常量元素
10-4~ 10-3 Li 、Be、 B 、Cu、 Ba、 Rb 、Ge、Tb、Ho、Tm 、 In、 Ta
与地球和陨石成分对比及意义
碱金属和挥发性元素（Bi、Hg、Zn、Cd、Tl、Pb、Ge、C和Br）较贫 相对富含耐熔元素Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Sc、Zr、Nb、Mo、Y及REE
万亿分之
第一章 化学元素的分布与丰度
过渡层（约600km厚），该层是一个温度相当于岩石熔点 的可流动塑性层，也称软流层，在软流层之上统称为岩石 圈。在软流层内进行着不伴随明显成分变化的物质同质多 象转变，如在400-600km的压力下，橄榄石和辉石发生相变：
从Mg2SiO4(镁橄榄石，斜方晶体）转变为 （镁尖晶石，等轴晶系），密度增加10%
1.2 元素在不同体系中的分布
地幔
地幔从莫霍面以下到2900km 。 研究地幔的途径： 1）深源地幔包体； 2）幔源派生岩石，如玄武岩等； 3)研究火山岩管中呈包体状的可能为地幔岩石 的样品
1.2 元素在不同体系中的分布
地幔
地幔分为上地幔、下地幔及两者之间的过渡层
上地幔35-400km, 主要是致密的Fe-Mg 硅酸盐，相
地球元素丰度及其规律
1.2 元素在不同体系中的分布
地球元素丰度及其规律
1.2 元素在不同体系中的分布
地球元素丰度及其规律
1.2 元素在不同体系中的分布
地球元素丰度及其规律
规律： （1）遵循太阳系元素丰度的基本规律，如奇偶规律、递减规律 等； （2） 惰性元素丰度大幅度下降。
1.2 元素在不同体系中的分布
陨石类型
陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按成份，分为三类： 1）铁陨石（siderite）：主要由金属Ni, Fe（占98%）和少量其他元素组成（Co, S, P,
Cu, Cr, C等）。
2）石陨石（aerolite）：主要由硅酸盐矿物组成（橄榄石、辉石）。这类陨石按照 它们是否含有球粒硅酸盐结构，可进一步分为两类：
1.1 丰度和丰度体系
1.1.2 丰度表示法
绝对含量单位 T kg 吨 千克 ％ ‰ ppm、μg/g、g/T ppb、μg/kg ppt、pg/g 相对含量单位 百分之 千分之 百万分之 十亿分之 万亿分之 ×10-2 ×10-3 ×10-6 ×10-9 ×10-12
地壳中化学元素的分布
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地壳中化学元素的分布与分配
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地壳中化学元素丰度研究
二．地壳中化学元素的丰度—克拉克值
地壳中化学元素的丰度：是指化学元素在地球化学系统中的平均分布量。自然体系中不同级别、不同规模的宇宙体或地质体中（如太阳系、行星、陨石、地球、地壳、各地圈）元素的平均含量就相应的称为元素的宇宙丰度、地球丰度、地壳丰度，各种岩石的元素丰度等。
第一节 地壳中化学元素的分布
化学元素在地壳中的分布，也就是元素在地球（母体）中的各层圈（子体）分配的总和。而元素在构成地壳的各构造层及各类型岩石中的分布，则又是元素在地壳（母体）中各子体中分配。
第一节 地壳中化学元素的分布
地壳中化学元素的分布与分配 元素在岩石和矿物中分配 各类岩石中元素的平均含量 涂里干和魏德波（Turekian K and Wedepohl K，1961）首先发表了火成岩、沉积岩和深海沉积物等主要岩石类型的元素平均含量。其后，前苏联地球化学家维诺格拉多夫（Vinogradov，1962）发表了各类岩浆岩和沉积岩的元素平均含量
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第一节 地壳中化学元素的分布
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地壳中化学元素的丰度—克拉克值
首先建立地壳的理论模式：选择有代表性地区，根据地质学及地球物理剖面，建立标准地壳剖面；确定地壳的构造单元范围、面积、百分比；确定上地壳、下地壳的厚度及各类岩石的组成百分比。
三．地壳中化学元素丰度研究方法
选择各类岩石代表性的、精确度较高的分析数据，包括常量元素、稀土元素及微量元素的含量，作为计算的基本数据。 用面积或质量加权平均或简单的算术平均法求得各构造单元的元素平均丰度，进而计算地壳的平均化学成分。 对计算时采用的地壳模型及所得的克拉克值数据进行检验。
第一章 元素的丰度与分布
第一章元素的丰度与分布第一节元素的宇宙丰度我们常说的元素宇宙丰度，实际上是太阳系的元素丰度，元素的宇宙丰度是研究元素起源的理论依据，是解释各类天体演化过程的基础。
由太阳、行星及其卫星、小行星、营星、流星体和星际物质构成的天体系统称为太阳系。
太阳的质量占整个太阳系总质量的99．8％，而其它成员总合仅占o．2％。
按成分特点，九大行星可以划分为三种类型：类地行星：顾名思义，它指与地球类似的行星，包括水星、金星、地球和火星。
其特点是质量小、密度大、体积小、卫星少。
成分特点是以岩石物质为主，富含Mg、Si、Fe等，含亲气元素少；巨行星：木星和土星。
它们的体积大、质量大、密度小、卫星多。
如果以地球质量和体积分别为1，则土星分别为95．18和745，木星分别为317．94和1316。
其成分特点是主要含H、He，亲石和亲铁元素少；远日行星：天王星、海王星、具王星。
其成分特点是以冰物质为主。
H含量估计为10％，He、Ne平均为12％。
上述三类行星中岩石物质：冰物质：气物质的比值分别为1：10—‘：10—y—lo“’；O．02：o．07：o．9120．195：0．68：0．12。
以上三类行星主要元素的原子相对丰度如表1．1所示：随着行星际空间探测的发展，地球和月球成分的大量精细研究，各类陨石元素组成数据的积累，雪星、流星体成分的测定，“使之对太阳系化学组成的研究获得了比较满意的结果，对各行星及卫星也提出了多种化学组成模式。
如前所述，太阳系的行星成分可分三大类：岩石质的；岩石质和冰物质的；气物质的。
根据平衡凝聚模型，由于太阳星云凝聚过程中温度的差异，距太阳愈远温度愈低，因而各行星区凝聚物的成分和含量均不相同。
水星：主要由难熔金属矿物，铁镍合金和少量顽辉石组成；金星：除上述成分外，还含有钾(钠)铝硅酸盐，但不含水；地球；除上述成分外，还含有透闪石等一些含水硅酸盐和三种形式的铁(金属铁，FeO，FeS)，其中金属钦和FeS形成低熔点混合物，在放射性加热下熔化、分异，形成早期地核。
地球化学丰度值
地球化学丰度值地球化学丰度值是指地球上各种元素在地壳、海洋和大气中的丰度。
地球化学丰度值反映了地球上各种元素的分布情况，对于研究地球的物质组成和演化具有重要意义。
本文将介绍一些地球化学丰度值高的元素及其在地球上的分布情况。
我们来看一下地壳中丰度较高的元素。
地壳是地球最外层的固体外壳，主要由氧、硅、铝和铁等元素组成。
其中，氧是地壳中最丰富的元素，约占地壳质量的46.6%，主要以氧化物的形式存在。
硅是地壳中第二丰富的元素，约占地壳质量的27.7%，主要以硅酸盐的形式存在。
铝是地壳中第三丰富的元素，约占地壳质量的8.13%，主要以氧化铝的形式存在。
铁是地壳中第四丰富的元素，约占地壳质量的5%，主要以氧化铁的形式存在。
除了地壳，海洋也是地球上元素丰度的重要储库。
海洋中丰度较高的元素主要有氯、钠、镁和硫等。
氯是海水中最丰富的元素，约占海水质量的55.3%，主要以氯化物的形式存在。
钠是海水中第二丰富的元素，约占海水质量的30.6%，主要以氯化钠的形式存在。
镁是海水中第三丰富的元素，约占海水质量的3.7%，主要以氯化镁的形式存在。
硫是海水中第四丰富的元素，约占海水质量的0.088%，主要以硫酸盐的形式存在。
大气是地球上元素丰度的另一个重要储库。
大气中丰度较高的元素主要有氮、氧、氩和二氧化碳等。
氮是大气中最丰富的元素，约占大气质量的78%，主要以氮气的形式存在。
氧是大气中第二丰富的元素，约占大气质量的21%，主要以氧气的形式存在。
氩是大气中第三丰富的元素，约占大气质量的0.93%，主要以氩气的形式存在。
二氧化碳是大气中丰度较高的温室气体，其含量约占大气质量的0.04%，主要由人类活动和自然过程产生。
除了地壳、海洋和大气，地球内部也存在丰富的元素。
地球内部丰度较高的元素主要有铁、镍、硫和镁等。
地球内核主要由铁和镍组成，约占地球质量的35%。
地球外核主要由铁和镍组成，约占地球质量的30%。
地球地幔主要由硅、镁和铁等元素组成，约占地球质量的65%。
地球化学知识点整理
地球化学知识点整理地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学。
它涉及到地球的各个圈层，包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈，以及地球内部的各种地质过程和现象。
以下是对地球化学一些重要知识点的整理。
一、元素的分布1、地球的元素丰度地球的元素丰度是指各种元素在地球中的相对含量。
研究表明，氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁这八种元素占了地球总质量的绝大部分。
2、元素在不同圈层的分布岩石圈中，硅、铝、铁等元素较为丰富；水圈中，氢、氧以及一些溶解的离子如钠、氯等常见；大气圈中，氮、氧是主要成分。
3、元素分布的控制因素元素的分布受到多种因素的影响，如原子结构、地球的形成过程、地质作用等。
二、同位素地球化学1、同位素的概念同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。
2、稳定同位素和放射性同位素稳定同位素在自然界中不发生衰变，如碳的同位素 C-12 和 C-13；放射性同位素会自发地发生衰变，如铀-238 衰变为铅-206。
3、同位素分馏由于物理化学过程中同位素的质量差异，会导致同位素在不同物质中的相对丰度有所不同，这就是同位素分馏。
4、同位素地质年代学通过测定岩石或矿物中放射性同位素的衰变产物和剩余量，可以计算出岩石或矿物的形成年龄。
三、地球化学热力学1、热力学基本概念包括内能、焓、熵等，它们用于描述体系的能量状态和变化。
2、地球化学平衡在地质过程中，各种化学反应达到平衡状态，通过热力学原理可以判断反应的方向和限度。
3、相平衡研究不同相（如固相、液相、气相）之间的平衡关系，对于理解岩石的形成和演化具有重要意义。
四、微量元素地球化学1、微量元素的定义在地质体系中含量较低的元素。
2、分配系数微量元素在不同矿物或相之间的分配比例，它反映了微量元素在地质过程中的行为。
3、微量元素的示踪作用通过分析微量元素的含量和比值，可以推断岩石的成因、源区特征以及地质过程的条件。
五、有机地球化学1、有机化合物的来源和分布有机化合物可以来源于生物遗体和分泌物，在沉积岩中广泛分布。
地壳中化学元素的分布
大陆地壳化学组成安山岩模式 （Taylor和Mclennan，1985）
大陆地壳化学组成安山岩模式 （Taylor和Mclennan，1985）
沉积岩中REE研究表明： （2）太古宙和太古宙以后沉积岩稀土组成明 显不同：太古宙沉积岩以富集Eu或无Eu亏损 为特征；太古宙以后沉积岩以Eu亏损为特征， 不同时代沉积岩稀土元素组成模式相互平行， 区别仅在于稀土总含量不同。
2）岩石中元素在各组成矿物中的分配，富 集矿物及荷载矿物
在确定不同类型岩石中元素丰度的基 础上，进一步查明元素在组成各类岩石的 矿物中的含量，单矿物在岩石及矿石中所 占的百分比，进行岩石或矿石中元素分配 的平衡计算，是研究元素地球化学迁移与 富集，矿石综合利用、矿石冶炼工艺、环 境治理的基础，具有重要理论及实际意义 。分配的平衡计算，可以查明元素赋存的 “荷载矿物”和“富集矿物”。
岩石中 铍的含 量/10-6
5.40
3. 地球化学研究确定元素的赋存状态
①形成独立矿物； ②呈类质同像状态，由于元素与矿物中主要元
素地球化学性质相近，加入矿物晶格； ③以超显微的微粒包体，呈细分散状非结构混
入物存在，不占据主矿物晶格位置； ④呈离子吸附状态，元素以离子或离子团被胶
体颗粒表面吸附。如粘土矿物，铁锰氢氧化 物胶体及有机质吸附； ⑤与有机质结合，形成金属有机化合物，络合 物或螯合物。
沉积岩中REE质量平衡计算
页岩 砂岩 碳酸岩 蒸发岩 上地壳* 上地壳**
La
38 14 4.5
1.1
30
30
Sm
5.6 3.1 0.9
0.4 4.5
4.5
Eu
1.1 0.6 0.2
0.1
0.9
0.88
地球化学第一章
地球化学第一章第一章太阳系和地球系统的元素丰度一、基本概念地球化学体系把所研究对象称为一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态，并且有一定的时间连续性。
（P15）元素的分布分布：指元素在各种宇宙体或地质体中（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地壳）整体（母体）的含量元素的分配分配：则指元素在构成该宇宙体或地质体内各个部分或各区段（子体）中的含量。
与分布既有联系又有区别，而且是一个相对的概念。
化学元素在地球中的分布，也就是元素在地球（母体）中的各层圈（子体）分配的总和。
而元素在构成地壳的各构造层及各类型岩石中的分布，则又是元素在地壳（母体）中各子体中分配。
（注意元素分配和分布的区别与联系）元素在地壳中的原始分布受控于：元素的起源元素的质量原子核的结构和性质地球演化过程中的热核反应元素在地壳中各圈层的分配受控于：地质作用中元素的迁移元素的化学反应元素电子壳层结构及其地球化学性质元素的丰度指化学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。
自然体系中不同级别、不同规模的宇宙体或地质体中（如太阳系、行星、陨石、地球、地壳、各地圈）元素的平均含量就相应的称为元素的宇宙丰度、地球丰度、地壳丰度，各种岩石的元素丰度等。
丰度的表示方法：常量元素常用重量%表示，微量元素常用百万分之一（ppm，10-6）和十亿分之一（ppb，10-9）表示。
元素丰度的研究意义1. 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。
2. 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。
二、宇宙（太阳系）中元素的组成现代宇宙成因假说“宇宙大爆炸”假说：由美国天体物理学家加莫夫最先提出的（Gamow, 1952）。
该假说认为，大约在150亿年以前，所有的天体物质都集中在一起，密度极大，温度极高，被称为原始火球。
第二章 化学元素的丰度与分布
第二章化学元素的丰度与分布2.1 元素丰度的概念和表示方法2.1.1丰度和丰度体系自然界一切物体，如宇宙天体、地质体、生物体等都是由化学元素组成的，一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体的全部化学元素总重量(即自然体的总重量）的相对份额（如百分数），称为该元素在自然体中的丰度。
因此，元素丰度就是化学元素在一定自然体中的相对平均含量。
丰度通常是指元素在较大自然体中的平均含量，如元素的地壳丰度，元素的地球丰度，元素的太阳系丰度等。
如果这个自然体占据一个较小的空间位置时，习惯上称为元素的平均含量。
如花岗岩中元素的平均含量，某矿区中元素的平均含量等。
无论地球化学的研究领域和对象如何发生变化，研究自然体的化学组成，化学反应和化学演化始终是地球化学的基本任务。
其中化学组成又是首当其冲的。
因而自然体的元素丰度研究是地球化学领域极为重要的一个组成部分。
特别是地球化学发展的早期阶段，世界著名的地球化学家，如克拉克，华盛顿，维尔那茨基，费尔斯曼（A.E.Ферсман），以及戈尔德斯密特都曾致力于化学元素丰度的研究。
克拉克一生从事丰度研究达40余年，前后共发表了五版元素丰度的资料。
克拉克被公认为地球化学的最早奠基人之一。
由于条件所限，早期的元素丰度工作主要是指地壳元素丰度，确切地讲是大陆地壳丰度，而且局限在主要元素。
由于当时对地壳结构模型的认识还很模糊，地壳元素丰度的计算比较粗糙。
随着科学技术的发展，一方面从光谱技术探测太阳系和宇宙体的元素丰度，另一方面矿产资源勘测和地质科研实践，提高了对地球、地壳内部构造的认识，积累了大量有用的资料，使得元素丰度的工作向更大尺度和更小尺度两方面的延伸，通过众多地球化学家的共同努力，目前已建立起比较系统的丰度体系，如表2.1所示。
表2.1元素丰度体系**(据黎彤、倪守斌，1990，改编)在这一领域里值得一提的是我国学者黎彤。
他从60年代起，针对国外学者计算丰度中存在的问题，重新计算了地壳元素丰度。
地球化学中的元素富集和分配规律
地球化学中的元素富集和分配规律地球化学是研究地球上化学元素及其化合物在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈等不同领域内的分布、循环和变化规律的科学。
在地球化学中，元素的丰度、分配规律以及富集特征是研究的重要内容之一。
I. 元素的丰度及分布规律元素的丰度是指元素在地球上的总量与地球质量的比例。
元素的发现日期、产生地点、含量和分布，都是地球化学中经典的研究课题。
根据元素在地球内地幔的丰度大小，可以将元素分类为：岩石构成元素、高场强元素、稀有元素和放射性元素等。
岩石构成元素，是指在地球岩石中充分富集的元素。
如铁、铝、钙、钾、镁、钠、硅等。
它们的含量相对较高，分布广泛。
这些元素通常被认为是地球的构建原料，为地球的岩石成分提供了原材料。
同时，洋壳和大陆地壳中这些元素分布的差异，也对区域性的岩石矿产资源具有重要的指示意义。
稀有元素，是指在地球上含量十分稀少的元素。
如锆、铥、钪、铼等。
这些元素通常和岩石构成元素相比，含量很低，但是对于地质环境中的微量污染和辐射等作用具有十分重要的影响。
同时，这些元素的分布也对区域性矿产富集起到了重要的作用。
高场强元素，是指在地球环境中十分重要的元素。
如钛、铌、锂、锗等。
这些元素通常充分富集在诸如火山岩和钙镁辉石晶体等地质环境当中，对于地质学中的成岩和成矿过程，具有十分重要的作用。
放射性元素，是指在地球内以放射性同位素形式存在的元素。
如铀、钍、钾等。
这些元素的含量相对较少，分布也比较广泛。
这些元素的富集和分布规律，对于地球化学中的放射性矿产资源评估和核能勘查具有很大的价值。
II. 元素的富集规律元素的富集规律，是指地球中某些元素在特定地质环境下充分富集的现象。
根据元素在地球内空间分布的规律和地球物理、化学过程，可以将元素富集分为以下几种类型：成岩作用、成矿作用、热水沉积和岩石热液等。
成岩作用，是指由地球内部热力学作用和化学作用产生的大规模的岩石变质作用。
在这一作用过程中，许多岩石构成元素会从原来的富集岩石中清除出来而留下高场强元素、稀有元素、放射性元素几种元素，从而形成石英脉、蚀变岩、石英闪片岩等类型的矿床。