-元素的地球化学迁移
地球化学中的元素迁移与地球演化
地球化学中的元素迁移与地球演化地球化学是研究地球上元素的分布、迁移和演化的学科。
元素的迁移、转化和演化是地球化学中的重要概念。
本文旨在探讨地球化学中的元素迁移与地球演化。
一、元素迁移1. 大气的化学反应大气中的化学反应和气候变化会导致元素的迁移。
例如，空气中的二氧化碳可以通过光合作用被植物吸收。
但是，如果大气中的二氧化碳过多，这会导致气候变化，从而影响植物、动物和人类的生活。
2. 地球内部的活动地球内部的活动可以导致元素的迁移。
例如，火山喷发会释放大量的二氧化硫和二氧化碳，这些化合物可以迁移到大气中。
地震可以引起水的迁移，使地下水和地表水的量减少或增加。
3. 水文循环水文循环是指地球上水从大气、陆地、河流、湖泊和地下水中循环。
水循环可以导致元素的迁移。
例如，雨水可以在流经泥土和岩石时溶解许多化学物质，如盐和氧化物。
这些溶解的物质可以在水循环过程中被运输到其他地方。
二、地球演化1. 地球的起源地球的起源始于46亿年前，当时太阳系的尘埃和气体聚集在一起形成了行星原始物质云。
这些物质经历了相当长时间的凝聚和熔化，形成了一个小行星，也就是我们现在的地球。
2. 大陨石撞击在地球早期的几亿年中，地球曾遭受数次大撞击。
这些撞击激发了地球的内部能量和热力学运动，导致了地球内部物质的循环和迁移。
这些撞击也使地球表面的岩石和矿物质发生了巨大的化学变化。
3. 活动板块地球表面的21个板块在持续不断地移动。
板块的移动导致了地球内部物质的运动和迁移，也导致了地球表面的地震和火山喷发。
这些运动和迁移使得大量的元素从地球内部向外部迁移。
三、结论地球化学中的元素迁移和地球演化是密切相关的。
地球上发生的各种化学和地球物理过程会导致元素的转化和迁移，从而对地球表面的化学组成和演化产生深刻影响。
了解和研究这些过程对我们了解地球的过去和现在具有十分重要的意义。
1 名词解释(自己整理)
名词解释克拉克值：指元素在地壳中的平均含量（常用单位有%，ppm，ppb，ppt）。
地球化学体系：根据研究需要把所要研究的对象（特定的物质区域）看作是一个地球化学体系，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（T、P等），并且有一定的时间连续。
元素丰度：将元素在宇宙体或者较大的地球化学体系中的平均含量称之为丰度。
大陆地壳：地表向下到莫霍面，厚度变化在5-80km，分为上部由沉积岩和花岗岩组成的硅铝层，下部由相当于玄武岩、辉长岩或麻粒岩等组成的硅镁层两部分组成。
类质同象：某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质中的其他质点（原子、离子、络离子或分子）所占据而只引起晶格常数的微小改变，晶格构造类型、化学键类型、离子正负电荷的平衡保持不变或相近的现象。
元素的地球化学亲和性：自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性。
元素的地球化学迁移：当体系与环境处于不平衡条件时，元素将从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移，以达到与新环境条件的平衡，该过程称为元素的地球化学迁移。
共同离子效应：在难溶化合物的饱和溶液中加入含有同离子的易溶化合物时，难溶化合物的饱和溶液的多相平衡将发生移动，原难溶化合物的溶解度将降低。
水-岩化学作用：由于地壳上部与水圈直接接触，两者之间发生的化学作用统称为水-岩化学作用。
水-岩化学作用是地表条件下范围广泛和极为活跃化学作用，对地表系统元素的组成、演化及循环具有重要影响。
水-岩化学作用主要发生在地壳上部，可一直延伸到上地幔。
盐效应：当溶液中存在易溶盐类时，溶液的盐度对元素的溶解度有影响。
溶液中易溶电解质的浓度增大，导致其它化合物溶解度增大的现象，称为盐效应。
共同离子效应：当在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物具有相同离子的易溶化合物时，原难容化合物的溶解度将会降低，称为—。
总分配系数（D i）：为了解微量元素在岩石与熔体间的分配行为，需计算微量元素在由不同矿物组成的岩石和熔体间的总分配系数。
2012届资源学院学生整理-地球化学名词解释
1、克拉克值:是指元素地壳中重量百分含量。
2、元素的丰度值：每种化学元素在自然体中的质量,占自然体总质量(或自然体全部化学元素总质量)的相对份额(如百分数),称为该元素在该自然体中的丰度值.3、浓度克拉克值:浓度克拉克值＝元素在某一地质体中平均含量/元素的克拉克值，它反映元素在地质体中集中和分散程度，大于1说明相对集中，小于1说明相对分散。
4、元素的地球化学迁移:元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并经常伴随元素组合和分布上的变化以及空间位移的作用称为地球化学迁移。
5、类质同象:某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质的其它类似质点 (原子、离子、络离子、分子)所占据，结果只引起晶格常数的微小变化，而使晶体构造类型、化学键类型等保持不变的现象。
6、载体矿物和富集矿物载体矿物:载体矿物和富集矿物载体矿物是指岩石中所研究元素的主要量分配于其中的那种矿物。
但有时该元素在载体矿物中的含量并不很高，往往接近该元素在有时总体中的含量。
富集矿物是指岩石中所研究元素在其中的含量大大超过它在岩石总体中的含量的那种矿物。
7、元素的共生组合:具有共同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定的地质体中形成有规律的组合，称为元素的共生组合。
8、元素的赋存状态:也称为元素的存在形式、结合方式、相态、迁移形式等，指元素在其迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态与共生元素的结合性质。
9、地球化学障：地球化学障指地壳中物理或化学梯度具有突变的地带，通常伴随着元素的聚集或堆积作用。
即在元素迁移过程中经过物理化学环境发生急剧变化的地带时，介质中原来稳定的元素迁移能力下降，形成大量化合物而沉淀，这种地带就称为地球化学障。
10、元素的地球化学亲和性:元素的地球化学亲和性，指阳离子在地球化学过程中趋向于同某种阴离子结合的性质。
分亲铁性（趋向于单质形式产出）、亲硫性（趋向于与硫形成强烈共价键的性质）和亲氧性（趋向于与氧形成强烈离子键的性质）11、亲氧元素:是指那些能与氧形成强烈离子键化合物的元素，如K、Na、Si、Al 等，通常以硅酸盐形式聚集于岩石圈。
沉积物中地球化学元素的迁移与富集机制
沉积物中地球化学元素的迁移与富集机制地球化学元素在沉积环境中的迁移与富集机制，是地球科学研究中的重要课题之一。
了解这一机制，对于认识沉积物中地球化学元素的地球化学特征和环境背景具有重要意义。
本文将探讨沉积物中地球化学元素的迁移与富集机制，并分析其对环境变化和资源勘探的指示作用。
一、元素迁移机制地球化学元素在沉积过程中通过各种途径实现迁移，主要包括溶解、胶结和颗粒吸附等方式。
1. 溶解迁移地球化学元素的迁移过程中，溶解是最常见的方式之一。
溶解迁移取决于水体中的溶解度、沉积物中的含量和孔隙水与水体之间的交换。
一些离子元素，如钠(Na)、钙(Ca)等，容易在水体中溶解，而通过流体或渗滤作用进入沉积物中。
另外，一些有机元素和放射性元素也可以通过溶解迁移进入沉积物。
2. 胶结迁移胶结是指胶结物质（如黏土矿物）在水体中的溶解，然后重新结合形成块状物质。
在这个过程中，胶结物质可以富集吸附一些元素，使得这些元素沉积到沉积物中。
胶结迁移是沉积物中元素迁移的一个重要途径，特别是对于一些容易与胶结物质结合的元素，如钙(Ca)、铝(Al)等。
3. 颗粒吸附迁移颗粒吸附指的是地球化学元素直接附着在沉积物颗粒表面的现象。
沉积物颗粒表面具有一定的活性位点，可以吸附大量的离子或分子，从而实现元素的迁移。
颗粒吸附迁移对于微量元素的迁移具有重要影响，例如镍(Ni)、铬(Cr)等。
二、元素富集机制除了迁移，地球化学元素在沉积物中还存在富集的现象。
元素的富集在一定程度上可以反映沉积环境的特征和过程。
1. 生物富集生物富集是指地球化学元素富集在生物体中或由生物体介导的富集。
生物体通过摄取和吸附沉积物中的元素，形成生物富集。
常见的生物富集元素包括锰(Mn)、硒(Se)、砷(As)等。
2. 岩石富集岩石富集是指地球化学元素在沉积岩石中的富集现象。
沉积岩石中的元素富集受到沉积物来源、物理化学作用和环境条件的影响。
例如，有机质富集和富集系数高的元素（如铜(Cu)、铅(Pb)）常常与有机质含量高的黑色岩石有关。
地球化学元素在地质环境中的迁移与富集规律研究
地球化学元素在地质环境中的迁移与富集规律研究地球化学元素是地壳中不可或缺的组成部分，它们的分布和迁移对地球的物质循环和生物生存都至关重要。
在地质环境中，地球化学元素经历一系列的迁移过程，最终导致了它们在地壳中的富集。
研究地球化学元素的迁移与富集规律不仅可以揭示地球内部物质运动的机制，还对矿产资源勘探和环境保护都有重要意义。
首先，我们来探讨地球化学元素的迁移过程。
地球化学元素可以通过多种方式从一处地质区域迁移到另一处。
其中，水体是地球化学元素迁移的重要介质之一。
水中的溶解态元素可以通过水流的运动迁移到不同的地方。
例如，河流和大洋中的水流可以将溶解态元素带到远处，形成不同地区元素分布的差异。
此外，地下水也是元素迁移的重要媒介，它可以滤过地层、岩石等介质，将元素带到地下深处。
地震、火山等地质灾害也会造成地球化学元素的迁移，例如火山喷发会释放出大量的气体和物质，其中包含地球化学元素，通过大气传播到其他地区。
其次，地球化学元素在地质环境中的富集过程也是一个值得探讨的话题。
富集是指地球化学元素在特定地质区域中含量超过普通地区的现象。
地球化学元素富集的原因有多种，其中地质过程起到了关键作用。
例如，地壳中的构造活动会导致地层的抬升和推移，使得地下深处的元素被向上运送，从而在地表富集。
同时，地壳中的岩浆活动也会将地下的元素释放到地表，形成富集型岩石。
氧化还原反应也会导致元素的富集，例如在富含有机质的沉积岩中，元素会与有机质结合形成独特的矿石矿物。
研究地球化学元素的迁移与富集规律对矿产资源的勘探具有重要意义。
在勘探矿产资源时，了解元素的迁移与富集规律可以帮助我们找到矿床的位置和规模。
例如，如果我们知道地下水是元素迁移的媒介，那么我们可以通过分析地下水中的元素含量来确定矿床的可能存在。
而了解元素富集的原因，则可以指导我们选择合适的勘探方法和技术。
此外，对元素迁移与富集规律的研究还可以帮助我们解释一些地质现象，如地下水污染、地表元素异常等，从而为环境保护提供科学依据。
高等地球化学《元素的迁移和分异规律》课件
三、水溶液中元素的迁移及分异作用 （一）水的性质
重要性：控制溶解度、熔点 性质：
O：3.5；H：2.1 高沸点（氢键） 高介电常数（81，偶极分子，溶剂）
南极之谜：冰下湖
（二）元素溶于水中的形式 1.气体分子在水中的溶解及存在形式 控制因素：偶极分子/非偶极分子
水性质的变化
气体在水中的溶解度（20℃，1大气压，L/L水）
（2）自然水溶解碱性物质（K、Na、Ca、Mg等） Mg2SiO4 + 4H2O <=> 2Mg2+ +4 OH- +H4SiO4 （3）自然水的中和作用
2 介质PH值对元素迁移的控制
（1）溶液PH值增大时，具碱性元素的化合物溶解度 降低,如： CaO + H2O <=> Ca2+ +2OH-
（2）溶液PH值降低时，具有酸性元素的化合物溶解 度降低,如： SiO2 + 2H2O <=> H4SiO4 <=> H++H3SiO4-
第四章 元素的迁移和分异 规律
目录
第一节 元素迁移与分异的概念及其的影响因素 第二节 在水溶液中元素的迁移与分异作用 第三节 在胶体过程中元素的迁移与分异作用 第四节 在岩浆中元素的迁移与分异作用 第五节 元素的迁移与分异其它方式和作用
第一节 元素迁移与分异的概念及其的 影响因素
一、元素迁移的定义和方式
第四节 在岩浆中元素的迁移与分异作用 （一）元素在岩浆熔体中的存在形式 1岩浆熔体的结构
地表岩浆
普通玻璃的结构
元素迁移和分异规律
2.熔体的聚合程度 与岩浆熔体有关的概念 （1）桥氧（BO）：连接两个硅-氧四面体的氧，表
3-元素的地球化学迁移-2
18 18
Fe2+≌Fe3+
Fe2+<Fe3+ Fe3+
过渡环境
弱氧化环境 氧化环境
河南理工大学-机械与动力学院
水-岩化学作用的影响因素
河南理工大学-机械与动力学院 12 12
水-岩化学作用的影响因素
自然氧化－还原环境的极限 前述氧化还原反应是在溶液 中进行的。地壳中极端氧化 还原条件界限由水的稳定场 确定。强氧化条件上限由 H2O分解为O2的Eh0确定： H2O=1/2O2+2H++2eEh0=1.23v 地壳氧化还原条件的下限为 H2O的还原反应： ++2eH2=2H Eh0=0.00v 河南理工大学 -机械与动力学院
生物风化 ：植物根劈作用，动物活动等
河南理工大学-机械与动力学院
21 21
水-岩化学作用实例
化学风化是指岩石和矿物在表生水、二氧化氧碳等作 用下的分解过程，涉及岩石圈、大气圈、水圈和生物圈 的相互作用以及元素的地球化学循环。 1)风化作用的化学反应类型 （1）溶解作用
（2）氧化作用
（3）水解作用 （4）离子交换作用
水-岩化学作用的影响因素
氧化还原反应的地球化学意义
1）介质氧化还原电位决定了离子在水中的状态及其共 生关系: 酸性介质中： Fe2+→Fe3++eEh0=0.77 V Mn2++2H2O→MnO2+4H++2e- Eh0=1.28v Eh<0.77v的还原环境中，铁不能氧化为Fe3+，Fe2+与 Mn2+共生； 1.28v>Eh>0.77v的氧化环境中，Fe2+氧化为Fe3+, Fe3+与Mn2+共生；
地理环境中元素的迁移
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地理环境中元素迁移-地理环境中元素迁移地理环境中元素迁移-正文元素及其化合物在地理环境中发生的空间位置移动及由此引起的富集和分散过程。
迁移方式元素在地理环境中的迁移有机械迁移、物理化学迁移和生物迁移3种方式。
机械迁移根据机械搬运营力又可分为：水的机械迁移作用，气的机械迁移作用，重力的机械迁移作用。
物理化学迁移指元素以简单的离子、络离子及可溶性分子的形式，在地理环境中通过一系列的物理化学作用(如溶解-沉淀、氧化还原、水解、络合与螯合、吸附-解吸等)所实现的迁移。
物理化学迁移又可分为水迁移和大气迁移。
物理化学迁移是元素在地理环境中迁移的最重要形式。
这种迁移的结果决定着元素在地理环境中的存在形式和富集状况。
生物迁移指元素通过生物体的吸收、代谢、生长、死亡，以及迁徙等过程所实现的迁移。
这是一种非常复杂的迁移形式。
某些生物对环境中的元素有选择吸收和积累作用。
生物通过食物链对某些元素的积累放大作用是生物迁移的一种重要形式。
迁移特点元素在地表环境中的迁移不同于在地壳内部的迁移，具有如下特点：①地理环境是内能和外能（太阳辐射能）的交锋地带，而外能占优势。
由于外能的分布有周期性、地带性和地区性，所以地理环境中元素的迁移过程具有明显的周期性、地带性和地区性。
②在地理环境中，水以气态、液态、固态三种状态存在，而以液态为主。
水在大气圈、岩石圈、水圈之间进行着不断的迁移循环，因此在地理环境中进行着以淋溶作用和淀积作用为主要内容的元素的水迁移过程。
③地理环境是生物有机体活动的场所，进行着以有机质的形成和分解为内容的物质生物循环过程。
生物体的化学组成受地理环境条件的控制，而生物体的遗传性和生物循环本身又给地理环境中元素的迁移以巨大的影响。
④在地理环境中具有高低起伏的地貌条件，进行着以化学元素按地貌部位重分配和重组合为中心内容的物质地质循环过程。
地球化学期末复习20221207整理
地球化学期末复习20221207整理名词解释：1、硅酸盐地球：地球总体元素丰度与球粒陨石相近，除了挥发元素外，主要是由硅酸盐组成的，故名硅酸盐地球。
2、元素丰度：就是化学元素在一定自然体中的相对平均含量3、元素地球化学迁移：当体系与环境处于不平衡条件时，元素将从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移，以达到与新环境条件的平衡，该过程称为元素的地球化学迁移。
4、元素地球化学亲和性：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。
5、微量元素：是指构成物质的常量（或主要）元素之外的、用现代分析技术可以检测出来的所有元素。
6、不相容元素：总分配系数小于1，在硅酸盐熔体中相对富集的元素。
7、相容元素：总分配系数大于1，在早期结晶的固相矿物组合中相对富集的元素。
8、能斯特分配定律：在一定的温度压力下，微量组分在两共存相中的分配达平衡时，其在两相中的化学位相等。
9、分配系数：在温度、压力恒定的条件下，微量元素i(溶质)在两相分配达平衡时其浓度比为一常数(KD)，此常数KD称为分配系数，或称能斯特分配系数。
10、放射性衰变定律：单位时间内发生衰变的原子数与现存放射性母体的原子数成正比。
其数学表达式：—dN/dt=λN11、同位素等时线：对于同期同源地质样品，它们应有相同的初始子体同位素比值和形成时间，即各样品均符合具相同参数（如对于Sm-Nd的143Nd/144Nd(0)和t）的放射成因子体同位素衰变方程，表现为各样品沿以初始子体同位素比值为截距，以(eλt-1)为斜率的直线分布，这条直线称为等时线。
12、Sr模式年龄：用假定初始87Sr/86Sr比值的方法计算出来的同位素年龄称为Sr模式年龄。
13、同位素封闭温度：对各种同位素定年体系来说，它们不是在矿物、岩石形成时的那一瞬间就开始计时，而是必须当温度降低到能使该计时体系达到封闭状态时，即子体由于热扩散丢失可以忽略不计时，子体才开始积累，这个开始计时的温度就是封闭温度，得到的年龄即为表面年龄或称冷却年龄。
地球化学第三章篇-元素迁移
VS
氧化还原反应
元素在氧化或还原条件下，发生电子得失 反应，改变了其存在形式和迁移能力。
生物迁移
生物吸收和排泄
植物和动物通过吸收和排泄作用，将元素从环境中富集到体内，然后在死亡后 将元素以有机物形式固定下来。
生物活动
动物和植物的活动，如啃食、挖掘等，可以改变元素在环境中的分布和迁移路 径。
03
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05
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未来研究方向与展望
深入研究元素迁移机制
深入研究元素在地球化学过程中的迁移机制， 包括物理迁移、化学迁移和生物迁移等，揭示 元素迁移的内在规律和影响因素。
探索元素在复杂环境中的迁移行为，如土壤、 水体、大气等环境介质中元素的迁移转化过程 ，建立更加精准的迁移模型。
深入研究元素在地球化学循环中的迁移机制， 揭示元素在地球各圈层之间的循环规律和相互 影响。
元素迁移影响因素
物理因素
温度变化
温度变化可以影响元素的溶解度、扩散速度 和活动性，从而影响元素在地球化学体系中 的迁移。
压力变化
压力变化可以改变元素的溶解度和活动性，从而影 响元素在地球化学体系中的迁移。
地壳运动
地壳运动如地震、火山喷发等，可以导致元 素在地球化学体系中的重新分布和迁移。
化学因素
加强元素迁移与环境变化关系的研究
深入研究元素迁移与全球气候变化、环境污染、生态退化等环境问题之间 的关系，揭示元素迁移对环境变化的响应和影响。
开展跨学科合作，综合运用地球化学、环境科学、气候学等多学科理论和 方法，深入探究元素迁移与环境变化之间的相互作用机制。
针对全球环境问题，开展跨国界的合作研究，共同应对全球环境挑战，推 动地球科学的发展。
元素地球化学循环
元素地球化学循环地球是一个复杂而精密的生态系统，其中元素的循环是维持地球生命活动的重要环节之一。
元素地球化学循环是指地球上各种元素在不同地球系统（包括大气、水、土壤和生物体）之间的不断迁移和循环过程。
这个过程是通过化学反应、生物作用和地质作用等多种方式进行的。
本文将以碳循环、氮循环和磷循环为例，探讨元素地球化学循环的重要性和机制。
碳循环是地球上最重要的元素循环之一。
碳元素以二氧化碳（CO2）的形式存在于大气中，通过光合作用和呼吸作用与生物体进行交换。
植物通过光合作用将大气中的CO2转化为有机物，同时释放出氧气。
动物通过呼吸作用将有机物转化为CO2，并释放到大气中。
此外，碳还通过死亡和分解过程进入土壤，并通过火化和石化作用进入地质系统。
碳循环对于维持大气中CO2浓度的稳定起着重要作用，对于控制地球气候具有重要意义。
氮循环是地球上另一个重要的元素循环。
氮是生物体中的重要组成部分，它通过一系列化学反应在大气、水体和土壤之间循环。
在大气中，氮以气体的形式存在，主要是氮气（N2）。
通过闪电和固氮细菌的作用，氮气被转化为氨（NH3）和硝酸盐（NO3-），进入水体和土壤中。
在水体和土壤中，氨和硝酸盐被植物吸收，并进入食物链。
在食物链中，氮通过食物的摄取和代谢进入动物体内。
动物通过排泄作用将氮排出体外，进入土壤和水体，再次参与氮循环。
此外，氮还通过细菌的作用将氨和硝酸盐转化为氮气，回归到大气中。
氮循环对于维持生物体的生长和繁殖具有重要作用，对于维持生态平衡至关重要。
磷循环是地球上元素循环的另一个重要方面。
磷是生物体中的重要成分，主要存在于土壤和岩石中。
磷通过风化和侵蚀作用从岩石中释放出来，进入水体和土壤中。
在水体中，磷以磷酸盐（PO4-）的形式存在，被植物吸收，并通过食物链进入动物体内。
动物通过排泄作用将磷排放到土壤和水体中，再次参与磷循环。
此外，磷还通过沉积作用进入海洋沉积物，并在地质过程中转化为磷酸盐矿物。
地球化学——元素的地球化学迁移2
2．矿物的活度积与溶解－沉淀平衡
难溶化合物矿物在水溶液中发生弱电离；达 到平衡后体系中构成该矿物的阴、阳离子的 活度的乘积为一常数：活度积； 活度积是温度的函数，溶液中离子与矿物处 于平衡状态。例如：萤石的活度积： CaF2 = Ca2+ + 2FKsp = aCa2+.a2F-/aCaF2 = aCa2+.a2F- =4×10-11
离子强度具有静电力的性质： 高离子强度的水溶液，相当于提高了溶 液的介电性； 高离子强度的溶液对难溶矿物有较大的 溶解和携带能力。
活度系数与溶液离子强度有如下的函数关 系： logγi= -AZi2 (I<0.1) 称为许克尔方程，A为常数 。 离子的性质和行为除与化学性质有关，还 与所处的溶液环境条件有关，因此在热力 学计算中通常采用离子活度而非浓度。
可以通过平衡常数计算一定条件下控制溶解类型
根据质量作用定律列出反应平衡常数式；热力学法计算K值： K1 = [H2CO3]/PCO2 = 10-1.5 a K2 = [H+][HCO3﹣]/[H2CO3] = 10-6.4 b K3 = [H+][CO32﹣]/[HCO3﹣] = 10-10.3 c K4 = [H+][OH﹣] = 10-14 d 为求解上列方程，加入质量守恒关系式： (ΣCO2为总摩尔 数） nΣCO2 = nH2CO3+nHCO3-+nCO32-+nCO2 e 给定ΣCO2 和pH求解方程组，可算出各溶解类型与pH的关 系曲线。
磷酸盐 Pb3(PO4)2—8.2×10-43 Zn3(PO4)2—9.1×10-33 Ca3(PO4)2—3.5×10-33 Ba3(PO4)2—1.3×10-29 Ag3(PO4)—1.3×10-20 Fe(PO4)2—1.3×10-22
(完整版)地球化学复习资料
球类陨石:主要由基质、球粒、金属和一些特殊矿物集合体等组成.碳质球类陨石是球粒陨石中的一个特殊类型，含有碳的有机化合物分子，并且主要由含水硅酸盐组成。
CI型陨石为什么能够作为太阳系元素丰度标准？I型碳质球类陨石中难挥发元素的丰度与太阳一致，且未经受热变质作用影响、形成于远离太阳的较低温区域,是最原始的太阳星云凝聚物资。
因而,它能保持着太阳星云中非挥发元素的初始丰度.第二章复习题1、元素的地球化学亲和性元素地球化学亲和性:主要指阳离子在自然体系中趋向同某种阴离子化合的倾向。
又可指在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性。
2、戈尔德斯密特的元素地球化学分类1）、亲石元素：离子的最外层电子层具有8电子(S2P6）惰性气体型的稳定结构，与氧容易成键，主要集中于硅酸盐相。
2）、亲铜元素：离子的最外层电子层具有18铜型结构（s2p6d10)在自然界中容易与硫形成化合物，这些元素在分配时，主要分配在硫化物相中。
3）、亲铁元素：离子最外层电子层具有8—18过渡型结构,这种元素同氧、硫的化合能力较差，倾向于形成自然元素，因此，这类元素倾向分配在金属相中4）、亲气元素:原子最外层具有8个电子，原子半径大，具有挥发性或易形成挥发性化合物，主要分布在大气圈中。
5）、亲生物元素:这类元素主要富集在生物圈中。
3、类质同像的概念类质同像概念:某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质中的其他质点（原子、离子、络离子或分子）所占据而只引起晶格常数的微小改变，晶格构造类型、化学键类型、离子正负电荷的平衡保持不变或相近，这种现象称类质同像. 5、影响元素类质同像的物理化学条件1）、组份浓度—-—“补偿类质同像”一种熔体或溶液中如果缺乏某种组份，当从中晶出包含此种组份的矿物时,熔体或溶液中性质与之相似的其他元素就可以类质同像代换的方式加以补充.2)氧化还原电位.7、电负性；1衡量中性原子得失电子的难以程度2电负性（X)=I（电力能)+E(电子亲和能)3同一周期元素由左到右X值增大，酸碱度与之一致4金属与非金属分界线是元素酸碱性分界线5提供自然反应系中的酸碱度的标准6反映原子的电子层结构特征7决定元素在结合规律中的亲和性与酸碱性8、研究元素类质同像的地球化学意义1)、确定了元素的共生组合。
8-10元素的地球化学迁移
地球系统化学作用和化学迁移
3.水溶液中元素的迁移
地球表面2/3被水覆盖，各种盐度的含水流体对于地球火山活动、 岩浆作用、变质作用以及成矿作用等具有决定性的意义。
地球系统化学作用和化学迁移
③ 元素迁移到新的空间，形成稳定结合，沉淀或结 晶出新的矿物。
即:活化activation—转移migration—沉淀deposition
地球系统化学作用和化学迁移
地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
元素地球化学迁移的内涵：
① 空间上的位移表现为元素发生了重新分配、元素的分散和集 中的分带性；
钾长石
高岭石
水-岩化学作用
在不同pH值条件下，矿物水解的产物是不同的
白云母
在温度、压力增高时，粘土矿物可发生脱水反应
水-岩化学作用
研究表明：从岩浆中出溶的高温蒸汽相富含成矿组分以 及HCl等酸性组分，随温度降低从岩浆中分异的成矿流 体具有强酸性。
几乎所有象下面的矿石矿物沉淀反应:
MeCl2(aq)+H2S(aq) MeS+2H++2ClFeCln2-n+2H2S+1/2O2 FeS2+2H++H2O+nCl-
5)离子键化合物在水中极易溶解， 水是矿物和离子化 合物的良好溶剂。
地球系统化学作用和化学迁移
矿物在水中的溶解度：
具有离子键性的化合物及矿物大多属电解质，在水中 有较高的溶解度。具有离子－共价过渡型键的矿物多 属于弱电解质，在水中只有一部分电离成离子，如：
地球化学 期末复习提纲
地球化学期末复习提纲2014.01 |1、地球化学：研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学。
2、地球化学研究的基本问题：1)元素及同位素在地球及各子系统中的组成（丰度和分配）；2)元素的共生组合及赋存形式；3)元素的迁移和循环；4)研究元素（同位素）的行为；5)元素的地球化学演化。
3、电离能：从原子层中移去电子所需要的能量。
4、电子亲和能：原子得到电子所放出的能量。
5、电负性：中性原子得失电子的难易程度。
6、元素的地球化学亲和性：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。
7、根据亲和性把元素进行分类：亲硫元素（亲铜元素）、亲氧元素（亲石元素）、亲铁元素、亲气元素。
8、亲氧元素特点：（又称亲石元素），有惰性气体的电子层结构，即离子的最外电子层具有8电子惰性气体型（s2p6）的稳定结构，电负性较小，与氧形成高度离子键，亲氧元素与氧结合以后形成的氧化物、含氧盐等矿物是构成岩石圈的主要矿物形式，易熔于硅酸盐熔体，主要集中在岩石圈。
9、亲硫元素特点：（又称亲铜元素）有18或18＋2的外电子层结构，电负性较高，与硫形成高度共价键，亲硫元素和硫结合生成的硫化物、硫盐等常常和铜的硫化物共生，易熔于硫化铁熔体，主要集中于硫化物—氧化物过渡带；10、类质同像：某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点（原子、离子、配离子、分子）所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变，这一现象称为“类质同象”。
11、类质同像置换法则：（1）戈氏法则：该法则从相互置换的质点的电价、半径的角度判断，适用于离子键化合物。
A优先法则：两种元素电价相同，半径较小者优先进入矿物晶格。
B捕获允许法则：两种离子半径相似而电价不同时，较高价的离子优先进入矿物晶格。
C隐蔽法则：两个离子具有相近的半径和相同的电荷，则它们因丰度的比例来决定自身的行为，丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素进入矿物晶格，为主量元素所“隐蔽”。
论述元素地球化学迁移的影响因素
元素地球化学迁移是指地球上元素在大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的相互迁移过程。
而元素地球化学迁移的影响因素包括以下几个方面：一、地质作用地质作用是元素地球化学迁移的重要影响因素之一。
地球内部的构造运动和岩浆活动会影响地球上元素的迁移。
在火成岩的形成过程中，高温高压条件下会导致一些元素的迁移和浓缩，从而形成矿石资源；而在变质作用中，岩石的变形和重结晶过程也会影响元素地球化学的迁移，形成新的矿物和岩石。
二、气候环境气候环境是影响元素地球化学迁移的另一个重要因素。
气候环境的变化会导致地表水的流动和地表岩石的风化，从而影响元素的溶解和迁移。
在气候干燥的地区，地表水的流动较少，岩石的风化作用减弱，元素的迁移速率也会变慢；而在气候潮湿的地区，地表水的侵蚀作用会加剧，元素的溶解和迁移速率会相应增加。
三、生物作用生物作用也是影响元素地球化学迁移的重要因素之一。
植物和微生物在生长过程中会吸收周围土壤和水体中的元素，从而影响地球化学元素的平衡和迁移。
植物的生长会导致土壤中某些元素的浓缩，而微生物的代谢活动也会影响元素的迁移和转化。
四、人类活动人类活动也会对元素地球化学迁移产生影响。
工业生产、矿山开采、农业施肥等活动会导致大量的元素被排放到大气和水体中，从而改变地球化学元素的平衡和迁移速率。
工业废气中的重金属元素会在大气中迁移和沉积，对环境造成污染；而农业施肥导致的化肥残留也会影响土壤中元素的平衡和迁移。
地质作用、气候环境、生物作用和人类活动都是影响元素地球化学迁移的重要因素。
对于理解地球化学元素迁移规律，保护环境和资源利用具有重要意义。
需要加强对于这些影响因素的研究和认识，以实现人类与自然的和谐共生。
五、土壤特性土壤中的特性也是影响元素地球化学迁移的重要因素之一。
土壤中各种粒径成分的大小、分布、孔隙度和有机质含量等，会直接影响土壤中元素的迁移和分布。
砂土的孔隙度较大，水分渗透性强，导致土壤中的元素容易迁移；而黏土和壤土则因为孔隙度小、吸附能力强，使得土壤中的元素迁移速率较慢。
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其有机的组成部分，记录着作用的过程。
④ “量”、“质”和“动”的关系：查明元素在不同地质体中
的分布、分配及赋存形式，是研究元素地球化学迁移的事实基础；
而搞清楚元素迁移的途径、机制和物理化学条件，又是阐明元素
分布、分配规律的理论指导。
⑤ 自然界元素迁移的主要特点是有流体相参加(气相、水溶液
相、河熔南体理工相大及学-生机械物与相动力）学。院
② 元素在介质中发生空间位移，在这一阶段可以发 生形式变化，但不形成稳定的固相；
③ 元素迁移到新的空间，形成稳定结合，沉淀或结 晶出新的矿物。
即:活化activation—转移migration—沉淀deposition
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地球系统化学作用和化学迁移
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元素地球化学迁移：元素从一种赋存状态转变为另一 种赋存状态，并经常伴随元素组合和分布上的变化以 及空间上位移的作用。
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地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
元素的地球化学迁移过程包括了三个过程：
① 元素从原来固定（稳定的结合）状态转化为活动 （非稳定结合）状态，并进入迁移介质；
2) 水具有低粘度和大流动性。
3) 水具有很大表面张力，易于“润湿”矿物表面，吸 附在矿物表面渗透于岩石中，是矿物浸蚀和反应的介 质。
4) 水的H-O键能较大，H-O键共价性较高，液态水中 水分子解离度很小，水具有弱电离性
5)离河子南理键工大化学合-机械物与动在力水学院中极易溶解， 水是矿物和离子化 1133
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地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
观察元素迁移的方法
① 确定元素发生迁移首先应测定元素在空间、时间和 不同成因介质中含量的变化（等体积法和等阴离子 法）。
② 观察元素赋存状态的变化 ：如花岗岩中长石钠长石 化、黑云母的白云母化，是元素迁移作用的结果。
③ 作用物理化学条件的测算：各种地质地球化学界面 的对比，如内外接触带、海水－沉积物界面、氧化 －还原界面、地层中不同岩性间的界面等。
地球系统化学作用和化学迁移
矿物在水中的溶解度：
具有离子键性的化合物及矿物大多属电解质，在水中 有较高的溶解度。具有离子－共价过渡型键的矿物多 属于弱电解质，在水中只有一部分电离成离子，如：
Fe(OH)3 Fe3+＋3OH-
溶解度很低。如果水中含有大量H＋，反应向右移动，
使Fe(OH)3溶解。因此弱碱性弱电解质矿物易溶于酸性 溶液中。同理弱酸性弱电解质矿物也易溶于碱性溶液
地球系统化学作用和化学迁移
自然界的物质是不断运动的！元素也
必然包含其中！
不
同
地
球
化
学
储
库
之
间
元
素
循
环
火成岩河、南理沉工积大学岩-机和械变与动质力岩学院构成的岩石循环
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地球系统化学作用和化学迁移
按照运移营力(agent)和物质存在形式可将物质的迁 移分为如下几类：
(1) 化学和物理化学迁移－包括物质在硅酸盐熔体、 水溶液和气相中的迁移，物质的质点较小，通常呈 离子、分子或胶体。
浆、岩浆结晶分异形成火成岩；
(3)水－气化学作用：地表水和大气中H2O、O2、CO2 的相互作用和循环；
(4)岩－岩化学作用，如地外物质撞击地球表面的岩石、
在构造断裂带中岩石间的相互作用；
(5)有机化学作用，包括地表和地下的有机化学作用 ，
如河南石理工油大和学-机天械然与动气力学的院 形成过程。
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地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
元素地球化学迁移的内涵：
① 空间上的位移表现为元素发生了重新分配、元素的分散和集
中的分带性；
② 时间上的变化应涉及到从元素形成、演化发展到目前阶段的
整个历史，也包含某个时期元素活化、搬运和沉淀的阶段性；
③ 元素的迁移（量和质的变化）孕育在各种地质作用之中，为
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地球系统化学作用和化学迁移
3.水溶液中元素的迁移
地球表面2/3被水覆盖，各种盐度的含水流体对于地球火山活动、 岩浆作用、变质作用以及成矿作用等具有决定性的意义。
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地球系统化学作用和化学迁移
H2O的主要物理和化学性质 1) 水分子键强大，使水具有比其它分子化合物高的多 的沸点(100℃)，熔点(冰点)和临界温度，使水在很宽 温度范围内呈液相。
上章重点
1. 地球化学的亲和性
2.元素的地球化学分类（戈尔德施密特）
3.类质同象及其对微量元素地球化学行为 的控制
4.晶体场理论基本要点及对过渡元素行为 的控制
要求：能解释与之相关的地质现象！
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三、元素的地球化学迁移
本章内容
1. 地球系统的化学作用和化学迁移 2.水－岩化学作用 3.水－岩化学作用的影响因素 4.水岩化学作用的实例 5.元素迁移过程物理化学条件的判断标志
(2) 生物和生物化学迁移－物质的迁移与生物活动 有关，如光合作用、生物还原(硫)作用等。
(3) 机械迁移－元素的存在形式没有变化，物质以 岩屑、矿物碎屑等形式迁移。
地球化学主要研究元素的化学和物理化学迁移。
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地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
当环境发生物理化学条件变化、使元素原来的存在形 式变的不稳定时，为了与环境达到新的平衡，元素原 来的存在形式自动解体，而结合成一种新的相对稳定 的方式存在。所谓元素的迁移，就是化学元素的转移 再分配。
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地球系统化学作用和化学迁移
1. 地球系统的化学作用类型
按发生作用和生成物质的相、态进行分类，可以分为：
(1)水－岩反应和水介质中的化学作用，如大气降水与地
表岩石的相互作用，沉积盆地中物质的溶解－沉淀，
热液对围岩的交代作用等；
(2)熔－岩反应和熔浆化学作用：岩石部分熔融形成岩
中，如SiO2，GeO2，SnO2等。
具有共价键和金属键的化合物在水中的溶解度最低。
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地球系统化学作用和化学迁移
元素在水介质中迁移能力的影响因素
1. 元素的存在形式：如吸附态容易发生迁移、类质同 象进入矿物晶体则难以迁移；
2. 晶体化学键类型：离子键容易发生迁移、共价键与 金属键不容易发生迁移；