地球化学基础

1988版 《地球化学》
地球Βιβλιοθήκη Baidu学教材体系
绪论 第一章 太阳系和地球系统的元素
丰度 第二章 元素的结合规律与赋存状
态 第三章 水-岩化学作用和水介质中
元素的迁移 第四章 地球化学热力学与地球化
学动力学 第五章 微量元素地球化学 第六章 同位素地球化学 第七章 岩浆化学作用 第八章 有机地球化学 第九章 地球的化学演化
2
—绪学科论定义 3 学科特点
➢为什么不同时间，不同 空间形成的地质体的物质 组成不同？？
➢地球化学必须回答的问 题
不同地质历史时期形成的地壳物质也不相同。
—绪 论
自从Goldschmidt和Vernadsky的早期阶段以来，地 球化学已经成为一门成熟的科学，在地球科学中起 着中心科学的作用(plays a central role in the Earth Sciences Allegre,1995)，在过去50年中发展相当迅 速，从建立岩石，土壤，水，地壳和地幔物质化学 组成的分析方法角度出发，已经成为地球科学中解 疑释惑(explanatory)的学科(Allegre,1995)。
地球化学着重从地球的化学组成、化学作用和化学演化，即物
质的化学运动形式方面研究地球。
化
学
The Science of
地
地球化学 Earth Materials
球 科
地质学 Historical Geology
学
地球物理 Physical Geology
物 理 学
1.1 地球化学基本问题
自然地质作用除形成宏观地质体外，还造成大量 肉眼难以辨认的常量，微量元素和同位素成分的变 化，以及它们之间相互结合和赋存状态方面的微观 踪迹，包含重要的地质作用信息。应用现代分析测 试手段观察这些宏观和微观踪迹，可以深入揭示地 质事件的奥秘。
2004版 《地球化学》
地球内部不稳定核素自发衰变，释 放能量，提供地球物质运动的主要 能源。于是岩石发生熔融，岩浆侵 入，火山喷溢，构造运动，地表风 化剥蚀，沉积作用等等，造成全球 规模地质作用。持续数十亿年的地 质构造变动不断改变着地球外貌和 内部结构，也推动着元素及其同位 素化合，分异，迁移，活动。
▪ 陈俊和王鹤年主编：《地球化学》2004，南京大学 将其定为面向21世纪教材，13章，88万字；
地球化学教材体系
绪论 第一章 地球、地壳中化学元素的分
布与分配 第二章 元素结合规律与赋存状态 第三章 元素的地球化学迁移 第四章 微迹元素地球化学 第五章 同位素地球化学 第六章 常温水-岩体系地球化学 第七章 高温水-岩体系地球化学 第八章 硅酸盐熔融体系地球化学 第九章 有机地球化学 第十章 外部地圈与环境地球化学 第十一章 历史地球化学 第十二章 区域地球化学
这两种过程充满物理化学问题：
▪ 时间问题：地幔对流，分异作用和
消减作用进行了多长时间？它们最
地
初是在何时和何地开始的？是怎样
球
开始的？
化
学
▪ 具有实际意义的问题：
上述过程如何影响大陆地表？金、 铜、镍等有用金属如何成矿？人类 活动对地球的化学机器产生了怎样 的显著影响？对于人类生存环境产 生了怎样的影响？
地球化学思维
掌握地球化学的基本原理，基本知识和基本 技能。学会将地球科学问题转换为地球化学问题， 使用地球化学的思维方法和方法技术将地球化学 中的感性推断转变为理性理解，见微知著，然后 返回地质学研究，站在新的科学高度理解地质学 问题。
1 地球化学的基本问题及定义
地球是个及其复杂的物质体系。地球科学具有众多分支学科， 它们从不同侧面认识地球的过去和现在。
作为化学工厂
SiO2的花岗岩类固结，成为 陆壳的主要组成部分。
的地质循环
作为化学工厂 的地质循环
在活动性气体和有机质参 与下，与地壳岩石发生反 应，产生又一次化学分异。 这种情况下化学分离特别 清晰，SiO2集中于石英砂 和燧石中，铝进入粘土矿 物，钙进入灰岩，重金属 进入矿石。
当新的地幔物质被带到地表 暴露在地表营力下，分异岩 石再次被带到地下进入对流 地幔中，来自两种作用的能 量建立了进入岩石圈岩石流 体的循环。
这两种过程充满物理化学问题：
▪ 地幔对流：地幔对流怎样进行？何时产生？ ▪ 分异作用：上地幔中玄武岩怎样从橄榄岩中形成？
玄武岩又是如何形成花岗岩的？水和空气如何侵蚀 花岗岩中的矿物？ ▪ 更深层次问题：对流和分异的最终结果是什么？地 壳从地幔中分离的过程是怎样的？地壳物质通过消 减作用回到地幔达到一种平衡状态了么？拟或地壳 增长的总量如何？
地球内部热驱动地幔对流，
将深部物质带到大洋中脊地
表，温度压力降低导致组分
分离或分异形成玄武质熔岩，
富Si、K、Ca、Na、Al、Fe
和碱金属，然后固结为组成
洋壳的岩石，作为大洋岩石
圈板块的一部分离开大洋中
脊。在消减带向下再次进入
地幔。与此伴随的是进一步
的化学分离，产生的流(熔)
体向上进入大陆地壳作为富
地球化学基础
绪论—主要内容
➢ 地球化学的基本问题及定义； ➢ 地球化学发展简史； ➢ 现代地球化学及其发展趋势； ➢ 地球化学研究方法；
地球化学教材体系
▪ 赵伦山和张本仁编：《地球化学》1988，适用于地 球化学与勘查专业本科，计划学时100，可作为地质 类专业教学参考书。12章，60万字
▪ 韩吟文和马振东主编：《地球化学》2003，面向21 世纪课程教材。 9章，46万字
2003版 《地球化学》
地球化学教材体系
绪论 第一章 宇宙和地球的成因及组成 第二章 地壳及地幔中化学元素的
分布 第三章 晶体化学 第四章 地球化学热力学 第五章 稳定同位素地球化学 第六章 放射性同位素地球化学 第七章 水溶液化学作用 第八章 有机地球化学 第九章 风化作用地球化学 第十章 沉积-成岩作用地球化学 第十一章 岩浆作用地球化学 第十二章 变质作用地球化学 第十三章 元素地球化学循环
—绪 论
地质作用经久不息，元素迁移演化不止。地球 科学面对一个经历几十亿年发展演化、目前仍处于 强烈变动中的“活”地球。地质作用不但形成各种 宏观地质体，同时造成地质产物中不同的物质组成， 以及元素和同位素结合状态的微观现象。正是这些 宏观和微观地质现象记录着地球变迁历史。地球科 学的任务就是准确判读这一宏伟的自然“史卷”。