地球化学期末复习资料

1. 元素丰度及其表示方法

元素丰度是化学元素在一定自然体中的平均含量，通常指在较大自然体中的平均含量。如元素地壳丰度、元素地球丰度、元素太阳系丰度。若自然体占据一个较小的空间位置则称为元素的平均含量。

克拉克值：地壳中元素重量百分数的丰度值

区域克拉克值： 地壳以下不同构造单元中元素的丰度值

丰度系数： 某一自然体的元素丰度与另一个作为背景的自然体的元素丰度的比值 丰度表示法：

1） 重量丰度： 以重量单位表示的元素丰度

2） 原子丰度： 以原子百分数表示的某元素在全部元素的原子总数中的分数 3） 相对分数： 以硅原子的106原子为基数求其他原子的相对原子数

2. 微量元素的概念

习惯上将元素含量大于1%的称为主要元素，1%~0.1%的称为次要元素，小于0.1%的称为微量元素。微量元素是相对的，因研究体系的不同而不同。

Gast 认为：不作为体系中任何一相的主要化学组份存在的元素即为微量元素。某一元

素是否是微量元素与体系有关，而上述定义不适用于流体，海水和岩石中微量元素的共同特征：不明显影响体系的化学和物理特性。

热力学定义： 体系中浓度低到可以近似地用稀溶液的亨利定律来描述其行为的元素 微量元素含量变化范围比主量元素大

微量元素数量多，每种微量元素具有不同的化学性质 微量元素行为变化大，对地质过程敏感

3. 相容元素与不相容元素

当固液相共存时，某元素的D s/l

< 1，不相容元素；D

s/l

≥ 1，相容元素

4. 分配系数的概念及其影响因素

元素在不同相中含量的比值，

简单分配系数： ， h 为亨利系数，适用于温

压不变，两相之间达到热力学平衡且元素浓度服从亨利定律的稀溶液。

D s/l

< 1，不相容元素；D

s/l

≥ 1，相容元素 ，

影响因素： 地质体系的化学组成、温度、压力、氧逸度和挥发份

组分： Henry 常数与体系中主量元素的含量有关，基性体系中的不相容元素在酸性体系中的分配系数通常≥1(如Zr)

温度、压力： ln H Kd B RT ∆=-

+当热焓变化H ∆为一常数时，ln H

D B RT

∆=-+

氧逸度大小决定S等元素在岩体中的状态

5. 微量元素REE的富集和亏损的概念

当微量元素的总分配系数大于1时，元素在固相中富集；当其小于1时，元素在液相中富集Array

MORB来自于亏损地幔，LREE亏损，大陆上地壳，LREE

按稀土元素、球粒陨石标准化丰度特征可分布

1）轻稀土富集型：轻稀土比重稀土富集

2）平坦型

3）轻稀土亏损型：轻稀土比重稀土亏损

6．同位素比值富集和亏损概念

同位素比值：单位位置中某元素的重同位素和轻同位素的原子数之比

引入σ值：σ=（R样/R标-1）*1000‰表示样品与某一标准中两种同位素比值的相对千

分差

当σ> 0 ， R样>R标样品的重元素比标准元素的重元素富集

当σ< 0 , R样

7. 稳定同位素和放射性同位素概念

稳定同位素：原子核稳定，或其变化不能被察觉

放射性同位素：原子核不稳定，以一定的方式自发地衰变成其他核素的同位素

8. Nd ， Hf 模式年龄

Nd模式年龄就是根据一定的模式前提假设计算获得的一个样品从其源区分离至今的时间

9. Re亏损模式年龄和Os同位素代理等时线的概念

Re亏损模式年龄：T RD 代表地幔熔融时间的时间，假定的前提条件是地幔部分熔融程度较大（>30%）时橄榄岩中Re全部进入熔体，即（187Re/188Os）sample= 0

T RD=1

ln[((187Os/188Os)mantle-(187Os/188Os)sample)/( 187Re/188Os)mantle +1] λ

Os同位素代理等时线：当样品中Re受到后期地质作用或其他原因发生改变时，Re-Os体系遭受破坏，不能够成等时线年龄，这时用其他元素或组成（Al、Mg#、CaO、Lu、Yb、S）它比Re能更好的代表部分熔融程度，则它与187Os/188Os的拟合同样可以得到较好的线性拟合。由这种方法得到的等时线称为代理等时线

10. U-Pb谐和年龄不谐和年龄

206Pb*/238U为纵坐标207Pb*/235U 为横坐标的图

对于任何一个U-Th-Pb保持封闭的体系，其206Pb*/238U 和207Pb*/235U 两组年龄必然相同，且必定落在同一曲线 __ 一致曲线（谐和曲线）上该曲线上任何一点对应于一特定的年龄，其两组年龄相同，故而落在谐和曲线的年龄称为谐和年龄；若体系存在过程未保持封闭，则在数据点将落在曲线上方或下方，此时对应的年龄称为不谐和年龄（单个不谐和年龄无意义）

四．地壳、地幔、地核的主要化学组成的特点

1. 地壳：陆壳：花岗岩的上部+较基性的下部

洋壳

1）大陆地壳

上部地壳：由未变质的岩石和绿片岩相岩石组成，富集不相容和亏损不相容元素

上地壳下部：由英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗片麻岩为主的角闪岩相岩石组成

下地壳：由成分不同的麻粒岩相岩石组成

现在主要认为大陆地壳由沉积岩变质岩、侵入岩和火山岩镶嵌而成

特点：构造和化学的不均一性

2）洋壳

大洋地壳总成分相当于苦橄质玄武岩，它由玄武辉长岩加上不等厚的海洋沉积物

构成，具有了层结构特征，分为：

枕状玄武质熔岩

席状岩墙杂岩

辉长岩和超镁铁质组成的三堆积岩带

2. 地幔

1）上地幔：理论组成一份Hawii玄武岩 + 3份阿尔卑斯橄榄的混合（地幔岩） 2）下地幔：成分难以直接观察获得（比较均一）

CI 球粒陨石最能代表原始未分异地幔的平均化学组成

特点：地幔存在着区域和层状不均一性其垂直和侧向上的不均匀一性同位素

A．大陆地幔与大洋地幔有着明显不同

B．各大洋地幔之间具有不同的特征

C．洋脊—洋岛和岛弧地区的岩石有各自的地球化学特征，表明源区组成的差异

D．同位素不平衡现象存在，造成微区内同位素不均一性

3. 地核

外核 >> 过渡层（具有流体特征）>> 内核固态

化学组成模型： FeS – Fe 地核模型