第一章元素在地壳、地球中的分布

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重要元素的地球化学特征与分布规律

重要元素的地球化学特征与分布规律

重要元素的地球化学特征与分布规律地球化学是地球科学的一个分支,主要研究地球上各种元素及其化合物的存在情况、地球化学特征和规律。

其中,地球上的重要元素是地球化学研究的重点之一。

那么,这些重要元素的地球化学特征和分布规律是什么呢?一、碳的地球化学特征与分布规律碳是地球上最丰富的元素之一,不仅存在于地球的表层岩石和大气中,而且还存在于深部地球和海洋中。

碳主要以碳酸盐的形式存在于地球的表层岩石中,而全球大气中的二氧化碳则是碳最主要的形式之一。

此外,化石燃料的燃烧和人类工业活动也会导致二氧化碳排放,对全球气候变暖等产生重要影响。

二、氧的地球化学特征与分布规律氧是地球上最丰富的元素之一,广泛存在于地球的不同组成部分中,包括地壳、水、大气和生物体内。

在地壳中,氧主要以氧化物的形式存在于多种岩石和矿物中。

在水和大气中,氧主要以氧气分子形式存在。

在生物体内,氧则参与到许多生物代谢过程中,是维持生命的重要元素之一。

三、金属元素的地球化学特征与分布规律金属元素是地球上一些重要的元素之一,包括铁、铜、铝、锌、镁等。

这些元素在地壳中的分布广泛,铁是地壳中最丰富的金属元素,铝则是地壳中第三丰富的元素。

这些元素大多以氧化物、硫化物等形式分布在地球表层的岩石和矿床中。

不同岩石类型和地质环境对于金属元素的富集具有重要的影响,比如超级大陆的形成和储层形成等都对于金属元素的富集具有重要的影响。

四、硅的地球化学特征与分布规律硅是地球上最丰富的元素之一,也是地壳中第二丰富的元素。

大部分硅存在于地壳中的硅酸盐岩石和石英矿物中,同时也广泛存在于深海水和地下水中。

硅在地质作用中具有重要的作用,比如石英矿物的晶化过程、沉积物的成因和成岩作用等都与硅密切相关。

五、其他元素的地球化学特征与分布规律除了以上几种元素,地球上还存在着许多其他的重要元素。

比如氮、硫、磷等在生命体系中扮演着重要的角色。

另外,地球上也存在着一些稀有元素,比如锂、铈、钼等,它们的分布与地球内部的物质组成和地质作用有密切的联系。

勘查地球化学1PPT课件

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• 中的μ和σ,就得到一条拟合曲线,用该曲线与实 测的直方图相比较,看其符合程度,可以判断实 测分别是否服从正态分布,即分别形式检验。
• 只有服从正态分布的数据,才能使用数理统计的 方法。
• 常量元素分析结果服从正态分布,微量元素直方 图往往偏向高含量方向延伸,形成正向不对称分 布,但服从对数正态分布。
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• 二、元素在岩石圈中的分布量 • 1、克拉克值 • 元素在地壳中的平均分布量称为克拉克值,或丰度。 • 不同元素克拉克值的单位不一致; • 不同元素在地球各层圈的分配不一致; • 不同元素在不同岩石类型中的分配不一致; • 影响元素分布不均匀性因素:地质作用、元素本身。 • 2、浓度克拉克值 • 地质体中某元素的平均值与克拉克值的比值。 • 如果浓度克拉克值大于1,说明该元素在地质体中相对集
• 描述一组随机变量,最严格的办法就是求得这一组数据的
概率分布函数,即概率P与含量X的依赖关系:
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• 在化探数据处理时,从原始分析数据出发,首先 把含量分成间隔,然后统计落在各间隔内的样品
数(频数),再除以样品总数(n),求出频率,以频 率对间隔作图,就得出常用的直方图。
• 检验直方图是否呈正态分布,直方图是对密度函 数的一个近似表达。如果呈正态分布,则有正态
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• 六、元素迁移的影响因素
*
带、存在形式以及物理化学参数(T、P、pH、Eh)等, 并用这些标志进行找矿的一门科学。
• 2、研究对象
• 1)地球化学异常;
• 2)如何在给定的自然和经济条件下,合理、有效地应用 勘查地球化学技术方法,达到预定的找矿目标或其他目的。
• 3、研究内容 • 1)地球化学异常的发育特征; • 2)地球化学异常形成机制; • 3)地球化学异常的观测技术; • 4)地球化学异常的评价方法。

地球化学第一章太阳系和地球系统的元素分布和分配3

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
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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
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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
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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。

第一章 地球与地壳 (3)

第一章  地球与地壳 (3)
沉积岩:暴露在地表的岩石,经过风化、剥蚀在原
地或经搬运堆积下来,经过成岩作用而形成的岩石。 类型:碎屑岩类,粘土岩类,生物化学岩类。
变质岩:由地球内力作用引起的岩石性质的变化过
程总称为变质作用。由变质作用形成的岩石,就是变 质岩。变质作用的因素:温度、压力和化学因素。
岩浆岩
主要类型的岩浆岩:花岗岩、正长岩、花岗闪长岩、石 英闪长岩、闪长岩、辉长岩、橄榄辉绿岩、辉绿岩、纯 橄榄岩。平均矿物成分:长石、石英、辉石、云母、橄 榄石、角闪石、霞石、不透明矿物、磷灰石等。
主要造岩矿物
石英长石 Biblioteka 母角闪石辉石 橄榄石
单晶并形成晶簇,或为致密块状、粒状集合体,无解理、晶 面具玻璃光泽、贝壳状断口为油脂光泽,硬度7,比重2.65, 质纯者称为水晶,无色透明。各类岩石中都较常见
包括钾长石、钠长石和钙长石三个基本类型,单晶体呈板状, 白色或灰白色,玻璃光泽,硬度6.0-6.5,比重2.61-2.65, 有两组近似正交的完全解理
矿物:单个元素或若干元素在一定地质条件下形成的 具有特定理化性质的化合物,是构成岩石的基本单元。
矿物的特征
矿物的形态
矿物的单体形态有一向的柱状或针状,两相延伸的板状和 片状,三相等长的立方体、八面体等;集合体形态有纤维状 和毛发状;鳞片状;粒状和块状。坚实集合体称为致密块状, 疏松的则称土状。放射状、簇状、鲕状和豆状、钟乳状、葡 萄状、肾状和结核状等。
岩浆岩分类简表
浅成岩
侵入岩体与喷出岩体产状示意图
由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相 接触的关系,称为岩浆岩的产状。根据岩体在地壳中形成的深 度和方式,可分为喷出岩体和侵入岩体,后者又可再分为深成 岩体和浅成岩体。按岩体的形状及其与上覆岩层的关系,可分 为岩盆(②)、岩盖(④)、岩床(③)、岩鞍(⑤)、岩株(⑥)、岩 瘤(⑧)、岩脉(⑨)等。其中①是岩基,⑦是岩浆底辟

《主量元素地球化学》课件

《主量元素地球化学》课件

现代阶段
现代科技的应用使得主量元素地 球化学研究更加深入和广泛,研 究领域不断拓展,研究方法和技 术也不断创新和完善。
02
主量元素在地壳中的分布 与迁移
主量元素在地壳中的分布规律
区域分布规律
主量元素在地壳中的分布呈现明显的区域性特征,受到地 球形成与演化历史、地质构造、岩浆活动等多种因素的影 响。
主量元素地球化学与环境科学的交叉研究
总结词
研究主量元素在环境中的迁移、转化和 归宿,以及它们对环境和生态系统的生 态效应。
VS
详细描述
环境科学主要关注地球上各种环境因素和 人类活动对环境的影响,而主量元素地球 化学则关注主量元素在环境中的迁移、转 化和归宿。通过交叉研究,可以更深入地 了解主量元素对环境和生态系统的生态效 应,为环境保护和治理提供科学依据。
主量元素地球化学在地质灾害预测中的应用
• 总结词:地质灾害预测是主量元素地球化学的一个重要应用方向,通过分析地质体中元素的异常变化,可以预 测地质灾害的发生。
• 详细描述:主量元素地球化学在地质灾害预测中具有重要的作用。许多地质灾害,如地震、火山喷发、滑坡等,都与地壳中元素的异常分布和活动有关。通过分析地质体中元素的丰度 、分布和活动性,可以预测地质灾害的发生。例如,在地壳板块边界,由于地壳应力作用,常常会发生地震和火山喷发。通过分析这些区域的地壳元素组成和活动性,可以预测地质灾 害的可能性和影响范围。此外,主量元素地球化学还可以用于研究地质演化过程,为地质学研究提供重要的理论依据。
熔融迁移
在高温条件下,地壳中的岩石发生熔 融,主量元素以熔融态的形式进行迁 移。
水溶迁移
主量元素可溶解于水溶液中,随着地 下水的流动而发生迁移。
岩浆作用迁移

地球,地壳中化学元素的分布与分配2

地球,地壳中化学元素的分布与分配2

图1.25地球立体透视图
C
B:假想的地球剖面.
陆壳、洋壳、莫霍
面以及岩石圈和软
流圈的位置;
C:目前地球最深的 矿井-南非 Carletonville金矿3.8km;最深的钻孔俄罗斯克拉半岛
Murmansk 12km.
B
地地地图
壳幔核 1
. /, /,
. %.
仅 占 地 球 总 质 量
0
占 整 个 地 球 质 量 约
地热(温)梯度(geothermal gradient)(地热增温率):
dT/dz-随深度增加增大,浅部15-40℃km-1。与位置有关。 局部地区短时间内,岩浆到达地表后和冷凝前dT/dz较大
温度向下升高,热从地球中传输出来。这种热被认为产生 于地球早期(>4.4Ga)致密物质沉降地核使重力能转化为热 能中。设想地球被一个如火星大小的星体撞击,那么目前 从地球内逸出的热就是撞击形成的,且加入到住留于大陆 地壳中的放射性元素(K,U和Th)衰变产生的热中。
核幔边界
据地震波确定地球内部结构 P-压缩地震波-主波-纵波-波 长与传播方向一致,在固体 和流体中传播 S-剪切地震波-次波-横波-波长 与传播方向垂直,只在固体 中传播 地震波的反射/折射确定地球 内部物质密度和弹性突变
地震波速随 深度的变化 -(White,2001)
表1.12 地球内部圈 层结构及各 层圈主要地 球物理数据
生机勃勃 的地球
生机勃勃 的地球
生机勃勃 的地球
地球最初是熔融体, 在形成后早期分异成化学组成 不同的层或壳. 通过地球物理,模拟实验和与天体 物质对比获得地球内部物质组成,结构,密度,
温度和压力等数据.
根据压缩地震波-P(纵波-波长与传播方向一致,能 通过固体和流体)和剪切地震波-S(横波-波长与传 播方向垂直,只能在固体中传播)的反射和折射, 地 球内部物质密度和弹性不均一, 在一定深度表现为 突变. 得出地球内部具有壳层结构, 由表及里分成 地壳、地幔和地核三部分.

元素在地壳中的分布

元素在地壳中的分布

元素在地壳中的分布嘿,同学们!你们知道吗?咱们脚底下的这大地,就像一个超级大的百宝箱,里面藏着各种各样的元素。

今天我就来和你们聊聊元素在地壳中的分布,这可神奇啦!你想想,地壳就像是一个巨大的舞台,而各种元素就是在这个舞台上表演的“演员”。

有的元素是超级明星,到处都能看到它们的身影;有的元素呢,则像是害羞的小朋友,躲在角落里不怎么露面。

先说氧元素吧,它简直就是这个舞台上的大主角!占了地壳质量将近一半呢!这就好比氧元素在舞台上光芒四射,谁都没法忽视它的存在。

咱们呼吸的空气里,到处都是氧,它就像我们最亲密的伙伴,时刻陪伴着我们。

“难道你们能离得开氧吗?”硅元素也不示弱,它就像是氧元素的好搭档,在地壳中的含量也特别高。

硅元素构成的石头、沙子,到处都是。

咱们盖房子、修马路,都少不了它。

铝元素呢,就像是个活泼的小精灵。

很多日常用品,像锅碗瓢盆,都有它的参与。

“你们说,没有铝,我们的生活得多不方便呀?”铁元素就像一个强壮的大力士。

建筑、交通工具,到处都需要它出力。

没有铁,哪来的高楼大厦,哪来的飞驰的火车呀?而像金、银这些珍贵的元素,它们就像舞台上神秘的嘉宾,数量稀少,可一旦出现,那就是众人瞩目的焦点。

那为什么元素在地壳中的分布会不一样呢?这就好比在一个班级里,有的同学成绩特别好,特别突出;有的同学虽然也不错,但没那么显眼。

元素在地壳中的分布,受到了好多因素的影响。

比如说,形成这些元素的条件不一样,它们在地球上出现的多少也就不同啦。

总之,元素在地壳中的分布真是太奇妙啦!就像一个充满惊喜的大宝藏,等着我们去探索,去发现。

“难道你们不想更深入地了解这个神奇的世界吗?”我反正是特别期待能知道更多关于它们的秘密!。

地球化学讲义第一章

地球化学讲义第一章

中国地质大学地球科学学院地球化学系制作,2010年6月1日更新
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由表可知:
地 球 化 学
对于这样的数据我们应有一个正确的的评价: 首先这是一种估计值,是反映目前人类对太阳系的认识 水平,这个估计值不可能是很精确的,随着人们对太阳系以 至于宇宙体系的探索的不断深入,这个估计值会不断的修正; 它反映了元素在太阳系分布的总体规律,虽然还是很粗 略的,但从总的方面来看,它反映了元素在太阳系分布的总 体规律. 如果我们把太阳系元素丰度的各种数值先取对数,随后 对应其原子序数作出曲线图(如下图)时,我们会发现太阳 系元素丰度具有以下规律:
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地 球 化 学
2.陨石的平均化学成分
要计算陨石的平均化学成分必须要解决两个问题:首先要了 解各类陨石的平均化学成分;其次要统计各类陨石的比例.各 学者采用的方法不一致.(V.M.Goldschmidt 采用硅酸盐:镍铁:陨硫铁=10:2:1).陨石的平均化学成分计算结果如下:
宇航员
月球车
火星车
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地 球 化 学
太阳系景观
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地 球 化 学
(二) 陨石的化学成分
陨石是从星际空间降落到地球表面上来的行星物体的碎片.陨石 是空间化学研究的重要对象,具有重要的研究意义: ① 它是认识宇宙天体,行星的成分,性质及其演化的最易获取, 数量最大的地外物质; ② 也是认识地球的组成,内部构造和起源的主要资料来源; ③ 陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的"前生物物质", 对探索生命前期的化学演化开拓了新的途径; ④ 可作为某些元素和同位素的标准样品(稀土元素,铅,硫同位 素).

地球化学中的元素地球化学行为与地球形成机制研究方法

地球化学中的元素地球化学行为与地球形成机制研究方法

地球化学中的元素地球化学行为与地球形成机制研究方法地球化学是研究地球上化学元素存在、分布、转移和环境效应等方面的学科。

元素地球化学行为与地球形成机制研究方法是地球化学研究的重要内容,本文将介绍地球化学中的元素地球化学行为以及研究这些行为的方法。

一、地球化学行为的基本概念在地球化学中,元素地球化学行为是指地球上元素在地球系统中的分布、转换和循环等过程。

了解元素地球化学行为可以帮助我们揭示地球的起源、演化和变化规律。

元素地球化学行为主要包括以下几个方面:1. 元素在地壳中的分布:地壳是地球最外层的固体壳层,包括陆壳和海壳。

不同元素在地壳中的分布不均匀,有些元素丰富,而有些元素相对较少。

了解元素在地壳中的分布可以帮助我们研究地球的成分和地球壳的形成机制。

2. 元素的富集与稀释:地球上某些地方可能富集了某种元素,形成了矿床或矿点;而其他地方则可能存在元素稀释的现象。

这些元素的富集与稀释与地球内部、外部环境条件等有密切关系,研究这些现象可以帮助我们了解地球的资源分布和形成机制。

3. 元素的转移与迁移:元素在地球系统中可以通过地球体系内部和地球体系之间的相互作用进行转移和迁移。

例如,岩石的风化、溶解和沉积作用可以将元素从地壳中释放出来,进入水体或大气中。

了解元素的转移与迁移过程可以帮助我们揭示地球系统中不同组分之间的相互作用和能量传递规律。

4. 元素的循环和生物地球化学行为:生物活动对地球化学行为也有重要影响。

例如,植物的吸收作用可以将元素从土壤中吸收到植物体内,进而进入食物链。

动物的新陈代谢过程、有机物的分解和燃烧等过程也会影响元素的循环和地球化学行为。

二、元素地球化学行为研究方法为了研究元素地球化学行为,地球化学家采用了多种不同的方法和技术。

下面介绍几种常用的研究方法:1. 地球化学剖面方法:地球化学剖面是指沿着某一条地理剖面收集样品,并对其进行元素分析。

通过对地球化学剖面的研究,可以得到地壳中不同元素的含量、分布和变化规律,揭示地球元素地球化学行为的时空差异。

地壳中常见的化学元素及其分布规律

地壳中常见的化学元素及其分布规律

地壳中常见的化学元素及其分布规律地壳是地球表面的最外层,它由各种化学元素组成。

这些元素的分布规律对于我们了解地球的构成和地球化学过程至关重要。

在地壳中,有一些元素特别常见,它们在地壳中的含量较高,并且在地球各个地区都有相对稳定的分布规律。

首先,氧气是地壳中最常见的元素之一。

氧气是地球上最丰富的元素,它占地壳质量的约46.6%。

氧气主要以氧化物的形式存在于地壳中,如二氧化硅、二氧化铝等。

氧气在地壳中的分布规律与地球的地质构造有关,它主要存在于地壳的上层,特别是地壳的表面。

其次,硅是地壳中含量较高的元素之一。

硅是地壳中第二丰富的元素,占地壳质量的约27.7%。

硅主要以硅酸盐的形式存在于地壳中,如长石、石英等。

硅的分布规律与地球的岩石类型有关,它主要存在于火成岩和变质岩中,而沉积岩中的硅含量相对较低。

此外,铝也是地壳中常见的元素之一。

铝占地壳质量的约8.1%。

铝主要以铝硅酸盐的形式存在于地壳中,如长石、云母等。

铝的分布规律与地球的岩石类型和地质构造有关,它主要存在于火成岩和变质岩中,而沉积岩中的铝含量相对较低。

除了氧气、硅和铝,地壳中还含有其他一些常见的元素,如铁、钙、钠、钾等。

这些元素的含量较高,它们在地球各个地区的分布规律也较为稳定。

铁主要以氧化铁的形式存在于地壳中,它广泛分布于各种岩石中。

钙主要以碳酸钙和硫酸钙的形式存在于地壳中,它主要存在于沉积岩和火成岩中。

钠和钾主要以氯化钠和硫酸钾的形式存在于地壳中,它们在海水和盐湖中含量较高。

总的来说,地壳中常见的化学元素具有一定的分布规律。

这些元素的分布与地球的地质构造、岩石类型和地球化学过程密切相关。

通过研究地壳中元素的分布规律,我们可以更好地理解地球的构成和演化过程,为地质勘探和资源开发提供科学依据。

化学元素在自然界中的分布与应用

化学元素在自然界中的分布与应用

化学元素在自然界中的分布与应用化学元素是构成万物的基本单位,它们在自然界中的存在和分布方式多种多样,因而具有广泛的应用价值。

本文将从地壳中的化学元素分布、地球内部的元素运移、矿物与岩石中的元素组成、大气与水中的元素含量等方面进行探讨,旨在展示化学元素在自然界中的重要性和应用前景。

地壳中的化学元素分布地壳是地球上最外层的固体岩石壳层,其平均厚度约为35公里。

地壳中包含了丰富的化学元素,主要包括氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾等元素。

其中,氧是地壳中含量最丰富的元素,占地壳总质量的46.6%,其次是硅,占21.2%。

这些元素以不同形式存在于各种矿物和岩石中,通过地质作用不断运移和变化。

地球内部的元素运移地球内部包括地幔和核,其中地幔又分为上、中、下三部分。

地球内部的高温高压条件对化学元素运移和重新组合产生了深远影响。

地幔中含有丰富的镁、铁等金属元素,这些元素在地球内部通过熔融作用和构造活动不断向地表运移,参与了岩浆活动和火山喷发过程。

矿物与岩石中的元素组成矿物是含有一定化学成分并具有一定结晶形态的天然固体物质,在地壳中广泛存在。

不同矿物含有不同类型和含量的化学元素,这些元素组成了各种类型的岩石。

例如,含有二氧化硅和氧化铁等成分的石英矿物构成了石英岩;含有碳酸盐类及镁、钙等元素成分的方解石构成了大理石。

大气与水中的元素含量大气和水是地球上重要的两大环境载体,其中也包含了丰富的化学元素。

大气中氮氧、二氧化碳等气体元素对维持生态平衡起着至关重要的作用;水体则含有各种金属离子如钙离子、镁离子等,是生命体系生存发展所必须。

同时,大气和水也受到人类活动带来的污染影响,如工业废气排放、农业化肥流失等导致了环境中重金属和有机污染物超标。

化学元素在应用中的拓展在日常生活和工业生产中,无处不在地体现了各种化学元素的应用价值。

例如,金属铜广泛应用于电工电路制造;硅材料被广泛应用于半导体产业;氮气在制备氨肥和合成药品过程中扮演着重要角色;锂等金属元素被广泛应用于电池制造等领域。

元素地球化学

元素地球化学

元素地球化学第一章:导论◆地球化学的三个主要分支:①元素地球化学②同位素地球化学③实验地球化学◆元素地球化学:是地球化学最主要的分支学科,它通过逐一阐明个别元素的地球化学和宇宙化学特征及其与其它元素的组合关系来研究自然界化学演化规律的学科,是地球化学的传统研究内容和主干学科。

它力求完整地了解元素的地球化学旋回及其演化历史和原因,揭示元素含量变化对自然过程的指示意义◆元素地球化学主要研究内容和任务:(1)每个或每组化学元素的地球化学性质;(2)元素或元素群在自然界的分布、分配情况;(3)元素相互置换、结合、分离的规律和机制;(4)元素的存在形式、组合特点、迁移条件;(5)每个元素的地球化学旋回及其演化历史和原因(6)应用于地球资源、环境和材料的研究、预测、开发和保护。

◆元素地球化学的研究方法:(1)地质研究方法;(2)高灵敏度、高精度、快速和经济的测定和分析手段:ICP-MAS、ICP-AES、X荧光、电子探针等等;(3)各种地球化学模拟实验研究;(4)一些物理化学、热力学等理论的应用;(5)计算机技术在处理大量数据方面的广泛应用。

◆戈尔德施密特的元素地球化学分类:亲铁元素Siderophile:富集于陨石金属相和铁陨石中的化学元素。

它们与氧和硫的结合能力均弱,并易溶于熔融铁中;在地球中相对于地壳和地幔,明显在地核内聚集。

其离子最外层电子数在8~18之间。

典型的秦铁元素有镍、钴、金、铂族元素。

亲石元素lithophile:在陨石硅酸盐相中富集的化学元素;在地球中它们明显富集在地壳内,有较大的氧化自由能。

在自然界中都以氧化物,含氧盐,特别是硅酸盐的形式出现。

如硅、铝、钾、钠、钙、镁、铷、锶、铀、稀土元素等。

其离子最外层电子数为2或8。

亲铜元素chalcophile:在陨石硫化物相和陨硫铁(FeS)中富集的化学元素;在自然界中,它们往往易与S2-结合成硫化物和复杂硫化物。

如硫、铜、锌、铅、镉、砷、银、硒、碲、锑等。

《地球化学》课程笔记

《地球化学》课程笔记

《地球化学》课程笔记第一章:地球化学概述一、地球化学的定义与范畴1. 定义地球化学是研究地球及其组成部分的化学组成、化学作用、化学演化规律以及这些过程与地球其他物理、生物过程的相互关系的学科。

2. 范畴地球化学的研究范畴包括但不限于以下几个方面:- 地球的物质组成和结构- 元素在地球各圈层中的分布、迁移和循环- 岩石和矿物的形成、演化和分类- 生物与地球化学过程的相互作用- 地球表面环境的化学演化- 自然资源和能源的地球化学特征- 环境污染和生态破坏的地球化学机制二、地球化学的研究内容1. 地球的物质组成- 地壳:研究地壳的化学成分、岩石类型、矿物组成及其变化规律。

- 地幔:探讨地幔的化学结构、岩石类型、矿物组成和地球化学动力学过程。

- 地核:分析地核的物质组成、物理状态和地球化学性质。

- 地球表面流体:研究大气、水圈和生物圈的化学组成和演化。

2. 元素地球化学- 元素的丰度:研究元素在地壳、地幔、地核中的丰度分布。

- 元素的分布:分析元素在地球各圈层中的分布规律和影响因素。

- 元素的迁移与富集:探讨元素在地质过程中的迁移机制和富集条件。

- 元素循环:研究元素在地球系统中的循环路径和循环速率。

3. 岩石地球化学- 岩石成因分类:根据岩石的化学成分、矿物组成和形成环境对岩石进行分类。

- 岩浆岩地球化学:研究岩浆的起源、演化、结晶过程和岩浆岩的地球化学特征。

- 沉积岩地球化学:分析沉积物的来源、沉积环境和沉积岩的地球化学特点。

- 变质岩地球化学:探讨变质作用过程中岩石的化学变化和变质岩的地球化学特征。

4. 矿物地球化学- 矿物的化学成分:研究矿物的化学组成、晶体结构和化学键合。

- 矿物的形成与变化:探讨矿物的形成条件、变化过程和稳定性。

- 矿物物理性质与地球化学:分析矿物的物理性质与地球化学环境的关系。

- 矿物化学分类:根据矿物的化学成分和结构特点进行分类。

5. 生物地球化学- 生物地球化学循环:研究元素在生物体内的循环过程和生物地球化学循环的模式。

第一章元素的丰度与分布

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。

地壳中化学元素的分布

地壳中化学元素的分布

三.地壳中化学元素丰度研究
1. 地壳中化学元素丰度研究历史
1) 克拉克(19最早开始计算地壳的平均化学成分。采用包括岩石圈、水圈和大 气圈的广义地壳。它们的质量比分别是93%、7%、0.03%。其计算的地壳平 均化学成分实际上是这三个地圈化学组成的综合
2) 戈尔德施密特采用挪威南部古老片麻岩地区的冰川粘土 3) 维诺格拉多夫根据粘土和页岩的平均化学成分
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”。
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)
Taylor对于陆壳总体成分模式提出如下设想: (3)太古宙陆壳以“双模式”基性岩-长英质火成岩组合为特征。基性岩为地 幔部分熔融形成的玄武岩、科马提岩等。长英质火成岩为富钠的深成岩(TTG 岩套的英云闪长岩、0.63 0.72 0.88 0.67 0.65
*上地壳的REE质量平衡计算时,采用页岩:砂岩:碳酸岩:蒸发岩=72:11:15:2 +上地壳的REE采用PAAS减去20%
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)
三.地壳中化学元素丰度研究
4) 泰勒采用花岗岩和玄武岩的质量比为1:1进行计算。并简单地用花岗岩和玄 武岩的标样来代替

地壳中化学元素的分布

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

地球化学知识点总结(详细)

地球化学知识点总结(详细)

第一章克拉克值:元素在地壳中的丰度,称为克拉克值。

元素在宇宙体或地球化学系统中的平均含量称之为丰度。

丰度通常用重量百分数(%),PPM(百万分之一)或g/t表示。

2 .富集矿物:指所研究元素在其中的含量大大超过它在岩石总体平均含量的那种矿物。

3. 载体矿物:指岩石中所研究元素的主要量分布于其中的那种矿物。

4. 浓集系数 =工业利用的最低品位/克拉克值。

为某元素在矿床中可工业利用的最低品位与其克拉克值之比。

5.球粒陨石:是石陨石的一种。

(约占陨石的84%):含有球体,具有球粒构造,球粒一般为橄榄石和斜方辉石。

基质由镍铁、陨硫铁、斜长石、橄榄石、辉石组成。

划分为: E群——顽火辉石球粒陨石,比较稀少;O群——普通球粒陨石: H亚群—高铁群,橄榄石古铜辉石球粒损石;L亚群—低铁群,橄榄紫苏辉石球粒陨石; LL亚群—低铁低金属亚群;C群——碳质球粒陨石,含有碳的有机化合物和含水硅酸盐,如烷烃、芳烃、烯烃、氨基酸、卤化物、硫代化合物等。

为研究生命起源提供重要信息。

分Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。

Ⅰ型其非挥发性组成代表了太阳系星云的非挥发性元素丰度。

6.浓度克拉克值=某元素在地质体中的平均含量/克拉克值,反映地质体中某元素的浓集程度。

1.陨石在地化研究中的意义:(一)陨石的成分是研究和推测太阳系及地球系统元素成分的重要依据:(1)用来估计地球整体的平均化学成分。

1陨石类比法,即用各种陨石的平均成分或用球粒陨石成分来代表地球的平均化学成分。

2地球模型和陨石类比法来代表地球的平均化学成分,其中地壳占质量的1%,地幔31.4%,地核67.6%,然后用球粒陨石的镍—铁相的平均成分加5.3%的陨硫铁可以代表地核的成分,球粒陨石的硅酸盐相平均成分代表地壳和地幔的成分,用质量加权法计算地球的平均化学成分。

(2)I型碳质球粒陨石其挥发性组成代表了太阳系中非挥发性元素的化学成分。

(二)陨石的类型和成分是用来确定地球内部具层圈结构的重要依据:由于陨石可以分为三种不同的陨石—石陨石、石铁陨石和铁陨石,因而科学家设想陨石是来自某种曾经分异成一个富含金属的核和一个硅酸盐外壳的行星体,这种行星经破裂后就成为各种陨石,其中铁陨石来自核部,石铁陨石来自金属核和硅酸盐幔的界面,而石陨石则来自富硅酸盐的幔区。

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元素在地壳、地球中的分布
③核素的分布量,大体随原子量的增大而降低。
④原子量(质量数)为偶数的核素其总分布量 大于奇数核素,在同一元素的同位素组成中, 中子数为偶数的同位素的分布量大于奇数同位 素。如19K,32S有下列规律:
39K=93.1% 40K=0.0118% 41K=6.88%
32S=95.018% 34S=4.215%
元素在地壳、地球中的分布
第三节 水圈、大气圈和生物圈的成分
水圈由海水和陆地水所组成,包括海洋、河流、湖 泊、沼泽、咸湖、内海、冰盖和冰川、土壤水和地下 水等各种水体。
大气圈指分布于岩石圈表面及外部的空气层,其成 分主要为N2、O2、Ar、CO2等, 这四种气体即占大气总 体积的99.65%。
生物圈是地球表部植物、动物和微生物生息活动的 空间部分。在大气圈10km高空,地壳断裂的3公里深处 都发现有生物存在,但大量生物则集中分布在地表和 水圈上层。其成分主要为:O、C、H其次是Ca、K、Si、 Mg、P、S等元素。
①元素的克拉克值,大体上具有随原子序数 增大而减低的趋势,分布量最多的元素一般 位于周期表的前端。H、He、Li、Be、B和惰 性气体的含量明显降低。
元素在地壳、地球中的分布
②偶数规则
周期表上原子序数为偶数的元素的总 分布量(86.36%)大于奇数元素的总分 布量(13.64%)。
相邻元素之间,偶数元素的分布量大 于相邻奇数元素。
地球圈层结构的解释:地球物理模型+岩石学 模型+高温高压实验
元素在地壳、地球中的分布
地球内部壳层分带 的根本原因在于化 学组成的不同,以 及类似化学成分在 不同深度上有着不 同的稳定矿物组合 与晶体结构。
元素在地壳、地球中的分布
地壳
大水(层) 洋沉积物 地玄武岩 壳辉长岩
蛇 沉积物 绿 枕状熔岩 岩 席状岩墙杂岩 套 镁铁质堆积岩
元素在地壳、地球中的分布
某一元素在地壳中的总 重量(吨)
(重量)克拉克值=
地壳总重量(吨)
原子克拉克值:以原子百分数所表示的 元素相对含量(=重量克拉克值/原子量 ×100)
元素在地壳、地球中的分布
宇宙丰度单位(Cosmic abundance unit, 简称c.a.u.):取硅原子数等于一百万个 原子,并以此为基数,求出其它元素的相 对原子数
核素:由不同数量的质子和中子按一定结 构组成各种元素的原子核,称为核素。相 同质子数的核素构成元素。 丰度:泛指任何宇宙体或地质体中元素的 平均含量。元素在地壳中的丰度又称克拉 克值。
元素在地壳、地球中的分布
分布:是指元素在各种宇宙体或地质体中的 含量。如,元素在地壳中的分布。 分配:是指元素在宇宙体或地质体各部分或 各区段中的含量。如,元素在地壳花岗岩中 的分配。 分布是描述一个总体的量,而分配这是描述 这个总体中局部的量。 分布/分配(Distribution) 在西方国家并 无严格区分。
由于地球的去气作用,产生了地球外部的原始大气, 其成分主要是H2、CH4、NH3、N2、CO、CO2、H2O等,大气 圈是还原的。原始水圈中因含有HF、H3BO3、SiO2,估计 当时地表水的PH值接近1-2。
元素在地壳、地球中的分布
元素在地壳、地球中的分布
人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。
现代大洋地壳的岩石层序与产于大陆 地壳上的蛇绿岩套比较一致,因而人们 认为蛇绿岩套代表古洋壳的残片。大洋 地壳总体上相当于玄武质成分。
元素在地壳、地球中的分布
大陆地壳
闪长质到英云闪长质成分。 绿片岩相:花岗闪长岩—花岗岩成分,不同构
造环境的岩性有所不同 角闪岩相:花岗闪长岩—英云闪长岩
麻粒岩相:主要是双峰式组合,即以基性麻粒岩 和酸性麻粒岩为主,总体上相当于 闪长质。
元素在地壳、地球中的分布
第四节 地球发展历史中的化学演化
原始地球是由气体和尘埃组成,这些物质经过重力聚 集产生吸积作用,逐步形成了密度较大的星体,地球在 早期的吸积过程中逐渐形成了原始的地核和地幔。大约 在30亿年以前,由下地幔部分熔融形成上地幔,由地幔 岩石的部分熔融作用(火山活动)逐渐演化出地壳。
33S=0.75% 36S=0.017%
元素在地壳、地球中的分布
元素和核素在太阳系中的丰度与地壳类似, 只是H和He的丰度高,是一种正常情况。
Li、Be、B的丰度明显偏低,是因为在恒星演 化初期,可以发生有质子参加的热核反应,使 Li、Be、B迅速转变为He的同位素4He。
地球和陨石中气态元素的丰度值极大地低于太 阳系中各元素的丰度,这与这些元素逃逸到宇 宙空间有关。
元素在地壳、地球中的分布
地壳
地幔
闪长质成分 橄榄岩
地核 Fe、Ni合金
地球:Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na 地幔:O>Mg>Si>Fe>Ca>Al>Na>Ti>Cr>Mn 地壳:O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H
元素在地壳、地球中的分布
第二节 元素和核素在地壳中的分布
元素在地壳、地球中的分布
第一章 元素在地壳、地球中的分布 第一节 地壳的结构和组成 第二节 元素和核素在地壳中的分布 第三节 水圈、大气圈和生物圈的成分 第四节 地球发展历史中的化学演化
元素在地壳、地球中的分布
第一节 地壳的结构和组成
有关地球内部结构和组成方面的了解主要靠地 球物理资料(地震波、重力等)、高温高压实 验,天体物质,地幔和地壳中的岩石包体、正 在喷发的火山物质以及科拉超深钻(11515米) 等间接或直接了解地球内部结构的信息。中国 的超深钻计划正在实施。
大陆地壳的平均厚度大约为38km
元素在地壳、地球中的分布
上 岩石圈地幔 地 软流圈地幔 幔 上地幔下部
400km
下 过渡带 地 下地幔 幔(未亏损)
实际上,莫霍面是一个化学界面(化 学间断面),即地壳与地幔间是一个 化学成分突变面,而地壳内部的地震 波速的变化界面仅仅是物理界面。
400公里处存在一个物理间断面,它 是尖晶石转变为橄榄石的相变界面。 400公里以下被称为下地幔或者深地 幔,通常在上、下地幔间存在一个过 渡带。
元素在地壳、地球中的分布
壳幔成分的交换
下地壳物质通过折沉作用下沉到地幔及软流 圈中,岩浆通过垫底作用侵入到地壳底部和 地壳中。
由于地幔热柱的活动,上地幔中地温梯度的 升高,软流圈上移,部分岩石圈就变成了软 流圈,于是产生的岩浆便带有岩石圈地幔的 某些特征,如钾玄质岩浆,富集大离子亲石 元素等特征。
铁石陨石:两类矿物相的比例大体相等 铁陨石:以铁镍合金为主
元素在地壳、地球中的分布
元素的宇宙丰度图
元素在地壳、地球中的分布
地壳中元素原子克拉克值分布曲线
元素在地壳、地球中的分布
元素在地壳中的分布
丰度最大的元素为氧:47%,丰度最小的元 素为氡(7×10-16),其含量之比可达1017个 数量级。
元素在地壳、地球中的分布
地壳中反偶数规则的出现,如
23V> 24Cr< 25Mn,40Zr< 41Nb> 42Mo,是 地球化学演化的结果。即亲酸性元素在 地壳中不断增加,而亲基性元素在地壳 中逐渐减少造成的。
元素在地壳、地球中的分布
元素在主要岩石类型中的分配
主要类型岩浆岩中元素的分配 主要类型沉积岩中元素的分配 变质岩中元素的分配
c.a.u.丰度=Xi×28.085/(XSi×Ai)×106 Xi =i元素丰度, Ai =i元素原子量
元素在地壳、地球中的分布
太阳系的化学成分
地外天体:彗星陨石、月球陨石、火星陨 石以及行星早期脱落的碎块。
陨石:硅酸盐矿物、铁硫化物(陨硫铁) 铁镍合金
石陨石:以硅酸盐矿物为主。球粒陨石 (具球粒结,约占95%),无球 粒陨石约占5%。
岩石圈地幔:橄榄岩
软流圈地幔:半塑性状态,橄榄岩成 分,因为它易于对流,其微量元素成 分与岩石圈地幔有较大的差别。
元素在地壳、地球中的分布
软流圈存在的岩石学模型示意图
元素在地壳、地球中的分布
地 外核 核 过渡层
内核
地核与地幔间为化学界面, 地核成分为Fe、Ni合金
最新研究资料认为,上地幔(地幔橄 榄岩)的成分比较均一,且年龄也相差 不大,认为是在30亿年以前由下地幔 部分熔融所形成。
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