第二章地球的化学组成

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地球化学第二章地球化学基础知识

4.绝对含量和相对含量
绝对含量单位 T 吨 Kg 千克 g 克 mg 毫克 g 微克 ng 毫微克 pg 微微克％ ‰ 相对含量单位百分之... x10-2 千分之.... x10-3
ppm、g/T ppb、ng/g ppt、pg/g
百万分之 x10-6 十亿分之 x10-9 万亿分之 x10-12
高场强元素或离子（High field strength cations， HFS）：场强指离子每单位表面的静电荷强度，常以离子电荷与离子半径的比值，即离子势表示。指那些形成小的高电荷离子的元素，包括REE、Sc、 Y、Th、U、Pb、Zr、Hf、Ti、Nb、Ta等。其离子势>2。低场强元素或离子（Low field strength cations）：形成大半径小电荷的离子的元素，离子势<2，它们又称为大离子亲石元素—LILE（large ion lithophile elements），包括 Cs、Rb、K、Ba、Sr、Eu 和Pb（二价）。
3.分布与分配
分布指的是元素在一个化学体系种中（太阳陨石地球地壳某地区）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，既有联系也有区别。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的分配的表现，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。
地球化学
第二章地球化学基础知识陈远荣
2011 年 11月
桂林理工大学地球科学学院
第一节地球化学研究的基本问题
地球化学研究的基本问题概括起来有五个方面: 第一, 元素(同位素)在地球及各子系统的分布、分配问题：也就是元素和同位素的含量及含量在空间、时间及不同地质产状地质体中的变化。这个问题是地球化学研究的出发点和基础资料,简而言之为“量”的问题。

第二章地壳和地幔的元素组成

对比地壳与太阳系元素丰度数据可以发现，它们在元素丰度的排序上有很大的不同：太阳系：H﹥He ﹥O﹥Ne﹥N﹥C﹥Si﹥Mg﹥Fe﹥S 地球：Fe﹥O﹥Mg﹥Si﹥Ni﹥S﹥Ca﹥Al﹥Co﹥Ti ﹥Na 地壳：O﹥Si﹥Al﹥Fe﹥Ca﹥Na ﹥K﹥Mg﹥（H）、 Ti
与太阳系相比，地壳和地球都明显地贫H、He、Ne、 N等气体。与地球相比，地壳明显贫Fe和Mg，同时富集Al，K和Na。
e.亲铜元素主要进入硫化物相
2、主要估算方法
多基于和CI球粒陨石中难熔亲石元素比值的比较；或者根据地幔包体或地球物理资料确定原始地幔中某一元素（如TiO2,FeO)含量，再根据其它元素与难熔亲石元素的比值，算出其他元素的含量。
（1）地幔模型法（Anderson,1983）：用球粒陨石中难熔元素比值作为制约条件，计算出原始地幔相当于以下5种岩石的混合物：超镁铁质岩（32.6%）平均地壳岩石（0.56%）洋中脊玄武岩（6.7%）金伯利岩（0.11%）斜方辉石岩（59.8%）
（2）与地球以外的星球进行对比：通过对陨石、月岩组成的研究，了解地幔的演化及组成。
（3）实验岩石学的方法：模拟地幔的高温高压条件，进行岩石、矿物相转变的实验。
（4）根据地球物理的资料：了解地幔的密度、弹性、粘度、热状态等性质，从而更好地限定地幔的岩石学模型。
第三节地幔的元素组成
二原始地幔成分的确定
元素丰度若按克拉克值递减的顺序来排列，其次序为 O 、 Si 、 Al 、 Fe 、 Ca 、 Na 、 K 、 Mg 、（H）、Ti、C、Cl……等。
（约1%）
3 1
2 (%)
b、空间上，上下地壳分布不均匀，陆壳和洋壳分布不均匀，陆壳内，各板块、地质体内分布不均一。

地球化学

一．关于地球化学的定义：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。

二．地球化学的基本问题1、地球系统中元素的组成（质）2、元素的共生组合和赋存形式（量）3、元素的迁移和循环（动）4：地球的历史和演化（史）三．地球化学研究思路在地质作用过程中，在宏观地质体变化和形成的同时，亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹，它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息，应用现代化学分析测试手段，剖析这些微观踪迹，从而揭示宏观地质作用的奥秘。

（一句话那就是“见微而知著”）第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成一．大陆地壳和大洋地壳的区别：1.大洋地壳较薄，10-5公里，平均厚8公里；大陆地壳较厚，最厚可达70公里,平均厚33公里。

(整个岩石圈也是大陆较厚，海洋较薄。

海洋为50—60公里，大陆为100—200公里或更深。

)2.在元素的分配上，洋壳比陆壳贫硅和碱金属，但较富镁富铁。

正是这种原因，大洋沉积物中富含Fe、Mn、Co、Ni等亲铁元素，它们是现代海洋中巨大的潜在资源。

二. 固体地球各圈层的化学成分特点○1地壳：O、Si、Al、Fe、Ca○2地幔：O、Mg、Si、Fe、Ca○3地核：Fe-Ni○4地球：Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度一．概念1.地球化学体系:按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象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（C,T,P等）并且有一定的时间联系。

2.丰度:表示元素在某地质体中（如地球，地壳，宇宙星体及某岩类，岩体等）的含量。

3.克拉克值：元素在地壳中的平均含量4.质量克拉克值：若计算元素在地壳中的平均含量时以质量计算，则称为质量克拉克值。

5.原子克拉克值：以原子数之比表示的元素相对含量（即指某元素在某地质体中全部元素的原子总数中所含原子个数的百分数）任意元素的原子克拉克值=某元素在某地质体中的相对原子数（用N表示）/所有元素相对原子数之和（用 N表示）6.浓度克拉克值：某元素在某地质体中的平均含量/元素克拉克值二．克拉克值的变化规律：①递减：元素的克拉克值大体上随原子序数的增加而减少（但锂，铍，硼以及惰性气体的含量并不符合上述规律，丰度值很低）②偶数规则：周期表中原子序数为偶数的元素总分布量（86%）大于奇数元素的总分布量（14%）。

地壳的物质组成和物质循环

侵入：花岗岩
岩浆
三大类岩石的成因
岩浆岩的成因
岩浆
压
力
侵入地壳上部或喷出地表
冷却、凝固
岩浆岩
侵入型：花岗岩喷出型：玄武岩
花岗岩：我国的
喷出岩—
侵入岩—
黄山、华山、衡
山等都是花岗岩
分布区。玄武岩：如我国
东北的五大连池。
花岗岩(granite)
玄武岩(basalt)
无孔隙，致密
孔隙大，疏松
比较：两种岩石在结构上有何差异？
变质岩
大理岩、片麻岩、板岩、石英岩
本课小结
二、地壳物质循环（一）地质循环
1、概念：岩石圈和其下的软流层之间存在着大规模的物质循环
2、能量来源：主要来自地球内部放射性物质的衰变，放射能转化为热能，热能再转化为推动岩石圈和软流层物质运动的机械能
3、意义：岩石圈的不断诞生和消亡
大地的沧桑巨变
地壳物质形态的持续转化
简明图：
岩浆岩
风化
侵蚀搬运堆积重熔
重熔
冷凝
变质作用熔重
岩浆
变质作用
沉积岩
风化侵蚀搬运堆积
变质岩
技巧：
简明图： 1、生成岩浆岩必定是岩浆（只有一个箭头指向它）岩浆 2、→沉积岩是外力作用岩 →变质岩是变质作用风化变 →岩浆岩是冷凝作用重冷侵蚀 →岩浆是重熔作用质
赤铁矿
磁铁矿
黄铁矿
黄铜矿
方铅矿
石英
长石
云母（花岗岩中）
方解石
滑石
石膏
磷灰石
几种常见的造岩矿物
方解石石英
云母长石

第二章地球的化学组成解读

最大的缺点，不能给出大陆上地壳主量元素的丰度，对微量元素的研究也一般只限于不溶元素
大陆地壳的化学组成
2.1.1 大陆上地壳 2.1.2 大陆深部地壳 2.1.3 大陆地壳组成 2.1.4 大陆地壳组成对壳幔交换作用
的指示
大陆深部地壳
大陆深部地壳包括大陆中地壳和下地壳深部地壳一般难以直接观察和取样，不确定性大，尤其是下地壳中地壳一般由角闪岩相岩石组成下地壳（地表下20~25km）通常认为由麻粒岩相变质岩组成，是联系地幔和深部地壳的纽带，是大陆生长、壳—幔物质交换和壳内物质分异的关键场所
此外，由于板块俯冲作用将地壳物质再循环范围地幔后还可形成富集地幔
地幔的研究方法
地幔化学组成的研究方法主要包括： a) 宇宙地球化学方法 b) 来自地幔火山岩中的地幔包体 c) 产于造山带来自地幔的阿尔卑斯型橄榄岩 d) 代表部分熔融岩浆提取形成洋壳后残余地幔的深海橄榄岩 e) 对幔源火山岩的研究 f) 高温高压实验研究 g) 地球物理研究
2.1.1 大陆上地壳 2.1.2 大陆深部地壳 2.1.3 大陆地壳组成 2.1.4 大陆地壳组成对壳幔交换作用
的指示
大陆上地壳
大陆上地壳是人们能够进行大规模直接取样的地球部分，相对于下地壳，其成分与地幔源区差异更为明显
大陆上地壳元素丰度是进行成矿预测和环境评价、区域环境地球化学和农业地球化学评价的主要地球化学依据
大陆中地壳成分
大陆中地壳具有花岗闪长—云英闪长质总体成分， SiO2含量介于62.4~69.4%之间
SiO2和K2O估计值明显低于大陆上地壳，MgO、 FeO和CaO的估值高于上地壳
弱的负Eu异常或没有Eu异常，区别于大陆上地壳
大陆中地壳成分
大陆下地壳成分

武理化学知识点总结

武理化学知识点总结武理化学是地球化学中的一个重要领域，它研究的是地球中物质的组成、性质和变化规律。

在这个领域中，有许多重要的知识点，包括地球化学元素、地球化学物质循环、地球化学地球历史和地球化学分析方法等。

下面我们来对这些知识点进行总结。

1. 地球化学元素地球化学元素是构成地球的基本物质，它们包括地壳元素、地幔元素和核心元素。

地壳元素主要分布在地壳中，包括氧、硅、铝、铁、钙等元素；地幔元素主要分布在地幔中，包括镁、铁、硅、铝等元素；核心元素主要分布在地球核心中，包括铁、镍等元素。

地球化学元素的分布和演化对地球的结构和性质有重要影响。

2. 地球化学物质循环地球化学物质循环是指地球中物质的流动和演化过程，它包括了岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。

岩石圈是地球上岩石的层，它对地球和其他圈层起着重要作用；大气圈是地球上大气层，它对地球气候和环境起着重要作用；水圈是地球上水的层，它对地球生态环境和人类生活起着重要作用；生物圈是地球上生物的层，它对地球生态环境和生物多样性起着重要作用。

地球化学物质循环对地球和生物圈的演化和变化有重要影响。

3. 地球化学地球历史地球化学地球历史是指地球历史演化的地球化学过程，它包括地球演化、生命起源和生态演化等过程。

地球演化是指地球形成和演化的过程，它包括地球的起源和地球的结构演化；生命起源是指生物的起源和演化过程，它包括生命的起源和生物的演化；生态演化是指生物和环境的演化过程，它包括生态环境的变化和生物多样性的演化。

地球化学地球历史对地球演化和生态环境的演化有重要影响。

4. 地球化学分析方法地球化学分析方法是研究地球中物质组成和性质的分析方法，它包括了化学分析、物理分析和仪器分析等方法。

化学分析是通过化学反应和化学性质来分析物质的组成和性质；物理分析是通过物理性质和物理过程来分析物质的组成和性质；仪器分析是通过仪器和设备来分析物质的组成和性质。

地球化学分析方法对地球化学研究和应用有重要意义。

地球化学复习资料

第一章太阳系元素丰度和元素起源1)类地行星Terrestrial Planets（地球，水星，金星，火星）质量小、密度大体积小、卫星少，以岩石为主，富含Mg, Si, Fe等，亲气元素低2)类木行星Jovian Planets：（木星，土星，天王星，海王星）质量大、密度小体积大、卫星多H，He。

3)行星的化学成分特征随与太阳距离增加1.Fe,Co,Ni,Cr等行星核的元素减少。

2.REE,Ti,V,Th,U,Zr,Hf,Nb,Ta,W,Mo,Re,Pt增多（相对于核）。

3.形成壳-幔的元素Si,Mg,Al,Ca增多。

4.亲铜和碱金属元素Cu,Zn,Pb,Tl,Bi,Ga,Ge,Se,Te,As,Sb,In,Cd,Ag在1.5AU范围内有增多趋势，后减少。

5.氧有向外增多趋势，铁的价态有Fe o=>Fe2+=>Fe3+4)月海无水5)月海——玄武岩或显微辉长岩、钙质斜长石、单斜辉石和钛铁矿---大洋拉斑玄武，但是钛铁的含量高6)月球高地——高地斜长石富铝斜长石高地玄武岩基性斜长石、单斜辉石和钛铁矿石；铁和不透明矿物含量偏低7)克里普岩KREEP: a rock rich in P,REE and K.8)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。

9)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）。

10)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）。

《地球化学》章节笔记

《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。

它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。

2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。

3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。

二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。

2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。

三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。

地球化学知识点整理

地球化学绪论1、地球化学的定义：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学2、地球化学的基本问题：【填空】（1）质：地球系统中元素的组成（2）量：元素的共生组合和赋存形式（3）动：元素的迁移和循环（4）史：地球的历史和演化3、地球化学研究思路：【简答】在地质作用过程中，在宏观地质体变化和形成的同时，亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹，它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息，应用现代化学分析测试手段，剖析这些微观踪迹，从而揭示宏观地质作用的奥秘。

即“见微而知著”。

第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成1、地球的圈层结构、主要界面名称：（1）地震波（P波和S波）在地球内部传播速度的变化，反映出地球内部物质的密度和弹性是不均一的。

这种不均一性在地球的一定深度表现为突变性质。

由此得出，地球内部具有壳层结构的概念，即认为地球由表及里分为地壳、地幔和地核三个部分。

界面分别为：莫霍面和古登堡面。

（2）上地壳和下地壳分界面为康拉德面。

上地壳又叫做硅铝层，下地壳又叫做硅镁层。

大陆地壳由上、下地壳，而大洋地壳只有下地壳。

【填空】2、固体地球各圈层的化学成分特点：（分布顺序）地壳：O、Si、Al、Fe、Ca地幔：O、Mg、Si、Fe、Ca地核：Fe-Ni地球：Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度1、基本概念：【名词解释】（1）地球化学体系：我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，有一定的空间，处于特定的物理-化学状态，并且有一定时间的连续（2）丰度：研究体系中被研究元素的相对含量（3）克拉克值：地壳中元素的平均含量（4）质量克拉克值：以质量计算表示的克拉克值（5）原子克拉克值：以原子数之比表示的元素相对含量。

它是指某元素在某地质体全部元素的原子总数中所占原子个数的百分数。

（6）浓度克拉克值：某一元素在地质体中的平均含量与克拉克值的比值2、克拉克值的变化规律：（1）递减：元素的克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。

第二章地球化学有机质类型与研究方法

二、有机质的抽提（萃取）岩石中的有机质大多呈分散状态存在，且含量通常较低，利用有机溶剂将这些分散态的有机质从岩石基质提取出来的过程称有机质的抽提。
1、岩石（土壤）样品索氏抽提法利用加热有机溶剂在抽提器中反复回流，通过干净溶剂不断与样品接触，使有机质逐渐溶解出来，直至全部溶解于有机溶剂中，达到与矿物质相分离的目的。溶剂：二（三）氯甲烷碎样：粉碎至100目脱硫：加活性铜片过程：连续抽提72小时
二、地质体中有机质类型地质体中的有机质是生物体有机组分，在成岩作用过程中的残留物及演化产物。残留物是动植物中稳定的化合物，其碳骨架不变，只是发生脱官能团、氢化等作用，如色素（如卟啉等）；而新产生的有机物则破坏了原始碳骨架，形成了不同结构的有机化合物。在有机地球化学中将地质体中有机质划分为五类： 1、类脂化合物在生物化学中中指能溶于醚、苯、氯仿等有机溶剂而不溶于水的一类有机合物，包括烃类、醇类、脂肪酸等及其衍生物。烃类：主要有烷烃、烯烃、炔烃、萜烯、芳香烃、环烷烃及类异戊二烯等；醇：自然界产出的醇主要C14~C34脂肪醇；脂肪酸：C10~C35脂肪酸
岩样
抽提
沥青A族组分分离
沉淀沥青质
芳烃组分
可溶部分
饱和烃组分
非烃组分
络合
正构烷烃
异构/环烷烃
不同环数芳烃分离
有机酸、醇分离
粉碎至100目
氯仿索氏抽提
岩石残渣
干酪根分离
原油分离
沥青质
柱层析、薄板层析
正已烷或石油醚
氯仿/乙醇
二氯甲烷
石油醚
GC、同位素
GC、GC/MS
GC、GC/MS
GC、GC/MS
岩石、原油样品具体分析流程：
2、油砂、沥青样品的冷泡法将油砂、沥青样品破碎后，在玻璃器具中，用有机溶剂（如二氯甲烷）浸泡，一定时间后用过滤法分离有机萃取物。

第二章自然环境中的物质运动和能量交换

变质岩
第二节
地球表面形态
考点： 1、不断变化的地表形态地表形态变化的原因 2、内力作用与地表形态 ①板块构造学说的基本观点和六大板块的分布 ②运用板块运动原理解释世界主要地形的成因 ③地质构造的类型 ④地质构造与地表形态的关系及图示 3、外力作用和地表形态 ①外力作用的表现形式 ②外力作用与地表形态的关系及图示 4、人类活动和地表形态人类活动对地表形态的影响
喷出型
高温高压变质沉积岩
侵入型
变质岩
重熔、再生岩浆
技巧： 1、生成岩浆岩必定是岩浆（只有一个箭头指向它）岩浆 2、→沉积岩是外力作用岩 →变质岩是变质作用风化变重冷 →岩浆岩是冷凝作用侵蚀质熔凝 →岩浆是重熔作用
搬运
作
堆积重熔
岩浆
变质作用
用
熔重
沉积岩
风化侵蚀搬运堆积
考点： 1、地壳的物质组成 ①地壳的物质组成 ②矿物与岩石的关系 ③三大类岩石的成因 2、地壳的物质循环 ①三大类岩石的相互转化过程 ②地壳的物质循环及图示
一、地壳物质组成
1.化学元素地壳内有90多种化学元素，其中含量较多的为：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁（硅酸盐类矿物在地壳中分布最广）
收地面增温
（4）影响地面获得太阳辐射大小的主要因素(b) 1.纬度因素 2.下垫面因素 3.气象因素
纬度因素
纬度低—太阳高度大—经过的大气路大程短—大气削弱少气上界纬度高—太阳高度小—经过的大气路程长—大气削弱多
地
赤道
球
二、全球气压带、风带的分布和移动（1）热力环流原理及图示（c）
1.水平气压梯度力
（百帕） 1000 1005

《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。

《地球科学概论》第二章地质学的三大任务

常见物矿：正长石（K（AlSi3O8））、云母、海绿石、高岭石、方解石（CaCO3）、白云石、重晶石（BaSO4）、石膏（CaSO4.2H2O)等。
地壳中已发现的化学元素有92种，即元素周期表中1至92号元素；
地壳中不同元素的含量差别很大，含量最高的元素氧(47%)与含量最低的氡(10-16)差 1017倍；
含量最高的三个元素氧、硅、铝的总量占地壳元素总量的84.6%；若加上含量大于1%的元素铁、钙、钠、钾、镁，总和达98%，剩余的84个元素重量的百分含量之和仅为2%。
按重量百分比最大的10个元素的顺序是：O ＞Si＞Al＞Fe＞Ca＞Na＞K＞Mg＞Ti＞H
按元素的原子克拉克值，则原子个数最多的元素是：O＞Si＞H＞Al＞Na＞Mg＞Ca＞Fe＞ K＞Ti。
②微量元素
在地壳(岩石)中含量低于0.1%的元素。一般来说不易形成自己的独立矿物，，这样的元素被称为微量元素。多以类质同象的形式存在于其它元素组成的矿物中如：钾、钠的克拉克值都是2.5%，属主要元素，在自然界可形成多种独立矿物。与钾、钠同属第一主族的铷、铯，由于在地壳中的含量低，在各种地质体中的浓度亦低，难以形成自己的独立矿物，主要呈分散状态存在于钾、钠的矿物中。
③光泽
④金刚光泽：金刚石一样的光泽，如金刚石、辰砂、锡石等的光泽。 ⑤玻璃光泽：大多数透明矿物具有的光泽，如石英、方解石、长石等的光泽。 ⑥油脂光泽：类似油脂或树脂一样的光泽，反射面由极小的曲面组成。 ⑦珍珠光泽：由于矿物的薄层间夹有空气，产生内反射而成，如白云母的光泽。 ⑧丝绢光泽：纤维状矿物具有的光泽，如石棉、纤维状石膏等具有的光泽。 ⑨土状光泽：矿物（如高岭土）具有的光泽。
金属元素：Pb、Zn、Cu（又称贱金属元素）、Sb、Bi等，在地壳中主要以硫化物形式存在。成矿物质主要通过热液作用成矿，硫(硒、碲)的富集对成矿过程有重要意义。矿床中成矿元素含量较高，是国民经济生活中广泛应用的矿产资源；

第二章地壳及其物质组成

第二章地壳及其物质组成2.1 地壳是固体地球的外部圈层2.1.1 地球的圈层构造地球是不规则的椭球体，它是一个沿着近似圆形的轨道绕太阳公转的行星。

根据大地测量和地球卫星测量可知，地球的赤道半径约为6378 km ，两极半径约为6357 km ，平均半径约为6371 km 。

地球表面积约为5.1×108 km 2，大陆面积约为1.48×108 km 2，约占29％；海洋面积约为3.6×108 km 2，约占71％。

地球的体积为1.083×1012 km 3，平均密度为5.52 kg/m 3。

地球的内部构造是具有同心圈层构造的球体，根据不同的圈层特点地球从地表到地心可分为地壳、地幔和地核（图2-1）。

（1）地壳地壳是地球体的表层，是人类赖以生活和活动的场所，水圈和生物圈的大部都分布在地壳上。

在太阳光、大气、水、生物和地球内部岩浆活动作用下，地壳也是各种地质作用进行的场所。

人类开采的矿产资源均埋藏于地壳上部的岩石圈中，所有工程建筑物、构筑物也都建筑在地壳上，同时地壳也是建筑材料的主要来源地。

所以说地壳是地球科学研究的主要对象，它是人类生存和工程建设的物质基础。

地壳的平均厚度约为33 km ，由地表所见的各种岩石组成。

一般的工程活动大多在地壳的表层约1～2 km 的深度范围内进行，也有在较大的深度进行的工程活动，如一些石油和天然气项目的钻探深度可达7 km 以上。

（2）地幔介于地壳和地核之间的构造层，也称中间层或过渡层。

是地球的主体部分。

地幔厚度约为2900 km ，根据物质成分和所处的状态，可将地幔分为上地幔和下地幔。

上地幔主要由富含铁、镁的硅酸盐物质组成，而下地幔主要是由金属氧化物和硫化物组成。

（3）地核位于地幔以下，其半径约为3500 km ，是地球的核心部分。

物质成分以铁为主，以铁镍合金的方式存在。

靠近地幔的外核主要呈现液态状态，而内核则由于极高压的原因呈现结晶的固体状态，且刚性很高。

4-地球的化学组成

元素在地壳中的分布也极不均匀，丰度相差达 107倍。
地壳的化学组成特征
2)克拉克值大体随原子序数增大而减小，但Li，B， Be及惰性气体含量不符合此规律；原子序数为偶数的元素总分布量（占86.36%）大于奇数元素总分布量（占13.64%），相邻元素偶数序数的元素分布量大于奇数元素分布量，这一规律称为奥多－哈根斯法则。
上次课回顾
地球的圈层结构及元素组成元素克拉克值研究地球化学意义大陆地壳化学组成研究方法
2 地球的化学组成-2
大陆上地壳化学组成
Rudnick and Gao （2003）对大陆上地壳化学成分的最新估值考虑到大规模区域岩石取样与细粒碎屑沉积岩方法的各自优缺点，对不同元素采用不同的方法获得估值，易溶元素采用了大规模区域岩石取样获得结果，而对不溶元素主要采用了碎屑沉积岩研究方法获得结果。
大洋地壳的化学组成
根据深海钻探和对代表古代洋壳的蛇绿岩套的研究，大洋地壳剖面由下至上主要由块状辉长岩、
席状岩墙、枕状
玄武岩和沉积岩
四层组成。
大洋地壳的化学组成
大陆与大洋微量元素最重要区别：大洋玄武岩表现出Pb 的亏损（负异常）和Nb的富集（正异常），相反大陆地壳和来自大陆地壳的俯冲沉积物均为Pb富集和Nb亏损。
地幔的化学组成
地幔的化学组成
地幔不均一性及证据
1．大陆地幔和大洋地幔不一样：大陆 ------陆壳富U、Th、K；大陆地幔亏损U、Th、K 大洋 ------洋壳（玄武岩）贫U、Th、K；大洋地幔U、 Th、K不均一，洋中脊下的地幔贫U、Th 、K；洋岛下的地幔富U、Th、K。
2．各大洋地幔之间不同： ①洋脊玄武岩：大西洋和印度洋的 ( 87Sr/86Sr ) >太平洋的( 87Sr/86Sr ) ②洋岛玄武岩：大部分 ( 87Sr/86Sr) = 0.703～0.704 , 个别洋岛，如Trstan ( 87Sr/86Sr) ＞0.705

地球科学知识：地球的化学组成和水文地球化学

地球科学知识：地球的化学组成和水文地球化学地球是一个多彩多姿、充满生机的行星。

它的化学组成和水文地球化学是理解地球及其生命系统的重要基础。

了解这些知识，对于科学家预测气候变化、探索更好的能源来源、保护水资源等方面都具有重要意义。

地球的化学组成地球是由多种元素构成的。

其中，最丰富的元素是氧、硅、铝、铁、钙和钠等。

由于地球的化学组成直接影响了其性质和行为，因此我们必须了解地球的化学构成是如何深刻影响了我们所生存的环境。

其中，大气层占地球总重量的0.018%，仅由氧、氮、氩和少量的二氧化碳和氢组成。

但是，大气层对地球的生命系统极为重要。

它通过吸收和反射来自太阳的热量来维持生物活动。

此外，大气层对太阳辐射的吸收和反射也决定了地球的气温、气候和天气。

而地球的地壳和地球的物理性质密切相关。

地球的地壳主要由硅酸盐矿物和岩石组成。

石英、长石、斜长石和云母等矿物占地壳主要成分的88%。

这些物质对地球的性质和行为发挥着重要的作用。

例如，它们可以影响地球的化学反应、大气层中气体的释放、或控制土地的植被覆盖。

水文地球化学水是地球上生命的基石。

水文地球化学是涉及地球各个部分之间相互作用的学科。

它包括了地球表面水环境的化学组成和反应，以及如何影响地球生态系统的研究。

地球上的水既循环又变化。

从大气层、水面、植被和土地到地下水系，所有部分都扮演着水循环的一部分。

水的生物化学反应和生物安排也非常重要。

它们可以影响地球的生物多样性、空气质量和化学反应。

地球水文地球化学的重要性在于环境污染和水资源分配的管理。

地球表面上日益增长的人口使对水的需求不断增加，而人类活动在从河流到地下水系和湖泊中释放很多污染物。

这些问题使得水的保护变得愈发重要。

结论地球的化学构成和水文地球化学的相互作用，是地球之中绕不过的拓展领域和逐步完善我们对地球的理解的根本部分。

它们不仅影响了环境保护，还有不同专业领域的科学研究，体现了地球科学着眼大局的态度和发展。

因此，我们必须始终保持关注，致力于改善环境，探索地球的未知。

第二章地壳及地幔中化学元素的分布

2
bTurekian and Wedepohl (1961) c 据 Herrmann (1970)资料计算 d 由 Herrmann (1970)计算的平均值
在我国这类基础研究工作还不太多，虽然开展了全国范围的填图，积累了大量数据，但分析测试方法及精度不一，缺乏统一的规范。黎彤和饶纪龙（1963）收集并筛选了我国大量数据，发表了中国主要岩浆岩类的平均化学成分。 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
深海粘土 b
57 2.6 230 1300 4 2.10 8.40 25 1500 1300 21000 2.50 2.90 19 4600 120 90 6700 6.50 74 225 250 165 20 2 13 0.17 70 100 180 90 150 14 27 0.11 0.42 0.08 1.5 1 0.05 6 2300 115 345 33 140 38 6 38 6 27 7.5 15 1.2 15 4.5 4.1 0.1 1 — 0.1 0.8 80 7 1.3
第一节地壳中化学元素的分布
研究化学元素在地壳中的分布是地球化学研究的基本任务之一。它是地球化学学科发展的基础，地球化学的产生及发展就是从研究化学元素在地壳中分布开始的。许多著名地球化学家把自己毕生精力用来研究地壳中化学元素的分布。
一．地壳中化学元素的分布与分配 1.分布与分配的概念
元素的分布与分配都是有关元素含量的概念。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；而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。二者既有联系又有区别，而且是一个相对的概念。
7 3.5 0.75
高 Ca 花岗岩 b

示范教案(地壳的物质组成和物质循环)

第二章自然环境中的物质运动和能量交换本章规划地球由一系列物质圈层构成，一般可分为内部圈层（地壳、地幔和地核）和外部圈层（大气圈、水圈、岩石圈），岩石圈由地壳及上地幔顶部的固体岩石组成，岩石圈、大气圈、水圈、生物圈组成了人类生存和发展的四大圈层，四大圈层之间相互联系、相互作用，共同形成了人类赖以生存和发展的地理环境，这是目前人类活动所涉及的主要空间范围，也是人类赖以生存和发展的基础。

本章内容紧紧围绕人地关系这一主线，突出地理环境与人类生存和发展这一主题，对于自然环境，重点是让学生学会分析地理环境中的物质运动和能量交换，为此教材安排了地壳物质循环、大气循环和大洋环流等教学内容，为加深对四大圈层物质循环和能量交换过程的理解，教材还选取了一些基本的自然地理原理，包括地表形态变化的原因、大气受热过程、气压带风带的形成、天气系统等。

通过以上规律、原理的分析，能更好地认识各圈层在地理环境形成与演化中的作用，从而引导学生去探寻揭示大自然的奥秘。

本章教材共分四节，许多内容既是教学的重点，也是高考关注的焦点，教学中应对以下问题予以充分重视：能够运用内、外力的关系分析各种地貌成因，能运用大气运动的基本原理分析不同的天气与气候现象，能够结合洋流分布说明洋流对地理环境的影响。

本章许多内容较为抽象，不易理解，是教学的难点，教学时要紧密结合日常生活，从日常生活中选取事例进行说明和讲解，并尽可能多地应用多种教辅手段创设情境，以此突破教学难点，增强教学效果。

课时安排：第一节地壳的物质组成和物质循环1课时第二节地球表面形态2课时第三节大气环境5课时第四节水循环和洋流2课时第一节地壳的物质组成和物质循环从容说课本节内容主要学习两个大问题，即地壳的物质组成和地壳的物质循环。

地壳的物质组成包括矿物和岩石两部分，教学中要注意引导学生联系实际正确识别常见的几种矿物，强调矿物与矿产的区别。

三大类岩石的特征及成因是本节的重点内容之一，可运用采集到的岩石标本、投影图片、多媒体视频，引导学生从感性的角度，理解掌握三大类岩石各自的形成和特征。