元素丰度与分布
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3. A>100，丰度曲线的斜率显著减缓；
4. 具有4倍数核素（如12C、16O、--40Ca、48Ti）丰度明显高 于其相邻核素丰度；
5. H和He为丰度最大的元素，占原子总数的99%以上，而Li、 Be和B等与邻近元素相比丰度特别低；
6. 以56Fe为中心的突出的峰值；
7. 在A为80和90、130和138、196和208等处，出现双峰；
Crust
Depth (km)
60
Upper Mantle 220
Transition Zone 410 660
Mantle
Lower Mantle
Outer Core
(liquid)
2898
Core
5145
Inner Core
(solid)
6370
Continental cr ust
D own wellin g
第一节 元素的宇宙丰度 第二节 元素在地球中的分布
第二节 元素在地球中的分布
一． 地球元素平均成分 二． 地壳元素平均成分 三． 地幔成分
第二节 元素在地球中的分布
一、地球的圈层构造及化学组成 1.圈层构造 地壳：上地壳和下地壳 地幔：上地幔和下地幔 地核：外核和内核
Crust 0
1000 Mantle
元素 C O Na Mg Al Si P S K Ca Ti Cr Mn Fe Co Ni
陨石类比法求得的地球元素丰度（wt%）
法令顿
综合陨石类比法 契尔文斯基
克拉克
（109.0141） 10.10
（109.0149） 11.28
（19-24） 12.77
0.17
0.19
0.58
3.80
4.28
2.13
固体地球
地幔:
橄榄岩 (超基性岩) 上地幔 深达 410 km (olivine spinel)
u Low Velocity Layer 60-220 km 过渡带 as vel. incr. ~ rapidly
u 660 spinel perovskite-type
F SiIV SiVI
下地幔 has more gradual velocity increase
元素丰度与分布
第一节 元素的宇宙丰度 第二节 元素在地球中的分布
第一节 元素的宇宙丰度
一、元素宇宙丰度的定义 二、太阳系的成员 三、宇宙丰度的研究 四、太阳系宇宙丰度的规律
一、元素宇宙丰度的定义
元素的宇宙丰度＝太阳系的元素丰度 这里的丰度＝A/B的比值，一般B为Si
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
0.39
0.44
1.86
5.20
5.82
6.98
0.14
0.13
0.16
0.49
0.66
0.96
0.04
0.05
0.39
0.46
0.52
1.12
-
-
0.15
0.09
0.10
0.07
0.03
0.05
0.08
72.06
69.79
67.29
0.44
0.42
0.41
6.50
6.25
6.04
单一陨石类比法 艾伦司 （109.0645） 35.0 0.7 14.4 1.30 17.8 0.05 2.3 0.085 1.40 0.05 0.25 0.2 25.1 0.08 1.35
2000
Velocity (km/sec)
5
10
Lithosphere
Asthenosphere
S waves
P waves
Mesosphere
Outer Core
3000
Depth (km)
4000
Liquid
5000
Inner Core
6000
S waves
Solid
地球内部P波和S波随深度变化. Compositional subdivisions of the Earth are on the left, rheological subdivisions on the right. After Kearey and Vine (1990), Global Tectonics. © Blackwell Scientific. Oxford.
Outer Core
Siderr ophile el ements
InneFra Baidu bibliotek Core
第二节 元素在地球中的分布
2.地球元素丰度 估算方法 (1)陨石类比法 以下列假设：a.陨石在太阳系内形成; b.陨石与小行
星带的物质相同；c.陨石是破坏了的星体碎片；d. 产生陨石的星体其内部结构和成分分布与地球类 似
Suess和Urey（1956）：综合天体物理和宇宙化学的 成果，提出了宇宙核素丰度－－B2FH假说的基础；
Cameron（1968）提出太阳系的核素丰度，依据：非 挥发性元素的初始丰度－－I型碳质球粒陨石；挥 发性元素－－太阳光球的光谱成分
Ganapathy和Anders（1974)：均一的太阳星云的平衡 凝聚模式－－行星化学成分（表1.3）
Palme、Suess和Zeh（1981)计算了初始太阳星云的元 素丰度和初始的核素丰度（表1.7）
Trimble（1975），提出了陨石、太阳光球、日冕宇 宙射线的元素丰度
太阳系的成分
非挥发性元素的初始 丰度－－I型碳质球 粒陨石
挥发性元素－－太阳 光球的光谱成分
H. Palme
第一节 元素的宇宙丰度
二、太阳系的介绍
太 阳 系 成 员
八大行星的相对大小
太阳系组成
太阳 八大行星 小行星－小行星带（火星与木星之间） 彗星
第一节 元素的宇宙丰度
一、元素宇宙丰度的定义 二、太阳系的成员 三、宇宙丰度的研究 四、太阳系宇宙丰度的规律
三、元素宇宙丰度研究
实验室分析：地球、月球、陨石和宇宙尘 光谱和射电分析：太阳、恒星、星际介质星系 空间探测器分析：行星大气、表面土壤、岩石 太阳风和宇宙线分析：
Subduction zone
Plate migration
South Pacific
Up per Lo w er
Super cold plume
Super hot plume
Mantle
Mid-oceanic ridge
U pwel lin g
Conv e cti on
Li thophile el ements
一． 元素宇宙丰度的定义 二． 太阳系的成员 三． 宇宙丰度的计算 四． 太阳系宇宙丰度的规律
四、太阳系元素丰度的规律
1. Oddo-Harkins规则（偶数规则）－－O、Fe、Ni、Si、Mg、 S、Ca等7种丰度最高的元素，全为偶数元素，总丰度达 98.6％；
2. 在A为1~100的区域，核素丰度大致按指数规律下降；
4. 具有4倍数核素（如12C、16O、--40Ca、48Ti）丰度明显高 于其相邻核素丰度；
5. H和He为丰度最大的元素，占原子总数的99%以上，而Li、 Be和B等与邻近元素相比丰度特别低；
6. 以56Fe为中心的突出的峰值；
7. 在A为80和90、130和138、196和208等处，出现双峰；
Crust
Depth (km)
60
Upper Mantle 220
Transition Zone 410 660
Mantle
Lower Mantle
Outer Core
(liquid)
2898
Core
5145
Inner Core
(solid)
6370
Continental cr ust
D own wellin g
第一节 元素的宇宙丰度 第二节 元素在地球中的分布
第二节 元素在地球中的分布
一． 地球元素平均成分 二． 地壳元素平均成分 三． 地幔成分
第二节 元素在地球中的分布
一、地球的圈层构造及化学组成 1.圈层构造 地壳：上地壳和下地壳 地幔：上地幔和下地幔 地核：外核和内核
Crust 0
1000 Mantle
元素 C O Na Mg Al Si P S K Ca Ti Cr Mn Fe Co Ni
陨石类比法求得的地球元素丰度（wt%）
法令顿
综合陨石类比法 契尔文斯基
克拉克
（109.0141） 10.10
（109.0149） 11.28
（19-24） 12.77
0.17
0.19
0.58
3.80
4.28
2.13
固体地球
地幔:
橄榄岩 (超基性岩) 上地幔 深达 410 km (olivine spinel)
u Low Velocity Layer 60-220 km 过渡带 as vel. incr. ~ rapidly
u 660 spinel perovskite-type
F SiIV SiVI
下地幔 has more gradual velocity increase
元素丰度与分布
第一节 元素的宇宙丰度 第二节 元素在地球中的分布
第一节 元素的宇宙丰度
一、元素宇宙丰度的定义 二、太阳系的成员 三、宇宙丰度的研究 四、太阳系宇宙丰度的规律
一、元素宇宙丰度的定义
元素的宇宙丰度＝太阳系的元素丰度 这里的丰度＝A/B的比值，一般B为Si
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
0.39
0.44
1.86
5.20
5.82
6.98
0.14
0.13
0.16
0.49
0.66
0.96
0.04
0.05
0.39
0.46
0.52
1.12
-
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0.15
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0.10
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0.08
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69.79
67.29
0.44
0.42
0.41
6.50
6.25
6.04
单一陨石类比法 艾伦司 （109.0645） 35.0 0.7 14.4 1.30 17.8 0.05 2.3 0.085 1.40 0.05 0.25 0.2 25.1 0.08 1.35
2000
Velocity (km/sec)
5
10
Lithosphere
Asthenosphere
S waves
P waves
Mesosphere
Outer Core
3000
Depth (km)
4000
Liquid
5000
Inner Core
6000
S waves
Solid
地球内部P波和S波随深度变化. Compositional subdivisions of the Earth are on the left, rheological subdivisions on the right. After Kearey and Vine (1990), Global Tectonics. © Blackwell Scientific. Oxford.
Outer Core
Siderr ophile el ements
InneFra Baidu bibliotek Core
第二节 元素在地球中的分布
2.地球元素丰度 估算方法 (1)陨石类比法 以下列假设：a.陨石在太阳系内形成; b.陨石与小行
星带的物质相同；c.陨石是破坏了的星体碎片；d. 产生陨石的星体其内部结构和成分分布与地球类 似
Suess和Urey（1956）：综合天体物理和宇宙化学的 成果，提出了宇宙核素丰度－－B2FH假说的基础；
Cameron（1968）提出太阳系的核素丰度，依据：非 挥发性元素的初始丰度－－I型碳质球粒陨石；挥 发性元素－－太阳光球的光谱成分
Ganapathy和Anders（1974)：均一的太阳星云的平衡 凝聚模式－－行星化学成分（表1.3）
Palme、Suess和Zeh（1981)计算了初始太阳星云的元 素丰度和初始的核素丰度（表1.7）
Trimble（1975），提出了陨石、太阳光球、日冕宇 宙射线的元素丰度
太阳系的成分
非挥发性元素的初始 丰度－－I型碳质球 粒陨石
挥发性元素－－太阳 光球的光谱成分
H. Palme
第一节 元素的宇宙丰度
二、太阳系的介绍
太 阳 系 成 员
八大行星的相对大小
太阳系组成
太阳 八大行星 小行星－小行星带（火星与木星之间） 彗星
第一节 元素的宇宙丰度
一、元素宇宙丰度的定义 二、太阳系的成员 三、宇宙丰度的研究 四、太阳系宇宙丰度的规律
三、元素宇宙丰度研究
实验室分析：地球、月球、陨石和宇宙尘 光谱和射电分析：太阳、恒星、星际介质星系 空间探测器分析：行星大气、表面土壤、岩石 太阳风和宇宙线分析：
Subduction zone
Plate migration
South Pacific
Up per Lo w er
Super cold plume
Super hot plume
Mantle
Mid-oceanic ridge
U pwel lin g
Conv e cti on
Li thophile el ements
一． 元素宇宙丰度的定义 二． 太阳系的成员 三． 宇宙丰度的计算 四． 太阳系宇宙丰度的规律
四、太阳系元素丰度的规律
1. Oddo-Harkins规则（偶数规则）－－O、Fe、Ni、Si、Mg、 S、Ca等7种丰度最高的元素，全为偶数元素，总丰度达 98.6％；
2. 在A为1~100的区域，核素丰度大致按指数规律下降；