地球化学第一章重点

第一章地球地壳中化学元素的分布与分配一，确定太阳系或宇宙元素丰度的途径：1）直接分析测定地壳岩石，各类陨石，月球岩石样品2）对太阳及其他星体辐射的光谱进行定性和定量的测量3）利用宇宙飞行器对邻近地球的星体进行就近观察和测定或取样分析4）分析测定气体星云和星际间物质5）分析研究宇宙射线二，陨石分类及特点：陨石主要由镍铁合金，结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按成分可以分为三类：1）铁陨石：主要由Ni，Fe（98%）和其他元素组成2）石陨石：主要由硅酸盐矿物所组成（橄榄石，辉石）可分为两类：a，球粒陨石：含有球体具有球粒构造。

（约含10%金属）可分为E群（顽火辉石球粒陨石）；O群（普通球粒陨石）分为三个亚群：H群（高铁普通球粒陨石）L群（低铁普通球粒陨石）LL群（低铁低金属普通球粒陨石）;C群（炭质球粒陨石）主要特征为含有碳的有机化合物分子，主要由含水硅酸盐组成；分为I型，II型，III型。

b，无球粒陨石：不含球粒，常常比球粒陨石结晶粗，成分和结构和地球上的火成岩相似。

可分为贫钙（CaO-0~3%）和富钙两个群，约含1%金属。

3）石-铁陨石：由数量上大体相等的Fe，Ni和硅酸盐矿物组成，属过渡类型。

研究陨石主要从陨石的成分、年龄、成因出发，其研究成果不仅对研究太阳系的化学成分、起源和演化、有机质起源和太阳系空间环境等有着重要意义，而且对研究地球的形成、组成演化以及地球早期生命系统的化学演化有重要意义。

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）是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源，可以用陨石类比法，地球模型和陨石的类比法来研究地球元素的丰度；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）。

5）I型炭质球粒陨石的成分除了H,He外，与太阳成分基本一致，可代表太阳系早期物质，可以用来了解元素的宇宙丰度四，太阳，行星，月球化学成分获得的方法与途径：太阳：1）对太阳辐射的光谱进行定性和定量的测量2）根据宇宙飞行器获取的资料进行推测和判定行星：1）直接分析测定宇宙飞行器带回来的岩石样品2）利用宇宙探测器对行星大气进行探测3）根据间接获得的资料对行星的内部结构和化学成分进行理论推测月球：1）直接分析测定宇宙飞行器带回来的月球表面物质样品2）分析宇宙飞行器获取的大量月球资料3）利用宇宙探测器对月球表面进行探测五，太阳元素的丰度规律：太阳元素丰度的获取方法：测定太阳光谱中不同波长谱线强度(太阳光谱的谱线数目和他们的波长主要取决于太阳表层中所存在的元素，谱线的亮度取决于元素的相对丰度，温度，压力和其他条件；在温度压力固定的条件下丰度越大谱线越亮)1）H，He是两种丰度最高的元素，这两种元素的原子数几乎占了太阳中全部原子数的98% 2）在原子序数较低的范围内，元素的丰度随原子序数增大呈指数递减，在原子序数较大的范围内（Z>45）各元素丰度值很接近3）原子序数为偶数的元素丰度大大高于其相邻原子序数为奇数的元素4）具有偶数质子数或中子数的核素丰度总高于具有奇数质子数或中子数的核素5）质量数为四的倍数的核素或同位素具有较高的丰度6）Li，Be，B具有很低的丰度，为强亏损元素；O，Fe在元素丰度曲线上呈明显的峰，为过剩元素六，地壳元素的丰度特征：（地壳中元素的丰度不仅取决于元素原子核的结构和稳定性同时又受地球形成前，地球形成时，地球存在时的演化和分异的影响；现在地壳中元素丰度特征是由元素起源直到地球形成和存在这一漫长时期内元素演化历史的总体体现）1）地壳中的元素平均含量极不均一，只有少量元素在数量上起决定性作用，而大部分元素属从属地位2）与太阳系和整个地球相比，在元素丰度排序上有很大的不同。

与太阳系相比明显贫H,He，Ne，N等气体元素；与地球相比明显贫Fe，Mg同时富集Al，K,Na3）地壳元素丰度不是固定不变的，是不断变化的开放体系4）将元素原子克拉克值取对数后做出这些数值对应于原子序数的曲线可看出：地壳中元素分布规律粗略的与太阳系元素分布规律相同（即：元素丰度随原子序数增大而减小，偶数质子数元素的丰度大于奇数质子数的元素）5）元素丰度随原子核构造的复杂程度加大而减小6）奥多-哈根斯法则，相邻元素之间偶数元素的分布量大于奇数元素的分布量（REE）。

（附：地球化学组成的基本特征：首先，地球的元素丰度也遵守太阳系元素丰度的基本规律（递减规律和奇偶规律）；其次，地球的元素丰度还具有以下特征：1)地球中含量大于10%的元素有Fe、O、Si、Mg；大于1%的元素有Ni、S、Ca、Al；其次为Na、K、Cr、Co、P、Mn和Ti，可以认为地球几乎是由15种元素组成的；2)与太阳系化学成分相比，地球富Fe、Mg、S和贫气态物质组分；3)与地壳化学成分相比，地球富Mg、Fe和贫Al、K、Na。

）七，月球元素的丰度特点：同地球和陨石的相应资料相比较，月岩中的碱金属和许多挥发性元素较贫，耐熔元素和稀土元素较为富集（反映了月球形成于高温条件，并且说明月球和地球在化学成分上不属于同一类）八，元素克拉克值的地球化学意义：元素克拉克值是地球化学中一个很重要的基础数据，确定了地壳作为一个物理化学体系的总特征和地壳中各种地球化学作用过程的总背景，是衡量元素集中，分散及其程度的标尺。

一）控制元素的地球化学行为：1）元素的克拉克值在某种程度上影响元素参加各种化学过程的浓度，从而支配元素的地球化学行为2）限制自然界的矿物种类及种属3）限制了自然体系的状态4）对元素亲氧性和亲硫性的限定二）可作为衡量微量元素集中，分散的标尺：如可以作为阐明地球化学省的特征提供一种标准三）指示特征的地球化学过程：某些元素的克拉克值是相对固定的，当发现这些元素的比值发生了变化，则示踪着某种地球化学过程的发生四）依据元素克拉克值可以计算出地球化学性质相似或地球化学上有关系的元素之间的平均比例五）标识地壳中元素的富集和成矿能力九，浓度克拉克值及其意义：浓度克拉克值：某元素在某一地质体中的平均含量与其克拉克值之间的比值。

意义：浓度克拉克值可以反映出某元素在地质体中的浓集程度，当浓度克拉克值大于1时，意味着该元素在地质体中集中了；小于1时则意味着该元素在地质体中分散了。

因此，浓度克拉克值可以作为衡量元素集中分散的标尺，可以为找矿勘探提供依据。

十，地幔物质鉴别的主要依据：1）在火山岩管中呈包体状的可能是地幔岩石样品2）高温，高压下矿物和岩石行为的实验研究3）元素丰度方面的知识十一，概说太阳成份的研究思路和研究方法。

我们地球所在的太阳系是由太阳、行星、行星物体(宇宙尘、彗星、小行星）组成的，其中太阳的质量占太阳系总质量的99.8%，其他成员的总和仅为0.2%，所以太阳的成分是研究太阳系成分的关键。

获得太阳系丰度资料的主要途径有：1）直接分析测定地壳岩石，各类陨石，月球岩石样品2）对太阳及其他星体辐射的光谱进行定性和定量的测量3）利用宇宙飞船（飞行器）对邻近地球的星体进行就近观察和测定或取样分析4）分析测定气体星云和星际间物质5）分析研究宇宙射线十二，月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？1)月球的主要岩石类型为玄武岩和辉长岩类，没有花岗岩和沉积岩，但有一种特殊的岩石-克里普岩，是一种含钾、稀土元素和磷的岩石；2)月球没有铁镍核，也没有大气圈和水圈所以月球表面无风化作用，表层岩石的破碎和角砾岩化主要由于陨石的撞击和较大的昼夜温差所致。

3)与地球的化学成分相比较，月岩中碱金属和挥发性元素较贫，而富耐熔元素和稀土元素。

4）与地球相比，月球物质的分异相当弱，表面岩石密度和整体密度相近。

十三，地壳元素丰度的研究方法：1)克拉克法: 收集尽可能多的研究样品，进行系统的样品分析；将样品按种类和地区分组，求平均成分；确定各类样品的权值；加权平均求地壳元素丰度；2)戈尔德斯密特法：挪威南部细粒冰川粘土；3)维诺格拉多夫法：岩石比例法，用二份酸性岩加一份基性岩；4)泰勒法：花岗岩和玄武岩质量比为1:1进行计算；5)黎彤法：在计算中国岩浆岩平均化学成分的基础上，并采用全球地壳模型，对各构造单元的质量加权平均。

十四，岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？从超基性岩-基性岩-中性岩-酸性岩：1) Fe、Mg、Ni、Co、Cr和Pt族元素等含量逐步降低；2) K、Na、Si、Li、Be、Rb、REE等元素含量逐渐增高；3)Ca、Al、Ti、V、Mn、P和Se等元素在基性岩中含量最高；4) Ge、Sb、As等元素含量分配变化不明显。

十五，简述沉积岩不同岩类中元素含量变化规律。

1）Si以极大优势富集于砂岩中，Al和Si倾向于在页岩和粘土岩类中浓集，而Ca和Mg则以碳酸盐为最大浓集场所。

2）绝大多数微量元素在页岩和粘土岩类岩石的丰度一般均高于它们在砂岩类和碳酸盐类岩石中的丰度。

3）Sr与Mn等显著的富集于碳酸盐类岩石中，而Zr和REE元素等则倾向在砂岩类岩石中富集十六，简要说明区域地壳元素丰度的研究方法.1)区域范围的确定——靶区的选择，应根据工作任务和区域特征来选择工作范围；2)建立区域地壳结构-组成模型；3)区域地壳元素丰度的计算方法：（1）分别计算不同类型岩石中元素的平均含量；（2）按不同类型岩石在地壳结构层中的质量比，加权平均计算各结构层的元素丰度；（3）按区域地壳结构-组成模型计算区域地壳元素丰度。

十七，概述区域地壳元素丰度的研究意义。

1)它是决定区域地壳（岩石圈）体系的物源、物理化学特征的重要基础数据；2)为研究各类地质、地球化学作用、分析区域构造演化历史及区域成矿规律提供重要的基础资料；3)为研究区域生态环境，为工业、农业、畜牧业、医疗保健等事业提供重要信息。

十八，概念：1）浓集系数：某元素最低可采品位与其克拉克值之间的比值，反映了元素在地壳中倾向于集中的能力。

2）载体矿物：岩石中所研究的元素主要分配于其中的那种矿物。

3）富集矿物：岩石中所研究的元素在其中的含量大大超过它在岩石总体中的含量的那种矿物。

4）初级宇宙射线：同大气作用前的宇宙射线5）次级宇宙射线：宇宙射线同大气作用后的粒子及作用中产生的各种粒子6）丰度：元素在宇宙体或地球化学体系中的平均含量7）克拉克值：元素在地壳中的相对平均含量，又称平均含量。

8）地球化学省：由地壳形成和演化的地球化学差异而引起的与地壳平均化学成分显著不同的地段9）碳质球粒陨石：富含水和有机化合物的球粒陨石，成分主要为硅酸盐，氧化物及硫化物。

10）镧系压缩：镧系开始的第六周期元素，其原子半径由于经历了镧系，在内层多了14个电子，导致有效核电荷数增大，对核外电子吸引力增大，而发生了收缩。