地球化学课件1

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20世纪初至今（四阶段)：
①20年代前——重点研究地壳及其各部 分的化学元素组成—经验统计方向（ 或学派）（F.W.Clarke—Data of Geochemistry, 1908); ②30-40年代——应用晶体化学理论和方 法研究岩石、矿物中元素的分配和结 合规律---晶体化学方向（或学派） （V.M.Goldschemidt)；
4.
经验性(empiric)→理论化(theoretical) 定性(qualitative)→ 定量(quantitative) 单学科研究(disciplinary study)→ 多学科 结合研究(multidisciplinary study) 理论和方法的发展使其参与和解决重 大科学问题(major scientific issues)的能力 不断增强。
accurate measurements
（2）研究元素的结合形式和赋存状态
Speciation
（3）作用过程物理化学条件的测定
Physical-chemical conditions(e.g.pH、Eh、 ƒo2、salinity、concentration、 ionization strength)
与其它学科比较
二、地球化学学科特点及与其它 学科的关系
（2）以化学等为基础，着重于化学作用。 矿物岩石学：由结构构造了解成因 构造地质学：由物理运动mechanical movement了解过程process 古生物学： 由形态(morphology)获得 信息information
地球化学网站和Google网站 《微量元素地理学》B.B. 多布罗沃利
斯基 著（1983），朱颜明 译，科学出版 社，1987
《Geochemistry》. White, W. M., John
Hopkins University Press, 2001.
第一章 绪 论 Preface
一、地球化学的定义和研究内容
张本仁（中国科学院院士）：
区域地球化学《地球化学》
於崇文（中国科学院院士）
四、地球化学的研究方法
Geochemical Methodology
1.野外工作方法、 （Field investigation methods) 2.室内研究方法 （In-door or Laboratory methods)
1.野外工作方法
(1).现场宏观观察on-the-spot observation：
①地质现象的时空结构， ②查明区内各种地质体的岩石-矿物组成及相 关作用关系， ③由此提供有关地球化学作用（geochemical processes）的空间展布（spatial distribution）、 时间顺序（temporal sequence）和相互关系
2.与其它学科的关系---相互渗透
（1）矿物岩石学mineralogy-petrology（物源
sources、条件condition、时代？time） （2）矿床学study of mineral deposit（物源 、条件、时代？） （3 ）大地构造geotectonics（分区、板块 plate 、时代、俯冲subduction/ underthrust 等）
2.室内工作方法
(4)自然作用的时间参数
time parameter
(5)实验室模拟自然过程
process modelling
(6)多元统计计算和建立数学模型
mathematical model
五、地球化学的发展趋势
Evolution Tendency of Geochemistry
1.
2. 3.
二、地球化学学科特点及与其它学科的 关系 三、地球化学发展简史 四、地球化学的研究方法 五、地球化学的发展趋势 六、过去十多年年中地球化学的成就
一、地球化学的定义和研究内容
1.地球化学定义Definition
B.И .韦尔纳茨基（1922）：
地球化学科学地研究地壳中的化学元素(chemical elements)，即地壳的原子，在可能的范围内也研 究整个地球的原子。地球化学研究原子的历史 、它们在时间和空间上的运动(movement)和分配 (partitioning)，以及它们在整个地球上的成因 (origin)关系。
2.研究内容(Substance of study)
（1）研究对象(Objects Studied)： 地球（minerals、rocks、atomsphere 、water bodies、crust、mantle、core 太阳系solar system—celestial bodies

Why to study them???

与其它学科比较
二、地球化学学科特点及与其它学科 的关系
（3）理论性与应用性 理论性theoretical：
从化学角度查明过程、原因
应用性uses：
生态环境及治理、农业 矿产资源勘探、开发

与地质学各分支学科比较
二、地球化学学科特点及与其它学科 的关系 2.与其它学科的关系Relations with other disciplines---相互渗透integration/ combination。
2.研究内容(Substance of study)
（2）研究内容target of study：
①元素的分布distribution、分配 partitioning
体系组成自然决定naturally composed.
为什么要研究这些？与化学学科的区别。
2.研究内容(Substance Studied)
我国部分著名地球化学家

侯德封（1900-1980）：
提出地层地球化学、化学地史、化学地理 的概念，创立了“核子地质学

李璞（1911-1968）：
1950年获剑桥大学博士学位，1958-1962年 建立我国第一个同位素地球化学实验室， 并完成第一批同位素年龄数据。
我国部分著名地球化学家

涂光炽（中国科学院院士）：
三、地球化学发展简史history

光谱分析法（G.Kirchhoff, R.Bunsen; 1858)、 化学结构理论的建立(A.M.Butnelov 布 特列洛夫,1861)、 元素周期表（Д .И .М е н д л е е в 门捷列夫；1868）
→ 对地球化学学科形成产生重要影响。
三、地球化学发展简史history

V.M.费尔斯曼（1922）：
地球化学研究地壳中化学元素---原 子的历史及其在自然界各种不同的热 力学(thermodynamical)与物理化学条 件(physical-chemical conditions)下的 行为。
V.M.哥尔德施密特（1933）：
地球化学是根据原子和离子的性质，研 究化学元素在矿物、矿石、岩石、土壤 、水及大气圈中的分布和含量以及这些 元素在自然界中的迁移。地球化学的主 要目的，一方面是要定量地确定地球及 其各部分的成分，另一方面是要发现控 制各种元素分配的规律(laws governing element distribution and partitioning)。
三、地球化学发展简史history
③40-50年代——主要着重原子的迁 移，即研究地壳中原子的演化历 史---原子历史方向 (代表人物-В.И.Вернадский; А.Е.Ферсман) ； ④60年代至今——现代地球化学。
三、地球化学发展简史history
2.我国地球化学发展史: 系统的地球化学工作始于20世纪50年 代—地球化学研究室或所；高校建立 地球化学专业。80年代开始至今逐渐 走向成熟。
2.与其它学科的关系---相互渗透
（7）天文astronomy（天体，陨石） （8）环境与农业（必需、非必需元 素） （9）工业（核废料处理nuclear waste disposal）
三、地球化学发展简史history
1.国外发展史



R.Boyle(17世纪）--大气圈与水圈的关系 →物质由化学元素组成而不是由性质组 成。 18世纪—化学、物理学、地质学、采矿 业（工业革命） → 地球化学的经验规 律。 C.F.Schö nbein(1838）--第一次提出“地球 化学”概念→ “一定要有了地球化学， 才能有真正的地质科学（1942）”
《元素化学》N. N. Greenwood, A. Earnshaw著，李学同等 译，高等教育出版 社1996。 戚长谋编《地球化学通论》 赵伦山等编《地球化学》 刘本立编《地球化学基础》 《微量元素地球化学原理》赵振华，科学 出版社，1997
《Rare Earth Element Geochemistry》P. Henderson Elsevier, 1984 ;王中刚等，科学 出版社)
1949年获得明尼苏达大学博士学位，在中 国最早讲授地球化学课程，曾任中国科学 院地质研究所和地球化学研究所所长，组 织和参与了“中国层控矿床地球化学”等 课题的研究。

欧阳自远（中国科学院院士）：
天体化学家《天体化学》
我国部分著名地球化学家

司幼东（1920-1968）：
中国实验地球化学的奠基人
②元素集中、分散、共生组合、迁
移规律

地球化学基本理论basic theories（矿物 岩石形成过程机理formation mechanism 及其环境条件的指示作用indicator）。
为什么要研究这些？核心：元素的化学作用和变化。
二、地球化学学科特点及 与其它学科的关系
1. 学科特点Properties （1）对象object of study：地球、地壳 等及地质作用 用地球化学方法研究以认识自然作用
Wedpohl K.H.et al(1969):
地球化学是研究整个地球中化学元素及其 同位素的分布规律性。（Handbook of Geochemistry)
V.V.谢尔宾娜(1972):
研究地球的化学作用的科学---化学元素 的迁移、它们的集中和分散，地球及其层 圈的化学成分、分布、分配和化学元素在 地壳中的结合。（地球化学基础）
涂光炽（1985）：
地球化学是研究地球（包括部分天体 celestial bodies）的化学组成 (chemical composition)、化学作用（ chemical process）和化学演化（ chemical evolution)的科学。
刘英俊等（1987）：
地球化学研究地壳（尽可能整个地球 ）中的化学成分和化学元素及其同位 素在地壳中的分布、分配、共生组合 associations、集中分散enrichmentdispersion及迁移循徊migration cycles 规律、运动形式forms of movement和 全部运动历史的科学。
（space-time correlations）。
1.野外工作方法
(2)地球化学取样
（geochemical samplings）
①代表性representative ②系统性Systematic(空间、时间、成因) ③统计性Statistic.
2.室内工作方法
（1）精确灵敏的测试方法 sensitive &
地球化学 Geochemistry
主要参考书
《元素地球化学》刘英俊等，科学出版社
，1984 《金的地球化学》刘英俊，马东升，科学 出版社，1991 《钨的地球化学》刘英俊，马东升，科学 出版社，1987
Geochemistry》 V. M. Goldschmidt, Oxford at the Clarendon Press, 1954 (《地球化学》V. M. 戈尔德施密特 著， 沈永直，郑康乐 译，科 学出版社，1959）
2.与其它学科的关系---相互渗透
（4）古生物地史学biochronology/ biostratigraphy（无化石？生存环境） （5）古气候学palaeo-climatology（例 ：冰川包裹体CO2 glacial inclusions ） （6）灾害学calamity science（天体碰 撞celestial collision、火山、地震）
地球化学—是研究地球的化学
成分以及元素在其中的分布 (distribution)、分配(partitioning)、 集中(enrichment)、分散 (dispersion)、共生组合 (association)与迁移规律 (migration) 、演化历史 (evolution h i s t o r y ) 的 科 学 。