地球化学题库

地球化学题库

1 名词解释5分/题

地球化学

地球化学是研究地球及其子系统（含部分宇宙体）的化学组成、化学机制和化学演化的科学。

1）从研究对象来看：是地球及其子系统（地壳、地壳及其自然作用体系（岩浆作用、沉积作用、变质作用、成矿作用、表生作用、生态环境……）），目前正在向宇宙天体拓展；

2）从研究形式来看：主要是元素和同位素在自然界的化学运动形式；

3）从研究时间来看：包涵了整个地球、地壳演化和全部地质作用时期；对单个元素和同位素来讲，是研究它们的发生、不断发展及螺旋式演化的全部历史。

类质同象

某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其它质点（原子、离子、配离子、分子）所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键型、离子正负电荷的平衡等保持不变或相近，这一现象称为“类质同象”。

克拉克值

化学元素在一定自然体系（通常为地壳）中的相对平均含量。又称元素丰度。按照不同自然体系计算出来的元素丰度，有地壳元素丰度、地球元素丰度、太阳系元素丰度和宇宙元素丰度等。研究地球及其各地圈的元素丰度，是地球化学的一个重要领域。

元素地球化学亲和性

主要指阳离子在自然体系中趋向同某种阴离子化合的倾向。地球和地壳中，阳离子的总数（种类）远远大于阴离子的总数，导致了在地球化学作用过程中阳离子对阴离子的争夺，在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择性地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。它是控制元素在自然界相互结合的基本规律。

同位素分馏

由于同位素质量不同，因此在物理、化学及生物化学作用过程中，一种元素的不同同位素在两种或两种以上物质(物相)之间的分配具有不同的同位素比值的现象。

引起同位素分馏的主要机制有：同位素交换反应；同位素动力学效应；其他物理-化学效应。

元素的赋存形式

指元素在一定的自然过程中或其演化历史的某个阶段所处的状态及与共生元素间的结合关系。包括元素的赋存状态和元素的赋存形式。

相容和不相容元素

不相容元素又称湿亲岩浆元素(hy-gromagmatophile elements)，在岩浆或热液的矿物结晶过程中趋向于在液相中富集的某些微量元素(如Sn、Li、Rb、Sr、Cs、Be、Ba、Zr、Hf、Nb、Ta、Th、u和稀土元素)。因其浓度低，不能形成独立矿物相。因受其离子半径、电荷和化合键所限，很难进入造岩矿物晶体结构中，而在残余岩浆或热液中相对富集。其固——液相分配系数近于零。元素的不相容性可因结晶条件的不同而改变。相容元素是与其性质相反的元素。

分配系数

指一定温度下,处于平衡状态时，组分在固定相中的浓度和在流动相中的浓度之比，以K表示。

分配系数反映了溶质在两相中的迁移能力及分离效能，是描述物质在两相中行为的重要物理化学特征参数。

元素地球化学迁移

元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并经常伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移。称为元素发生了地球化学迁移。

共同离子效应

当在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时，原难溶化合物的溶解度将会降低，称为共同离子效应。

地球化学障

元素迁移过程中，物理一化学条件的急剧改变所引起的元素沉淀。如碳酸盐岩石以及富含石灰的土壤就可以起“反应”障的作用。在与迁移溶液发生反应时，它们是许多微量元素的沉淀剂。地球化学屏障可分为：机械屏障、物理化学屏障和生物屏障。

2 简答题及论述题6-10分/题

地球化学体系的特点

1) 温度、压力等条件的变化幅度有限

-80～1800摄氏度0.0n～1010Pa（十万个大气压），在实验室条件下可从0 K到5×104，压力可从真空到120万个大气压。

2) 多组分的复杂体系92种元素和354种核素，但浓度（丰度）相差悬殊，而化学反应受制于浓度，因此制约了某些化学反应的发生；此外∑阴离子＜∑阳离子，制约了某些元素的结合方式。

3) 体系是开放的，体系不断进行物质与能量交换，地球化学作用具有分阶段单向演化的特征；化学反应受动力学和热力学控制，自然作用过程具有不可逆性和不彻底性。Goldschmist的元素地球化学分类

（1）亲石元素

也称亲氧元素，包括Li、Be、B、C、O、F、Na、Mg、Al、Si、P、Cl、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、Cs、Ba、I、W、At、Fr、Ra、Ac、Th、Pa、U和镧系元素。其离子的电子构型属希有气体构型。与O、F、Cl具亲和力。主要富集在岩石圈。氧化物的生成焓大于FeO的生成焓，大部分组成氧化物、含氧岩，尤其是硅酸盐，形成大部分造岩矿物，是组成岩石的主要成分。因有人称为亲石元素。

（2）亲铜元素

又称亲硫元素，包括18种元素：S、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Hg、Tl、Pb、Bi、Po。离子的最外层为18电子（s2p6d10）的铜型结构，氧化物的生成焓小于FeO的生成焓，与S、Se、Te具亲和力，易形成硫化物和复杂的硫化物，富集于硫化物氧化物过渡圈。

（3）亲铁元素

包括12中元素：Fe、Co、Ni、Mo、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Pt、Au。其离子最外层具有8-18电子过渡型结构，主要集中于铁镍核中。

（4）亲气元素

H、N、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn均属此类，其原子的电子构型为希有气体构型（s2p6），H、N例外，主要存在于大气圈中，呈原子状态（Ar、He）或分子状态（N2、H2、H2O、CH4）此外还有亲生物元素：C、N、H、O、P、B、Ca、Cl、Na、Si、F、Fe、Cu、Mn、Mg、Al。元素在固相中的赋存形式

①独立矿物：能用肉眼或能在显微镜下进行研究的矿物，颗粒大于0.001mm；

②类质同象：以原子、离子、络离子或分子为单位取代矿物晶格构造位置中的相应质点，晶格常数和晶格类型不发生明显的变化的现象，采用机械和化学的方法都不能分离。