地球中的元素分析
地球元素设计构成分析报告
地球元素设计构成分析报告1. 引言地球元素设计是一个重要的设计领域，涉及到地球所包含的各种元素以及它们之间的相互作用。
本报告旨在对地球元素设计进行分析，并探讨其构成和应用的相关内容。
2. 地球元素的构成地球元素主要由地壳、水、空气和生物组成。
地壳包括了各种岩石、矿物和土壤，其中富含着丰富的元素资源。
水是地球上最重要的元素之一，覆盖了地球的大部分表面，并参与到各种生物、环境和地质活动中。
空气由氮气、氧气、二氧化碳等组成，是地球上最重要的气体，维持了生物的生存环境。
生物是地球上的生命形式，包括了动物、植物和微生物等，在地球元素的循环中扮演着重要的角色。
3. 地球元素的相互作用地球元素之间存在着相互作用和相互影响。
首先，地壳中的岩石和矿物会与水接触，产生各种地质和化学反应，形成新的物质。
水和空气的相互作用也非常复杂，水蒸气与空气中的气体组成反应，形成云和大气中的各种颗粒物。
生物与地球元素的相互作用也非常密切，生物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，参与到气候和环境的调节中。
4. 地球元素设计的应用地球元素设计广泛应用于建筑、景观、室内设计等领域。
在建筑设计中，设计师可以运用地壳中的各种岩石和矿物，创造出各种不同的建筑外观和材料。
水作为设计元素，可以构建水景、喷泉和水下景观等，增添建筑的美感。
空气的运用可以通过通风系统来改善室内环境，提供更加舒适的使用体验。
生物也可以成为设计中的元素之一，例如将植物引入到室内空间，增加绿色植物的氛围，提升环境的舒适度。
5. 结论地球元素设计是一门综合性的设计学科，强调了地球元素之间的相互作用和应用。
地球元素的丰富性和多样性为设计师提供了丰富的创作资源。
在设计中，我们应该充分利用地球元素的特点，创造出更加适应环境和人类需求的作品。
希望本报告的分析能够对地球元素设计的学习和应用提供一定的帮助，同时也能够引发更多对于地球元素设计的思考和探索。
微量元素的分析及其在土壤中的循环
微量元素的分析及其在土壤中的循环微量元素是指在地球物质中含量极少的元素，但在生态系统中却具有重要的生命活动作用。
在土壤生态系统中，微量元素参与着土地利用、环境污染、农业生产和人类健康等多方面的重要议题。
因此，分析微量元素在土壤中的循环规律对于保障生态环境、保障农业品质、保障人类健康等都有着重要的意义。
一、微量元素的分析方法微量元素的分析方法主要分为化学方法、物理方法和生物学方法。
其中，化学方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、荧光X射线分析法等，物理方法包括常规质谱法、同位素示踪法等，生物学方法包括微生物检测法、灵敏组织检测法等。
化学方法是微量元素分析的主要手段之一。
它利用光、电、荧光、X射线等原理对微量元素进行分析检测。
化学方法应用范围广泛、灵敏度高，而且分析准确性较高，尤以原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法最为常用。
物理方法主要是通过对微量元素的核素进行同位素示踪和质谱分析来实现定量检测。
该方法优点是可用非毒性痕量同位素用于微量元素的示踪和追踪，并且灵敏度高、准确度高。
同位素示踪法和常规质谱法是物理方法中主要的两种方法。
生物学方法是微量元素检测的重要手段之一。
它通过检测生物体中微量元素含量来体现实际的微量元素含量。
不过生物学方法目前的局限性较大，仅限于某些特定的微量元素如铁、钴、锰、铜、锌、钼等。
二、微量元素在土壤中的循环微量元素在土壤系统中的循环，涉及着生物学过程、化学反应和物理迁移等多种过程。
其中，土微生物和植物生长是微量元素循环的重要环节。
土壤中的微生物，例如细菌、真菌和硫还原菌等，对土壤中的微量元素循环起着重要的作用。
它们通过将化合态微量元素转化为离子态微量元素，促进微量元素的循环和生命活动。
在土壤微生物促进下的微量元素循环过程，主要包括铁的氧化还原与硫的微生物循环。
植物生长对微量元素的吸收及其循环也十分重要。
植物生长的根系组织具有特异性，可以从土壤和溶液中吸收和转化微量元素。
地球化学中的元素分析技术
地球化学中的元素分析技术地球化学是研究地球物质中元素及其同位素地球化学特征和相互关系的一门学科。
元素分析技术是研究地球物质中元素含量及其空间分布规律的重要手段。
本文将介绍地球化学中的元素分析技术及其应用。
一、原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常用的元素定量分析技术。
该技术的原理是：将样品中的元素原子化，使其处于激发状态，然后利用特定波长的光源对其进行照射，元素原子会吸收特定的光谱线，吸收光的强度与元素原子浓度成正比。
原子吸收光谱法有单波长和多波长两种方式，可用于分析多种元素。
二、电感耦合等离子体质谱法电感耦合等离子体质谱法是一种高灵敏度、高分辨率的元素分析技术。
该技术将样品原子化形成等离子体，利用电磁场对其进行激发和干扰，使其产生离子化，然后通过质谱分析仪进行质量分析和计数。
该技术可用于分析低至0.1 ng/L的元素含量。
三、原子荧光光谱法原子荧光光谱法是一种元素分析技术，其原理是：将样品中的元素原子化，使其产生荧光现象，然后将荧光现象的强度与元素浓度作为分析结果。
该技术适用于分析多种元素，可用于分析单一元素的含量和物质中多种元素的均一性。
四、电感耦合等离子体发射光谱法电感耦合等离子体发射光谱法是一种高灵敏度、高分辨率的元素分析技术。
该技术将样品原子化形成等离子体，然后利用电弧放电对其进行激发和干扰，使其产生发射光谱线，通过分析光谱线的强度和波长可得知元素含量。
五、质谱法质谱法是一种高灵敏度、高分辨率的元素分析技术。
该技术将样品中的元素原子化，使其产生离子化，然后通过质谱分析仪进行质量分析和计数，可得知元素含量、异位素含量等信息。
该技术适用于分析低至0.1 ng/L的元素含量和物质中多种元素的均一性。
六、应用元素分析技术广泛应用于地球化学研究、环境监测、贵金属矿产开发等领域。
在地球化学研究中，可通过元素分析技术获取地球物质中元素的含量及其空间分布规律，进而研究岩石成因、地貌演化等问题。
在环境监测中，可通过元素分析技术分析大气、水体、土壤等中有害元素的含量，为环境保护提供数据支持。
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。
地球化学稀土元素配分分析
地球化学稀土元素配分分析地球化学是研究地球内部和大气层、水圈、地外空间的化学成分、构造、变化及其规律的一门学科。
稀土元素是指化学元素周期表中的镧（La）到镥（Lu）共17个元素，它们在地球化学中起着重要的角色。
稀土元素在地球化学中的配分分析是研究稀土元素在地球体系中分布、迁移和富集的过程与机制，具有重要的价值和意义。
稀土元素在地球化学中具有以下特点：1.发生较强络合和配位作用，容易在地球体系中形成稳定的络合物；2.稀土元素在地球体系中往往以沉积物和矿物形式富集，对地质过程具有敏感响应，是一种重要的地球化学示踪元素；3.稀土元素在地球化学中的分布格局复杂多样，受多种因素控制，包括岩浆作用、岩浆岩浆交互作用、流体交换作用、沉积过程和生物富集等；4.稀土元素具有分馏效应，可以提供信息，了解地质过程和地球演化的历史。
稀土元素配分分析可以通过对地球体系中岩石、矿物、沉积物和水体等不同相的稀土元素含量进行测定和研究来实现。
稀土元素的分析方法主要包括原子吸收光谱、光电子能谱、同位素示踪、质谱和分光光度法等。
这些方法可以准确测定不同相中稀土元素的含量，进而推导稀土元素的地球化学分布特征。
稀土元素的配分分析还可以揭示自然界中稀土元素的生物地球化学过程。
例如，稀土元素在生物领域中具有重要的生理和生化功能，对植物和微生物的生长和代谢有一定的影响。
通过稀土元素的配分分析，可以了解稀土元素在生物体内的分布规律，从而进一步研究生物地球化学循环过程和生态系统的功能。
总之，地球化学稀土元素配分分析是研究稀土元素在地球体系中分布、迁移和富集的一种重要方法。
通过稀土元素的配分分析，可以揭示地球体系中各个部分的物质交换和能量转化过程，并进一步了解地球演化的历史和生物地球化学过程。
稀土元素配分分析研究的进展和成果将为地球化学和地球科学的发展提供重要的理论基础和实践指导。
海洋地球化学中的放射性元素分析研究
海洋地球化学中的放射性元素分析研究第一章：引言海洋是地球上最广阔的环境之一，其中的地球化学过程对全球生物圈、空气和水文循环产生了巨大影响。
放射性元素在海洋地球化学中发挥着重要的作用，因为它们在自然界中广泛存在，可以作为地球系统内的重要示踪物质。
由于放射性元素具有特殊的物理、化学和生态学特性，研究海洋生物圈和水化学循环的放射性元素分布和环境行为具有重要意义。
因此，放射性元素在海洋地球化学中的研究一直是地球科学领域的活跃热点。
本文的主要目的是介绍海洋地球化学中放射性元素分析研究的现状和未来发展方向。
在本文中，我们将首先回顾海洋放射性元素的来源和分布情况，探讨其化学和生态学特性进而分析其环境影响。
然后重点介绍海洋放射性元素分析的方法和技术，包括计数法、质谱法等。
最后，我们将总结现有研究的进展并展望未来的发展方向。
第二章：海洋地球化学中放射性元素来源和分布放射性元素是在地球内部或宇宙射线的作用下生成的。
在海洋中，放射性元素主要来自两个方面：一是海洋化学循环所引起的放射性元素的释放和沉积，二是来自大气降解或地表径流的河流输送。
放射性元素在海洋中的分布受到物理阻力和生物附着的影响，使得它们在海洋环境中不均匀分布。
海洋中的放射性元素可以分为天然放射性元素和人工放射性元素两类。
天然放射性元素包括铀、钍，以及它们的子系列，如镭等。
相比之下，人工放射性元素持续增加，如锶、铯、钴、锕等。
它们主要来自于核试验、核事故及其他工业放射性源等。
第三章：放射性元素的生态学和化学特性放射性元素在海洋中显示出与其它元素不同的生态学和化学特性。
首先，它们很容易被海洋生物吸收，尤其是放射性同位素与其它化学形态的元素相比。
其次，放射性同位素在海洋中的迁移曲线较长，在海洋食物链中的转移和富集比大部分非放射性元素慢得多。
由于这些特点，海洋生物和海洋食物链是影响海洋放射性元素分布并可能造成环境风险的主要来源。
研究表明，各种生物吸收了放射性元素后，可以通过开放海港向外排放和的象限之间的扩散作用逐步释放到大气中。
地球化学解析地壳与地幔的化学成分
地球化学解析地壳与地幔的化学成分地球是我们赖以生存的唯一之所，而地球的内部则是一个充满奥秘的世界。
地壳和地幔是地球内部的两个重要组成部分，它们的化学成分对地球的构造和演化有着深远的影响。
本文将通过地球化学的方法，探索地壳和地幔的化学成分，并揭示其背后的奥秘。
一、地壳的化学成分地壳是地球外表面最外层的固体壳，包括陆地地壳和海洋地壳。
地壳主要由氧、硅和铝等元素构成，其中氧占据了地壳元素质量的47%，硅占据了27%，铝占据了8%。
此外，钙、钠、钾等元素的含量也相对较高。
这些元素以氧化物和硅酸盐的形式存在于地壳中。
地壳的化学成分在不同地区有所差异。
例如，海洋地壳富含镁、钠等元素，而铝、钾等元素的含量相对较低。
相比之下，陆地地壳富含铁、铝和钾等元素，而镁、钙等元素的含量相对较低。
这种地区差异主要是由于地壳物质的来源和成因不同所致。
二、地幔的化学成分地幔是地球内部的中间层，位于地壳和地核之间。
地幔主要由硅、镁和铁等元素构成，其中硅占据了地幔元素质量的30%，镁占据了29%，铁占据了15%。
此外，钙、铝、钠等元素的含量也相对较高。
地幔中的元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。
与地壳相比，地幔的化学成分更加均匀。
地幔中的元素含量相对稳定，不会随地区的变化而明显改变。
地幔物质主要来自于上地幔和下地幔的岩石圈演化过程，具有较高的热稳定性和化学稳定性。
三、地球化学的研究方法地球化学是研究地球及其成分的化学元素和化学互作用的科学。
在解析地壳和地幔的化学成分时，地球化学家运用多种方法和技术，其中包括：1. 岩石和矿物分析：通过收集地壳和地幔中的岩石和矿物样品，并进行化学分析，可以确定其中的化学成分。
常用的分析方法包括X射线荧光光谱、电子探针微区分析等。
2. 地球化学示踪：利用地球化学示踪元素，如放射性同位素和稳定同位素，分析地壳和地幔岩石中的同位素组成，可以揭示地球演化和岩石循环的过程。
常用的示踪方法包括锆石U-Pb定年、锆石Lu-Hf同位素分析等。
地球化学分析技术及其在矿产勘探中的应用
地球化学分析技术及其在矿产勘探中的应用地球化学分析技术是一种通过对地球中各种元素和化合物的分析，来揭示地球内部和地球表面沉积物的起源、演化和地球过程的一门科学。
它在矿产勘探中起着重要的作用。
一、地球化学分析技术的概述地球化学分析技术是利用各种分析手段，对地球样品中的矿物、岩石、土壤、水、气体等进行成分和结构的定量和定性分析。
常用的地球化学分析方法包括光谱分析、质谱分析、色谱分析、X射线衍射分析等。
光谱分析利用物质对光的吸收、发射、散射、透射等特性来确定其成分。
常见的光谱分析方法有原子吸收光谱、X射线荧光光谱、近红外光谱等。
质谱分析是通过测量粒子离子加速运动引起的圆周运动进行定性和定量分析的方法。
质谱分析可以检测地样品中的元素及其同位素。
色谱分析是将混合物中的组分分离并进行定性和定量分析的方法。
色谱分析广泛应用于地样品的有机物和无机物成分分析。
X射线衍射分析是利用物质中原子排列引起的衍射现象来对样品进行结构分析的方法。
X射线衍射分析广泛应用于矿物和岩石中的晶体结构研究。
二、地球化学分析技术在矿产勘探中的应用地球化学分析技术在矿产勘探中有着广泛的应用。
它可以通过对地球样品中的各种元素和化合物进行分析，来揭示地下矿产资源的存在、分布和富集规律。
首先，地球化学分析技术可以用于找矿模型的建立和修正。
通过对不同地质背景下的矿产勘查区域进行地球化学分析，可以确定矿床的主要控制因素和富集规律，进而构建合理的找矿模型，为后续的矿产勘探提供指导。
其次，地球化学分析技术可以用于矿产物质的定性和定量分析。
通过对矿石、岩石和土壤样品中的元素和化合物进行分析，可以确定矿石矿物的组成及其含量，进一步研究矿石的赋存状况和可能的成矿机制。
此外，地球化学分析技术还可以用于地下水和地下气体的分析。
地下水和地下气体中的元素和化合物的含量和组成对于矿产勘探具有重要意义。
地下水和地下气体中的某些元素的异常含量可能与矿床的存在和富集有关，因此通过对地下水和地下气体进行地球化学分析，可以为矿产勘探提供宝贵的线索。
地球中元素顺序
地球中元素顺序
地球中的元素按照它们的丰度排序，通常是按照地壳、大气层和太阳系中的比例来描述的。
以下是一些地球不同部分元素丰度的大致顺序：
1. 地壳：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛、硫、氖、氮、氩、氦、碳、锰、氧（再次出现）、磷、氯、氩（再次出现）、氢（再次出现）、氦（再次出现）、锂、铍、硼、氪、铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、铅、铜、锌、镓、锗、砷、硒、溴、氪（再次出现）、氙、碘、氙（再次出现）、氡、钍、铀。
2. 大气层：氮、氧、氩、二氧化碳、其他气体（包括水蒸气、氦、氖、甲烷、臭氧等）。
3. 太阳系：氢、氦、氧、碳、氖、铁、氮、硅、镁、硫、钙、铁（再次出现）、钛、钠、钾、镁（再次出现）、铝、氢（再次出现）、氦（再次出现）、锂、铍、硼、碳（再次出现）、氮（再次出现）、氧（再次出现）、氟、氖（再次出现）、氦（再次出现）、镁（再次出现）、硅（再次出现）、硫（再次出现）、铁（再次出现）。
请注意，这些列表并不是按照元素的原子序数排序，而是按照它们在地球不同部位的相对丰度。
元素的实际排序应该是按照它们在元素周
期表中的原子序数，从1（氢）到118（鿬）。
沉积岩地球化学元素分析技术
沉积岩地球化学元素分析技术沉积岩是地质学中一类重要的岩石类型，由于其形成历史较长，保存了大量地球化学信息，是研究地球演化和环境变化的重要途径。
在沉积岩地球化学研究中，元素分析是一项重要的技术，可以为不同类型的环境和事件提供有力的支持，为研究人员揭示沉积过程、物源、古地理、古气候等提供必要的信息。
沉积岩地球化学元素分析技术主要包括采样、前处理、测量分析等几个方面。
首先，采样是分析沉积岩必不可少的一部分，它的目的是选择具有代表性的样品，对于地质学家而言，选择对研究有意义且具备代表性的船样品是首要任务。
其次，前处理是样品处理的重要环节，它包括了样品破碎、筛选、洗涤等过程，使样品达到可以进行后续操作的状态。
最后，测量分析包括了岩石样品的化学分析、仪器测试等过程，其目的是获得样品中有关元素的丰度、空间分布、地球化学特征等相关信息。
在沉积岩地球化学元素分析中，常用的元素包括了Fe阳离子、Mn阳离子、Ti、Al、Si等，通过对这些元素的分析可以了解到海洋沉积物的来源、沉积环境、沉积物古地理迁移等信息。
其中，铁的含量对于海洋沉积物的研究尤为重要，因为铁的存在大大影响沉积物的物质参与和氧气氧化反应等过程，从而可以想到它在古气候研究和污染物来源判断等方面的重要性。
在沉积岩地球化学元素分析技术的发展过程中，不同的方法也相继出现。
比如常用的岩石X射线荧光分析法（XRF）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等，它们的优劣取决于样品的种类、分析环节对准确度的要求以及实验设备的限制，但都是可以获得可靠的分析数据的。
总的来说，沉积岩地球化学元素分析技术是研究沉积岩的重要手段，是探究地球演化和环境变化的有用途径，可以为古环境、古气候、资源成因等提供有利支持，其发展和应用将为环境保护、资源利用提供重要依据和决策支持，值得不断拓展和发展。
地球化学稀土元素配分分析
地球化学稀⼟元素配分分析《地球化学》实习测验REE图表处理及参数计算⼀、实习⽬的1、掌握稀⼟元素组成模式图的制作⽅法。
2、掌握表征稀⼟元素组成的基本参数。
3、培养独⽴查阅⽂献及处理数据的能⼒。
⼆、基本原理1、稀⼟元素组成模式图1、原⼦序数为横坐标2、标准化数据为纵坐标3、对数刻度2、表征稀⼟元素组成的基本参数3、稀⼟总量4、轻重稀⼟⽐值5、轻稀⼟分异指数6、重稀⼟分异指数7、铕、铈异常三、实习测验内容1、绘制各类侵⼊岩的稀⼟元素组成模式图；2、计算各类侵⼊岩稀⼟元素组成的基本参数；3、对已绘制的图表和计算出的数据进⾏解释。
4、在以上实习内容掌握之后，⾃⾏查阅⽂献⼀篇，并进⾏以上3项操作。
四、实习测验步骤1、根据查阅⽂献数据，找到⾃⼰想要的数据表1 蒙库铁矿床岩⽯、矿⽯、矿物稀⼟元素成分分析（ppm）2、选出⾃⼰要的数据建⽴表格表2 稀⼟元素组成模式图（ppm）3、对数据进⾏球粒陨⽯标准化表3球粒陨⽯标准化后稀⼟元素组成模式图(ppm)图1 蒙库铁矿床稀⼟元素配分图5、计算稀⼟元素基本参数表4 表征稀⼟元素组成的基本参数6、数据及图表的解析（1）绿帘⽯：∑REE=，表明稀⼟元素含量较⾼；LR/HR=，表明轻重稀⼟元素间发⽣了较⼤的分异，轻稀⼟元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显⽰轻重稀⼟元素内部都发⽣了分异作⽤，轻稀⼟元素分异更明显。
Eu异常值=，为强正异常；Ce 异常值=，表明Ce基本⽆异常；稀⼟元素配分模式为轻稀⼟富集，重稀⼟相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。
（2）磁铁矿矿⽯：∑REE=，表明稀⼟元素含量较低；LR/HR=，表明轻重稀⼟元素间发⽣了较⼤的分异，轻稀⼟元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显⽰轻重稀⼟元素内部都发⽣了分异作⽤，轻稀⼟元素分异更明显。
Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，位弱Ce异常；稀⼟元素配分模式为轻稀⼟富集，重稀⼟相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。
地球化学LA-ICP-MS元素分析技术
刘勇胜
中国地质大学(武汉)
1
一、LA-ICP-MS简介 二、仪器条件对LA-ICP-MS分析的影响 三、LA-ICP-MS元素分析的校正策略 四、利用LA-ICP-MS分析地质样品 五、LA-ICP-MS分析数据处理
2
一、LA-ICP-MS的组成
脉冲宽度：
“脉冲延续时间”
纳秒(10-9s)激光 皮秒(10-12s)激光 飞秒(10-15s)激光
Perkins et al. (1997, GGR)
激光能量、波长、脉冲频率、脉冲宽度
17
Nist610 Crater Images (193 nm laser, 100 µm)
3 shots
30 shots
(激光束斑、频率、能量密度、载气、辅助气体) +
ICP-MS分析条件
(载气、采样深度、透镜电压、功率、P/A)
高灵敏度、低分馏效应、低氧化物 产率(ThO/Th)和低双电荷产率 (Ca2+/Ca+)
22
Sol-ICP-MS vs LA-ICP-MS
3
激光进样
溶液进样
玻璃密度 3.3mg/cm3
样品稀释2000倍
600 500 400 300
200 100
0
Year
所有学科 地质学 化学 矿物学 光谱学 生物化学 环境科学
考古学
人类学
过去20年间，各学科利用LA-ICP-MS发表的文章，数据来源于ISI Web of Science
6
Gray (1985)率先将ICP-MS与 激光剥蚀系统相结合，开创了 LA-ICP-MS微区分析技术(第一代 ； ICP-MS于1984年出现)
环境地球化学中的微量元素分析方法
环境地球化学中的微量元素分析方法在环境地球化学研究领域，微量元素的分析方法是非常重要的，因为微量元素的存在与分布直接影响着环境的地球化学过程和生态系统的健康状况。
为了准确测量和理解微量元素的含量和行为，科学家们开发了各种分析方法。
本文将介绍几种常用的微量元素分析方法。
一、光谱分析法光谱分析法是一种常见且广泛应用的微量元素分析方法。
它利用物质吸收或发射特定波长的光来测量元素的含量。
常用的光谱分析方法包括原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光光谱法（AFS）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等。
这些方法具有快速、灵敏和准确的特点，能够同时测定多种元素。
二、电化学分析法电化学分析法是一种通过测量电流、电位和电荷等物理化学性质来确定微量元素含量的分析方法。
常用的电化学分析方法有极谱法、电导法、电解沉积法和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等。
这些方法对于测定微量元素的含量和形态非常有效，尤其在环境样品中存在着极低浓度的元素时更为重要。
三、分离富集分析法分离富集分析法是一种通过样品前处理将微量元素与其他成分分离并富集后再进行测定的分析方法。
常用的分离富集方法包括离子交换、固相萃取和气相色谱等。
这些方法对于含有较高浓度的干扰物的样品进行微量元素分析非常有用，能够提高分析的准确性和灵敏度。
四、同位素分析法同位素分析法是一种通过测量元素同位素的相对含量来研究微量元素在环境中的循环和变化的方法。
同位素分析法常用的技术包括同位素质谱法（IRMS）和同位素稀释法等。
这些方法能够区分不同来源的微量元素，并揭示其地球化学过程和生物地球化学循环的机制。
五、分子生物学技术随着生物技术的发展，分子生物学技术在环境地球化学研究中也得到了广泛应用。
例如，基于DNA、RNA或蛋白质的分子生物学技术能够检测和定量特定微生物和植物物种对微量元素的吸收和转化。
这些技术可以提供微生物和植物在环境地球化学中的作用和响应机制。
地球化学中的元素和同位素地球化学
地球化学中的元素和同位素地球化学地球化学是一个研究地球物质中元素、同位素分布和演化的学科。
元素是构成地球物质的基本物质，同位素则是同一元素中质量数不同的不同原子核。
元素和同位素的地球化学分析可以帮助我们了解地球的演化历史、地球环境变化、地质过程等多个方面。
一、元素的地球化学元素是地球化学研究的基本单位，地球上的元素分布受制于地球的演化历史和物质组成。
总体而言，地球表层分布的元素可以分为地壳元素、海洋元素和大气元素。
地壳元素是地壳中丰富的元素，包括氧、硅、铝、铁、钙等等，它们占到地壳质量的99%以上。
其中最丰富的是氧元素，它占地壳中质量的46.6%，其次是硅元素，占28.2%。
地壳元素的绝大部分都是宇宙尘埃在地球形成过程中沉积下来的，也有部分来自于岩浆的分异作用和地球内部的物质漏失。
海洋元素主要包括钠、氯、镁、钙等，以及微量元素如铬、钴、铜、锌、铅等。
这些元素常常被沉积在海洋底部的海底泥中，它们的含量一般很低且难以采集分析。
大气元素包括氢、氧、氮、碳以及其他的惰性气体。
其中氧和氮占了大气元素的绝大部分，占比分别为21%和78%。
大气元素是通过地球大气层的物理、化学和生物过程不断循环传输的，它们对地球环境的影响也很大。
二、同位素地球化学同位素是同一元素中质量数不同的不同原子核，同位素地球化学就是研究地球物质中同位素分布和演化的学科。
同位素地球化学的核心是同位素分析技术，它包括同位素质谱分析、放射性同位素年代学和同位素示踪技术。
同位素质谱分析是一种高精度的技术手段，它可以对地球物质中同位素的含量进行精确定量分析。
例如，氧同位素的分析可以用来研究古气候变化，硫同位素的分析可以用来追踪地球物质的来源和演化历史，铅同位素的分析可以用来研究地球内部物质演化和大气污染状况等。
放射性同位素年代学是利用放射性同位素的半衰期来测定物质年龄的技术手段。
不同放射性同位素的半衰期不同，因此可以用来测定不同时间尺度的物质年龄，例如，碳-14同位素可以用来测定古代有机物的年代，铀-铅同位素可以用来测定地球地质历史上的时间尺度。
矿区地球化学特征及元素的地球化学亲和性分析
131管理及其他M anagement and other矿区地球化学特征及元素的地球化学亲和性分析张先恒，任 瑞，支元栋（中国冶金地质总局第三地质勘查院，山西 太原 030002）摘 要：地球化学是研究地球及其子系统的过程。
它由化学机制、化学成份、化学进化等组成。
它是地质科学的一门核心课程，其中的一个主要章节是元素地球化学，也是记录地球化学元素迁移和微量元素化学等基础课程的基础。
通过对地球化学亲和力的研究，可以为进一步研究地球化学过程发挥重要作用。
文章主要以类比的方式对地球化学亲和性的内容加以讲解，这样一来可以更加直观的为学生展现出地球化学亲和性的本质与内容，方便去学习与领悟。
从积极方面理解，能够可以为学生提供简易的学习方式，这样一来，便会为学生在后期针对地球化学内容的研究打下一定的基础。
关键词：地球化学；元素地球化学亲和性；举例讲解中图分类号：R643.1 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）17-0131-2收稿日期：2020-09作者简介：张先恒，男，生于1988年，地球化学工程师，研究方向：金、银、铅、锌等固体矿产勘查和项目管理。
近些年来，随着科技的不断发展与进步，此类学科在不断应用的过程中，其理论以及技术方法均得到了不断的完善与优化，后期产生了大量的技术标准以及专业论文，随之还在土地资源利用、污染治理与控制、农业产品的开发等全球变化方面均有了深入到渗透。
基于理论与实践相辅助的基础上，相应的对去全球变化做出了回应。
出具相应措施致力于污染控制以及土地质量评价等方面，在人类发展史上起着重要的作用[1]。
1 某矿区地球化学特征分析以1：5的标准对水系沉积物加以检测，确定其发生部位的异常点，命名为HS-9。
异常位置的占地面积约9. 43 km 2，以半椭圆的形状存在。
其中检测得到的异常元素主要有Ag 与Au、而 Bi、W、Sn 均为测得的伴生元素；As 为测得的特征组合。
详细数据见下见（表1、图1）。
元素的地球化学亲和性分析
电负性
Ionization Energy（电离能/势）
First ionization energy (IE1)
The minimum amount of energy required to remove the most loosely bound electron from an isolated gaseous atom to form a 1+ ion.
共价半径(covalent radius) ◆ 适用非金属元素 ◆ 测定单质分子中两个相邻 原子的 核间距 一半 金属半径(metallic radius ) ◆ 适用金属元素 ◆ 固体中测定两个最邻 近原子 的核间 距一半
Ionic (and Ionic-Covalent) Structures
atom(g) + e- + EA ion-(g)
Electron Affinities of Main Group Elements
电负性＝电离势＋电子亲和能 相对值
Electronegativity电负性
Electronegativity is a measure of the relative tendency of an atom to attract electrons to itself when chemically combined with another element.
2.从空间几何形式的角度 半径（原子、离子）、 配位数、 原子和离子极化、 最紧密堆积等。
Atomic radii in picometers of main group elements
Atomic Radii
o in A
原子半径一般分为三种： 共价半径：同种元素的原子以共价键相结合时的间距； 金属半径：金属单质晶体中的两原子间距； 范氏半径：两个原子间无化学键相连，只靠分子间力相接 近时两原子间距离的一半。 一般来说同一元素：范氏半径 > 金属半径 > 共价半径
地球化学中的稀土元素分析技术
地球化学中的稀土元素分析技术稀土元素是指具有相似的化学性质、在地壳中含量很少、通常需要用高级化学分离技术才能获取的一组元素，共有17种，包括镧、铈、镨、钕、钷、铕、钡、铽、钇、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钆和铽等。
稀土元素在地球化学、地球化学勘探、冶金、环境科学等领域有广泛的应用，例如用于地球化学勘探中的矿物探测、冶金工业中的特种合金制备、环境科学中的废水处理等。
因此，稀土元素分析技术的研究和应用对于上述领域的发展具有重要的意义。
稀土元素分析技术的发展历程自20世纪初以来，稀土元素分析技术经历了多次重要的发展。
20世纪50年代，原子吸收光谱（AAS）技术开始用于稀土元素分析；60年代，红外光谱（IR）和紫外光谱（UV）技术在稀土元素分析中得到了广泛应用。
90年代以来，随着高效液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术的崛起，稀土元素分析技术得到了极大的提升。
HPLC高效液相色谱（HPLC）是指将流动相压缩到高压下进行液相色谱分离。
HPLC技术可以实现对复杂的稀土元素样品进行精确的分析，具有分离效率高、分离速度快的优点。
同时，HPLC技术还能够配合荧光检测器对稀土元素进行定量分析，因此逐渐成为稀土元素分析的主流技术之一。
GC-MS气相色谱-质谱联用（GC-MS）是一种将气态物质进行分离和检测的分析技术。
GC-MS技术以其高分辨率、高灵敏度和高专属性等特点，在稀土元素分析领域中得到了广泛应用。
与传统的AAS技术相比，GC-MS技术可以对大多数稀土元素进行分析，并具有更高的灵敏度和分离能力。
ICP-MS电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是一种将离子源与质谱分析相结合的分析技术，广泛用于稀土元素分析和其他元素的定量分析。
ICP-MS技术具有灵敏度高、精度高、工作范围广等特点，并可以对各种不同的样品类型进行分析。
相比其他技术，ICP-MS技术在稀土元素分析中更能够达到高精度和准确度的要求。
元素分析技术在地球科学中的应用
元素分析技术在地球科学中的应用简介地球科学是研究地球内部结构、表面过程以及与其他天体相互作用的一门学科。
地球科学涵盖了地球物理学、地质学、地球化学、大气科学等多个分支学科。
而元素分析技术就是在地球科学中应用非常广泛的一种技术方法。
元素分析技术元素分析技术是指利用各种仪器设备，对样品中各种元素进行快速、准确、精密的分析测量技术。
目前，元素分析技术已经广泛应用于各个领域，例如化学、生物、医学、环保、食品、冶金等。
在地球科学中，元素分析技术主要用于地球化学领域。
地球化学研究的是地球内部、表面以及大气层等各个环境中元素的存在形态、分布和演化规律。
而元素分析技术则是测试这些地质样品中元素含量的手段。
元素分析技术是一种非常复杂的技术，具有很高的精度和准确度。
它可以测量元素的含量，同时还可以通过对元素同位素的研究，了解地质样品的成因类型以及地球演化历程。
应用领域1. 矿物研究元素分析技术在矿物研究中应用非常广泛。
通过对矿物的元素含量和同位素的分析，可以了解矿物形成的环境和矿床类型等信息。
矿物的元素含量和同位素分布还可以为地球的演化历程提供重要的证据。
2. 石油地质学在石油地质学中，元素分析技术主要用于研究石油和天然气形成的环境以及不同油气田之间的联系。
石油和天然气的成因机制是地球科学中的重要问题之一，元素分析技术为解决这一问题提供了良好的手段。
3. 地球化学地球化学研究的是地球内部和表层的化学元素分布和演化规律。
元素分析技术可以测量岩石、矿物、水、大气等地质材料中的元素含量和同位素分布，从而揭示地球内部和表层的化学组成和演化历程。
4. 环境科学元素分析技术还可以在环境科学领域中发挥重要的作用。
通过分析环境样品中的元素含量，可以了解环境中各种污染物的来源和种类。
同时，还可以为环境污染治理提供科学依据。
5. 大气科学元素分析技术可以测量大气中的元素含量，从而了解大气成分的构成和变化规律。
大气成分的构成和变化不仅与大气化学有关，还与天气、气候和生态环境等密切相关。
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第一节、地球中的元素第二节、自然界中的矿物
第三节、矿物晶体结构─ 矿物的DNA第四节、岩石的科学与情趣地球是一个特殊的物理化学体系元素－矿物－岩石
第一节地球中的元素
宇宙中的元素是通过热核聚变反应，经历了从简单到复杂的形成演化过程的。
物质复杂多样
地球上多种多样的物质，都是从基本粒子聚变而成氢开始的,然后是四个氢合成一个氦，氦再进一步合成其它元素约在150亿年前的大爆炸以后50—100万年时，从轻元素到重元素，现今所有的元素就已逐渐形成
两千多年前中国李耳
“道生一，一生二，二生三，三生万物”的哲学思想
美国化学家克拉克(F.W.Clarke,1847-1931)
· 根据大陆地壳中(地下16Km以内)的5159个岩石、矿物、土壤和天然水的样品分析数据，于1889年第一次算出元素在地壳中的平均含量数值(平均质量百分比)，即元素的丰度。
· 为了纪念这个创举，命名为克拉克值。
· 克拉克值：某一种元素在地壳中的平均重量百分含量
地壳中各元素的丰度
· 氧(45.2%）,硅(27.2%)
· 铝(8%),铁(5.8%),钙(5.06%)
· 镁(2.77%),钠(2.32%),钾(1.68%)
· 钛(0.68%),氢(0.14%),锰(0.10%),磷(0.10%)
· 其它所有元素(0.95%)
地壳中其它重要元素
· 10-5 : Cu 5.5, Pb 1.25, Zn 7,
· Co 2.5, Ni 7.5
· 10-6 (g/t) : W 1.5, Sn 2, U 2.7,
· Mo 1.5, As 1.8
· 10-7 : Sb 2
· 10-8 : Ag 7, Au 4
· 10-9 : Pt 5
整个地球的物质（按重量计算）各元素的丰度
· 铁近34.6%，氧为29.5%
· 硅为15.2%，镁为12.7%
· 镍为2.4%，硫为1.9%，
· 钙和铝为2.2%
· 其它所有元素共占1.5%
· 地核：大部分以金属状态存在的铁和镍
· 地壳和地幔：大部分是氧和硅、铝也较多
· 水圈：以氧和氢为主
· 生物圈：主要为碳、氢、氧和氮
· 大气圈：主要为氮、氧
全球的质量近六十万亿亿吨(5.976×1027g)
· 几乎都集中在平均半径为6371km的固体地球内
· 以岩石和金属的形态出现,其平均密度为5.52g/cm3(即1立方厘米5.52克)。
· 大气、水和生物体的总质量不足0.1%。
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第二节自然界中的矿物
矿物：天然形成的、具有一定化学成分、内部原子排列顺序和物理特征的元素单质和无机化合物。
· 矿物一般都有自己固有的形态，但在自然界产出时常不完整
· 只有部分矿物如水晶、金刚石、黄铁矿、方解石、黑云母、石棉等少数矿物易形成其固有的形态特征
· 矿物也有较大的形体，可以用肉眼及简单的试验方法辨认
自然金
孔雀石金刚石红宝石
石英黄铁石
矿物肉眼鉴定方法
· 颜色：对白光中不同波长光波吸收的结果，为吸收光的补色
· 条痕色：矿物粉末的颜色
· 透明度：透过可见光的能力
· 光泽：矿物表面的总光量
· 硬度：抵抗外来机械力（刻划、压入、研磨）的能力
· 比重：
· 磁性：
· 解理：矿物在外力作用下严格沿着一定的结晶方向破裂，并裂成光滑平面的性质
孔雀石白云母方解石
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第三节矿物晶体结构─ 矿物的DNA
· 绝大部分矿物都是结晶体
· 德国物理家冯·劳埃(M. Von Laue, 1879-1960)用X光观测晶体，发现不论晶体的外形如何，内部的原子、离
子、分子都是有序的排列
· 这种质点的有序排列，就好像生物的基因物质──脱氧核糖核酸（DNA）一样
矿物的各种特征
· 不仅与它的化学
成分相关更受到晶体构造的
控制
矿物种数
· 从20世纪初的两千多种到20世纪90年代的五千多种
矿物分类
· 自然元素矿物：如金，金刚石、石墨、硫磺，还有铜、银、汞等
· 卤化物矿物（F、Cl、Br、I化合物）：石盐、钾盐、萤石等
· 硫化物矿物：黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、雄黄等
· 氧化物和氢氧化物矿物：如赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿、锡石、铝土矿、软锰矿、硬锰矿、沥青铀矿、石英等。
· 含氧酸盐矿物：最重要的是下面三种：
· 硫酸盐矿物：有石膏、芒硝、重晶石等
· 碳酸盐矿物：如方解石、孔雀石
· 硅酸盐矿物：
自然铂（Pt）（自然元素矿物）黄铁矿（FeS2）
硫化物
石膏（Ca(H2O)2［SO4］）
（氢氧化物）
奥长石（100－nNa［AlSi3O8］－
nCa［AlSi2O8］）硅酸盐
钾盐（KCl）
（卤化物）
锡石（SnO2）
氧化物
方解石（CaCO3）
（含氧酸盐）
硅酸盐矿物
氧离子和硅离子结合的基础上，再
与金属离子结合而成硅酸盐矿物石英（SiO2）
硅酸盐矿物种类繁多，约
占已知矿物种数的1/4，占地壳总
重量的85%
其中最常见的就是各类长
石、云母、辉石、角闪石、橄榄石
等几种，它们广泛分布在地壳与地
幔内。
硅酸盐矿物的晶体结构
黄玉
（岛状硅酸盐）
蔷薇辉石
（链状硅酸盐）
蛇纹石
（层状硅酸盐）
奥长石
（架状硅酸盐）
矿物的非晶质体：黑曜岩、珍珠岩、蛋白石
由于仪器观测精度越来越高，过去许多以为是非晶质的矿物，其实是晶体微小的“隐晶质”原来被列为非晶质矿物的种数变得越来越少
Top
第四节岩石的科学与情趣
· 矿物总是集合成为岩石而产出的
· 岩石：自然状态下形成的，由一种或几种矿物有规律组合而成的矿物集合
体
· 岩石是混合物
岩石的成因
· 水成论－魏尔纳(A.G.Werner,1750-1815）
· 火成论－赫顿（J. Hutton, 1726～1797）
按岩石成因来进行科学分类
地球上的岩石：
· 沉积岩主要来自地表的沉积物（很多沉积于水中），也称水成岩
· 岩浆岩是岩浆冷凝的产物，也叫火成岩
· 变质岩是原岩在固体状态下、经过一定的温度与压力的作用，有时还有新的成分加入，使其内部物质组成或结构
发生了不同程度的变化
古代中国的学者走的是另一条路
· 不是去探究岩石的成因和寻求合乎逻辑的分类，而是想从岩石的身上找出精神的价值。
· 将玉与普通的石头区别开来，并把它摆到崇高的位置，就是这种追求的表现。
· 将玉的色泽、晶莹、柔润、坚固，敲击时声音清纯绵长等特点，看作仁义道德和勇敢机智的体现。
玉乃“ 石之美
有五德者”，“ 君子必佩玉”。
玉
· 古人不知道它是什么成分，经过现代技术手段测定，才知道玉不是矿物而是矿物的集合体，即岩石一类
· 大多为透闪石(Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2) 或阳起石(Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2）一类，成纤维状，非
常细微
· 商周两代最盛。
商王后妇好的墓中挖出玉器755件。
· 武王灭商，“ 得佩玉亿有八万” 即18万块之多。
· 欧洲人没有这些讲究，哥伦布带回印地安人用来治病的玉，这才有了Jade（玉）这个名词
祖母绿(绿柱石)玉透雕三龙环型饰
中国人不仅追求精神，也重视实用
· 四千多年前就会开采铜矿石、冶炼金属在两千多年前就知道把煤拿来当燃料将矿物岩石用于医药，更有独到之处。
· 总之，一句话，事情做了不少，但却从来没有人去探索其中的科学奥秘。
贤哲们是不去做这些事的，他们醉心的
仍是在天人合一的境界中去领略石头的情趣。
爱因斯坦在1953年致斯威策(J.E.Switzer)的信中说过：
·“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中）以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系（在文艺复兴时期）。
在我看来，中国的贤哲没有走上这两步，那是不用惊奇的，令人惊奇的倒是这些发现（在中国）全都做出来了。
”
主要概念
· 克拉克值
· 矿物
· 岩石
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