太阳系的元素丰度

第一章太阳系元素丰度和元素起源1)类地行星Terrestrial Planets（地球，水星，金星，火星）质量小、密度大体积小、卫星少，以岩石为主，富含Mg, Si, Fe等，亲气元素低2)类木行星Jovian Planets：（木星，土星，天王星，海王星）质量大、密度小体积大、卫星多H，He。

3)行星的化学成分特征随与太阳距离增加1.Fe,Co,Ni,Cr等行星核的元素减少。

2.REE,Ti,V,Th,U,Zr,Hf,Nb,Ta,W,Mo,Re,Pt增多（相对于核）。

3.形成壳-幔的元素Si,Mg,Al,Ca增多。

4.亲铜和碱金属元素Cu,Zn,Pb,Tl,Bi,Ga,Ge,Se,Te,As,Sb,In,Cd,Ag在1.5AU范围内有增多趋势，后减少。

5.氧有向外增多趋势，铁的价态有Fe o=>Fe2+=>Fe3+4)月海无水5)月海——玄武岩或显微辉长岩、钙质斜长石、单斜辉石和钛铁矿---大洋拉斑玄武，但是钛铁的含量高6)月球高地——高地斜长石富铝斜长石高地玄武岩基性斜长石、单斜辉石和钛铁矿石；铁和不透明矿物含量偏低7)克里普岩KREEP: a rock rich in P,REE and K.8)陨石是从星际空间降落到地球表面上来的行星物体的碎片。

9)陨石是空间化学研究的重要对象，具有重要的研究意义：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也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源；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）。

10)陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按成份分为三类：1）铁陨石（siderite）主要由金属Ni, Fe（占98%）和少量其他元素组成（Co, S, P, Cu, Cr, C 等）。

考试题型一、名词解释（10 ×2 =20分）二、填空题（30 ×1 =30分）三、简述题（3 × 10=30分）四、计算题（2 × 10=20分）主要章节0 绪论第一章：太阳系和地球系统的元素丰度第二章：元素的结合规律与赋存形式第三章：地球化学热力学和地球化学动力学第四章：微量元素地球化学第五章：同位素地球化学第六章：环境地球化学第七章：水-岩化学作用和水介质中元素的迁移第八章：生物和有机地球化学第九章：地球的化学演化一、主要名词解释1. 丰度：是指研究体系中被研究元素的相对含量，用重量百分比表示。

2.克拉克值:指任意一个元素在地壳中的平均丰度，称为克拉克值。

3 .元素地球化学亲和性:指阳离子在自然体系中有选择地与某阴离子化合的倾向性。

4.亲铁性元素、亲氧性元素和亲硫性元素亲氧性元素:倾向与氧结合形成氧化物或含氧盐的元素。

也称为亲石性元素。

亲硫性元素：倾向与硫结合形成硫化物或硫酸盐的元素。

也称之为亲铜性元素。

亲铁性元素：元素在自然界以金属状态产出的一种倾向。

5 .类质同像：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、化学键类型等保持不变的现像称为“类质同象”。

6 .元素赋存形式：指元素在一定的自然过程或其演化历史中的某个阶段所处的状态及与共生元素间的结合关系。

元素的赋存形式的含义应包括元素的赋存状态和元素的存在形式。

7. 简单分配系数、能特斯分配系数能斯特分配系数C1 / C2 =a1 / a2 = K D(T, P)在温度、压力一定的条件下，微量元素i（溶质）在两相平衡分配时其摩尔浓度比为一常数（K D ），K D 称为分配系数，或称为能斯特分配系数，也称为简单分配系数。

8 .相容元素：指那些在岩浆发生过程中其离子半径和电价允许它们容纳在地幔矿物中的微量元素（类质同相形式），如Cr、Co、Ni、V、Sc及重稀土元素等。

绪论:1. 地球化学:地球化学是研究地球及其子系统(含部分宇宙)的化学组成、化学作用和化学演化的科学.2. 地球化学研究的基本问题:①元素(同位素)在地球及各子系统中的组成②元素的共生组合和存在形式③研究元素的迁移④研究元素(同位素)的行为⑤元素的地球化学演化3. 地球化学的研究思路:"见微而知著"。

通过观察原子、研究元素(同位素),以求认识地球和地质作用地球化学现象。

4. 简述地球化学的研究方法:A. 野外工作方法:①宏观地质调研②运用地球化学思维观察、认识地质现象③在地质地球化学观察的基础上,根据目标任务采集各种地球化学样品B.室内研究方法:④量的测定,应用精密灵敏的分析测试方法,以取得元素在各种地质体中的含量值⑤质的研究,也就是元素结合形态和赋存状态的研究⑥动的研究,地球化学作用过程物理化学条件的测定和计算。

包括测定和计算两大类。

⑦模拟地球化学过程,进行模拟实验。

⑧测试数据的多元统计处理和计算。

第一章:基本概念1. 地球化学体系:我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系,每个地球化学体系都有一定的时间连续,具有一定的空间,都处于特定的物理化学状态(T、P 等)2. 丰度:一般指的是元素在这个体系中的相对含量(平均含量)。

3. 分布:元素的分布指的是元素在一个化学体系中(太阳、陨石、地球、地壳、某地区)整体的总的含量特征。

4. 分配:元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域、各个区段中的含量。

5. 研究元素丰度的意义:①元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据以在同一体系中或不同体系中用元素的含量值来进行比较,通过纵向(时间)、横向(空间)上的比较,了解元素基本特征和动态情况,从而建立起元素集中、分散、迁移等系列的地球化学概念。

是研究地球、研究矿产的重要手段之一。

②研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一。

宇宙天体是怎样起源的?地球又是如何形成的?地壳中主要元素为什么与地幔中的主要元素不一样?生命是怎么产生和演化的?这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和分布规律。

地球化学期末复习20221207整理名词解释：1、硅酸盐地球：地球总体元素丰度与球粒陨石相近，除了挥发元素外，主要是由硅酸盐组成的，故名硅酸盐地球。

2、元素丰度：就是化学元素在一定自然体中的相对平均含量3、元素地球化学迁移：当体系与环境处于不平衡条件时，元素将从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移，以达到与新环境条件的平衡，该过程称为元素的地球化学迁移。

4、元素地球化学亲和性：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地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。

5、微量元素：是指构成物质的常量（或主要）元素之外的、用现代分析技术可以检测出来的所有元素。

6、不相容元素：总分配系数小于1，在硅酸盐熔体中相对富集的元素。

7、相容元素：总分配系数大于1，在早期结晶的固相矿物组合中相对富集的元素。

8、能斯特分配定律：在一定的温度压力下，微量组分在两共存相中的分配达平衡时，其在两相中的化学位相等。

9、分配系数：在温度、压力恒定的条件下，微量元素i(溶质)在两相分配达平衡时其浓度比为一常数(KD)，此常数KD称为分配系数，或称能斯特分配系数。

10、放射性衰变定律：单位时间内发生衰变的原子数与现存放射性母体的原子数成正比。

其数学表达式：—dN/dt=λN11、同位素等时线：对于同期同源地质样品，它们应有相同的初始子体同位素比值和形成时间，即各样品均符合具相同参数（如对于Sm-Nd的143Nd/144Nd(0)和t）的放射成因子体同位素衰变方程，表现为各样品沿以初始子体同位素比值为截距，以(eλt-1)为斜率的直线分布，这条直线称为等时线。

12、Sr模式年龄：用假定初始87Sr/86Sr比值的方法计算出来的同位素年龄称为Sr模式年龄。

13、同位素封闭温度：对各种同位素定年体系来说，它们不是在矿物、岩石形成时的那一瞬间就开始计时，而是必须当温度降低到能使该计时体系达到封闭状态时，即子体由于热扩散丢失可以忽略不计时，子体才开始积累，这个开始计时的温度就是封闭温度，得到的年龄即为表面年龄或称冷却年龄。

第一章元素的丰度与分布第一节元素的宇宙丰度我们常说的元素宇宙丰度，实际上是太阳系的元素丰度，元素的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。

由太阳、行星及其卫星、小行星、营星、流星体和星际物质构成的天体系统称为太阳系。

太阳的质量占整个太阳系总质量的99．8％，而其它成员总合仅占o．2％。

按成分特点，九大行星可以划分为三种类型：类地行星：顾名思义，它指与地球类似的行星，包括水星、金星、地球和火星。

其特点是质量小、密度大、体积小、卫星少。

成分特点是以岩石物质为主，富含Mg、Si、Fe等，含亲气元素少；巨行星：木星和土星。

它们的体积大、质量大、密度小、卫星多。

如果以地球质量和体积分别为1，则土星分别为95．18和745，木星分别为317．94和1316。

其成分特点是主要含H、He，亲石和亲铁元素少；远日行星：天王星、海王星、具王星。

其成分特点是以冰物质为主。

H含量估计为10％，He、Ne平均为12％。

上述三类行星中岩石物质：冰物质：气物质的比值分别为1：10—‘：10—y—lo“’；O．02：o．07：o．9120．195：0．68：0．12。

以上三类行星主要元素的原子相对丰度如表1．1所示：随着行星际空间探测的发展，地球和月球成分的大量精细研究，各类陨石元素组成数据的积累，雪星、流星体成分的测定，“使之对太阳系化学组成的研究获得了比较满意的结果，对各行星及卫星也提出了多种化学组成模式。

如前所述，太阳系的行星成分可分三大类：岩石质的；岩石质和冰物质的；气物质的。

根据平衡凝聚模型，由于太阳星云凝聚过程中温度的差异，距太阳愈远温度愈低，因而各行星区凝聚物的成分和含量均不相同。

水星：主要由难熔金属矿物，铁镍合金和少量顽辉石组成；金星：除上述成分外，还含有钾(钠)铝硅酸盐，但不含水；地球；除上述成分外，还含有透闪石等一些含水硅酸盐和三种形式的铁(金属铁，FeO，FeS)，其中金属钦和FeS形成低熔点混合物，在放射性加热下熔化、分异，形成早期地核。

恩《地球化学》练习题第一章太阳系和地球系统的元素丰度（答案）1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。

2.简述太阳系元素丰度的基本特征。

3.说说陨石的分类及相成分的研究意义.4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？5.讨论陨石的研究意义。

6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？7.阐述地球化学组成的研究方法论。

8.地球的化学组成的基本特征有哪些？9.讨论地壳元素丰度的研究方法。

10.简介地壳元素丰度特征。

11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。

14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法。

15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律。

第二章元素结合规律与赋存形式（答案）1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？2.简述类质同像的基本规律。

3.阐述类质同像的地球化学意义。

4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。

5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义。

6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异，为什么？第三章自然界体系中元素的地球化学迁移（答案）1.举例说明元素地球化学迁移的定义。

2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。

3.列举自然界元素迁移的标志。

4.元素地球化学迁移的研究方法。

5.水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义。

7.简述元素迁移形式的研究方法。

8.什么是共同离子效应？什么是盐效应？9.天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义？10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响。

11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh，在研究元素地球化学行为方面有什么作用？12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。

太阳的组成太阳是太空中唯一真正的恒星，也是本星系最大的物体，占据着重要的地位。

它有着丰富复杂的组成，主要由氢和氦等元素组成，最外部还包括有一层薄薄的气体层。

下面我们来仔细讨论太阳的组成。

氢氢是宇宙中最常见的元素，也是太阳组成的主要成分之一，占据了大约三分之二的太阳质量，其丰度大约为71%。

氢的核子只有一个质子，拥有最低的质量，但其原子结构稳定，能够抵御占据三分之一太阳质量的热量，从而维持太阳内部稳定。

氦氦是一种气态元素，也是太阳能够长期存在的主要原因，太阳中占据约26%的太阳质量，其丰度为28%左右。

太阳的核心区域约占其总质量的三分之一，主要由氦组成，其特定的热上升过程决定了太阳的特性。

碳碳是太阳组成中最重要的元素之一，它在太阳核心中的温度高达一万五千度，这使得碳在太阳核心中形成聚变反应，从而释放出大量的能量，维持着太阳长久稳定的工作。

碳在太阳核心和中心温度各占据1.8%和1.5%的质量，其丰度约为0.4%，比氢和氦低很多。

氧氧是太阳组成中次要的元素之一，占据的太阳质量比例较小，但其组成比例还是相对较高的，占据约0.1%左右的太阳质量，其丰度约为0.1%。

它不仅在太阳核心中发挥着重要作用，也是太阳外部气体层中的重要组成成分。

磷磷是太阳组成中一种极其稀有的元素，占据太阳质量较小，但在太阳表面气体层中的比例却较高，可达约0.08%的太阳质量，其丰度也达到了0.045%，是其他元素的几十倍以上，因此在太阳表面气体层中起着重要的作用。

氮氮是太阳组成中一种不太常见的元素，在太阳核心和表面气体层中占据的质量都极小，分别为0.06%和0.02%，其丰度也比较低，分别为0.009%和0.003%。

它在太阳中起着支撑太阳气体层稳定运行的作用。

外部气体层太阳外部有一层薄薄的气体层，由碳氢氧氮四种元素组成，比例为84.1%、14.6%、1.3%和0.1%。

太阳气体层的温度大约在零下六千度～正四千度之间，其中两个主要的层级是“大气层”和“热气层”，它们比较薄，质量也比较小，占据太阳总质量的百分之一不到，但它们仍然对太阳外部散发的光热有着重要的影响。