第八章有机地球化学

地球化学中的有机地球化学地球化学是一门研究地球化学元素的分布、运移、化学特性及其在地球圈层中的变化规律的科学。

有机地球化学则是研究有机物质在地球中的分布、特性、形成与演化的学科。

它是现代地球化学领域中的一个分支，与矿物地球化学、水文地球化学等有机结合，构成了地球化学研究的核心内容。

本文将从有机地球化学的研究对象、有机质的主要成分、有机地球化学古气候学、有机地球化学与环境科学等几个方面结合实例进行阐述。

一、有机地球化学的研究对象有机地球化学的研究对象包括石油、煤炭、天然气、沉积岩石等。

这些物质均含有不同程度的有机质，是现代人类社会生产生活的重要能源与原料资源。

石油、煤炭、天然气是含碳量极高的有机物，其成分除了含碳之外，还含有氢、氮、硫等元素。

石油和天然气是构成地球深部烃类资源的主要成分，而煤炭则是由大量的植物残骸在地质历史长期压缩和化学反应形成的，是地球上储量最丰富的燃料。

沉积岩石则是指岩石中含有可见的、经过生物化学反应后形成的化石和其他有机标志物的沉积物。

有机质最为集中的地方是深度较浅的沉积岩系。

研究沉积岩石中的有机质，有助于了解岩石的沉积环境、沉积旋回、海水温度、海平面变化等。

有机质通常包括一系列的生物标志物，如芳香烃、脂肪烃等，这些标志物具有结构独特、成分多样、稳定性高的特征，可以用来将岩石的沉积环境重建出来。

二、有机质的主要成分有机质的主成分是有机碳、有机氮、有机硫、有机氧等元素的有机物。

为了更好的理解有机质和岩石成因的关系，我们需要掌握有机质的具体特征。

（1）碳同位素组成燃料油、煤中的有机碳含量可以用碳同位素组成进行表征。

碳同位素组成是指不同样品中碳的不同原子量之间的比例，以表征碳源以及化学分馏过程。

同位素测量得到的结果是以δ13C ‰ (PDB) 的形式表示的。

其中δ13C为样品同位素组成相对于标准物质Pee Dee Belemnite（PDB）的偏移值，计算公式如下：δ13C ‰ (PDB) = [(13C/12C)样品/(13C/12C)PDB - 1] × 1000‰（2）生物标志物分析生物标志物分析是有机地球化学中的重要研究手段之一。

第8章地球表层系统的整体特征第1节地球表层系统的结构第2节地球表层系统的功能第3节地球表层系统的概念模型一、地球表层系统的圈层结构六个子系统形成地表系统的空间序。

三个无机子系统：大气圈、水圈、岩石圈一个类有机子系统：土壤圈一个有机子系统：生物圈一个超有机子系统:人类圈或智慧圈每个圈层内部又有次级的组分和结构，形成一个有层序的整体，它们都属于开放系统。

（一）大气圈（atmosphere）1.包围地球，空间上连续的圈层；2.具有相对小的质量和厚度；3.具有较大的可压缩性，小的比热和密度；4.易于流动，具有很大的变率；5.对于外界扰动的响应时间最短；6.具有混沌性质——非线性；7.地球表层系统中能量传输的重要载体。

（二）水圈（hydrosphere）1.具有空间上不完全连续的性质；2.质量仅次于岩石圈；3.具有重要的热特性（如热容量高）；4.生命过程的重要介质和活跃的外营力；5.不同水体对环境扰动的响应时间差别显著；6.排熵最有效的介质；7.地球表层系统中的能量储存器和稳定因素。

（三）岩石圈（lithosphere）1.固体地球的一部分，具有连续分布的特点；2.质量最大的圈层；3.通过地形对其它圈层的性质和状态产生影响；4.对外界环境扰动的响应时间最长；5.除了地震和火山活动外，运动异常缓慢；6.地球表层系统中“不变”的因子。

（四）土壤圈（pedosphere）1.呈不连续分布,且质量很小；2.处于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈交界面；3.大气、水、岩石、生物之间进行物质与能量循环、转化、交换的中心场所；4.对于外界环境扰动的响应时间很长；5.地球表层系统中相对稳定的因子。

（五）生物圈（biosphere）（1）地球上所有植物、动物和微生物等生命有机体及其占据的空间；（2）呈不连续分布，且质量很小；（3）使太阳能在地表系统中传输、转化的过程延长，效率提高；（4）将负熵流引入地球表层系统，促进系统向有序方向演化；（5）生物圈对于大气圈变化的响应最为敏感，响应时间从季节到数百年；（6）在人类活动的巨大扰动下，生物物种的数量正在以很快的速度减少。

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。

《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。

它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。

2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。

3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。

二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。

2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。

三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。

有机地球化学有机地球化学是一门关于地球化学有机物质的学科，它研究的是地球表面的有机物质的形态、组成、动力学特征和地球内部的有机物质的结构、演化及其影响。

它是现代地球化学的重要组成部分，也是地球的历史演化过程的重要研究领域。

首先，有机地球化学涉及对地球表面有机物质的形态、组成以及地球内部有机物质演化过程的研究。

首先，地球表面的有机物质是经过漫长的地质演化而形成的，它们构成了地球表面的环境，也是人类文明发展的重要物质基础。

地表的有机物质主要来源于植物和动物的分解，以及含有有机物质的火山熔岩、流体以及冰盖等物质的运移、输送和混合。

研究地表有机物质大量分布状态、动力学特性和变化规律，有助于我们了解地表物质流动的动态特征，从而更好地把握环境变化，保护生物地球系统。

其次，有机地球化学研究的是地球内部有机物质的结构、演化及其影响。

地球内部温度、压力和化学环境的综合作用使得有机物质的构成发生了微妙的变化。

地球内部的有机物质把外部的地表有机物质转化成生命所需的物质，这正是生命可以存在于地球表面的原因。

有机地球化学研究地球内部有机物质的结构、演化和环境的影响，会有助于更好地理解深部有机物质形成的历史过程，从而有助于地球科学的发展。

再次，有机地球化学是现代地球化学中重要的组成部分。

地球化学是一门综合性的学科，它研究的是地球表面物质和地球内部物质运动和演变的机理，涉及到包括物理、化学和生物学等多学科的知识和方法。

有机地球化学作为地球化学涉及的一个分支，它以研究有机物质的形态和演化为目标，依赖形态学、有机物化学和地球化学等多学科的知识，它拓宽了地球化学的研究领域，对研究地球内部有机物质演化而言，有着重要的意义。

最后，有机地球化学是地球历史演化过程的重要研究领域。

地球是一个复杂的系统，从宇宙大爆炸到当前，地球表面和内部的物质都在发生变化，这是地球历史演化的过程。

而有机物质是地球表面和内部的重要物质，对地球历史演化至关重要。