第11讲地球化学
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一.关于地球化学的定义:地球化学是研究地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学。
二.地球化学的基本问题1、地球系统中元素的组成(质)2、元素的共生组合和赋存形式(量)3、元素的迁移和循环(动)4:地球的历史和演化(史)三.地球化学研究思路在地质作用过程中,在宏观地质体变化和形成的同时,亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹,它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息,应用现代化学分析测试手段,剖析这些微观踪迹,从而揭示宏观地质作用的奥秘。
(一句话那就是“见微而知著”)第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成一.大陆地壳和大洋地壳的区别:1.大洋地壳较薄,10-5公里,平均厚8公里;大陆地壳较厚,最厚可达70公里,平均厚33公里。
(整个岩石圈也是大陆较厚,海洋较薄。
海洋为50—60公里,大陆为100—200公里或更深。
)2.在元素的分配上,洋壳比陆壳贫硅和碱金属,但较富镁富铁。
正是这种原因,大洋沉积物中富含Fe、Mn、Co、Ni等亲铁元素,它们是现代海洋中巨大的潜在资源。
二. 固体地球各圈层的化学成分特点○1地壳:O、Si、Al、Fe、Ca○2地幔:O、Mg、Si、Fe、Ca○3地核:Fe-Ni○4地球:Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度一.概念1.地球化学体系:按照地球化学的观点,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空间,都处于特定的物理化学状态(C,T,P等)并且有一定的时间联系。
2.丰度:表示元素在某地质体中(如地球,地壳,宇宙星体及某岩类,岩体等)的含量。
3.克拉克值:元素在地壳中的平均含量4.质量克拉克值:若计算元素在地壳中的平均含量时以质量计算,则称为质量克拉克值。
5.原子克拉克值:以原子数之比表示的元素相对含量(即指某元素在某地质体中全部元素的原子总数中所含原子个数的百分数)任意元素的原子克拉克值=某元素在某地质体中的相对原子数(用N表示)/所有元素相对原子数之和(用 N表示)6.浓度克拉克值:某元素在某地质体中的平均含量/元素克拉克值二.克拉克值的变化规律:①递减:元素的克拉克值大体上随原子序数的增加而减少(但锂,铍,硼以及惰性气体的含量并不符合上述规律,丰度值很低)②偶数规则:周期表中原子序数为偶数的元素总分布量(86%)大于奇数元素的总分布量(14%)。
《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。
地球化学讲稿绪论地球科学以自然物质的组成及其各类运动形式为研究内容。
地球化学是地球科学中研究物质成分的主干学科,以元素及其化学运动为研究对象,是地球科学的基础学科之一是地球化学专业的专业基础课利用化学的方法研究地球中元素的含量、分布及化学变化的地质科学现代地球科学有三门基本学科:地质学、地球物理学和地球化学。
此外,还包括地理学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。
2.地球化学1838年瑞士化学家Sch?nbein(申拜因)首次提出了“地球化学”这个名词;1842年预言:“一定要有了地球化学,才能有真正的地质科学。
”地球化学的定义: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。
为此,地球化学是地质学与化学相结合的一门边缘学科,但本质上是隶属地球科学同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一,在元素周期表上占有同一位置,化学行为几乎相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数,例如碳14,一般用14C而不用C14.在自然界中的丰度:指的是该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例。
丰度的大小一般以百分数表示。
人造同位素没有丰度。
周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值,这是因为各种同位素在自然界中往往分布的比较均匀,取平均值计算比较准确。
以原子百分数表示的地壳中某种元素各同位素的相对含量。
第一章太阳系和地球系统化学元素的分布与分配研究任何物质的存在和运动规律,都必须观察研究对象的质和量的特征。
地壳和地球的化学组成如何,元素的相对含量怎样,无疑是地球化学必须探讨的基础课题。
地球化学在研究太阳系、地球和地壳及其它不同地质体中元素的含量时,常采用“丰度”(abundance)“分布”(distribution)和“分布量”等不同术语,它们都表示一定空间中物质组成的相对平均含量。
1.1太阳系的化学成分太阳系由太阳、行星、行星物体(宇宙尘、彗星、小行星)和卫星所组成,其中太阳集中了整个太阳系99.8%的质量。
行星沿着椭圆轨道绕太阳而运行(图1.1)。
在它们中间可以划分为两种类型:接近太阳的较小的内行星-水星、金星、地球、火星,也称为类地行星;远离太阳的大的外行星-木星、土星、天王星、海王星和冥王星。
在火星和木星之间存在着数以兆计的小行星(小行星带)。
它们的大小相差极大,其中最大的谷神星直径达770km。
据估计,直径大于10km的小行星有104个,而直径大于1m 的则有1011个。
有些小行星的轨道是横切过行星的轨道。
在殒落到地球上来的陨石中,已经发现有两颗的轨道曾位于小行星带内。
确定太阳系或宇宙丰度的途径计有:(1)直接分析测定地壳岩石、各类陨石和月球岩石的样品;(2)对太阳及其它星体辐射的光谱进行定性和定量研究;(3)利用宇宙飞行器对邻近地球的星体进行就近观察和测定,或取样分析;(4)分析测定气体星云和星际间的物质;(5)分析研究宇宙射线。
图1.1 太阳系及其行星示意图上图-示大小比例,下图-示分布及运行轨道1.1.1陨石的化学成分陨石是落到地球上来的行星物体的碎块。
它们可能起源于彗星。
更加可能来自火星和木星之间的小行星带。
陨石可由显微质点大小到具有几千公斤的巨块。
据估计,每年落到地球表面的大约有500个陨石,其总质量可达3×106至3×107t。
然而,每年见到其殒落,但又能找到的陨石仅5到6个。
地球化学绪论1、地球化学的定义:地球化学是研究地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学2、地球化学的基本问题:【填空】(1)质:地球系统中元素的组成(2)量:元素的共生组合和赋存形式(3)动:元素的迁移和循环(4)史:地球的历史和演化3、地球化学研究思路:【简答】在地质作用过程中,在宏观地质体变化和形成的同时,亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹,它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息,应用现代化学分析测试手段,剖析这些微观踪迹,从而揭示宏观地质作用的奥秘。
即“见微而知著”。
第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成1、地球的圈层结构、主要界面名称:(1)地震波(P波和S波)在地球内部传播速度的变化,反映出地球内部物质的密度和弹性是不均一的。
这种不均一性在地球的一定深度表现为突变性质。
由此得出,地球内部具有壳层结构的概念,即认为地球由表及里分为地壳、地幔和地核三个部分。
界面分别为:莫霍面和古登堡面。
(2)上地壳和下地壳分界面为康拉德面。
上地壳又叫做硅铝层,下地壳又叫做硅镁层。
大陆地壳由上、下地壳,而大洋地壳只有下地壳。
【填空】2、固体地球各圈层的化学成分特点:(分布顺序)地壳:O、Si、Al、Fe、Ca地幔:O、Mg、Si、Fe、Ca地核:Fe-Ni地球:Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度1、基本概念:【名词解释】(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,有一定的空间,处于特定的物理-化学状态,并且有一定时间的连续(2)丰度:研究体系中被研究元素的相对含量(3)克拉克值:地壳中元素的平均含量(4)质量克拉克值:以质量计算表示的克拉克值(5)原子克拉克值:以原子数之比表示的元素相对含量。
它是指某元素在某地质体全部元素的原子总数中所占原子个数的百分数。
(6)浓度克拉克值:某一元素在地质体中的平均含量与克拉克值的比值2、克拉克值的变化规律:(1)递减:元素的克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。
地球化学绪论1、地球化学的定义:地球化学是研究地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学2、地球化学的基本问题:【填空】(1)质:地球系统中元素的组成(2)量:元素的共生组合和赋存形式(3)动:元素的迁移和循环(4)史:地球的历史和演化3、地球化学研究思路:【简答】在地质作用过程中,在宏观地质体变化和形成的同时,亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹,它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息,应用现代化学分析测试手段,剖析这些微观踪迹,从而揭示宏观地质作用的奥秘。
即“见微而知著”。
第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成1、地球的圈层结构、主要界面名称:(1)地震波(P波和S波)在地球内部传播速度的变化,反映出地球内部物质的密度和弹性是不均一的。
这种不均一性在地球的一定深度表现为突变性质。
由此得出,地球内部具有壳层结构的概念,即认为地球由表及里分为地壳、地幔和地核三个部分。
界面分别为:莫霍面和古登堡面。
(2)上地壳和下地壳分界面为康拉德面。
上地壳又叫做硅铝层,下地壳又叫做硅镁层。
大陆地壳由上、下地壳,而大洋地壳只有下地壳。
【填空】2、固体地球各圈层的化学成分特点:(分布顺序)地壳:O、Si、Al、Fe、Ca地幔:O、Mg、Si、Fe、Ca地核:Fe-Ni地球:Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度1、基本概念:【名词解释】(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,有一定的空间,处于特定的物理-化学状态,并且有一定时间的连续(2)丰度:研究体系中被研究元素的相对含量(3)克拉克值:地壳中元素的平均含量(4)质量克拉克值:以质量计算表示的克拉克值(5)原子克拉克值:以原子数之比表示的元素相对含量。
它是指某元素在某地质体全部元素的原子总数中所占原子个数的百分数。
(6)浓度克拉克值:某一元素在地质体中的平均含量与克拉克值的比值2、克拉克值的变化规律:(1)递减:元素的克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。