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《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》2024年(第53卷)总目次第一篇范文《地球化学》2024年（第53卷）总目次1. 综述与评论1.1 地球化学综述1.2 环境地球化学评论1.3 生物地球化学评论1.4 构造地球化学评论1.5 海洋地球化学评论1.6 岩石地球化学评论1.7 矿物地球化学评论2. 基础地球化学2.1 元素地球化学2.2 同位素地球化学2.3 有机地球化学2.4 微量元素地球化学2.5 放射性元素地球化学3. 应用地球化学3.1 环境地球化学3.2 生物地球化学3.3 资源地球化学3.4 石油地球化学3.5 金属地球化学3.6 煤炭地球化学4. 区域地球化学4.1 构造地球化学4.2 海洋地球化学4.3 陆地地球化学4.4 盆地地球化学4.5 岩石地球化学4.6 矿物地球化学5. 岩石与矿物5.1 岩浆岩5.2 沉积岩5.3 变质岩5.4 矿物5.5 岩石成因与演化6. 地球化学勘查6.1 地球化学勘查方法6.2 地球化学勘查技术6.3 地球化学勘查实例6.4 地球化学勘查理论7. 实验技术与方法7.1 岩石实验7.2 矿物实验7.3 元素分析7.4 同位素质谱分析7.5 地球化学数值模拟8. 国内外学术交流8.1 国内学术会议8.2 国际学术会议8.3 国际合作与交流8.4 学术团体与期刊9. 资讯与动态9.1 地质与地球化学动态9.2 科研项目与成果9.3 学术活动与会议9.4 人才培养与引进10. 征稿与订阅10.1 征稿启事10.2 订阅办法10.3 联系方式《地球化学》2024年（第53卷）总目次涵盖了地球化学领域的各个方面，包括综述与评论、基础地球化学、应用地球化学、区域地球化学、岩石与矿物、地球化学勘查、实验技术与方法、国内外学术交流、资讯与动态以及征稿与订阅等。
本卷期刊致力于为广大地球化学研究者提供最新的研究成果、技术进展和学术交流的平台，以推动地球化学领域的发展。
第二篇范文想象一下，如果我们能够一览无余地浏览《地球化学》2024年（第53卷）的全部内容，那会是多么令人兴奋的事情！就好比打开了一扇窗，让我们得以窥视地球化学领域的最新动态和突破性研究。
《地球化学》教学大纲课程编号：14013 学时：50 学分：2.5一、课程的性质和目的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科学，以元素及其化学运动为研究对象，是地球化学的基础学科之一。
通过《地球化学》课程教学，使学生认识地球化学的学科性质、主要研究领域及其研究的根本问题、基本理论及研究方法；并在此基础上了解地球化学在地球科学中的地位及初步建立地球化学思维。
地球化学是地学专业的基础课之一，也是地球化学专业的专业基础课，是地球化学、资源勘查、环境等专业及地质学专业理科基地班学生进一步选修地球化学专题课程的基础。
二、课程的基本内容介绍地球化学的学科地位、定义、学科性质、研究内容和研究方法；自然体系中元素和同位素的分布规律及其研究意义；自然体系中元素的结合规律和赋存形式及其研究意义；自然体系中水-岩化学作用和水介质中元素的迁移规律及其控制因素；地球化学热力学与动力学方法原理在研究地球化学作用过程中应用；微量元素地球化学和同位素地球化学方法原理及其在岩石圈体系中应用。
三、课程的基本要求通过课程学习领会地球化学的研究思路和方法，掌握地球化学基本概念、基本原理和研究方法，学会用地球化学原理分析和解决地球科学问题。
通过地球化学作业、专题读书报告编写和答辩等环节使学生的分析问题能力得到提高。
四、教学安排绪论（2学时）地球化学学科的性质定义及在地球科学中的地位。
要求学生掌握：1. 地球化学的定义及研究的基本问题。
2. 地球化学的研究思路、研究的工作方法。
3. 地球化学的发展简史及发展趋势。
第一章地球系统的化学组成 (10学时)地球系统的化学组成和元素丰度是地球化学的基本研究任务之一，是开展地球化学研究的基础资料，它是地球化学过程的历史记录，也限定和反映了体系的热力学性质和元素的地球化学行为。
要求学生掌握：1．太阳系、地球的化学组成；2．太阳系、地壳元素丰度的特征及其研究方法；3．区域及地质体元素丰度的研究方法及研究意义。
地球化学一、课程说明课程编号：010108Z10课程名称：地球化学/Geochemistry课程类别：专业核心课学时/学分：48/3先修课程：大学化学、物理化学、结晶矿物学、岩石学、矿床学适用专业：资源勘查工程教材、教学参考书：1)韩吟文、马振东主编. 《地球化学》，地质出版社，2003年2)陈骏、王鹤年主编. 《地球化学》，科学出版社，2004年3)W.M. White主编.《Geochemistry》，美国康奈尔大学，2001年4)戴塔根等编.《应用地球化学》，中南大学出版社，2005年5)赵伦山、张本仁主编. 《地球化学》，地质出版社，1988年二、课程设置的目的意义该课程是资源勘查工程专业的核心课程，该课程是化学和地球科学的一门交叉学科，是后续课程《地球化学勘查》的理论基础。
该课程的学习，将加深学生对岩石学、矿床学、大地构造学等已学课程的理解，也有助于加深学生对地球演化、资源形成、全球环境变化等重大基础地质问题的地球化学过程的理解和认识。
本课程的目的和任务是将地球化学的基本理论、基本方法和最新研究进展传授给学生，使学生了解地球化学的研究现状和发展趋势，拓宽专业基础，能够应用地球化学的基本理论和方法去综合分析地质问题。
三、课程的基本要求知识：掌握地球化学的基本概念、基本特征、研究方法及其与其它学科的关系；太阳系和地球系统中元素的分布和分配；自然界元素结合的三大规律；微量元素的基本特征及分类，稀土元素的基本特征；自然界同位素的变化机理，同位素地质年代学及常见稳定同位素的基本特征。
能力：培养文献检索、阅读、分析及综述的能力；培养地球化学的思维方式，会利用所学的地球化学知识去分析和解决地球科学问题；培养地球化学野外观察、样品采集、室内样品加工的能力和技巧；熟悉地球化学的各种测试方法和仪器设备，培养学生动手操作和分析数据处理的能力；在化学与地质学的交叉知识的讨论中培养创新意识，培养发现问题、初步分析和综合研究的能力。
一、概念题1、克拉克值是指元素地壳中重量百分含量。
2、浓度克拉克值浓度克拉克值＝元素在某一地质体中平均含量/元素的克拉克值，它反映元素在地质体中集中和分散程度，大于1说明相对集中，小于1说明相对分散。
3、元素的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，并经常伴随元素组合和分布上的变化以及空间位移的作用称为地球化学迁移。
4、元素的丰度值：每种化学元素在自然体中的质量,占自然体总质量(或自然体全部化学元素总质量)的相对份额(如百分数),称为该元素在该自然体中的丰度值.5、类质同象某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质的其它质点(原子、离子、络离子、分子)所占据，结果只引起晶格常数的微小变化，而使晶体构造类型、化学键类型等保持不变的现象。
6、载体矿物和富集矿物载体矿物载体矿物和富集矿物载体矿物是指岩石中所研究元素的主要量分配于其中的那种矿物。
但有时该元素在载体矿物中的含量并不很高，往往接近该元素在有时总体中的含量。
富集矿物是指岩石中所研究元素在其中的含量大大超过它在岩石总体中的含量的那种矿物。
7、元素的共生组合具有共同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定的地质体中形成有规律的组合，称为元素的共生组合。
8、元素的赋存状态也称为元素的存在形式、结合方式、相态、迁移形式等，指元素在其迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态与共生元素的结合性质。
9、亲氧元素是指那些能与氧形成强烈离子键化合物的元素，如K、Na、Si、Al 等，通常以硅酸盐形式聚集于岩石圈。
10、八面体择位能：任意给定的过渡元素离子,在八面体场中的晶体场稳定能一般总是大于在四面体场中的晶体场稳定能.二者的差值称为该离子的八面体择位能(OSPE). 这是离子对八面体配位位置亲和势的量度。
八面体择位能愈大，则趋向于使离子进入八面体配位位置的趋势愈强，而且愈稳定。
11、相容元素和不相容元素：在液相和结晶相（固相）的共存体系，如在岩浆结晶作用过程中，一些微量元素易以类质同像的形式进入造岩矿物晶格，称为相容元素，如Ni2+、Co2+、V3+、Cr3+、Yb3+、Eu2+等。
另一些微量元素不易进入造岩矿物晶格，倾向于残留在熔浆或液相这中，称为不相容元素，如Rb、Cs、Sr、Ba等。
12、元素的地球化学亲和性元素的地球化学亲和性，指阳离子在地球化学过程中趋向于同某种阴离子结合的性质。
分亲铁性（趋向于单质形式产出）、亲硫性（趋向于与硫形成强烈共价键的性质）和亲氧性（趋向于与氧形成强烈离子键的性质）13、分配系数从能斯特分配定律的表达式中可知：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。
分配系数只受温度、压力的限定，而与溶质的浓度无关（在一定浓度范围内）。
14、地球化学障：地球化学障指地壳中物理或化学梯度具有突变的地带，通常伴随着元素的聚集或堆积作用。
即在元素迁移过程中经过物理化学环境发生急剧变化的地带时，介质中原来稳定的元素迁移能力下降，形成大量化合物而沉淀，这种地带就称为地球化学障。
15、K不稳定常数即络合离子的溶解平衡常数16、 Eu反映Eu与REE整体分离程度的参数，＝2Eu N/（Sm N+Gd N）17、同位素分馏系数：同位素分馏系数,反映同位素在同种或不同种化合物中分馏程度的参数，＝同位素在A物质中的比值/同位素在B物质中的比值，18、δO18值δ值指样品同位素比值（Rsa）相对于标准样品的同位素比值（RSt）的千分差，表示式为：δO18‰=﹛( O18/ O16)样品/（O18/ O16）标准-1﹜×100019、衰变定律：单位时间内衰变的原子数与现存放射性母体的原子数成正比。
其数学表达式如下：-dN/dt = λN式中：N为在t 时刻存在的母体原子数；dN/dt为t时的衰变速率，负号表示N随时间减少；λ为衰变速率常数，表示单位时间内衰变的原子比例数，其单位为1/年或1/秒。
将前式由t=0到t求积分，整理后得：ln(N/N0)=-λtN0为t=0时的衰变母体原子数。
由此得：N=N0e-λt 或N0 =Neλt以上为放射性同位素衰变的基本公式，表明母核原子数为N0的放射性同位素，经时间t后残存的母体原子数N= N0e-λt，N与t为指数函数。
20、科尔任斯基相律在一定的T、P及活性组分化学位μ的条件下，相互平衡的共存矿物数不超过惰性组分数。
Φ≤Kи。
就是柯尔仁斯基相律。
二、问答题1、下列矿物键的类型是什么?(1)所有键都是离子键;(2)所有键都是共价键;(3)部分键为离子键,部分为共价键:(a)磷灰石;(b)黄铜矿;(c)萤石;(d)自然砷;(e)尖晶石。
(a)磷灰石：离子键，共价键；(b)黄铜矿：共价键；(c)萤石：离子键；(d)自然砷：共价键；(e)尖晶石：离子键。
2、为什么U、Th在花岗岩中比在超基性岩中更为丰富？(离子半径，U4+(6次配位)为0.97A,U6+(6次配位)为0.80A,Th3+(6次配位)为1.14A,Th4+(6次配位)为1.02A,Fe2+(6次配位)0.78A,Fe3+(6次配位)0.64A,Mg2+(6次配位)为0.64 A。
这与U、Th的离子半径和类质同象置换有关。
U和Th的离子半径较大，U4+(6次配位)为0.97A,U6+(6次配位)为0.80A,Th3+(6次配位)为1.14A,Th4+(6次配位)为 1.02A，而Fe2+(6次配位)0.78A,Fe 3+(6次配位)0.64A,Mg 2+(6次配位)0.64)，因此二者不能进入早期结晶的镁铁矿物中，而富集在淡色的残余岩浆内。
U 4+广泛地与Th 4+,Zr 4+,REE 3+以及Ca 2+呈类质同象置换。
3、多数稀土元素在花岗岩中比在玄武岩中更为丰富，但是Eu 却在玄武岩中更为丰富，为什么？大多数稀土元素都是呈3价出现，而Eu 是变价元素，有2和3两个价态，Eu 2＋与Ca 2＋的离子半经比较接近，可以置换斜长石中的Ca ，因此与大多数稀土元素在花岗岩中比在玄武岩中更为丰富，但是Eu 不同，Eu 在斜长石含量较高的玄武岩中更为丰富。
4、下列岩浆岩：① 形成过程中仅与岩浆水发生了相互作用；② 形成过程中广泛地与大气降水发生了相互作用。
试回答哪一种岩浆岩D/H 比值和18O/16O 比值更高形成过程中仅与岩浆水发生了相互作用的岩浆岩D/H 比值和18O/16O 比值更高。
5、用Rb-Sr 或Sm-Nd 法对岩石定年时，为什么当岩石矿物中的87Rb/86Sr 或 143Sm/144Nd 比值差别越大结果越好？因为87Rb/86Sr 或143Sm/144Nd 比值差别大，则衰变形成的87Sr/86Sr 或143Nd/144Nd 值的差别也大，只有这样，才能在87Rb/86Sr 或143Sm/144Nd 与初始值的图解上拟合相关系数较好的一条直线，由此得到较好的等时线年龄。
否则可能使数据集中而拉不开等时线。
6、当以下每种物质形成时，其氧化电位是高还是低？(1) 陨石；(2)煤；(3)海底锰结核；(4)钒钾铀矿；(5)页岩中的黄铁矿；(6)鲕绿泥石。
答：高，低，高，高，低，低。
7、为什么硅酸盐矿物中K 的配位数经常比Na 的配位数大？ (离子半径：K ＋的为1.38A ，Na ＋的为1.02A ，O 2-的1.40A)。
K 和Na 都属于碱性元素，其离子半径分别为：1.38A 和1.02A(Krauskopfet al,1995)或1.59和1.24A(Gill,1996)。
以与阴离子O 2-结合为例，O2-离子半径1.40A(Krauskopf et al,1995)或1.32(Gill,1996),根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K +/O 2-＝0.9857, Na +/O 2-=0.7286，由于等大球周围有12个球，而在离子晶体中，随阳离子半径的减小，为达到紧密接触，因此配位数也要减少。
因此，在硅酸盐矿物中K 的配位数经常比Na 的配位数大，前者与氧的配位数为8，12，而后者为6,8。
8、 研究表明，岩浆岩和变质岩中的不同矿物具有不同的18O/16O 比值，例如岩浆 岩中石英一般比钾长石具有更高的18O/16O 比值，试阐明控制矿物18O/16O 比值大小的原因是什么？9、 A 、B 两个岩体在岩浆结晶过程中W 元素的分配分配系数K D ＝0.1，和Ni 元素的分配系数K D＝4。
请用图示分析一下，A 、B 两个岩体中W 、Ni 这两个微量元素的地球化学行为。
K 0.1D W （）＝K =4D Ni)（ABA 岩体中W 元素的分配系数KD ＝0.1，明显小于1，随着岩浆结晶程度的增长（F 由1 趋向0），W 元素在残余熔体中浓集起来，W 元素称之为不相容元素（如图上部曲线）。
B 岩体中Ni 元素的分配系数KD ＝4，大于1 属相容元素，随着结晶程度的增加，Ni 元素倾向在矿物晶体中富集，随矿物析出，而在残余岩浆中逐渐贫化（见图下部曲线）。
10、 下列为不同构造环境中玄武岩的稀土元素问题（∑REE ）及稀土组成配分模式图（洋中脊玄武岩、海洋拉斑玄武岩、高铝玄武岩、大陆拉斑玄武岩）。
按从大洋→大陆环境的顺序排列出各玄武岩（用英文字母排序）并简述理由。
10100101001010010100a d c b ∑REE=150*10-6n10*10-6100*10-6360*10-6岩石球粒陨石/境的玄武岩排列顺序为：d→c→a→b由于大洋中脊玄武岩的源区为上地幔，越往大陆一侧成因的玄武岩地壳混染的程度越大。
而上地幔中稀土含量低，ΣLREE/ΣHREE 接近，到地壳其ΣREE 增加了20 多倍，ΣLREE/ΣHREE 增加了3 倍多，为此地幔源区的玄武岩ΣREE 最小， ΣLREE/ΣHREE 接近1（平坦型），越靠近大陆成因玄武岩ΣREE 增加，ΣLREE/ΣHREE增大（右倾型）11、某地层剖面如下图（示意），请对该套地层（无化石）定年并简述方法原理。
123456E012Km1-砾岩，2-含砾砂岩，3-砂岩，4-同生花岗闪岩岩床，5-含海绿石泥岩，6-灰岩对该套地层定年可用两种方法1）同生花岗闪长岩岩床的Rb-Sr 等时线年龄方法2）同生海绿石的Rb-Sr 模式年龄法3）应用条件有：花岗闪长岩岩床为同一时间、同一母体，其初始锶比值均一，岩床各处Rb/Sr 比值不同，为此经过t 时间后，各样品样品的(87Sr/86Sr)样、（87Rb/86Sr）样将呈线性方程Y=aX+b, Y=-(87Sr/86Sr)样X=（87Rb/86Sr）样经线性拟合后可得斜率a=(eλt-1)，从而可以求得年龄值。
