自然体系中元素的分布
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地球化学的定义:地球化学是研究地球及其他自然作用体系的化学组成化学作用和化学演化科学. 地球化学研究的基本问题:1.研究地球和地质体中元素及其同位素的组成。
(1)丰度问题:元素在地球及各层圈(壳、幔、核)中平均含量(2)元素的分布和分配问题:元素及其同位素含量在不同地质构造单元、岩石、矿物和矿床中的变化2.研究元素共生组合和赋存形式3.研究元素的迁移4.元素迁移历史与地球演化地球化学的学科特点:是地球科学的分支,是地质学和化学相结合的一门学科:研究地球及其他自然体系作用最后得出自然作用的认识:化学组成,化学科学和化学演化的科学。
地球化学研究方法:采用类比和反序方法:先野外(样品采集,结构观察)后室内(实验模拟自然条件,元素测定):地球化学数据分析。
行星分为两类:接近太阳的较小内行星-水星,金星,地球,火星-类地行星;远离太阳大的外行星-木星,土星,天王星,海王星-类木行星。
!太阳系中元素的丰度特征是什么?1.最丰富的元素H和He,H/He比值为12.5。
2.原子序数较低(Z<50)的轻元素,随原子序数增加丰度呈指数递,较重元素(Z>50)不仅丰度低,且丰度值几乎不变,即丰度曲线近乎水平.3.原子序数为偶数元素的丰度值大大高于原子序数为奇数的相邻元素。
4.与H e相邻L i,B e,B丰度很低,按轻元素的丰度水平它们是非常亏损的元素。
O,F e呈现明显峰值,它们是过剩元素。
5.T c和P m没有稳定同位素,在太阳系中不存在。
Z>83(B i)的元素也没有稳定同位素,它们都是T h和U的长寿命放射成因同位素。
质量数为4倍数的核素或同位素有较高丰度.如4He,16O,40Ca,56Fe,140Ce等。
!解释CL型球粒陨石常用做标准化的原因:CL型碳质球类陨石是其中最原始的,的非挥发性元素的丰度几乎与太阳中观察到的元素丰度完全一致。
!一般根据其中的金属含量,先将陨石划分为四种主要类型:球粒陨石约含10%金属;无球粒陨石约含1%金属;铁陨石金属含量>90%;石铁陨石约含50%金属。
1.3.3 地壳化学成分特征和元素克拉克值的地球化学意义1.3.3.1 地壳元素丰度特征分析1) 地壳中元素相对的平均含量极不均匀。
按维氏(1949)值,丰度最大的元素(O=45.6%)比丰度最小的元素(Rn-氡,7×10-17%)在含量上大1017倍,相差十分悬殊。
按克拉克值递减的顺序排列,含量最多的前3种元素(O、Si、Al)即占地壳总重量的81.3%(图1.12);含量最多的前9种元素(O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg)占地壳总重量的99.1%,其它元素只占0.9%,而前15种元素的重量占99.6-99.8%,其余77种元素总重量仅占地壳总重量的0.4-0.2%。
微量元素在地壳中的分布也是不均匀的,它们的丰度可以相差达107倍。
2) 元素克拉克值与周期表对比。
克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。
周期表中前26种元素(从H至Fe)的丰度占地壳总重量的99.74%。
但Li、B、Be及惰性气体的含量并不符合上述规律。
周期表中原子序数为偶数的元素总分布量(占86.36%)大于奇数元素的总分布量(占13.64%),相邻元素偶数序数的元素分布量大于奇数元素分布量,这一规律称为奥多-哈根斯法则。
这一规律仍粗略地与太阳系元素的分布规律相同。
这一事实再次说明地球、地壳在物质上同太阳系其它部分的统一性。
图1.12 地球地壳中的组成、主要岩石和主要矿物(Krauskopf et al,1995)3) 若按元素丰度排列,太阳系、地球、地幔和地壳中主要的10种元素的分布顺序是:太阳系:H>He>O>Ne>N>C>Si>Mg>Fe>S地球:Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na地幔:O>Mg>Si>Fe>Ca>Al>Na>Ti>Cr>Mn地壳:O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H与太阳系和宇宙相比,地球和地壳明显贫H、He、Ne和N等气体元素,表明由宇宙物质形成地球的演化过程必然伴随气态元素的散失。
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)。