地球化学名词解释
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地球化学:是研究自然界,主要是地球及其各组成部分的化学演化及其机理的科学。
勘查地球化学:是以地质学,地球化学作为理论基础,通过系统测试周围三度空间与成矿有关系的化学元素的分布分配,组分分带,存在形式以及与成矿有关的物理化学参数等,并通过这些标志来找矿的一门科学.地球化学背景区:未受成矿作用影响的地区。
地球化学背景值:未受成矿作用影响的地区的元素含量值。
可分为,全球背景、地球化学省背景、区域背景、局域背景。
地球化学背景: 指某些地区的或天然物质中,元素属于正常含量的现场象地球化学异常:天然物质中,某种地化指标与其地化背景比较,出现显著差异的现象称为地球化学异常。
通常,人们把x+2σ称为异常。
(指某些地区的或天然物质中,一些元素的含量明显偏离正常含量或某些化学性质明显发生变化的现象)原生异常:在成岩,成矿作用下,在基岩中所形成的异常次生异常:由于岩石,矿石的表生破坏在现代疏松沉积物,水及生物中形成的异常矿异常,细分为矿体(矿床)异常,矿化异常非矿异常,就是与矿体或矿化无关的异常,如成岩作用或人为活动引起的异常。
指示元素:在化探工作中能够用来指示矿体的存在或能够用来指示找矿方向的化学元素。
克拉克值:指元素在地壳岩石圈中的平均含量.浓度克拉克值:地质体中某元素的平均含量与克拉克值的比值浓集系数:各种矿场的最低可采品位与其克拉克值的比值地球化学指标:指能够用来找矿或解决某些地质问题地球化学标志原生晕:在成岩,成矿作用影响下,在矿体附近围岩中所形成的局部地球化学原生异常次生晕:在表生作用下,由于矿床或其原生晕的表生破坏,元素的迁移,在矿体及其原生晕附近疏松覆盖物中形成的次生地球化学异常分散流:在表生作用下,由于矿体及其分散流的破坏,在其附近的地表水系沉积物中形成的次生异常地带,沿水系呈线状延伸原生环境:指从循环雨水的最低水平向下延伸至能够形成正常岩石的最深水平的环境次生环境:在地球表面风化,侵蚀,沉积的环境岩石地球化学找矿:是应用岩石地球化学测量了解岩石中元素的分布,总结元素分散与集中的规律,研究其与成岩、成矿作用的联系,并通过发现异常与解释评价异常来进行找矿的。
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%)。
地球化学一.名词解释1. 异戊二烯型化合物:由一个个异戊二烯单元头尾相连重复组合而成一类化合物,它广泛存在于生物体、近代沉积物、古代沉积岩以及原油中。
2. 萜类:环状的异戊二烯型化合物。
3.同位素效应:由于同位素不同,引起单质或化合物在物理、化学性质上发生微小变化的现象,称为同位素效应。
4.同位素分馏:在各种自然过程中,由于同位素的效应引起同位素相对含量在不同相之间的变化。
5.干酪根:沉积物和沉积岩中不溶于非氧化性的无机酸、碱和常用有机溶剂的一切有机质。
6.腐殖质:指土壤和现代沉积物中不能水解的、不溶于不溶于有机溶剂的有机质。
7.低熟油:指所有非干酪根晚期热降解成因的各类低温早熟的非常规石油。
8.生物标志物:是沉积物(岩)、原油、油页岩和煤中那些来源于生物体,在有机质演化过程中具有一定稳定性,没有或很少发生变化,基本保存了原始生化组分的碳骨架,记载了原始生物母质特殊分子结构信息的有机化合物。
9.质谱法:通过研究分子量和离子化的分子碎片来认识分子结构的一种现代分析技术(以高能电子将单个分子击碎,用碎片的质量组成特征,推测分子的结构组成和分子量,以达到分子鉴定的目的)。
10.质谱法(棒图):将每一次扫描的记录,应用质荷比对检测器响应值作图,就可以得到由色谱分离的某一种化合物的质谱图。
11.质量色谱图:12.总离子流图:13.生物成因气:14.热成因气:二.简答题1.生物有机质的化学组分碳水化合物脂类蛋白质和氨基酸木质素和丹宁2.异戊二烯单元的结构及简单组合、拆分3.富沉积有机质的沉积环境4.C 、O 同位素丰度的表示方法5.自然界中碳同位素分馏的几种方式和结果6.干酪根的光学显微组分分类主要(1)统计腐泥组和壳质组之和与镜质组的比例;采用(2)采用类型指数(T 值)来划分,具体方法是将鉴定的各组分相对百分含量代入下式,计算出T 值,再依据表中的分类标准划分类型。
两种 方法以透射光为基础的干酪根显微组分分类组 分 亚 组 分腐泥组 无定形—絮状,团粒状,薄膜状有机质藻质体孢粉体—孢子、花粉、菌孢树脂体壳质组 角质体木栓质体表皮体镜质组 结构镜质体无结构镜质体惰质组 丝质体7.干酪根研究的常用测试方法干酪根研究的常用方法直接方法:显微镜SEM ——scanning electronic microscope荧光显光镜IR 吸收光谱X-ray核磁共振(NMR ),顺磁共振(ESR)(不破坏干酪根,根据其物理特性来研究干酪根的性质、结构)间接方法:元素分析稳定同位素热解分析(热失重、热模拟、热解—-色谱)超临界抽提、氧化分解100)100()75()50()100(-⨯+-⨯+⨯+⨯=惰质组含量镜质组含量壳质组含量腐泥组含量T(这种方法的特点是彻底的破坏干酪根,看它由哪些单元组成。
1、地球化学:就是地球的化学,它是研究地球(广义的也包括部分天体)的化学组成、化学作用及化学演化的学科,它是地学和化学的边缘学科。
2、丰度:一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体的全部化学元素总重量的相对份额,元素丰度是化学元素在一定自然体中的相对平均含量。
3、类质同象:某种物质在一定外界条件下结晶时,晶体中的部分构造位置被介质中的其他元素(如原子、离子、络离子、分子)所占据而只引起晶格常数的微小改变,晶格构造类型、化学键类型、离子正负电荷的平衡保持不变或相近,这种现象称为类质同象。
4、稀土元素:指原子序数从57到71的15个镧系元素,在周期表中属ⅢB族,同族中的39号元素钇一般也看做稀土元素。
5、分配系数:分为简单分配系数、复合分配系数、对数分配系数、总分配系数,总分配系数D又称岩石分配系数,是矿物的简单分配系数和岩石中矿物的百分含量乘积的代数和。
// 总分配系数:又称为岩石的分配系数,它是用来讨论微量元素在岩石(矿物集合体)和与之平衡的熔体之间的分配关系的。
6、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的与某种阴离子结合的特性;主要有亲氧性元素、亲硫性元素、亲铁性元素。
7、微量元素(?):又称痕量元素,指研究体系中元素含量小于0.1%的元素。
8、环境地球化学:是介于环境科学和地球化学之间的一门新兴边缘交叉学科,研究人类赖以生存的地球环境的化学组成、化学作用、化学演化与人类相互关系的科学。
9、不相容元素(ICE):D小于1的元素, 随着结晶程度的增长而逐步在残余岩浆中富集.如Rb、Cs、Ba、Sr、Zr、Nb、Th、REE、P等10、相容元素(CE):D大于1的元素,倾向在矿物晶体中富集,并随这些矿物的晶出而逐步在残余岩浆中贫化.如Fe、Co、Ni、Cr、Mg等11、生物标志化合物:指沉积有机质、原油、油页岩、煤中那些来源于活的生物体,在有机质演化过程中具有一定稳定性,没有或较少发生变化,基本保存了原始生化组分的碳骨架,记载了原始生物母质的特殊分子结构信息的有机化合物。
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研究内容:1.自然界中元素和同位素的组成与分布2.地质作用中元素迁移和共生组合规律3.地质运动过程中元素的演化和循环历史4.地球化学的基础理论研究5.应用地球化学研究认识论: 1.地球化学系统观点2.元素自然历史观点3.以元素分配观点认识事物: 地球上任何化学运动均表现为分配和再分配,所有这些不同相之间元素的分配导致了地球上元素的集中和分散方法论: (1)将现象转化为地球化学过程和体系(2)将地质现象转化为地球化学的条件和环境(3)将生物、环境、地质课题转化为地球化学的课题地球化学基本工作方法:野外工作方法1宏观地质现象的时空观察2野外地球化学问题研究 3地球化学样品采集(代表性、系统性、统计性)室内研究方法1.样品的元素含量分析2.元素结合形式和赋存状态的研究3.作用物理化学条件的测定和计算4.实验模拟(地质现象和理论的检验)丰度: 是指各种化学元素在一定自然体系中的相对平均含量。
重量丰度的表示方法:常量元素以%(10-2)、微量元素以10-6(ppm)、超微量元素以-9(ppb)或-12(ppt)表示丰度体系: 不同层次的元素丰度构成丰度体系克拉克值: 指地壳中元素重量百分数的丰度值区域克拉克值: 是指地壳以下不同构造单元中元素的丰度值丰度系数: 是指某一自然体的元素丰度与另一可作为背景的自然体的元素丰度的比值Si元素作为对比标准的理由:1.Si 元素在自然界中分布相当广泛,便于对比各种自然体系的丰度值 2. Si 是形成不挥发的稳定化合物的元素 3. Si 在化学分析和光谱分析中,都是较易精确测定的元素。
取 Si 原子 =10 是由于大部分元素的相对原子数介于106~ 10-4之间,研究克拉克值的地球化学意义:克拉克值确定着地壳作为一个物理化学体系的总特征以及地壳中各种地球化学过程的总背景,它既是一种影响元素地球化学行为的重要因素,又为地球化学提供了衡量元素集中分散及其程度的尺度。
地球化学概述了解地球的元素组成和化学过程地球化学是研究地球中元素的分布、组成、循环和地球化学过程的学科。
通过地球化学的研究,可以深入了解地球内部的构造、岩石的形成和变化,以及地球表面的地球化学循环过程。
本文将对地球化学的概念、地球的元素组成和化学过程进行详细介绍。
一、地球化学的概念地球化学是研究地球内部、地壳以及地球表面物质的元素组成、构造、化学性质、分布和相互作用的学科。
它综合运用地质学、化学以及物理学等多学科的知识,通过对地球样品的分析和实验研究,揭示地球内外部物质的来源和演化过程,以及地球系统各部分之间的相互关系。
二、地球的元素组成地球是由各种元素组成的。
根据地球上物质的组成,可以将其分为地壳、地幔和核三部分。
1. 地壳地壳是地球最外层的岩石壳层,主要由氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾等元素组成。
其中,氧的含量最多,占地壳质量的约46.6%,次为硅,占约27.7%。
2. 地幔地幔位于地壳之下,是地球的中间层,其元素主要有铁、镁、铝、钙等。
地幔的质量约占地球质量的68%,是地球上最大的岩石体。
地幔的主要成分是硅酸镁铁质岩石,这种岩石含有较多的镁和铁。
3. 核地球的核分为外核和内核两部分。
外核主要由铁和镍组成,内核则是主要由铁和镍合金组成的固体球体。
核部分含有大量的重元素,如黄金、铂等,但是在地壳和地幔中的含量相对较少。
三、地球的化学过程地球的化学过程主要包括物质的释放、迁移、转化和再结晶等过程。
1. 物质的释放地球化学过程首先是物质的释放。
通过火山喷发、岩浆的侵入、地壳的拆解和岩石的风化等方式,地球内部的物质被释放到地表。
2. 物质的迁移释放到地表的物质会通过水、空气、土壤等介质进行迁移。
例如,地下水中的溶解物质会随着地下水流动的迁移而分布到不同位置。
3. 物质的转化地球中的物质会在不同的环境条件下发生转化。
例如,地壳中的岩石可以在高温高压的条件下变质成为变质岩,而在地表的岩石则会受到风化作用而转化为沉积岩。
什么是地球化学?地球化学是研究地球上各种元素的分布、循环、演化及其间的相互关系的学科。
地球化学家通过对地球上物质元素丰度、分布、运移、远景、转换和生物地球化学过程的研究,揭示了地球和太阳系的过去、现在和未来之间的相互作用及其对生物圈的影响。
地球化学在环境、资源、矿产、能源等领域中起着重要的作用,因此越来越受到人们的关注。
一、地球化学的起源与发展地球化学学科的源头最早可以追溯到19世纪中叶,当时一些科学家想要研究地球内部物质的成分以及它们是如何形成的。
20世纪早期,随着地球化学技术的逐渐发展,地球化学作为一门独立的学科开始逐渐形成。
现代地球化学是吸收了化学、物理、生物、地球科学等多个学科的研究成果并结合自身实践而形成的,目前为止已经成为了一个相对完整的学科体系。
二、地球化学的研究内容1. 地壳、地幔和核的物质成分研究地球分为地壳、地幔和核三部分,地壳是固体的外壳,地幔是固体的底部层,核则分为地核和外核。
地球化学家对这三部分物质的成分进行了分析研究,为地质学、矿物学和地球物理学的发展提供了重要的基础。
2. 环境污染的分析与治理地球化学家通过对环境样品进行组分测定,可以对污染源、传输途径和环境背景进行分析,从而为环境治理和保护提供科学依据。
例如,地下水、大气、土壤、净水等方面的环境保护等。
3. 土壤和植物的养分研究土壤是地球上生命活动所依赖的重要载体,而植物则是土壤中身份的代表。
地球化学家可以通过土壤、植物和水等生态系统元素分布的研究,了解土壤和植物的养分状况,为高产、优质和减少化肥的使用提供依据。
4. 能源和矿产资源的开发与利用地球化学在能源和矿产资源的开发与利用方面也发挥了重要作用。
例如,地球化学家可以通过对石油、天然气、金属矿物和非金属矿物等资源的地球气息研究,为这些资源的开发、利用和优化提供依据和指导。
三、结语地球化学在当今的环境保护、能源矿产开采和冶炼等方面都有着非常重要的作用。
地球化学家的研究能够让我们更好地了解地球上的物质元素,以及它们在自然界中的循环和演化,为构建可持续发展的地球环境做出积极贡献。
07-10年地球化学真题及答案---名词解释1、克拉克值:元素在地壳中的丰度(平均含量)称为克拉克值。
2、地壳的丰度:指元素在宇宙体或较大的地质体中整体(母体)的含量。
3、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的被晶体中的其他质点(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,这一现象称为类质同像。
4、同质多象:同一化学成分的物质,在不同的外界条件(温度、压力、介质)下,可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体,构成结晶形态和物理性质不同的矿物,这种现象称同质多像。
5、常量元素:即主量元素,其是一个相对概念,通常将自然体系中含量高于0.1%的元素称为常量元素。
它们与氧结合形成的氧化物(或氧的化合物),是构成三大类岩石的主体,因此又常被称为造岩元素。
6、微量元素:微量(minor)或痕迹(trace)元素是一个相对概念,通常将自然体系中含量低于0.1%的元素称为微量元素。
7、不相容元素:在岩浆结晶作用过程中,那些不容易以类质同象的形式进入固相(造岩矿物)的微量元素,称为相容元素。
总分配系数D i<1的元素称为不相容元素,在熔体中富集。
8、相容元素:在岩浆结晶作用过程中,那些容易以类质同象的形式进入固相(造岩矿物)的微量元素,称为相容元素。
总分配系数D i>1的元素称为相容元素,在熔体中贫化。
9、分配系数:在温度、压力一定条件下,微量元素i(溶质)在两相平衡分配时其浓度比为一常数(K D), K D称为分配系数。
10、同位素:核内质子数相同而中子数不同的同一类原子。
11、稳定同位素:原子核稳定,其本身不会自发进行放射性衰变或核裂变的同位素。
12、同位素分馏:同位素以不同比例分配于不同物质或物相的现象。
13、分馏系数:达到同位素交换平衡时,共存相间同位素相对丰度比值为一常数,称分馏系数。
14、SMOW:标准平均大洋水,是氢和氧同位素的世界统一标准。
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。
名词解释1.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学科。
2.元素丰度:通常将元素在宇宙体或较大的地球化学系统中的平均含量称为丰度。
3.浓度克拉克值:某元素在某地质体中的平均含量与其克拉克值的比值。
4.克拉克值:通常将元素在宇宙体或较大的地球化学系统中的平均含量称为丰度,而元素在地壳中的丰度则称为克拉克值。
5.浓集系数:元素在矿床中的最低可采品位与克拉克值的比值,称为该元素的浓集系数。
6.离子电位π表示离子吸引或排斥对方电荷的能力,是表征离子电场强度的参数,π等于离子的电荷Z与半径r(单位为10nm)的比值。
7.元素的赋存状态:元素在其迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态及与共生元素的结合特征。
8.Eh值:指环境的氧化还原电位,是氧化还原反应强度的指标。
当体系处于平衡状态时,体系中个氧化还原反应的电极电位(非标准电极电位)E应与环境的氧化还原电位Eh相等。
9.晶体场稳定能:d轨道电子能级分裂后的d电子能量之和, 相对于未分裂前d电子能量之和的差, 称为晶体场稳定能(CFSE).10.八面体择位能:任意给定的过渡元素离子在八面体配位的晶体场中获得的晶体场稳定能通常高于其在四面体配位的晶体场中获得的晶体场稳定能,二者的差值称为该离子的八面体择位能。
11.微量元素:微量元素是一个相对概念,通常将自然体系中含量低于0.1%的元素称为微量元素。
12.封闭温度:当岩石、矿物形成以后冷却到基本上能完全保留放射成因子体同位素的温度,称同位素封闭温度,简称封闭温度。
13.CHUR:具有球粒陨石w(Sm)/w(Nd)比值的均一岩浆库14.BABI:指玄武质无球粒陨石的(87Sr/86Sr) 比值为0.69897±0.00003,代表地球形成时的初始比值.15.δ值:是稳定同位素质谱分析所给出的样品的重/轻同位素比值R样与标准样品的重/轻同位素比值R标的相对偏差,一般用千分数表示Δ(‰)=(R样-R标)/R标×1000=(R样/R标-1)×100016.Tdm为样品相对于亏损地幔的Nd同位素模式年龄,代表地壳物质从亏损地幔总分离的时代.17.电负性:电负性为电离能与电子亲和能之和,是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度,其值与原子在化合物中吸引电子的能力成正比。
高等地球化学名词解释1.地球化学:是研究地球及有关天体化学组成、化学作用及化学演化的学科,它与地质学、地球物理及大地测量一起,组成固体地球化学的四个支柱。
在解决当代地球科学的三大基本任务:矿产资源和能源的寻找和开拓、人类生活,生存环境与健康和自然灾害的研究与防治中起着越来越大的作用。
2.矿床地球化学:是在矿床学和地球化学基础上发展起来的一门分支学科,主要研究矿床及其组成部分中化学元素及其同位素的化学组成、化学作用和化学演化,以及矿床形成前的成矿过程和矿床形成后的保存与演化问题。
3.环境地球化学:环境地球化学是20世纪60年代兴起的一门新的研究领域,它是研究人类赖以生存的地球环境的化学组成、化学作用、化学演化与人类相互关系的学科。
这种关系主要是指两方面的内容:一是原生环境的地球化学性质与植物、动物和人体健康的关系;二是人类活动对环境的化学组成、化学作用、化学演化的影响及其环境效应。
4.宇宙化学:又称天体化学或空间化学,研究宇宙空间化学元素及其同位素的起源与分布,各类天体的物质组成和化学演化,是空间科学、地球科学和天文学相互杂交渗透而产生的一门新兴学科。
5.流体作用地球化学:是一门综合性的新兴学科,主要研究地质流体在不同地质构造背景中产生——运移——演化的整个化学动力学过程及其成岩成矿效应。
流体作用地球化学研究将成为固体地球科学进一步发展的突破口。
6.深部地球化学:是研究地球深部物质的作用、状态与化学组成的关系,以及地球深部发生的各种地球化学作用及其演化规律的科学。
它着重于探讨在地球演化历史过程中地球深部物质在不同的地质环境中的化学动力学过程。
7.低温地球化学:是研究200℃以下,包括常温和零摄氏度以上元素被萃取、活化、迁移并富集成矿的地球化学行为,即研究低温(<200℃)条件下的地质作用、化学作用和化学演化的一门科学。
8.元素地球化学:是地球化学学科最早出现的一个分支。
它研究各个化学元素在地球的各部分和各种地质体中的含量和存在形式以及分布和分配的规律,研究各个元素在各种地质作用过程中的行为和运动规律,为寻找和利用各种自然资源,保护人类生存的自然环境和人类本身的健康提供重要的理论依据。
绪论一、什么是地球化学:地球化学是研究地球和部份天体的化学组成、化学作用、化学演化的科学,应从研究对象和空间范围、运动形式、时刻尺度等方面来理解。
二、地球化学要解决的大体问题有哪些?地球系统中元素及同位素的组成问题;地球系统中元素的组合和元素的赋存形式;地球系统各类自然进程中元素的行为、迁移规律和机理;地球的化学演化,即地球历史中元素及同位素的演化历史。
第一章一、什么是地球化学体系?地球化学体系有哪些特点?地球化学所要研究的对象即可视为一个体系。
特点为:(1)有必然的空间;(2)必然的物理化学条件下(温度、压力、pH、Eh 等),处于特定的物理化学状态;(3)有必然的时刻持续性。
二、元素的丰度、分派、散布的概念。
丰度:元素在一个体系中的相对含量。
散布:元素在研究体系的整体平均含量。
分派:元素在研究体系中各部份或各区段中的含量。
3、研究元素丰度的意义。
元素丰度是每一个地化体系的大体数据。
研究元素丰度也是地球科学基础理论问题的重要素材之一。
4、陨石的类型和研究意义铁陨石:主要有Fe、Ni和其他少量元素组成的。
石陨石:主要有硅酸盐矿物组成的。
铁石陨石:Fe、Ni与硅酸盐矿物组成大致相等的陨石(过度类)。
研究意义①它是熟悉宇宙天体、行星的成份、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质;②是熟悉地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源;地球组成研究的方式之一就依据陨石的组成;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。
五、地壳元素丰度的研究意义控制元素的地球化学行为,包括:支配元素的地化行为;限定自然界的矿务种类和种属;限制了自然体系的状态;对元素亲氧性及亲硫性的限定。
地壳元素丰度对地壳能源的限制。
地壳克拉克值可作为微量元素分散集中的标尺:①能够为阐明地化场特征提供标准。
②指示特征的地化进程。
③浓度克拉克值及浓度系数:浓度克拉克值:元素在某一地质体中的含量/该元素的克拉克值,<1意味着元素集中,>1意味着元素分散。
地球化学分区是指将地球表层物质按照其化学性质和地球内部过程的演化特征进行分类和划分的过程。
地球化学分区的目的是研究和描述地球表层不同区域的化学成分以及其来源、迁移和转化过程。
以下是一些常见的地球化学分区及其解释:
1.地壳化学分区:地壳是地球最外层的固体壳层,包括陆地地壳和海洋地壳。
地壳化学分区将地壳的化学性质划分为不同类型和区域,如硅铝酸盐岩区、镁铁质岩区、碳酸盐岩区等,以及岩石成分和矿物组成的差异。
2.地幔化学分区:地幔位于地壳下面,是地球内部的一层具有高温和高压条件的可塑性固体。
地幔化学分区将地幔分为不同区域,如上地幔、下地幔等,根据地幔岩石的化学成分(主要是硅、镁、铁和氧等元素)和岩石矿物的类型进行分类。
3.核化学分区:地球核分为外核和内核,外核是液态的,内核是固态的。
核化学分区主要是根据地核物质的元素成分和热力学特征进行分类。
4.海洋地球化学分区:海洋是地球表面的一个重要水体,海洋地球化学分区将海洋水体按照不同区域和深度进行划分,如表层水、深海水、底层水等,以及水体中的溶解氧、盐度、营养物质等化学成分的空间分布特征。
5.地球化学带:地球化学带是指在大范围上,将地球化学特征相似的地区划分为带状区域,如矿产资源带、地热带、地下水带等。
地球化学分区的研究有助于理解地球各部分的化学性质、物质循环、地质过程以及资源分布等,对于地球科学的发展和资源勘探具有重要意义。
地球化学知识点总结地球化学是研究地球上元素在地壳、海洋、大气、生物圈等不同地球部分的分布和演化规律的一门科学。
它是地球科学、环境科学、地球化学和物质科学的交叉学科。
地球化学可以帮助人们更好地理解地球的起源与演化过程,从而为人类的生存、发展提供科学依据。
下面将从地壳、海洋、大气和生物圈等方面详细介绍地球化学的知识点。
1.地壳化学:地壳是地球表面上最外面的固体壳层,它主要由岩石和土壤组成。
地壳化学研究地壳中元素的组成、分布和形成机制。
地壳中的元素可分为岩石形成的主要元素和矿物形成的次要元素。
主要元素包括氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾等,次要元素包括钛、锰、镁、铜、锌、铅等。
地壳化学的主要目标是研究地壳元素的含量、赋存形态和变化规律,从而探索地壳的演化历史和地球构造的变化。
2.海洋化学:海洋是地球上最大的水体,其中溶解有大量的盐类和其他化学物质。
海洋化学研究海水中元素的分布、循环和相互作用。
海洋中的主要元素包括氯、钠、镁、硫、钾、钙等,其含量和分布受到多种因素的影响,如河流输入、地壳物质的侵蚀和火山喷发等。
海洋化学的研究可以揭示海洋中元素的循环和交换过程,为海洋环境保护和资源开发提供科学依据。
3.大气化学:4.生物地球化学:生物圈是地球上生物活动的部分,其中包括陆地生态系统和海洋生态系统。
生物地球化学研究生物圈中元素的循环和生物对地球化学过程的影响。
生物圈中的生物通过光合作用和呼吸作用,将二氧化碳转换为有机物,并释放出氧气。
同时,生物还通过摄食和分解等过程参与地球化学循环,如植物吸收地壳中的元素,动物通过排泄将元素输入土壤等。
生物地球化学的研究可以揭示生物对地球化学循环的调节作用,为生物多样性保护和生态系统管理提供科学依据。
地球化学的研究方法包括采样、分析和模拟等。
采样是获取地球样品的过程,可以通过地质勘探、海洋探测和环境监测等方式进行。
分析是对样品进行化学分析的过程,可以利用化学分析仪器和实验方法进行。
一.名称解释克拉克值:元素在地壳中的丰度。
浓度克拉克值:元素在某一地质体中的平均含量与其克拉克值之比,反映元素在地质体中的浓集程度。
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他质点所占据,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。
地球化学: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。
元素的赋存形式:元素在一定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。
地球化学障:在元素迁移途中,如果环境的物理化学条件发生了急剧变化,导致介质中原来稳定迁移的元素其迁移能力下降,元素因形成大量化合物而沉淀,则这些引起元素沉淀的条件或因素就称为地球化学障。
(不)相容元素:在岩浆结晶作用过程中,那些(不)容易以类质同像的形式进入固相的微量元素,称为(不)相容元素。
同位素分馏:是指在一系统中,某元素的同位素以不同的比值分配到两种物质或两相中的现象。
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着地与某种阴离子结合的特性。
能斯特分配系数: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,或称能斯特分配数。
亨利定律(稀溶液定律):在无限稀释的溶液中,溶质的浓度n与溶质摩度N成正比。
浓度系数:元素在矿床中最低工业品位与克拉克值之比。
活度积:当T 一定时,难溶强电解质溶液中离子活度的乘积为一常数。
同离子效应:在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时,使原难溶化合物的溶解度降低。
盐效应:当溶液中存在易溶盐类时,溶液的含盐度对元素的溶解度有影响。
溶液中易溶电解质的浓度增大, 导致其他溶解度增大的现象。
二、填空题1.地球化学研究方法:反序法和类比法2.补充稀土元素57La 58Ce 59Pr *60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68 Er 69Tm 70Yb 71Lu 39Y镧铈镨钕钜钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥钇3.稀土元素的存在形式:被吸附状态、类质同象、独立矿物。
第一章绪论1. 地球化学的定义地球化学是研究地球的化学成分及元素在其中分布、分配、集中、分散、共生组合与迁移规律、演化历史的科学。
2.地球化学研究的基本问题第一:元素(同位素)在地球及各子系统中的组成(量)第二: 元素的共生组合和存在形式(质);第三: 研究元素的迁移(动;第四: 研究元素(同位素)的行为;第五: 元素的地球化学演化第二章自然体系中元素共生结合规律1、元素的地球化学亲和性定义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。
2、电离能:指从原子电子层中移去电子所需要的能量。
电离能愈大,则电子与原子核之间结合得愈牢固。
3.电子亲和能原子得到电子所放出的能量(E)叫电子亲和能。
E越大,表示越容易得到电子成为负离子。
4、电负性中性原子得失电子的难易程度。
或者说原子在分子中吸引价电子的能力叫电负性。
5、元素的地球化学亲和性戈式分类:①亲氧性(亲石)元素;②亲硫性(亲铜)元素;③亲铁元素;④亲气元素6、亲氧元素特点:离子的最外层为8电子稀有气体稳定结构,具有较低的电负性,所形成的化合物键性主要是离子键,其氧化物的生成热大于FeO的生成热,位于原子容积曲线的下降部分,主要集中于地球的岩石圈。
亲硫元素的特点:离子的最外层为18电子结构,元素的电负性较大,其所形成的化合物键性主要是共价键,氧化物的生成热小于FeO的生成热,位于原子容积曲线的上升部分,主要集中于地球的硫化物——氧化物过度圈。
7、离子电位:离子电价(W)与离子半径(R)的比值,是离子表面正电荷的一个度量。
8、类质同象的定义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他质点(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,这一现象称为“类质同象”。
9、类质同像置换法则1)戈氏法则(适用于离子键化合物)①优先法则:两种元素电价相同,半径较小者优先进入矿物晶格。
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﹜×1000
19、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)=-λt
N0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。