地球化学第三章-元素迁移
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第7章化学元素的迁移物质的运动是绝对的,静止是相对的。
地球化学体系中元素也是这样,随着时间的发展,体系物理化学环境的不断改变,早先形成的矿物、岩石及其组合将不断转变为新的矿物、新的岩石和新的组合,相应地元素也发生转移和再分配。
地球化学体系中,元素的迁移明显表现为元素在空间上的运动,即元素在不同地圈、不同地质体或不同地段进行迁移。
在迁移过程中,元素之间将发生分离与重新组合,即进行再分配,出现分散与富集。
在地球化学体系中,元素呈气态、液态、固态存在,气态或液态(包括岩浆与水溶液)为活动态,固态(包括各种矿物与岩石)为相对的稳定态。
元素在固相中的扩散迁移速率极小,实际不起明显作用。
某些固态化合物也可发生迁移,但都是借助其它流体的作用,例如砂矿物随水流共同迁移。
因而地球化学体系中元素迁移规律的中心问题是元素的固态化合物与液态(气态)的转换问题,即主要为岩浆的形成和结晶问题与水溶液中化合物的溶解和沉淀问题。
元素的分布规律、元素的丰度值决定了硅酸盐岩浆及水溶液是元素地球化学迁移的最主要的两大体系。
H2O对作为一种极性分子集合体及其与硅酸盐岩浆的不完全混溶特性又决定了水溶液与硅酸盐岩浆为两大有关的独立体系。
此外,元素还可以以固相及气相形式迁移。
本章将首先讨论元素的迁移形式,其后分别讨论元素在这液相、气相、固相和熔体中的迁移规律。
7.1 化学元素迁移形式地壳中元素以不同的形式相互结合,组成各种矿物和岩石(包括土壤及有机质等),这是元素在—定的物理、化学条件下相对稳定,暂时存在的一种形式。
稳定是相对的,远动是绝对的。
由于环境的改变,已经形成的矿物和岩石就会失去稳定性,构成它们的元素也会重新活动,并在新的条件下又会以新的方式重新组合,构成新的集合体固定下来。
随时间的推移,物质不断组合,不断解体,组成它们的元素也随着环境的改变而不断转移。
元素的迁移是指元素从一种存在形式转变成另一种存在形式并伴随着一定的空间位移的运动过程。
《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。
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。
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地理环境中元素迁移-地理环境中元素迁移地理环境中元素迁移-正文元素及其化合物在地理环境中发生的空间位置移动及由此引起的富集和分散过程。
迁移方式元素在地理环境中的迁移有机械迁移、物理化学迁移和生物迁移3种方式。
机械迁移根据机械搬运营力又可分为:水的机械迁移作用,气的机械迁移作用,重力的机械迁移作用。
物理化学迁移指元素以简单的离子、络离子及可溶性分子的形式,在地理环境中通过一系列的物理化学作用(如溶解-沉淀、氧化还原、水解、络合与螯合、吸附-解吸等)所实现的迁移。
物理化学迁移又可分为水迁移和大气迁移。
物理化学迁移是元素在地理环境中迁移的最重要形式。
这种迁移的结果决定着元素在地理环境中的存在形式和富集状况。
生物迁移指元素通过生物体的吸收、代谢、生长、死亡,以及迁徙等过程所实现的迁移。
这是一种非常复杂的迁移形式。
某些生物对环境中的元素有选择吸收和积累作用。
生物通过食物链对某些元素的积累放大作用是生物迁移的一种重要形式。
迁移特点元素在地表环境中的迁移不同于在地壳内部的迁移,具有如下特点:①地理环境是内能和外能(太阳辐射能)的交锋地带,而外能占优势。
由于外能的分布有周期性、地带性和地区性,所以地理环境中元素的迁移过程具有明显的周期性、地带性和地区性。
②在地理环境中,水以气态、液态、固态三种状态存在,而以液态为主。
水在大气圈、岩石圈、水圈之间进行着不断的迁移循环,因此在地理环境中进行着以淋溶作用和淀积作用为主要内容的元素的水迁移过程。
③地理环境是生物有机体活动的场所,进行着以有机质的形成和分解为内容的物质生物循环过程。
生物体的化学组成受地理环境条件的控制,而生物体的遗传性和生物循环本身又给地理环境中元素的迁移以巨大的影响。
④在地理环境中具有高低起伏的地貌条件,进行着以化学元素按地貌部位重分配和重组合为中心内容的物质地质循环过程。