地球化学知识点整理网友投稿

2021-10-23 01:36:21本页面

【文章导读】地球化学绪论、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、地球化学的基本问题:【填空】质:地球系统中元素的组成量:元素的共生组合和赋存形式动:元素的迁移和循环史:地球的历史和演化、地球化学研究思路:【简答】在地质作用过

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【正文】

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1章地球和太阳系的化学组成 第1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:FeNi 地球:Fe、O、Mg、Si、Ni 第2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。但Li、B、Be以及惰性气体的含量并不符合上述规律,其丰度值很低。 (2)偶数规则(奥多哈金斯法则):周期表中原子序数为偶数的元素总分布量大于奇数元素的总分布量。

相邻元素之间偶数序数的元素分布量大于奇数元素分布量。 (3)四倍规则(了解): 元素的质量数A除以4,可分为四类:4q+3、4q+2、4q+1、4q 3、“元素克拉克值”研究意义:【简答】 (1)是地球化学研究重要的基础数据 (2)确定地壳中各种地球化学作用过程的总背景 (3)是衡量元素集中、分散及其程度的标尺 (4)是影响元素地球化学行为的重要因素 4、区域元素丰度的研究的意义:【简答】 (1)它是决定区域地壳(岩石圈)体系的物源、物理化学特征的重要基础数据 (2)为研究各类地质、地球化学作用、分析区域构造演化历史及区域成矿规律提供重要的基础资料 (3)为研究区域生态环境。

为工业、农业、畜牧业、医疗保健等事业提供重要信息 第4节水圈、大气圈和生物圈的成分 1、了解大气圈的主要成分: 主要为N2、O2、Ar和CO2,痕量气体有H2、Xe、Kr、CO、CH4和O3等 2、了解自然水的主要阳离子和阴离子成分:【填空】 3、以及海水与淡水(大陆水)的区别 (1)主要离子有相似之处,但它们含量的比例是相反的 (2)在大多数河流水的成分中HCO3和Ca2+都占优势 (3)海水中:Na+>Mg2+>Ca2+;Cl>SO42>HCO3 (4)大陆水中:Mg2+<Na+<Ca2+;Cl<SO42<HCO3 4、淡水最大的储集库是:冰川 5、海水盐度大概是34‰36‰之间。

变化幅度仅为2‰。 第6节元素的地球化学分类 1、掌握元素的地球化学分类(戈氏分类法)以及各类元素的主要分布趋势:【填空】 (1)亲石元素:主要分布于岩石圈 (2)亲铜元素:主要分布于地幔 (3)亲铁元素:主要分布于地核 (4)亲气元素:主要集中于大气圈 此外,戈氏还划分出“亲生物元素” 第7节太阳系化学 1、了解太阳系主要成员 太阳系由恒星(太阳)和行星组成。行星又分为类地行星和类木行星。类地行星有水星、金星、地球和火星。类木行星有木星、土星、天王星和海王星。类地行星的大小比类木行星要小,但密度大。 2、了解太阳系化学组成的基本特点 (1)在所有元素中,H、He占绝对优势。

H占90%,He占8% (2)递减规则:太阳系元素的丰度随着原子序数的增大而减少。在原子序数大于45的重元素范围内,丰度曲线近于水平。 (3)奇偶规则:原子序数为偶数的元素,其丰度明显高于原子序数为奇数的相邻元素。同时具有偶数质量数(Z)或偶数中子数(N)的同位素的丰度也总是高于奇数质量数或中子数的同位素。 (4)与He相邻近的元素,Li、Be、B具有很低的丰度,为亏损元素 (5)O和Fe具有高丰度值,为过剩元素 3、了解陨石的分类及组成特点 铁陨石:铁镍金属大于95% 铁石陨石:铁镍金属3095% 石陨石:分为球粒陨石(铁镍金属小于30%)和无球粒陨石(铁镍金属小于等于1%) 第2章微量元素地球化学 第一节微量元素的概念和基本性质 1、微量元素的定义: 人们常常相对于地壳中的主量元素而言。

人为的把地球化学体系中,其克拉克值低于0.1%的元素,通称为微量元素。 微量元素在自然界不同体系中是相对的概念,常因所处的体系而异,如K在地壳整体中是主量元素,但它在陨石中却被视为微量元素。 (1)微量元素的概念到目前为止尚缺少一个严格的定义 (2)自然界“微量”元素的概念是相对的 (3)低浓度(活度)是公认的特征,因此往往不能形成自己的 矿物(相) 2、常量元素和微量元素的特征对比【填空】 特征 微量元素 常量元素 含量 <0.1% >0.1% 赋存状态 无 矿物 矿物 分布特点 亨利定律 化学计量 由于微量元素在地质体中浓度(或活度)低。

一般不能形成 的矿物相,而是以多种分散态存在于寄主矿物中,主要呈类似同象态。 3、何为能斯特定律: 能斯特定律描述了微量元素在平衡共存两相间的分配关系。 当一种矿物(α相)与一种溶液(β相)共存时,微量元素i(溶质)将在两相间进行分配,当分配达到平衡时,其两相浓度比为一常数。 4、简单分配系数:又叫做分配系数或能斯特分配系数。在恒温恒压条件下,微量元素i在平衡两相的浓度值比为一常数,该常数记作KD 5、岩石分配系数:又叫做总体分配系数,描述了岩浆在形成(部分熔融作用)或结晶过程中,微量元素在固体相与熔体相间的分配特征。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,记作D,D=∑Wi*KD。

i 6、复合分配系数:又叫做交换分配系数或亨德森克拉塞克分配系数,Dtr/cr=(Ctrs/Ccrs)/(Ctrl/Ccrl),s、l分别表示固体和熔体相;tr代表微量元素,cr代表被微量元素替代的常量元素,c是浓度 第二节分配系数的测定及其影响因素 1、影响分配系数的因素有哪些?【填空】 体系成分、温度、压力、氧逸度 2、微量元素的分类:【名词解释】 (1)相容元素:岩石分配系数D>1 (2)不相容元素:D<1 (3)亲岩浆元素:(如HREE、Zr和Hf等)D相对于1来说可忽略不计 (4)超亲岩浆元素:(如Ta、Th、La和Ce等)D相对于0.20.5可忽略不计 第三节岩浆作用中微量元素的定量模型 1、结晶作用模型【论述】 (1)分离结晶作用 研究一个包含不同组分的物质的量为n的有限岩浆库。

其中包括有y摩尔的微量元素i,则体系中微量元素i的摩尔分数Xi=y/n。 当一个含元素i的矿物结晶时,由于i在晶体中扩散缓慢或晶体下沉而使得晶体的每个相继的层未能与残余熔体保持平衡,则在一个短时间t之后: ntondn ytoydy 此刻晶体和熔体中i的摩尔份数分别为: 由能斯特分配定律: 因此有下列近似: 上式对n进行微分: 将(1)式代入(2)式,得: 如果KD为常数,对3式积分得: n/n0为残余熔体占原始熔体的分数,F表示; 则1F为岩浆的结晶度。 称之为雷利分馏定律Rayleighfractionlaw 残余熔体中微量元素i的摩尔分数 初始熔体中微量元素i的摩尔分数 由于: (2)平衡结晶作用 2、部分熔融作用模型 (1)分批熔融(平衡熔融) (2)分离熔融 (3)收集熔融 第4节稀土元素地球化学 1、稀土元素组成 (1)57La镧lnCe铈shPr镨pǔNd钕nǚPm钷pǒ Sm钐shānEu铕yǒuGd钆gTb铽tDy镝dī Ho钬huǒEr铒ěrTm铥diūYb镱y71Lu镥lǔ 39Y钇yǐ 即:镧系元素和钇。

第三幅族元素 2、分组方案【填空】 (1)两分法 ∑Ce族稀土元素,又叫轻稀土元素(LREE),包括LaEu ∑Y族稀土元素,又叫重稀土元素(HREE),包括GdY Gd以后4f电子自旋方向改变。 3、三分法 轻稀土元素,包括LaNd 中稀土元素,包括SmHo 重稀土元素,包括ErY 4、稀土元素的基本性质 其共性: (1)原子结构相似(主要呈3+价) (2)离子半径相近(镧系收缩) (3)自然界中密切共生,常可替换Ca 5、镧系收缩【名词解释】 从La到Lu的例子半径随着原子序数增加而递减,这种反常的现象就是所谓的镧系收缩。镧系收缩使各稀土元素之间的晶体化学性质非常相似。

这是它们在自然界共存的主要原因。 6、增田科利尔图解 (1)是最常用的一种表示REE组成模式的图解,REE含量标准化参照物质为球粒陨石。 (2)作法:以原子序数为横坐标、以各稀土元素的分析结果与所对应的元素的球粒陨石值比值的对数值为纵坐标绘制的折线图解。 (3)这种图示的优点是:它消除了元素丰度偶奇规律造成的REE丰度随原子序数增长的锯齿状变化,因为一般公认球粒陨石中轻和重稀土元素间不存在分馏,这种图示能使样品中REE间的任何分离都能清楚地显示出来。 (等比例,不等比例纵坐标;一般取10为底) 7、几种比值 (1)轻稀土比值[ΣLREE/ΣHREE或ΣCe/ΣY],轻稀土元素含量和与重稀土元素含量之比。

该参数能较好地反应稀土元素的分异程度,可指示部分熔融残留体和早期岩浆结晶的矿物特征 (2)(La/Yb)N、(La/Lu)N和(Ce/Yb)N这些均为个别轻和重稀土元素的球粒陨石标准化值的比值。均能较好地反映稀土元素球粒陨石标准化图解中的曲线斜率,从而反映LREE和HREE的分异程度 (3)(La/Sm))N和(Gd/Lu))N稀土元素的球粒陨石标准化值的比值。能为LREE和HREE内部彼此比较提供信息 8、δEu和δCe 由于Eu和Ce为变价元素,当体系氧化还原条件发生变化时,如果部分Eu变为Eu2+或部分Ce变为Ce4+时,Eu2+和Ce4+可能与其他3+的稀土元素发生分离。 这会造成在图中出现“峰”或“谷”。

“峰”为正异常,“谷”为负异常。用其异常值: δEu=2(Eu岩/Eu球)/[(Sm岩/Sm球)+(Gd岩/Gd球)] δCe=2(Ce岩/Ce球)/[(La岩/La球)+(Pr岩/Pr球)] 9、微量元素的地球化学应用 (1)地球历史中灾变 的微量元素地球化学证据 (2)地幔化学不均一性的微量元素证据 (3)微量元素分配系数与微量元素温度计(重点) (4)成岩过程的鉴别 (5)其他:用于蚀变火山岩的原岩分类(补充)、变质岩原岩恢复、沉积环境判别、岩石和矿床成因研究、构造环境判别 10、类质同象和固溶体 (1)某些物质结晶时,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、分子)所占据。

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