1、丰度 元素在宇宙体或地球化学系统中的平均含量克拉克值:元素在地壳中的丰度,称为克拉克值元素地球化学亲和性:指元素形成阳离子的能力及阳离子在自然体系中有选择地与某阴离子化合的倾向性亲氧性(亲石性) 倾向与氧结合形成氧化物或含氧盐的元素亲硫性(亲铜性) 倾向与硫结合形成硫化物或硫酸盐的元素亲铁性- 指元素以金属状态产出的一种倾向性相容元素 岩浆结晶或固相部分熔融过程中偏爱矿物相的微量元素;不相容元素: 岩浆结晶或固相部分熔融过程中偏爱熔体或溶液相的微量元素。 也称为亲岩浆元素。 Eu 异常: Eu= EuEu* =EuN【(SmN+GdN)2 】反应 Eu 异常的程度,N 为该元素球粒陨石标准化值
2、,一般还原条件下 Eu 负异常。Ce 异常: Ce =CeCe*=Ce N【(LaN+PrN)2】反应 Ce 异常的程度,N 为该元素球粒陨石标准化值,一般氧化条件下 Ce 正异常。同位素分馏作用:轻稳定同位素( Z20 )的相对质量差较大(A / A10%),在地质作用中由于这种质量差所引起的同位素以不同的比值分配到两种物质或两相中的现象,称为同位素分馏作用。例如水蒸发时,水蒸气富集 H216O,而残余水相中则相对富集 D216O和 H218O 。类质同象 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它质点(原子、离子、配离子、分子 )所占据,结果只引起晶格常数的
3、微小改变,晶体的构造类型、化学键类型等保持不变的现像称为“类质同象”元素的赋存形式 指元素在一定的自然过程或其演化历史的某个阶段所处的状态及与共生元素间的结合关系简单分配系数、能斯特分配系数 在温度、压力一定的条件下,微量元素 i(溶质)在两相平衡分配时其摩尔浓度比为一常数( K D ) , K D 称为分配系数。元素的同位素比值 是元素中各同位素丰度之比。该元素的重同位素原子丰度与轻同位素原子丰度之比同位素分馏 轻稳定同位素(Z20)的相对质量差较大(大多 A/A10) ,在地质作用过程由于质量差引起的共存两种物质或两种物相间同位素相对丰度或同位素组成存在差异的现象。同位素分馏系数 是两种物
4、质中某元素同位素比值之商;分馏系数是温度的函数,温度愈低分馏系数愈高元素地球化学迁移: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上位移的作用活度积原理 当溶液中某物质的离子积达到或超过该化合物的活度积时,该物质沉淀;小于该物质的活度积时该物质溶解,这种溶解-沉淀关系称为活度积原理。共同离子效应 当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,原难溶化合物的溶解度将会降低,称为共同离子效应。盐效应 当溶液中存在易溶盐类(强电解质)时,溶液的含盐度对化合物的溶解度会产生影响,表现为随溶液中易溶电解质浓度的增大将导致其他难溶化合物的溶解度增大,
5、称为盐效应。第一章 太阳系和地球系统的元素丰度1.简要说明地球化学研究的基本问题围绕原子在自然环境中的变化及其意义,地球化学研究涉及以下5个基本问题/基本任务:地球系统中元素及其同位素的组成(丰度和分配)地球化学研究的第一个基本任务是研究元素在地球及各子系统中的化学成分和元素平均含量 ( 丰度 ),探讨元素在地球化学体系中不同相之间元素含量的变化及其与热力学条件的依存关系 , 是元素分配的研究范畴。 元素的共生组合和赋存形式具有相同或相似迁移历史和分配规律的各种元素在地质体中有规律的组合 , 称为元素的共生组合。不同组成和不同成因的地质体 , 各有特定的元素组合。不同元素的存在形式也各不相同。
6、 元素的迁移和循环;元素的重新组合常伴随元素的空间位移及元素在系统不同部分状态的转化 , 这样的过程称作元素的地球化学迁移。在不同条件下元素迁移过程的相互转换 , 有些元素的迁移链可以首尾相接 , 构成迁移循环。 地球的历史和演化以化学、物理化学等基本原理为基础 , 以研究原子 ( 包括元素和同位素 ) 的行为为手段 , 来认识地球的组成、历史和地球化学作用过程。 应用地球化学研究。2.简述太阳系元素丰度的基本特征及原因特征:H和He是丰度最高的两种元素。这两种元素的原子几乎占了太阳中全部原子数目的98。原子序数较低的范围内,元素丰度随原子序数增大呈指数递减,而在原子序数较大的范围内(Z45)
7、各元素丰度值很相近。奇偶规律。原子序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素。质量数为4的倍数(即粒子质量的倍数)的核素或同位素具有较高丰度。Li、Be和B具有很低的丰度,属于强亏损的元素,而在元素丰度曲线上,O和Fe呈现明显的峰,它们是过剩元素。Tc和Pm没有稳定的同位素,在宇宙中不存在;原子序数大于83(Bi)的元素也没有稳定同位素。原因:与元素结构有关:主要受原子核的结构控制 与元素形成过程有关:在恒星的高温(n106K)条件下,Li、Be和B作为氢燃烧的一部分迅速地转变为He的同位素42He。因此,造成宇宙中Li、Be和B亏损。O,Fe的丰度异常地高是因为这两种元素是氦燃烧
8、的稳定产物。3.陨石的分类及相成分的研究意义根据陨石中的金属含量将陨石划分为三大类 : 石陨石、铁陨石和石铁陨石(一)陨石的成分是研究和推测太阳系及地球系统元素成分的重要依据:(二)陨石的类型和成分是用来确定地球内部具层圈结构的重要依据(三)碳质球粒陨石的有机化合物成分是研究地球早期生命系统的化学演化及来源的重要依据和信息,在碳质球粒陨石中已发现有机化合物 60 多种。4.研究月球研究对了解地球的意义5.地球的化学组成的基本特征有哪些?地球物质的90是由Fe、O、Si和Mg 4种元素组成的;含量大于1的元素还有Ni、Ca、Al 和 S 4种;Na 、K 、Cr 、Co、P、Mn和Ti等7种元素
9、的含量均在0.011 范围。因此可以认为,地球几乎全部由上述15种元素所组成,而其余全部元素占有的百分比则是悬微不足道的,大概只占总体的0.1或者更少些。6.地壳元素丰度的研究方法.7 .简介地壳元素丰度特征及原因8.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题?9.地壳元素丰度值(克拉克值)有何研究意义?第 2 章 元素结合规律与赋存形式 1.元素地球化学亲和性分类及内在原因2.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么3.元素电负性的地球化学应用4.简述类质同像的晶体化学因素和法则5.阐述类质同像置换的地球化学意义6.简述地壳中元素在固相中的赋存形式及其研究方法第 4 章 微量元素地
10、球化学1.微量元素的主要存在形式2.稀土元素组成及主要特性3.稀土元素在地球化学体系中行为差异受控因素和主要表现4.REE 组成数据表示有哪些?各有何含义?5.根据微量元素的特点,说明那些元素适合于研究沉积岩物源区特征,为什么?6.以岩浆部分熔融为例说明相容元素和不相容元素含义7.图示并解释相容元素和不相容元素在岩浆分离结晶过程中的行为?第 5 章 同位素地球化学1.同位素地球化学最主要应用是什么2.同位素丰度变化的原因和应用3.选择同位素标准样品的条件4.同位素类型及其特点5.稳定同位素组成变化的原因及机制6.稳定同位素组成表示7.衰变定律内容及表达式8.放射性同位素年龄测定公式及各符号的含义9.利用衰变定律来测定岩石、矿物的年龄,应满足的前提条件?10.以 Rb-Sr 等时线法为例说明同位素测年的样品采集过程中应注意的事项。11.封闭温度含义及研究意义12.同位素分馏系数、富集系数及与同位素组成关系13.同位素地质温度计原理、公式及前提14.同位素分馏机理15.大气降水氢氧同位素分馏原因、组成特点16.计算题:稳定同位素