地球化学考点

考试题型1、名词解释（共30分，10个，每个3分）2、简答题（共20分，4个，每个5分）3、分析题（共20分，2个，每个10分）4、作图计算题（共30分，2个，每个15分）复习总方向A：基本概念、观点或理论→名词解释、简答题B：基本现象（地球化学现象）→分析题C：基本方法（主要是地球化学数据处理）→作图计算题绪论1、基本概念：地球化学；2、地球化学研究的基本问题；（知识点考查：A类）第一章太阳系的元素丰度1、基本概念：地球化学体系、元素的丰度；2、元素的丰度研究意义；3、陨石的分类及研究意义；4、太阳系元素丰度规律；（知识点考查：A类）第二章地球的化学组成1、基本概念：元素克拉克值、浓度克拉克值、元素的浓集系数、原始地幔、亏损地幔、富集地幔；2、地球的圈层结构及其主要元素组成；3、元素克拉克值研究地球化学意义；4、大陆地壳化学组成研究方法；5、地壳的化学组成特征；（知识点考查：A类）第三章元素的晶体化学性质与结合规律1、基本概念：类质同象、元素的地球化学亲和性、八面体择位能；2、元素的地球化学分类；3、元素结合的基本规律及控制因素；4、类质同象置换条件、法则及研究意义；（知识点考查：A类、B类）第四章元素的地球化学迁移1、基本概念：元素地球化学迁移、活度积、共同离子效应、盐效应、标准氧化-还原电位、地球化学梯度、地球化学障、矽卡岩化；2、水－岩化学作用的基本类型；3、活度积原理及其应用；4、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响；5、风化过程中的水－岩化学作用（知识点考查：A类、B类）第五章微量元素地球化学1、基本概念：微量元素、相容元素、不相容元素、高场强元素、低场强元素/称大离子亲石元素、能斯特分配系数、δEu、δCe；2、亨利定律-稀溶液定律；3、分配系数的影响因素及应用；4、结晶分异和部分熔融过程定量模型；5、稀土元素分类、组成数据的表示、表征REE组成的参数、REE模式的解释；6、微量元素的示踪；（知识点考查：A类、B类、C类）第六章放射性同位素地球化学1、基本概念：半衰期、等时线年龄、模式年龄、内部等时线、封闭温度、εSr(t)；2、同位素地球化学研究领域；3、放射性衰变定律及同位素定年原理；4、同位素定年的基本假设；5、Rb-Sr测年及Sr同位素示踪、Sm-Nd测年及Nd同位素示踪、U-Th-Pb同位素测年及Pb同位素示踪；（知识点考查：A类、B类、C类）第七章稳定同位素地球化学1、基本概念：同位素丰度、δ值（D、18O、13C、34S）、同位素分馏；2、自然界存在三种类型的同位素分馏；3、同位素地质温度计；4、大气降水同位素组成表现为四种效应；5、H、O、C、S同位素的示踪应用；（知识点考查：A类、B类、C类）绪论1．地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学机制(作用)和化学演化的科学。2．地球化学研究基本问题概括起来有以下几个基本问题：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。第一章1．地球化学体系是指有一定的空间，都处于特定的物理化学状态，并且有一定的时间连续的体系。2．元素的丰度实际上是对这个体系里元素真实含量的一种估计，是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）。3．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。可在同一或不同体系中进行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，了解元素动态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过程中，逐渐建立起近代地球化学。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、分布特征和规律。4．陨石的分类：陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按成份分为三类：1）铁陨石主要由金属Ni，Fe（占98%）和少量其他元素组成（Co，S，P，Cu，Cr，C等）。2）石陨石主要由硅酸盐矿物组成（橄榄石、辉石）。这类陨石可以分为两类，即决定它们是否含有球粒硅酸盐结构，分为球粒陨石和无球粒陨石。球粒陨石约含10%金属，有球体，具硅酸盐球粒构造。球粒由橄榄石和斜方辉石组成，基质为镍铁，陨硫铁，斜长石，橄榄石，辉石等。球粒陨石：是各类陨石中最为常见的类型，根据化学成分可分为：（1）顽辉石球粒陨石（E群）十分稀少（收集20块左右），是在比较还原条件下冷凝与聚集形成的。（2）普通球粒陨石主要由橄榄石、斜方辉石、铁镍金属和陨硫铁组成，铁和亲铁元素含量以及金属铁/氧化铁比值为H＞L＞LL。普通球粒陨石多遭受过不同程度的冲击变质作用，主要形成于太阳星云硅酸盐-金属分馏与凝聚阶段。又分为高铁普通球粒陨石（H群）低铁普通球粒陨石（L群）低铁低金属普通球粒陨石（LL群）（3）碳质球粒陨石（C群）未经高温作用影响CI型（I型）碳质球粒陨石的难挥发性元素丰度与太阳光谱测定值一致，目前多作为太阳系非挥发性元素初始丰度的标准无球粒陨石约含1%金属，不含硅酸盐球粒，比球粒陨石结晶粗。许多无球粒陨石与地球上的火成岩相似，因此它们可能由硅酸盐熔体结晶或岩浆残留物质凝结而成。与铁陨石和石陨石均属于分异型陨石。3）铁石陨石由数量上大体相等的Fe－Ni和硅酸盐矿物组成，是上述两类陨石的过渡类型。5.陨石的研究意义①它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质；②也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源；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（稀土元素，铅、硫同位素）。6.太阳系元素丰度规律①H和He是丰度最高的两种元素，这两种元素几乎占了太阳系中全部原子数目的98%。②原子序数较低的元素丰度随原子序数增大呈指数迅速递减，较重元素范围内(原子序数45)元素丰度曲线近于水平。③原子序数为偶数的元素丰度明显高于原子序数为奇数的相邻元素；具有偶数质量数(A)或偶数中子数(N)的同位素的丰度也总是高于奇数质量数（A）或中子数（N）的同位素，这一规律称之奥多-哈根斯法则④Li、Be和B具有很低的丰度为亏损元素，而O和Fe具有高丰度值⑤质量数为4的倍数的核数或同位素具有较高丰度第二章1.元素克拉克值是元素在地壳中的丰度，反映了地壳的平均化学成分，决定着地壳作为一个物理化学体系的总特征及地壳中各种地球化学过程的总背景。2.浓度克拉克值=某元素在某一地质体中平均含量/某元素的克拉克值。若＞1意味该元素在地质体中发生了富集；若＜1意味该元素在地质体中发生了分散3.元素的浓集系数是元素在矿床中的最低可采品位与其克拉克值的比值。4.原始地幔PM：即地核形成以后，地壳形成以前的地幔，也即现今的地幔＋地壳。原始地幔经过部分熔融形成地壳以后残余的地幔，称为亏损地幔DMM。此外，由于板块俯冲作用将地壳物质再次循环返回地幔后可形成富集地幔。5.地球的圈层结构分成地壳、地幔和地核三层。6.地球的的主要元素组成：7.元素克拉克值研究地球化学意义1.控制元素的地球化学行为1）支配元素的地球化学行为2）限定自然界的矿物种类及种属3)限制了自然体系的状态4）对元素亲氧性和亲硫性的限定2.地壳克拉克值可作为微量元素集中、分散的标尺1）可以为阐明地球化学省（场）特征提供标准。2）指示特征的地球化学过程3）浓度克拉克值=某元素在某一地质体中平均含量/某元素的克拉克值。若＞1意味该元素在地质体中发生了富集；若＜1意味该元素在地质体中发生了分散3.元素克拉克值是进行矿产资源评价的重要指标1）元素的浓集系数--元素在矿床中的最低可采品位与其克拉克值的比值。2）元素克拉克值愈低，则浓集为有经济价值的矿床所需的“地质时间”就愈长。8.大陆地壳化学组成研究方法：岩石平均化学组成法、细粒碎屑沉积岩法、大陆地壳剖面法、区域大规模取样和分析、火山岩中深部地壳包体研究法、地球物理法9.地壳的化学组成特征1.元素无处不有定律2.地壳元素丰度特征1)元素相对平均含量极不均匀。2)克拉克值大体随原子序数增大而减小，但Li，B，Be及惰性气体含量不符合此规律；3)按元素丰度排列：太阳系、地球、地幔和地壳中10种主要元素分布顺序：太阳系：HHeONeNCSiMgFeS地球：FeOMgSiNiSCaAlCoNa地幔：OMgSiFeCaAlNaTiCrMn地壳：OSiAlFeCaNaKMgTiH与太阳系相比，地球和地壳贫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、而与地球和地幔相比，地壳贫Fe、Mg，富Al、K、Na和Si等亲石元素，表明地球原始化学演化为较轻易熔碱金属和铝硅酸盐在地球表层富集，较重难熔镁铁硅酸盐和金属铁下沉，在地幔和地核富集。综上所述得出结论：地壳中元素丰度不仅取决于元素原子核的结构和稳定性（决定宇宙中元素丰度的因素），同时又受地球形成前、地球形成时以及地球存在时期物质演化和分异的影响。第三章1.类质同象：不同的元素或质点占据相同的晶格节点位置，而晶格类型和晶格常数只发生微小变化2.元素的地球化学亲和性: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地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。3.八面体择位能：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，驱使离子进入八面体配位位置的趋势愈强，且愈稳定。4.元素的地球化学分类1.Goldschmidt分类依据：根据化学元素的性质与其在地球各圈层间的分配，将元素分为：①亲石元素；②亲铜元素；③亲铁元素；④亲气元素；⑤亲生物元素。2.查瓦里茨基元素地球化学分类：以元素周期表为基础，赋于原子和粒子半径以重要意义，并根据元素地球化学行为的相似性分为12族：氢族；惰性气体族；造岩元素族，即Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Rb、Sr、Cs和Ba；岩浆射气元素族，即B、C、N、O、F、P、S、Cl；铁族，即Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni；稀有元素族（Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta）和稀土元素；放射性元素族，即Ra、U、Th等；钼钨族；金属矿床成矿元素，即Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb；铂族；半金属和重金属矿化剂族，As、Sb、Bi、Se、Te、Po；重卤素族，即Br、I、At。3.赵伦山等的地球化学分类10类：1.造岩碱性元素族;2.稀土元素族;3.高温成矿元素或酸土元素族;4.放射性元素族;5.第一过渡族;6.贵金属族;7.亲硫重金属族;8.造岩酸性元素族;9.阴离子元素族;10.地球挥发分4.微量元素地球化学分类：高场强元素：场强=电荷/半径。如果该值3，则称为高场强元素，如Nb、Ta等，亦为亲石元素-化学性质稳定，为非活动性元素，可作为原始物质组成的示踪剂。低场强元素：比值3，又称为大离子亲石元素，如K、Rb、Sr、Ba-化学性质活泼，地球化学活动性强，可作为地壳演化和地质作用发生的示踪剂。（两种分类方案并列）就微量元素在岩浆作用过程中元素性质和行为习性，划分出相容元素和不相容元素。当岩石发生部分熔融时，会出现熔体相和结晶相（矿物相）。优先进入矿物相的元素称为相容元素，优先进入熔体相的元素称不相容元素。5.元素结合的基本规律及控制因素：(1)衡量原子得失电子的能力参数①电离能(I)：气态原子丢失一个电子所需能量。②电负性(X)：原子在其外层吸引价电子的能力(2)原子间结合方式—化学键类型①离