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          地球化学作业1

          地球化学作业(一)

          ⒈太阳系和地壳元素丰度的特征: 丰度是指元素在地球化学体系中的平均含量。 在太阳系中元素的分布是极不均匀的, 但 是也有如下特征规律: ①H 和 He 丰度最高的两种元素,其原子数几乎占太阳中全部原子数目的 98%,H 和 He 的比值约 12.5 ②原?#26377;?#25968;?#31995;?#30340;范围内(Z<45) ,元素丰度随原?#26377;?#25968;增大呈指数递减,而在较重元 素范围内(Z>45)各元素丰度值不仅低,而且很相近,其丰度曲线近似水平。 ③质量数为 4 的倍数的核素或同位素具有较高丰度。例如 4He、16O、40Ca、56Fe 等 ④ 原?#26377;?#25968;为偶数的元素其丰度大大高于相邻原?#26377;?#25968;为奇数的元素。这一规律称为 奥多-哈根斯法则,亦即奇偶规律[具有偶数质子数(A)或偶数中子数(N)的核素丰度总是高于 具有奇数 A 或 N 的核素] ⑤与 He 相近的 Li、Be 和 B 具有很低的丰度,属于强亏损的元素,它们在宇宙大爆炸 中很少被合成;而 O 和 Fe 在元素风度曲线上呈?#32622;?#26174;的峰,它们是过剩元素。 ⑥Tc 和 Pm 没有稳定同位素;原?#26377;?#25968;大于 83 的元素没有同位素,在丰度曲线上这些 元素的位置空缺(如下图所示)

          而地壳中元素丰度则具有以下特征: ① 地壳中元素的相对平均含量是极不均一的:

          丰度最大的元素是 O:47%,与丰度最小元素 Rn 的 6×10-16 相差十?#20013;?#27530;。 地壳中只有少量元素在数量上其决定作用。其中前几种元素分别为 O、Si、Al、 Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti ,它们占地壳中元素的 98.13%,而前五种元素占 82.58% ②地壳元素丰度不是固定不变的,而是一个不断变化的开放体系: 地球表层 H, He 等气体元素会逐渐脱离地球重力场 地外物质降落到地球表层 地壳与地幔的物质交换 放射性元素衰变 人为活动的干扰等因素都会导致地壳元素丰度的不断变化; ③对比地壳、 整个地球和太阳系元素丰度数据发现, 它们在元素丰度的排序上有很大的不同: ? 太阳系:H>He>O>Ne>N>C>Si>Mg>Fe>S; 地球:Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na; 地壳:O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H。 ⒉陨石的分类及其研究意义: 陨石是?#26377;?#38469;?#21344;?#38477;落到地球表面上来的行星物体的碎片。 ⑴分类: 陨石的分类方法不一。其一,可划分为球粒陨石?#35797;?#30707;和非球粒陨石?#35797;?#30707;两大类。其 二,根据陨其中的金属含量,可将陨石划分为三种主要类型: 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) 。这类陨石可分为两类,根据它们 是否含有球粒硅酸盐结构,分为球粒陨石和无球粒陨石。 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。 ⑵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是认识地球组成、内部构造和起源的主要介质; ③陨石中 60 多种有机化合物是非生物合成的 “前生物物质” , 为探索生命前期化学演化 开拓了新途径; ④可作为某些元素和同位素的标准样品(稀土元素,铅、硫同位素等) 。 ⒊大陆地壳化学组成的研究方法 主要有两种: (1)岩石平均化学组成法?#21644;?#36807;对大区域出路的不同岩石进行系统取样和分析(采用大 规模区域岩石取样和分析的方法是地壳元素丰度的研究的最可靠方法, 也是同时研究主量和 微量元素的唯一方法。缺点是费时、费力费钱。) (2)细粒碎屑沉积岩法:大量的研究证明,细粒碎屑沉积?#19968;?#27785;积物代表了大陆上地壳 的平均天然样品,对细粒碎屑沉积岩进行的研究方法已被广泛使用。 ⒋总结元素丰度在地球化学研究中的地位 ⑴元素丰度是每一个地球化学体系的基础数据: 地壳元素丰度是重要的地球化学基础数 据, 它标志地壳做为一个地球化学系统化学成分的总特征, 决定了地壳中发生的各种地球化 学作用的背景,也提供了一个衡量元素集中分散变化程度的标尺。 ⑵元素丰度约束着元素的地球化学行为: 元素丰度是通过影响元素参与地球化学反应的 浓度,继而直接或间接地支配着元素的地球化学行为。 ⑶元素丰度影响成矿作用:研究表明,元素丰度的对数,与世界大型矿床的品位和吨位

          的对数刚好呈线性关系,与元素的矿物种类,成矿富集系数的对数也恰好呈线性的关系,如 果按照亲硫元素和亲氧元素划分,即便不需要对数化,这种线性关系也是极其显著的。但元 素丰度对于成矿而言,只是必要条件而非充分条件, 总之,元素丰度之于地球化学,如同数学之于物理学,具有基础性或者雏形之意义。研 究元素丰度是研究地球化学基础理论的重要问题之一。


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