地球化學復習資料

1、球類隕石：主要由基質(zhì)、球粒、金屬和一些特殊礦物集合體等組成。碳質(zhì)球類隕石是球粒隕石中的一個特殊類型，含有碳的有機化合物分子，并且主要由含水硅酸鹽組成。CI型隕石為什么能夠作為太陽系元素豐度標準？I型碳質(zhì)球類隕石中難揮發(fā)元素的豐度與太陽一致，且未經(jīng)受熱變質(zhì)作用影響、形成于遠離太陽的較低溫區(qū)域，是最原始的太陽星云凝聚物資。因而，它能保持著太陽星云中非揮發(fā)元素的初始豐度。第二章復習題1、元素的地球化學親和性元素地球化學親和性：主要指陽離子在自然體系中趨向同某種陰離子化合的傾向。又可指在自然體系中元素形成陽離子的能力和所顯示出的有選擇地與某種陰離子結(jié)合的特性。2、戈爾德斯密特的元素地球化學分類1）、親

2、石元素：離子的最外層電子層具有8電子（S2P6）惰性氣體型的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，與氧容易成鍵，主要集中于硅酸鹽相。2）、親銅元素：離子的最外層電子層具有18銅型結(jié)構(gòu)（s2P6d10）在自然界中容易與硫形成化合物，這些元素在分配時，主要分配在硫化物相中。3）、親鐵元素：離子最外層電子層具有8-18過渡型結(jié)構(gòu)，這種元素同氧、硫的化合能力較差，傾向于形成自然元素，因此，這類元素傾向分配在金屬相中4）、親氣元素：原子最外層具有8個電子，原子半徑大，具有揮發(fā)性或易形成揮發(fā)性化合物，主要分布在大氣圈中。5）、親生物元素：這類元素主要富集在生物圈中。3、類質(zhì)同像的概念類質(zhì)同像概念：某種物質(zhì)在一定的外界條件下結(jié)晶時，晶

3、體中的部分構(gòu)造位置被介質(zhì)中的其他質(zhì)點（原子、離子、絡(luò)離子或分子）所占據(jù)而只引起晶格常數(shù)的微小改變，晶格構(gòu)造類型、化學鍵類型、離子正負電荷的平衡保持不變或相近，這種現(xiàn)象稱類質(zhì)同像。5、影響元素類質(zhì)同像的物理化學條件1）、組份濃度-“補償類質(zhì)同像”一種熔體或溶液中如果缺乏某種組份，當從中晶出包含此種組份的礦物時，熔體或溶液中性質(zhì)與之相似的其他元素就可以類質(zhì)同像代換的方式加以補充。2）氧化還原電位.7、電負性；1衡量中性原子得失電子的難以程度2電負性（X）=1（電力能）+E（電子親和能）3同一周期元素由左到右X值增大，酸堿度與之一致4金屬與非金屬分界線是元素酸堿性分界線5提供自然反應(yīng)系中白酸堿度的標

4、準6反映原子的電子層結(jié)構(gòu)特征7決定元素在結(jié)合規(guī)律中的親和性與酸堿性8、研究元素類質(zhì)同像的地球化學意義1）、確定了元素的共生組合。包括微量元素和常量元素間的制約、依賴關(guān)系。2）、決定了元素在共生礦物間的分配。3）、支配微量元素在交代過程中的行為。4）、類質(zhì)同像的元素比值可以作為地質(zhì)作用過程和地質(zhì)體成因的標志。5）、標型元素組合。6）、影響微量元素的集中或分散。7）、對自然環(huán)境有影響。13、元素的賦存形式及其研究方法1）、獨立礦物：指形成能夠用肉眼或顯微鏡下進行礦物學研究的顆粒，粒徑大于0.001mm,并且可以用機械的或物理的方法分離出單礦物。2）、類質(zhì)同象形式：也稱結(jié)構(gòu)混入物，由于參加主要元素礦

5、物晶格，用機械的或化學的方法不易使二者分離，欲使其分離，只有破壞原礦物的晶格。3）、超顯微非結(jié)構(gòu)混入物：也稱超顯微包體或機械混入物等，顆粒小于0.001mm,其主要物征是不占據(jù)礦物的晶位置，因此是獨立化合物，但又不形成可以進行礦物學研究的顆粒。其成因和性質(zhì)具有介于獨立礦物和類質(zhì)同象之間，該種存在形式可以通過化學處理的方法進行分離和研究。4）、吸附狀態(tài)：元素以離子或化合物分子形式被膠體顆粒表面、礦物晶面、解理面所吸附，這利種元素存在形式為一種非獨立化合物形式。元素以離子或單獨分子存在，又不參加寄主礦物的晶格構(gòu)造，是一種結(jié)合力較弱的、易于交換和分離的賦存狀態(tài)（活性賦存形式）5）、有機質(zhì)結(jié)合形式：地

6、殼中的生物及各種有機質(zhì)除集中了親生物元素。14、舉例說明Pb在地殼中的各種存在形式Pb具有多種賦存形式：1獨立礦物2類質(zhì)同像3超顯微非結(jié)構(gòu)混入物4膠體吸附及有機質(zhì)結(jié)合形式第三章復習思考題1、元素地球化學遷移概念元素從一種賦存狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N賦存狀態(tài)，并伴隨著元素組合和分布上的變化及空間上的位移稱元素的地球化學遷移3、元素在水溶液中的遷移形式1）、易溶鹽類一一氯化物和硫酸鹽呈離子真溶液形式被搬運，任何時候都不形成膠體溶液和機械懸浮物狀態(tài)。2）、堿土金屬的碳酸鹽和SiO2等。碳酸鹽主要呈溶解的碳酸鹽形式被搬運。SiO2即可呈真溶液形式被搬運，又可呈懸浮物形式被搬運。3）、Fe、Mn、P的化合物以及

7、V、Cr、Ni、Co、Cu等元素部分形成真溶液，還形成膠體溶液。4）、石英，硅酸鹽和鋁硅酸鹽類礦物主要呈細粒懸浮物和沿底部拖拽的粗粒物這兩種方式而被搬運。4、影響元素遷移的內(nèi)部因素1） .元素的賦存形式：1）獨立礦物，2）類質(zhì)同像，3）機械混入物，4）膠體或粘土吸附狀態(tài)，5）有機質(zhì)結(jié)合形式2） .元素和化合物的性質(zhì)：1）化學鍵類型，2）離子的電價和半徑：金屬離子的電價愈高，就形成愈難溶解的化合物。3）晶體場效應(yīng)：過渡族元素Ni,Cr,Co,V等受晶體場的影響,它們在八面體配位中形成較高的晶體場穩(wěn)定能，不易被淋漓，因而也就不易被溶解。5、影響元素遷移的外部因素影響元素水遷移過程的化學反應(yīng)，主要有

8、復分解反應(yīng)、酸堿反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)和膠體作用等。6、膠體作用和絡(luò)合作用對元素遷移的意義膠體化學作用對元素遷移的意義:1）膠體的形成增大元素的遷移能力，2）電解質(zhì)的作用，在膠體溶液中加入電解質(zhì)后能使膠體發(fā)生凝聚沉淀，這是因為溶膠中的電解質(zhì)能夠影響穩(wěn)定電解質(zhì)及離子的水化作用，改變膠體擴散層厚度，使膠體電極電位也發(fā)生相應(yīng)的變化。7、介質(zhì)中PH值對元素發(fā)生沉淀與溶解的影響1）介質(zhì)的pH值控制金屬離子的溶解遷移2）pH值對元素沉淀的影響：元素的氫氧化物在水溶液中沉淀只有具有一定的pH值時才開始。3）pH值對元素及其化合物溶解度的影響：pH值增大時，使有些組分的溶解度減小，而使另一些組分的溶解度

9、增加，并又能使一些組分溶解度開始減小，以后又重新增大。4）弱電解質(zhì)CO2、H2s等在不同pH的水中溶解形式不同5）介質(zhì)pH值的變化控制所有包括H+及OH-反應(yīng)的平衡移動方向（電離反應(yīng)、復分解反應(yīng)、水解、中和及絡(luò)合反應(yīng)）8、介質(zhì)中氧化還原反應(yīng)對元素共生組合的影響1）、改變了元素及其化合物的溶解度。一些多價變價元素的高價化合物較易水解而發(fā)生沉淀，而在低價態(tài)時，不易被水解，易遷移。另一類元素則相反，低價化合物較易水解，而高價形式更易遷移。2）、不同元素的氧化還原電位，使元素發(fā)生空間分異。（如不同元素發(fā)生沉淀的Eh條件不同）。3）、影響變價元素的共生組合關(guān)系。第四章復習題1、微量元素概念微量元素又叫痕

10、量元素，是巖石中含量<0.1%的元素。Gast對微量元素的定義是：不作為體系中任何相的主要化學計量組分存在的元素。微量元素的另一定義為，在所研究的地球化學體系中，其地球化學行為服從稀溶液定律（亨利定律，Henry'sLaw）的元素。微量元素的另一松散定義：對體系的化學和物理性質(zhì)沒有明顯影響的元素。2、能斯特分配定律與分配系數(shù)能斯特分配定律表明在溫度、壓力一定的條件下，微量元素i（溶質(zhì)）在兩相平衡分配時其濃度比為一常數(shù)（KD）,KD為分配系數(shù)，或稱能斯特分配系數(shù)。在一定濃度范圍內(nèi)KD與i的濃度無關(guān)，只與溫度、壓力有關(guān)。KD=aia/ai3能斯特分配定律公式：（1I0+RTln（I）

11、=n（i0+RTln（n）3、元素在共存相中分配系數(shù)的確定方法1）、直接法：直接測定地質(zhì)體中兩種平衡共存相的微量元素濃度，再按能斯特分配定律計算出分配系數(shù)。2）、實驗法：用化學試劑合成不同成分的玻璃物質(zhì)；或者直接采用天然物質(zhì)作為實驗初始物質(zhì)，使一種礦物和熔體，或者兩種礦物達到平衡，并使微量元素在兩相中達到溶解平衡，然后測定該元素在兩相中濃度，得出分配系數(shù)。4、總分配系數(shù)概念用于研究微量元素在礦物集合體與之平衡的熔體之間的分配關(guān)系，常用巖石中所有礦物的分配系數(shù)與巖石中各礦物含量乘積之和。表達式：5、相容元素、不相容元素、高場強元素概念相容元素：一一D>1,優(yōu)先進入礦物相，或殘留相。在巖漿或

12、熱液中的某些微量元素。在礦物結(jié)晶過程中趨向于在早期固相中富集。不相容元素：一一D<1,優(yōu)先進入熔體相。D<0.1為強不相容元素,又稱濕親巖漿元素，在巖漿或熱液的礦物結(jié)晶過程中趨向于在液相中富集的某些微量元素和稀土元素高場強元素：元素的電荷（Z）與其半徑（r）比值稱為場強，相當于電離勢，如果Z/r>3.0（2.0）,稱為高場強元素6、微量元素地質(zhì)溫度計的原理與方法原理：當微量元素在共存各相中分配達到平衡時，存在著lnKD=-（AH/RT）+B函數(shù)關(guān)系，-（AH/R）為斜率，B為截距。即當在所討論范圍內(nèi)AH（熱焙）可看作為常數(shù)時，分配系數(shù)（KD）的對數(shù)與溫度倒數(shù)（1/T）存在線性

13、關(guān)系。方法：測定待研究地質(zhì)體中共生礦物對其中某微量元素的含量，算出該元素在礦物對的分配系數(shù)，利用以上關(guān)系式即可計算出礦物結(jié)晶溫度。7、元素在共存相中分配定律的地球化學意義1）定量分析元素的集中與貧化程度2）對分析成礦作用具有理論意義3）可分析巖漿源區(qū)的化學特征及巖石成因8.在巖漿分異結(jié)晶過程中元素分配的定量模型、特征及地球化學應(yīng)用微量元素在晶體中擴散比熔體或液體中慢得多，來不及取得完全平衡（只能表面平衡），則形成晶體的環(huán)帶狀構(gòu)造。為此，推導出瑞利分儲定律：意義：1）定量研究巖漿結(jié)過程中微量元素的化學演化2）分析成礦問題3）巖石成因10、巖漿結(jié)晶過程和部分熔融過程的判別方法1）固一液相分配系數(shù)高

14、的相容元素2）固一液相分配系數(shù)低的微量元素3）固一液相分配系數(shù)中等的微量元素11、稀土元素的基本地球化學性質(zhì)他們是性質(zhì)極為相似的地球化學元素組，在地質(zhì)-地球化學過程中整體活動。他們的分儲情況能靈敏的反映地質(zhì)-地球化學作用的性質(zhì)，有良好的示蹤作用。除經(jīng)受巖漿熔融外，稀土元素基本上不破壞他們的整體組成特征。在地殼各巖石中分布廣泛。圖5.2很重要（P187）第五章復習題穩(wěn)定同位素：不具有放射性的同位素。同位素豐度：指某一元素中各同位素所占的原子百分比同位素組成表示（P246）同位素效應(yīng)：由不同的同位素組成的分子之間存在相對質(zhì)量差，從而引起該分子在物理和化學性質(zhì)上的差異。1、同位素衰變的性質(zhì)衰變作用發(fā)

15、生在原子核內(nèi)部，反應(yīng)結(jié)果由一種核素變成另一種核素。衰變自發(fā)地不斷地進行，并有恒定的衰變比例。衰變反應(yīng)不受溫度、壓力、電磁場和原子核存放形式等物理化學條件的影響。衰變前和衰變后核數(shù)的原子數(shù)只是時間的函數(shù)。2、放射性同位素衰變定律放射性同位素衰變定律為單位時間內(nèi)衰變的原子數(shù)與現(xiàn)存放射性母體的原子數(shù)成正比。其數(shù)學表達式如下：-dN/dt=N半衰期入。5、Rb-Sr測年法的基本原理及樣品采集過程中應(yīng)注意的事項87Sr為放射成因同位素，由87Rb經(jīng)伊衰變而成，反應(yīng)如下：87Rb-87Sr+伊根據(jù)衰變定律有：87Sr=87Rb(eM-1)考慮到在所研究的地質(zhì)樣品中，可能含有初始87Sr,記作(87Sr)0

16、,上式改寫為：87Sr=(87Sr)0+87Rb(e-1)t將上式兩端除以非放射成因的86Sr原子數(shù)，得：87Sr/86Sr=(87Sr/86Sr)0+87Rb/86Sr(eM-1)注意事項：(1)所研究的一組樣品具有同時性和同源性，所謂同源性是指每一個樣品具有相同的(87Sr/86Sr)0比值。(2)在樣品形成后，保持Rb的Sr封閉體系，沒有與外界發(fā)生物質(zhì)上的交換。(3)所測樣品中，有較為明顯的Rb/Sr比值差異，以確保獲得一條較好的等時線。7、同位素定年方法中的14C法對象為有機質(zhì)、生物遺體、碳酸鹽巖層天然14C是在大氣層上部，宇宙射線產(chǎn)生的中子(n)與大氣中的氮核(14N)發(fā)生核反應(yīng)的產(chǎn)

17、物，其反應(yīng)為：14N+n14C+1H根據(jù)放射性衰變定律：A=A0e-入t同位素分儲：指在一系統(tǒng)中，某元素的同位素以不同的比值分配到兩種物質(zhì)或物相中的現(xiàn)象。8、同位素分儲作用、分類輕穩(wěn)定同位素（Z20）的相對質(zhì)量差較大（AA/AA10%）,在地質(zhì)作用中由于這種質(zhì)量差所引起的同位素相對豐度的變異，稱為同位素分儲作用。公式：aA1+bB2FA2+bB1同位素分儲系數(shù)a的定義公式為：a=RA/RB=（A2/A1）/（B2/B1）a=1,無同位素分儲。a值愈偏離1,則同位素分儲愈強。分類：1.物理分儲：也稱質(zhì)量分儲，同位素之間因質(zhì)量引起一系列同質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)的不同，2.動力分儲：含有兩種同位素的分子，由于質(zhì)量不同導致它們參加化學反應(yīng)活性的差異。3.平衡分儲：在化學反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間由于物態(tài)、相態(tài)、價態(tài)以及