地球化学划题整理

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1、地球化学画题整理一名词解释1 克拉克值：元素在地壳中的丰度（平均含量）称为克拉克值。2 地壳的丰度：指元素在宇宙体或较大的地质体中整体（母体）的含量。3 类质同像：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的被晶体中的其他质点（原子、离子、配离子、分子）所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变，这一现象称为类质同像。4 同质多象：同一化学成分的物质，在不同的外界条件（温度、压力、介质）下，可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这种现象称同质多像。5 常量元素： 即主量元素， 其是一个相对概念，通常将自然体系

2、中含量高于0.1%的元素称为常量元素。 它们与氧结合形成的氧化物( 或氧的化合物) ，是构成三大类岩石的主体，因此又常被称为造岩元素。6 微量元素：微量（minor ）或痕迹 (trace)元素是一个相对概念，通常将自然体系中含量低于 0.1%的元素称为微量元素。7 不相容元素： 在岩浆结晶作用过程中，那些不容易以类质同象的形式进入固相（造岩矿物）的微量元素，称为相容元素。总分配系数Di1 的元素称为相容元素，在熔体中贫化。9 分配系数：在温度、压力一定条件下，微量元素i （溶质）在两相平衡分配时其浓度比为一常数（ KD), KD称为分配系数。10 同位素：核内质子数相同而中子数不同的同一类原

3、子。11 稳定同位素：原子核稳定，其本身不会自发进行放射性衰变或核裂变的同位素。12 同位素分馏：同位素以不同比例分配于不同物质或物相的现象。13 分馏系数：达到同位素交换平衡时，共存相间同位素相对丰度比值为一常数，称分馏系数。14SMOW：标准平均大洋水，是氢 和 氧 同位素 的世界统一标准 。15PDB ：美国南卡莱罗纳洲白垩系皮迪组的美洲似箭石。16CDT ：美国亚利桑那州坎尼迪亚布洛铁陨石中的陨硫铁。17 放射性同位素（不稳定同位素）：原子核不稳定，能自发进行放射性衰变或核裂变，而转变为其他一类核素的同位素称为放射性同位素。18 衰变定律：单位时间内衰变的原子数与现存放射性母体的原子数

4、成正比。其数学表达式P219 19 同位素地质年代学：同位素地球化学的一个研究领域。它依据放射性同位素衰变定律进行精确的地质计时，为地球形成以来各个主要演化阶段确定了科学时标。20 流体包裹体：？流体包裹体是研究存在于矿物和岩石包裹体中的古流体，通过对其进行定性或定量分析可解释地壳乃至地幔中流体参与下的各种地质作用过程，它已广泛应用于矿床学、构造地质学、壳幔作用、油气勘探以及岩浆和变质演化等地学领域。包裹体（ inclusion）也简称为包体，原是矿物学中使用的一个术语，指矿物中由一相或多相物质组成的并与宿主矿物具有相的界限的封闭系统。包裹体的物质来源可以是与宿主矿物无关的外来物质或是相同于宿

5、主矿物的成岩、成矿介质。包裹体的成分多样，形状和大小各异，既有固相，也有液相和气相的，还有这三种相态的不同组合。 包裹体含有成岩成矿的“母液”，因此它是研究地质作用的珍贵样品，能较客观地反映地质历史的原貌。21 冰点：凝固点又称为冰点，凝固点是在一定非固体物质,一定压力下等条件,变为固态,称之为凝固点22 均一温度： 室温下呈两相或多相的包裹体，经人工加热，当温度升高到一定程度时，包裹体由两相或多相转变成原来的均匀的单相流体，此时的瞬间温度称为均一温度，一般认为代表矿物形成温度的下限，经压力校正后可获得近似的矿物形成温度。23 同位素地质温度计：根据共生矿物对的同位素分馏测定地质体中同位素平衡

6、时的温度。目前常用的有石英磁铁矿石英白云母石英方解石等共生矿物对氧同位素地质温度计和闪锌矿方铅矿黄铁矿方铅矿等硫同位素地质温度计。同位素地质温度计不需进行压力校正。其基本原理是根据地质体中共存物相之间的同位素分馏大小，应用已知的同位素分馏系数，即可计算物相之间的同位素“平衡”温度。同位素地质温度计应用的先决条件是共存物相之间达到并保持同位素平衡。24 地球化学：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。25 （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浓度比为一常数（KD） ，KD称为分配系数，或称能斯特分配系数。二大题1 国内外

7、两个科学家。国际：戈尔德施密特，V.M. Victor Moritz Goldschmidt (1888 1947) 挪威 地球化学家、晶体化学家和矿物学家。地球化学奠基人之一。曾任克里斯蒂安尼亚大学教授兼矿物研究所所长，国家矿物原料委员会主席，德国格丁根大学矿物岩石研究所所长。1924 年当选为苏联科学院通讯院士。1911 年戈尔德施密特首次提出矿物相律；1926 年最先推导出80 多种离子的半径，并于 1927 年提出晶体化学第一定律。他将晶体化学原理和方法应用于地球化学研究，探讨化学元素在地球中分布的控制规律，把地球化学向前推进了一大步。他提出了元素地球化学分类。他根据化学组成，提出了地

8、球内部分圈的假说，认为从地表至地心依次为岩石圈、硫化物氧化物圈、铁镍核心，至今为许多学者所赞同。戈尔德施密特对许多稀有贵重分散元素的地球化学行为进行了研究, 对陨石进行了大量的分析，提出了陨石的平均化学组成。对地球化学元素的丰度进行了研究，提出了地壳主要元素的丰度表，并于1937 年首次绘制出太阳系的元素丰度曲线。主要著作有 元素的地球化学分布规则19 (1923 1938) 和地球化学(1954) 等。国内：郑永飞中科院院士、地球化学 家，博士，教授。一、主要经历：1991 年初于德国哥廷根大学地球化学研究所获理学博士学位 ；1992-1993 年任德国图宾根大学矿物岩石地球化学研究所博士后

9、研究员。1993 年秋回国，任中国科学技术大学副教授；1995 年被批准为 博士生导师 。曾任中国科学技术大学地球和空间科学系主任，现任中国科学技术大学地球和空间科学学院副院长、化学地球动力学研究实验室主任。2005 年当选美国矿物学会Fellow ，成为 中国大陆 科学家第一人。2008 年出任国家“深俯冲地壳的化学变化与差异折返”973首席科学家2009 年 12 月 4日，当选为 中国科学院院士。二、研究方向同位素地球化学，化学地球动力学。三、主要成果主要从事同位素地球化学研究，在矿物同位素分馏 系数理论计算和实验测定、岩石成因同位素示踪 和化学地球动力学、 同位素体系理论模式及其地球化

10、学应用等方面取得了一系列突出成果。独立或作为第一作者在国际SCI 刊物上发表论文60余篇，部分论文已经被Nature和 Science 等国际 SCI 刊物引用达620 余次 ( ISI 论文引用排名榜中国地球科学家第3 位) 。有 关 矿 物 氧 同 位 素 分 馏 系 数 的 计 算 公 式 和 结 果 被 写 入 美 国 出 版 的 地 球 化 学 教 科 书Principles of Geochemistry ( Columbia University Press, 1997)。编著稳定同位素地球化学 ( 科学出版社 ，北京， 2000) ，主编化学地球动力学( 科学出版社，北京，19

11、99) 。主持有 国家自然科学基金重点项目“同位素体系平衡的地质年代学和动力学效应”和中国科学院知识创新工程项目“扬子板块俯冲的壳幔地球化学循环”等。四、学术地位依据是 ISI 统计的在1997 年-2007 年的 11 年里所检索了世界前2000 名的地球科学家所发表署名论文的被引次数，郑永飞教授排在中国大陆科学家的第一位。侯德封涂光炽刘东升克拉克2 元素地球化学- 元素的分布规律答: 地壳中各个组成部分( 大气圈、 水圈、 岩石圈、 生物圈 ) 的化学元素平均含量即为元素的丰度。从目前已有的数据中已得出了某些有意义的认识：地球物质的90% 由 Fe、O、Si 和Mg四种元素组成；含量大于1

12、% 的元素还有Ni、Ca 、 Al 和 S；Na、 K、Cr、 Co、P 、 Mn和 Ti的含量均在0.01%1% 范围。可以认为，地球几乎是由15 种元素组成的，其他元素的总百分比是微不足道的。地球元素丰度也遵循太阳系元素丰度的基本规律，如奇偶规律、 递减规律等。 太阳系元素丰度分布的基本规律：（1）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）各元素丰度值很相近。（2）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。具有偶数质子数（ A）或偶数质子数（N）的核素丰度总是高于具有奇数A或 N的核素。这一规律称为奥多哈根斯法则，亦即奇偶

13、规律。（3）H和 He是丰度最高的两种元素。（4）与 He向邻近的Li 、Be 和 B具有很低的丰度，属于强亏损的元素。（5）在元素风度曲线上O和 Fe 呈明显的峰，它们是过剩的元素。（6）质量数为4 的倍数的核素或同位素具有较高的丰度。3 元素的赋存状态及研究方法答：元素的赋存形式主要有：（1）独立矿物：能用肉眼或能在显微镜下进行研究的矿物，粒径大于0.001mm 。（2）类质同象：或称为结构混入物，指不同的元素或质点占据相同的晶格结点位置、而晶格类型和晶格常数不发生明显变化的现象。（3） 超显微非结构混入物（或称为超显微包裹体）： 被包裹在其他矿物中，粒径小于0.001mm的物质。（4）吸

14、附：胶体、晶体表面或节理面上由于电荷不平衡而吸附异性离子的现象。（5）与有机质结合：元素加入到有机物中。元素赋存形式的研究方法主要有：（1）元素含量测定：通过矿物含量测定发现混入元素，并判断其类质同象的可能性。（2）显微镜法：镜下观测是否有微细矿物颗粒。（3）萃取法（偏提取法） ：利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。（4）晶格常数测定：通过X光衍射法测定矿物的晶格常数，据晶格常数的变化来判断类质同象的类型和程度。（5）电子显微镜扫面：一方面可以研究细小颗粒矿物的成分、结构和光学性质等；另一方面可以通过对矿物中微量元素的分布特征，来

15、研究矿物的化学键性和离子电价。4 元素的分类，戈尔施米特分类答：以其提出的地球起源和内部构造的假说为基础，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四类：（1）亲石元素：离子的最外电子层具有8 电子（ s2p6）稳定结构，氧化物的形成热大于FeO的形成热，与氧的亲和力强，易熔于硅酸盐熔体，主要集中在岩石圈。（2）亲铜元素：离子最外电子层具有18 电子（ s2p6d10）的铜型结构，氧化物的形成热小于FeO的形成热，与硫的亲和力强，易熔于硫化铁熔体，主要集中于硫化物氧化物过渡圈。（3）亲铁元素：离子的最外电子层具有818 电子过渡型结构，氧化物的形成热最小，与氧及硫的亲和力均弱，易熔于

16、熔铁；主要集中于铁镍核。（4）亲气元素：原子最外电子层具有8 电子，原子容积最大，具有挥发性或倾向形成易挥发化合物，主要集中在大气圈。此外，戈氏还划分出“亲生物元素”，这些元素多富集在生物圈内，包括C、N、H、O、P、B、Ca 、 Cl、Na 、Si 等。5 元素地球化学- 微量元素地质温度计原理答：在影响分配系数的各种因素中，温度是很重要的。分配系数（KD）与体系温度的倒数呈线性关系：lnKD=-（ H/RT）+B 在一定范围内，H可看做常数，一个理想的地质温度计应具有尽可能大的H值。在设计地质温度计时，需要在不同温度条件下测定分配系数值，用最小二乘法计算出H和 B值。使用地质温度计时一定要满足一下条件：（1）微量元素在各相间的分配达到平衡；（2）被研究作用的温度范围在微量元素分配系数与温度关系式的适用范围内；（3）测定微量元素在各相中的含量时一定要注意矿物的纯度，否则会影响KD的精度；（4）微量元素在固相中的浓度变化只引起体积的极小变化，即分配系数受压力的影响可忽略。？ 6 同位素地球