常见元素的天然同位素丰度
1太阳系和地球系统元素的丰度详解
第一章 太阳系和地球系统的元素丰度 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、迁移活动等一系列地球化学概念。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。 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。 1.1 基本概念 1.地球化学体系 按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系。每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（C 、T 、P 等），并且有一定的时间连续。 这个体系可大可小。某个矿物包裹体，某矿物、某岩石可看作一个地球化学体系，某个地层、岩体、矿床（某个流域、某个城市）也是一个地球化学体系，从更大范围来讲,某一个区域、地壳、地球直至太阳系、整个宇宙都可看作为一
地球化学的基本问题之一就是研究元素在地球化学体系中的分布（丰度）、分配问题，也就是地球化学体系中元素“量”的研究。 2.分布与丰度 所谓元素在体系中的分布，一般认为是元素在这个体系中的相对含量（以元素的平均含量表示），即元素的“丰度”。其实“分布”比“丰度”具有更广泛的涵义： 体系中元素的丰度值实际上只是对这个体系里元素真实含量的一种估计，它只反映了元素分布特征的一个方面，即元素在一个体系中分布的一种集中（平均）倾向。但是，元素在一个体系中，特别是在较大体系中的分布决不是均一的，还包含着元素在体系中的离散（不均一）特征，因此，元素的分布包括: ①元素的相对含量（平均含量=元素的“丰度”）；②元素含量的不均一性（分布离散特征数、分布所服从的统计模型）。 需要指出的是，从目前的情况来看，地球化学对元素特征所积累的资料（包括太阳系、地球、地壳）都仅限于丰度的资料，关于元素分布的离散程度及元素分布统计特征研究，仅限于在少量范围不大的地球化学体系内做了一些工作。 3.分布与分配 元素的分布指的是元素在一个化学体系中（太阳、陨石、地球、地壳、某地区等）的整体总含量； 元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域或区段中的含量； 分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念，既有联系又有区别。 例如，地球作为整体，元素在地壳中的分布，也就是元素在地球中分配的表现，把某岩石作为一个整体，元素在某组成矿物中的分布，也就是元素在岩石中分配的表现。 4.绝对含量和相对含量 各地球体系中常用的含量单位有两类，绝对含量和相对含量。 1.2太阳系的组成和元素丰度
元素的精确质量数及同位素丰度报告
元素的精确质量数及同位素丰度 Aluminum Al(27) 26.981541 100.00 Antimony Sb(121) 120.903824 57.30 Sb(123) 122.904222 42.70 Argon Ar(36) 35.967546 0.34 Ar(38) 37.962732 0.063 Ar(40) 39.962383 99.60 Arsenic As(75) 74.921596 100.00 Barium Ba(130) 129.906277 0.11 Ba(132) 131.905042 0.10 Ba(134) 133.904490 2.42 Ba(135) 134.905668 6.59 Ba(136) 135.904556 7.85 Ba(137) 136.905816 11.23 Ba(138) 137.905236 71.70 Beryllium Be(9) 9.012183 100.00 Bismuth Bi(209) 208.980388 100.00 Boron B(10) 10.012938 19.80 B(11) 11.009305 80.20 Bromine Br(79) 78.918336 50.69 Br(81) 80.916290 49.31
Cadmium Cd(106) 105.906461 1.25 Cd(110) 109.903007 12.49 Cd(111) 110.904182 12.80 Cd(112) 111.902761 24.13 Cd(113) 112.904401 12.22 Cd(114) 113.903361 28.73 Cd(116) 115.904758 7.49 Calcium Ca(40) 39.962591 96.95 Ca(42) 41.958622 0.65 Ca(43) 42.958770 0.14 Ca(44) 43.955485 2.086 Ca(46) 45.953689 0.004 Ca(48) 47.952532 0.19 Carbon C(12) 12.000000 98.90 C(13) 13.003355 1.10 Cerium Ce(136) 135.907140 0.19 Ce(138) 137.905996 0.25 Ce(140) 139.905442 88.48 Ce(142) 141.909249 11.08 Cesium Cs(133) 132.905433 100.00 Chlorine Cl(35) 34.968853 75.77 Cl(37) 36.965903 24.23 Chromium Cr(50) 49.946046 4.35 Cr(52) 51.940510 83.79 Cr(53) 52.940651 9.50 Cr(54) 53.938882 2.36 Cobalt Co(59) 58.933198 100.00 Copper Cu(63) 62.929599 69.17 Cu(65) 64.927792 30.83
同位素丰度
Table I. Isotopic Data Z El A Abundance(%)σγ(total) b g(293?K)N γ E γ(σγ) for most intense capture gamma rays 1H 199.9885(70)0.3326(7) 0.99912223.24835(0.3326) H 20.0115(70)0.000519(7) 1.00012He 30.000137(3)0.000031(9) 1.000 120520.46(4.2×10-11) σp (3He)=5333(7) b He 499.999863(3)0.0 1.00003Li 67.59(4)0.039(4) 1.000 3σα(6Li)=940(4) b Li 792.41(4)0.045(3) 1.00032032.30(0.0381), 980.53(0.00415), 1051.90(0.00414) 4Be 91000.0088(4) 1.000136809.61(0.0058), 3367.448(0.00285), 853.630(0.00208) 5 B 1019.9(7)0.5(1) 1.000 10477.595(716) σα(10B)=3837(9) b B 1180.1(7)0.005(3) 1.00006 C 1298.93(8)0.00353(5) 1.00064945.301(0.00261), 1261.765(0.00124), 3683.920(0.00122) C 13 1.07(8)0.00137(4) 0.99877N 1499.632(7)0.0798(14) 1.000 605269.159(0.0236), 5297.821(0.01680), 5533.395(0.0155) σp (14N)=1.83(3) b N 150.368(7)0.000024(8) 1.003128O 1699.757(16)0.000190(19) 1.0004870.68(1.77×10-4), 2184.42(1.64×10-4), 1087.75(1.58×10-4) O 170.038(1)0.00054(7) 0.99920 O 180.205(14)0.00016(1) 1.000139 F 191000.0096(5) 1.0001681633.53(0.0096)d, 583.561(0.00356), 656.006(0.00197) 10Ne 2090.48(3)0.037(4) 1.000272035.67(0.0245), 350.72(0.0198), 4374.13(0.01910) Ne 210.27(1)0.67(11) 1.00011 Ne 229.25(3)0.045(6) 1.000151979.89(0.00306), 1017.00(0.0030) 11Na 231000.530(5) 1.0002401368.66(0.530)d, 2754.13(0.530)d, 472.202(0.478)d 12Mg 2478.99(4)0.0536(15) 1.001353916.84(0.0320), 585.00(0.0314), 2828.172(0.0240) Mg 2510.00(1)0.200(5) 1.0012061808.668(0.0180), 1129.575(0.00891), 3831.480(0.00418) Mg 2611.01(3)0.0386(6) 1.0014413Al 271000.231(3) 1.0002161778.92(0.232)d, 30.6380(0.0798), 7724.027(0.0493) 14Si 2892.2297(7)0.177(5) 1.001463538.966(0.1190), 4933.889(0.1120), 2092.902(0.0331) Si 29 4.6832(5)0.119(3) 1.00399 Si 30 3.0872(5)0.107(2) 1.0073915P 311000.172(6) 1.001158512.646(0.079), 78.083(0.059), 636.663(0.0311) 16S 3294.93(31)0.548(10) 1.000101840.993(0.347), 5420.574(0.308), 2379.661(0.208) S 330.76(2)0.454(25) 1.001249 S 34 4.29(28)0.235(5) 1.00155 S 360.02(1)0.23(2) 1.0142217Cl 3575.78(4)43.5(4) 1.0003841164.8650(8.91), 517.0730(7.58), 6110.842(6.59) Cl 3724.22(4)0.430(6) 1.0007118Ar 360.3365(30) 5.2(5) 1.01610 Ar 380.0632(5)0.8(2) 1.0400 Ar 4099.6003(30)0.66(1) 1.00240167.30(0.53), 4745.3(0.36), 1186.8(0.34) 19K 3993.2581(44) 2.1(2) 1.00130829.8300(1.380), 770.3050(0.903), 1158.887(0.1600) K 400.0117(1)30(4) 1.000490 K 41 6.7302(44) 1.45(3) 1.00163820Ca 4096.94(16)0.41(2) 1.001491942.67(0.352), 6419.59(0.176), 4418.52(0.0708) Ca 420.647(23)0.68(7) 1.00144 Ca 430.135(10) 6.2(6) 1.001129 Ca 44 2.09(11)0.88(5) 1.00141 Ca 460.004(3)0.72(3) 1.00010 Ca 480.187(21) 1.09(14) 1.0011521Sc 4510027.2(2) 1.002440227.773(7.13), 147.011(6.08), 142.528(4.88)d 22Ti 468.25(3)0.59(18) 1.00123 Ti 477.44(2) 1.52(11) 1.001175 Ti 4873.72(3)7.88(25) 1.002921381.745(5.18), 6760.084(2.97), 6418.426(1.96) Ti 49 5.41(2) 1.79(12) 1.00188 Ti 50 5.18(2)0.179(3) 1.0011923V 500.250(4)21(4) 0.999328 V 5199.750(4) 4.92(4) 1.0013091434.10(4.81)d, 125.082(1.61), 6517.282(0.78) 24Cr 50 4.345(13)15.9(2) 1.00064749.09(0.569), 8510.77(0.233), 8482.80(0.169) Cr 5283.789(18)0.76(6) 1.000167938.46(0.424) Cr 539.501(17)18.2(15) 1.00090834.849(1.38), 8884.36(0.78), 9719.06(0.260) Cr 54 2.365(7)0.36(4) 1.0003825Mn 5510013.36(5) 1.000126846.754(13.10)d, 1810.72(3.62)d, 26.560(3.42) 26Fe 54 5.845(35) 2.25(18) 1.001339297.68(0.0747) Fe 5691.754(36) 2.59(14) 1.0001937631.136(0.653), 7645.5450(0.549), 352.347(0.273) Fe 57 2.119(10) 2.5(3) 1.00135 Fe 580.282(4) 1.30(3) 1.0026727Co 5910037.18(6) 1.000340229.879(7.18), 277.161(6.77), 555.972(5.76) 28Ni 5868.0769(89) 4.5(2) 1.0002368998.414(1.49), 464.978(0.843), 8533.509(0.721) Ni 6026.2231(77) 2.9(2) 1.0001377819.517(0.336), 282.917(0.211), 7536.637(0.190) Ni 61 1.1399(6) 2.5(8) 1.00064 Ni 62 3.6345(17)14.5(3) 1.000536837.50(0.458) Ni 640.9256(9) 1.63(7) 1.000 35 * Decay gamma: 20F(11.163 s), 24Na(20.20 ms), 28Al(2.2414 m), 46Sc(18.75 s), 52V(3.75 m), 56Mn(2.5789 h)
地球的地壳元素丰度列表(知识浅析)
以下是地球地壳中的化学元素丰度的列表，其中包括 5 份不同资料来源得到的结果，此处的丰度以质量百分比的丰度为准。 其中的数字是估计值，会随着资料来源及估计方式不同而改变。因此各元素丰度的大小关系只能作大致上的参考。 元素 化学 符 号 [1] [2] [3] [4] [5] 年 产量 氧 O 46.60% 47.40% 46% 46.71% 46.1% 100,000,000 吨 硅 Si 27.72% 27.71% 27% 27.69% 28.2% 3,880,000 吨 铝 Al 8.13% 8.20% 8.2% 8.07% 8.23% 15,000,000 吨 铁 Fe 5.00% 4.10% 6.3% 5.05% 5.63% 716,000,000 吨 钙 Ca 3.63% 4.10% 5.0% 3.65% 4.15% 112,000,000 吨 (CaO) 钠 Na 2.83% 2.30% 2.30% 2.75% 2.36% 200,000 吨 钾 K 2.59% 2.10% 1.50% 2.58% 2.09% 200 吨 镁 Mg 2.09% 2.30% 2.90% 2.08% 2.33% 350,000 吨 钛 Ti 0.44% 0.56% 0.66% 0.62% 0.56% 99,000 吨 氢 H 0.14% N/A 0.15% 0.14% 0.14% 磷 P 0.12% 1000 ppm 1000 ppm 1300 ppm 1050 ppm 153,000,000 吨 锰 Mn 0.10% 950 ppm 1100 ppm 900 ppm 950 ppm 6,220,000 吨 氟 F 0.08% 950 ppm 540 ppm 290 ppm 585 ppm 钡 Ba 500 ppm 340 ppm 500 ppm 425 ppm 6,000,000 吨 碳 C 0.03% 480 ppm (0.048%) 1800 ppm (0.18%) 940 ppm 200 ppm (0.020%) 8,600,000,000 吨 锶 Sr 370 ppm 360 ppm 370 ppm 137,000 吨 硫 S 0.05% 260 ppm 420 ppm 520 ppm 350 ppm 54,000,000 吨 锆 Zr 190 ppm 130 ppm 250 ppm 165 ppm 7,000 吨 钨 W 160.6 ppm 190 ppm 1.25 ppm (?) 45,100 吨 钒 V 0.01% 160 ppm 190 ppm 120 ppm 7,000 吨 氯 Cl 0.05% 130 ppm 170 ppm 450 ppm 145 ppm 铬 Cr 0.01% 100 ppm 140 ppm 350 ppm 102 ppm 4,000,000 吨
地球,地壳中元素的分布特征分析实习报告
地球，地壳中元素的分布特征分析实习报告一·表一对比 我们小组选取的两组数据分别为华北地台大陆地壳元素丰度和中国东部大陆地壳元素丰度，并对其做了对比（表1-1）。可以看出两者间的差异较小，尤其是丰量元素的比较。可
表1-1 二·表二对比 在对表二的分析中，我们对华东南地块不同部位陆壳化合物做对比，结果发现华东南地块上陆壳SiO2， K2O和其他物质相对于其他部位多。而中下陆壳的Na2O，Al2O3的含量相
对于其他部位多。在下陆壳中Fe2O3，FeO，MnO，MgO相对于其他部位多。（表2-1图2-2） 而对于以上现象的解释，随着深度，温度，压力的增大，不同的岩石对应不同的变质相。上地壳由绿片眼和未变质的岩石构成。中地壳由英云闪长岩-奥长闪长岩-花岗质片麻岩相岩石组成。下地壳由成分不同的麻粒岩相岩石组成。而不同的变质相对应不同的化学组分，这就是不同部位的元素差异的原因。 （图2-2）
对于不同地区中下陆地壳化合物丰度的研究中，我们对华东南地块中下陆壳和做了对比（图2-3）。华东南地块中下陆壳的SiO 2、K 2O 、Na 2O 和Al 2O 3相对于华北地块中下陆壳要多。而华北地块中下陆壳的Fe2O3，FeO ，MgO ， Ca O 相对于华东南地块中下陆壳要多。 对于以上解释，我理解为华北地块比华东南地块接受剥蚀的情况要严重（有可能是构造运动将华北地块抬升），使其化学成分相对镁铁质化了。 （图2-3） SiO2 TiO2 Al2O3Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O 其他 61.180.77615.3 2.34 3.640.105 3.21 4.64 3.72 2.05 3.03959.07 0.68414.68 3.14 4.870.107 3.94 6.03 3.38 1.86 2.239不同地区中下陆地壳化合物丰度 华东南地块中下陆壳 华北地台中下陆壳
地壳的基本元素分布特征及其在地球演化中的意义
地壳的基本元素分布特征及其在地球演化中的意义 大洋地壳和大陆地壳是地壳的两大组成部分,也是全球大地构造的两个基本单元。按照地球物理学的概念，地壳是介于地球固态表面和莫氏界面(Moho)之间的层壳,由岩石组成,地壳的总面积为510x106平方公里,整个地壳的平均厚度为17公里(1982,Mason),总体积为8×109立方公里,地壳内岩石的平均密度为2.8克/厘米3,因此,整个地壳的质量为24x1018吨,也就是24万地克(1地克=1020克=1014吨)。 无论在洋壳或陆壳内,重量丰度值在千分之一以上(≥0.1%)的元素有12种,这些组成洋壳和陆壳的主要元素,分别占洋壳和陆壳质量的99.63%和99.69%(见表) 表中同时列出以全地壳的元素丰度为背景所求得的丰度系数(f)。从这些丰度系数中可以看出: 1.凡是富集(f>1)在洋壳中的元素,绝大多数都是在陆壳中贫化(f<1)的元素(只有少数f=1),反之亦然。 2.富集在洋壳中的主要元素有Fe、Ca、Mg、Ti、Mn和P,富集系
数介于1.17一1.54之间,其中以Mg和Mn的f值最大。 3.富集在陆壳中的主要元素有Si、Na和K,富集系数介下1.04以~1.12之间,其中以K的f值最大。 4.在洋壳和陆壳中丰度相似,f值都接近于1,无明显的富集或贫化趋势的主要元素有O和Al。 上述的丰度特征,同样也适用于其余的元素,例如: 1.富集在洋壳中的元素还有:Se、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Re、Pt、Au、Hg、Bi等。富集系数介于1.06~ 2.07之间,其中以Hg的f值最小，Pt的f值最大。富集在洋壳中的元素,几乎全属亲铁(或亲金属相)和亲铜(或亲硫化物相)的元素。 2.富集在陆壳中的元素还有:Li、Be、Rb、Y、Zr、Sn、Ba、TR、Hf、Ta、W、TI、Pb、Th、U等。富集系数介于1.03~1.49之间,其中以Ba的f值最小,TR的f值最大,富集在陆壳中的元素主要是亲石(或硅酸盐相)的元素。 3.在洋壳和陆壳内丰度相似,f值都接近于1,无明显的富集或贫化趋势的元素还有:Ga、Ge、Sr、Nb等元素。 稀土丰度模式是镧系元索的丰度系数曲线,它以原子序数为横座标,按57到71的顺序排列;以样品/标准的镧系元索各个对应比值为纵座标,常用的座标(或背景)是球粒陨石。 为了显示洋壳和陆壳的化学演化特征,分别采用上地慢(黎彤,1976)和洋壳为标准,即以洋壳/上地慢和陆壳/洋壳的铜系元素丰度系数作图。
地壳元素的测定方法丰度
地壳元素丰度的测量方法总结 克拉克最早开始计算地壳的平均化学成分。他采用包括岩石圈、水圈和大气圈的广义地壳。它们的质量比分别是93％、7％、0.03％。因而他得到的地壳平均化学成分含量值，实际上是这三个地圈化学元素组成的综合值。 克拉克的大气圈和水圈的化学组成引用前人发表的工作，自己则从事岩石圈平均化学组成计算。他采用的火成岩和沉积岩的质量比为95％和5％。对于火成岩，他选择了5159个分析质量好的岩石化学资料。按照数据的地理分布，划分出48个区域，求得各地区平均，然后归纳成包括各大洲和洋岛的9个大区域。求得每一个区域的平均后，再计算整个地壳的平均值。每次平均的方式有所不同。对于沉积岩，他选择了676个沉积岩组合样化学全分析资料。同时将沉积岩分为页岩、砂岩和灰岩，它们的质量关系为4％，0.75％和0.25％。按照质量加权平均求得地壳的沉积岩平均成分。最后，按照火成岩和沉积岩的质量比加权求得岩石圈地壳的平均化学成分。以三个地圈的平均化学组成为基础，算得广义地壳的元素丰度。克拉克计算地壳元素丰度的有效深度为16km，因为当时所知的最高山峰和最深海沟的高差和这相当。克拉克计算中的一个主要问题是参与计算的岩石化学资料地理分布极不均一，面积仅占20％的北美、欧洲、样品数占70％以上。面积占29％的亚洲大陆，样品数仅有2％。另一个问题是洋壳很难采集，导致测量结果有一定的误差。 自从克拉克首次发表了地壳元素丰度值后，许多学者相继进行了比较简便的计算，并将结果与克拉克计算的结果进行对比，以论证其方法的可靠性。 戈尔德施密特采用了一种很有趣的简洁办法来检验克拉克的数据。在挪威南部古老片麻岩地区，有一种分布很广的冰川泥。他认为，这种冰川粘土可作为大面积分布的结晶岩石的平均化学成分。他选取了77个样品进行分析，所得结果与克拉克的5159 个样品结果除了CaO 和Na2O偏低外，其余都很接近。Na2O和CaO含量偏低是因水合作用和溶解作用导致Na 和Ca的流失。 维诺格拉多夫于1949年发表了地壳元素丰度数据。他是根据粘土和页岩的平均化学成分求得的。他发现，这种平均化学成分与克拉克的丰度值很相似。1962年，维诺格拉多夫又发表了他用两份酸性岩和一份基性岩的平均化学组成算得的地壳元素丰度值。这些丰度值对他1949年发表的丰度数据，已作了较大的修改。从现代地壳结构模型来看，维诺格拉多夫取酸性岩和基性岩的质量比为2∶1，大体上相当于这两类岩石在大陆地壳内的质量比，而不包括大洋壳。 泰勒（S.R.Taylor）于1964年发表了大陆地壳的元素丰度。他采用花岗岩和玄武岩的质量比为1∶1 进行计算。并简单地用花岗岩和玄武岩的标样来代替。泰勒取花岗岩和玄武岩质量比为1∶1，大体上接近这两类岩石在包括大洋壳在内的整个地壳质量比值。因此，他的大陆地壳丰度实际上应为全球地壳的元素丰度。 综观以上地壳元素丰度计算，可以发现存在以下几个主要问题。如地壳概念不统一，未能按现代地壳结构模型进行计算；地壳深度的确定是人为的，未考虑莫霍面在大洋和大陆的不
同位素
1000 /)()(000?=标准标准样品－R R R δ8.3 矿区地下水环境同位素分析 在水中天然存在很多种环境同位素，比如2H 、18O 、34S 、13C 、14C 等。地下水和地表水在其演化运动过程中，除了形成其一般的物理、化学踪迹外，还形成了大量微观的同位素踪迹。用同位素方法研究地下水的优越性在于它的化学性质比较稳定，不易被岩土吸附，不易生成沉淀的化合物；它的检测灵敏度非常高，很小的剂量就可获得满意的效果。用环境同位素的示踪方法来研究地下水的运动规律，能快速和有效的取得其它方法难以得到或者根本无法得到的重要水文地质信息，由于环境同位素作为天然示踪剂“标记”着天然水和地下水的形成过程，因此研究它们在各水体中的分布规律就有可能直接获得地下水形成和运动过程的信息。其途径就是通过环境同位素的分析，比较地下水体和地表水体中环境同位素的差异和变化规律来揭示地下水的起源、形成条件、补给机制以及各水体之间的水动力关系。该方法还是解决地下水各种补给来源水的混合比例、各类水体间水力联系等实际问题的有效工具。 8.3.1同位素标准及应用方法原理 在稳定同位素研究中，把某一元素两种同位素的丰度比用R 值来表示， 如D/H 、18O/16O ，在分析时只测定它的丰度比值而不测量单项同位素的绝对含量，通常用δ值表示，δ值定义如下： 其意义是样品中一元素的两种同位素丰度相对于某一对应标准丰度的千分偏差。使用国际标准SMOW(为平均大洋水)为标准。SMOW 定义δ2H 和δ18O 值均为零作为其标准。 氢氧元素共有5个稳定同位素（1H 、2H 、16O 、 17O 、18O ），但通常用于稳定同位素研究的是2H 和18O 。一般在水分子中氢氧的不同稳定同位素以不同方式组合，可形成9种不同形式的水分子，如H 216O 、HD 16O 、D 216O 、H 218O 、HD 18O 、D 218O 、H 217O 、HD 17O 、D 217O ，这些同位素水分子，由于质量不同，因而具有
地壳的物质组成及元素丰度
第一章 地壳的物质组成及元素丰度 第1节基本概念 第2节地球的内部结构及地壳的物质组成第3节地壳的元素丰度 LOGO 第1节基本概念 （一）地球化学旋回 （二）地球化学体系 （三）分布和丰度 （四）分布与分配 （五）绝对含量和相对含量 （六）地球化学省
（一）地球化学旋回 ?元素演化是以元素的赋存介质的变 迁实现的。 ?地幔物质分异出的岩浆及地壳物质 重熔形成的岩浆上升，结晶形成岩 浆岩，经构造运动隆升至地表或近 地表，进入表生环境，遭受风化、 剥蚀，搬运到湖、海盆地沉积成岩。 ?沉积岩经沉降或俯冲到地壳深处， 发生变质或部分重熔而形成新的岩 浆，完成一个大旋回。 （一）地球化学旋回 ?地球化学旋回不是简单的机械重复，它始终伴随着物质形态的转变，化学成分的变化； ?地球化学旋回所导致的化学元素的分异和演化是有规律的。
（二）地球化学体系 ?按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（V、T、P等），并且有一定的时间（t）连续。 ?这个体系可大可小。某个矿物包裹体，某矿物、某岩石可看作一个地球化学体系，某个地层、岩体、矿床（某个流域、某个城市）也是一个地球化学体系，从更大范围来讲，某一个区域、地壳、地球直至太阳系、整个宇宙都可看作为一个地球化学体系。 ?地球化学的基本问题之一就是研究元素在地球化学体系中的分布（丰度）、分配问题，也就是地球化学体系中“量”的研究。 （三）分布和丰度 ?体系中元素的分布：一般指的是元素在这个体系中的相 对含量（平均含量），即元素的“丰度” ?体系中元素的相对含量是以元素的平均含量来表示的， 其实“分布”应当比“丰度”具有更广泛的涵义。 ?体系中元素的丰度值实际上只能对这个体系里元素真实 含量的一种估计，它只反映了元素分布特征的一个方面， 即元素在一个体系中分布的一种平均倾向;
对比各种地壳元素丰度变化规律
4.地壳化学元素分布规律和分析 根据地壳的主要氧化物、稀有金属、成分特征及其百分含量可以总结 出如下规律： 1.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丰度。 2..地壳贫铁镁，富铝钾钠。 3.递减规律：原子序数较低的的范围内，元素丰度随原子序数增大呈 指数递减。 4.较轻易熔的铝硅酸盐在地壳表层富集，较重的镁铁向深部集中。 地壳15种稀有元素丰度表(10-6)
根据上述数据可以总结出规律如下： 1 原子系数为偶数的元素丰度大于相邻原子系数为奇数的元素，具有偶数质子数或中子数的核数丰度总是高于奇数质子数或中子数的核数。 2 在稀有元素中，Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu随着深度的增加丰度几乎不变，Ce的含量最高，Tm，Lu的含量最低，La Ce Pr Nd的丰度随着深度的增加逐渐减少。 3 稀土元素的分布是不均匀的，原子序数为偶数的元素一般比相邻的原子序数为奇数的元素含量高。 4 大陆地壳稀土元素总量高，相对富轻稀土;大洋地壳稀土元素含量较低,相对富重稀土。 下表给出了地壳元素丰度具体值
地壳元素丰度表
分析和总结： 由上表可见，岩石圈中十余种常量元素占总量的绝大部分，如地壳中Ｓi、Ｏ、Ａl、Ｆe、Ｎa、Ｋ、Ca、Ｍg、Ｔi等九种元素占总量的百分之九十九以上，它们是岩石圈成分主体。 元素演化是以元素的赋存介质的变迁实现的。在地幔对流驱动板块动移并发生岩石循环过程中，地幔物质分异出的岩浆及地壳物质重熔形成的岩浆通过上升，结晶形成岩浆岩，经构造运动隆升至地表或近地表，进入表生环境，遭受风化、剥蚀，搬运到湖、海盆地沈积成岩。沉积岩再经沉降或俯冲到地壳深处，发生变质或部分重熔而形成新的岩浆，完成一个大旋回。在大旋回演化过程中，同时还存不同级次的次级旋回。如沉积岩直接进入风化搬运，变质岩也可不遭受重熔而上升至地表遭受风化、剥蚀等。 外生环境与内生环境的分界一般说来相当于潜水面，之下为还原环境，之上为氧化环境。但在基岩中断裂发育区，地下水下渗较深，也会对潜水面之下的岩石产生氧化作用。同时，我们还应当看到，地球化学旋回不是简单的机械重复，它始终伴随着物质形态的转变，化学成分的变化。可见，地球化学旋回的方式可以重复，但其物质成分的演化趋势是不可逆的，从而引起了化学元素的分异和演化，这种分异和演化是有规律的。
地壳元素丰度
部分地壳元素(化合物)丰度表/图 (地球化学作业) 学院：资环学院 班级：资勘091 姓名：喻万松 学号： 0908100349 2011-10-6
地壳主要元素(化合物)丰度表 元素（化合物） Na 2O MgO Al 2O 3 SiO 2 P 2O 5 K 2O CaO TiO 2 MnO FeO 克拉克值 (%) 上地壳 3.9 2.2 15.2 66 0.15 3.4 4.2 0.65 0.08 4.5 中地壳 3.2 3.4 1 5.5 52.3 0.1 2.01 5.1 0.7 0.1 6.4 下地壳 2.6 7.1 16.6 59.1 0.1 0.6 9.4 0.8 0.1 8.14 地壳部分微量元素丰度表(单位：ppm) 元素 Li Be B Cl V Cr Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Rb Zr N b Mo Sn W Pb 上 地壳 20 3 15 142 60 35 10 20 25 71 17 1.6 1.5 50 11 2 190 12 1.5 5.5 2 20 中 地 壳 7 2.29 17 182 118 83 25 33 20 70 17 1.13 3.1 64 62 125 8 0.6 1.3 0.6 15 .3 下 地 壳 6 0.63 8 216 196 215 38 88 26 78 13 1.1 1.3 140 11 68 5 0.45 1.09 0.5 4. 2
地壳14种稀土元素丰度表(10-6) 元 素 Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 上 地壳 22 30 64 7.1 26 4.5 0.88 3.8 0.64 3.5 0.8 2.3 0.33 2.2 0.32 中 地壳 22 17 15 5.8 24 4.4 1.5 4 0.58 3.8 0.82 2.3 2.3 0.41 下 地壳 16 8 20 2.6 11 2.8 1.1 3.1 0.48 3.1 0.68 1.9 0.32 1.5 0.25
1太阳系和地球系统元素的丰度
第一章太阳系和地 球系统的元素丰度 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、迁移活动等一系 列地球化学概念。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。 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 基础概念太阳系的组成及元素丰度地球的结构和化学成分 地球化学体系中元素丰度分布特征和规律。 1.1基本概念 地壳元素的丰度区域中元素分布的研究 1. 地球化学体系 按照地球化学的观点，我们把所要研究 的对象看作是一个地球化学体系。每个地球 化学体系都有一定的空间，都处于特定的物 理化学状态（C T、P等），并且有一定的 时间连续。 这个体系可大可小。某个矿物包裹体， 某矿物、某岩石可看作一个地球化学体系， 某个地层、岩体、矿床（某个流域、某个城 市）也是一个地球化学体系，从更大范围来 讲，某一个区域、地壳、地球直至太阳系、 整个宇宙都可看作为一个地球化学体系。
地球化学的基本问题之一就是研究元素在地球化学体系中的分布（丰度）、 分配问题，也就是地球化学体系中元素“量”的研究。 2. 分布与丰度 所谓元素在体系中的分布，一般认为是元素在这个体系中的相对含量（以元素的平均含量表示），即元素的“丰度”。其实“分布”比“丰度”具有更广泛的涵义：体系中元素的丰度值实际上只是对这个体系里元素真实含量的一种估计，它只反映了元素分布特征的一个方面，即元素在一个体系中分布的一种集中（平均）倾向。但是，元素在一个体系中，特别是在较大体系中的分布决不是均一的，还包含着元素在体系中的离散（不均一）特征，因此，元素的分布包括：①元素的 相对含量（平均含量=元素的“丰度”）；② 元素含量的不均一性（分布离散特征数、分布所服从的统计模型）。 需要指出的是，从目前的情况来看，地球化学对元素特征所积累的资料（包括太阳系、地球、地壳）都仅限于丰度的资料，关于元素分布的离散程度及元素分布统计特征研究，仅限于在少量范围不大的地球化学体系内做了一些工作。 3. 分布与分配 元素的分布指的是元素在一个化学体系中（太阳、陨石、地球、地壳、某地区等）的整体总含量； 元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域或区段中的含量； 分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念，既有联系又有区别。 例如，地球作为整体，元素在地壳中的分布，也就是元素在地球中分配的表现，把某岩石作为一个整体，元素在某组成矿物中的分布，也就是元素在岩石中分配的表现。 4. 绝对含量和相对含量 各地球体系中常用的含量单位有两类，绝对含量和相对含量 1.2太阳系的组成和元素丰度
同位素的命名
第9章同位素丰度改变化合物（Isotopically modified compounds） 有机化合物中所含元素的同位素组成与自然界中不同时，对他们的命名就需要在原命名的基础上加以专门的标识，根据IUPAC对各种不同类型同位素丰度改变而建议的规则体系，以下为中文命名时的相应建议。美国化学文摘社（Chemical Abstract Serivice）索引命名体系中采用了Boughton建议[9-1]基础上发展出的另一同位素丰度改变化合物的命名体系，对此中文命名建议中未予采用。 9.1. 符号和定义 9.1.1. 核素符号 同位素丰度改变的化合物分子式或命名中所涉及核素的符号由元素的原子符号和元素符号左上标表示核素质量数的阿拉伯数字两部分组成。 9.1.2. 原子符号 核素符号中的元素符号即IUPAC无机化学命名里面的原子符号。在核素符号中，原子符号为罗马字体，斜体的原子符号则按有机化学命名习惯仍保留为位次标识时用。 注：氢的同位素氕、氘和氚分别用核素符号1H, 2H和3H表示，也可以用符号D和T分别表示2H和3H，但是如果同时有其他丰度改变的核素存在时，则不能使用，因为这将使同位素标识时，按字母排序核素变得困难。尽管按照Boughton体系（见上）命名时仍用d和t 代替2H和3H，但在其他场合都不采用小写字母来作为原子符号。因此，Boughton体系范围外，均不再推荐d和t用于化学命名。 按IUPAC的建议[9-2]各种氢原子和其离子名称如下表： 原子（atom）正离子（cation）负离子（anion） H H+H- 1H 氕(pie)（protium）氕核，质子（proton）氕化物（protide） 2H 氘(dao) 氘核（deuteron）氘化物（deuteride）（deuterium） 3H 氚(chuan) 氚核（triton）氚化物（tritide）（tritium） H（天然）氢（hydrogen）氢核，氢正离子（hydron）氢化物（hydride） 9.1.3. 天然同位素丰度化合物 同位素丰度未变的化合物的组成是宏观的，它核素成分的比例和自然界中一样。它的分子式和命名按常规写法。
地球地壳中的化学元素丰度
元素 化 学 [1][2][3][4][5]年产量 氧 O 46.60% 47.40% 46% 46.71%46.1% 100,000,000 吨 硅 Si 27.72% 27.71% 27% 27.69%28.2% 3,880,000 吨 铝 Al 8.13% 8.20% 8.2% 8.07% 8.23% 15,000,000 吨 铁 Fe 5.00% 4.10% 6.3% 5.05% 5.63% 716,000,000 吨 钙 Ca 3.63% 4.10% 5.0% 3.65% 4.15% 112,000,000 吨 (CaO) 钠 Na 2.83% 2.30% 2.30% 2.75% 2.36% 200,000 吨 钾 K 2.59% 2.10% 1.50% 2.58% 2.09% 200 吨 镁 Mg 2.09% 2.30% 2.90% 2.08% 2.33% 350,000 吨 钛 Ti 0.44% 0.56% 0.66% 0.62% 0.56% 99,000 吨 氢 H 0.14% N/A 0.15% 0.14% 0.14% 磷 P 0.12% 1000 ppm 1000 ppm 1300 ppm 1050 ppm 153,000,000 吨 锰 Mn 0.10% 950 ppm 1100 ppm900 ppm950 ppm 6,220,000 吨 氟 F 0.08% 950 ppm 540 ppm290 ppm585 ppm 钡 Ba 500 ppm 340 ppm500 ppm425 ppm 6,000,000 吨 碳 C 0.03% 480 ppm (0.048%) 1800 ppm (0.18%) 940 ppm 200 ppm (0.020%) 8,600,000,000 吨 锶 Sr 370 ppm 360 ppm370 ppm 137,000 吨 硫 S 0.05% 260 ppm 420 ppm520 ppm350 ppm 54,000,000 吨 锆 Zr 190 ppm 130 ppm250 ppm165 ppm 7,000 吨 钨 W 160.6 ppm 190 ppm 1.25 ppm (?) 45,100 吨 钒 V 0.01% 160 ppm 190 ppm120 ppm 7,000 吨 氯 Cl 0.05% 130 ppm 170 ppm450 ppm145 ppm 铬 Cr 0.01% 100 ppm 140 ppm350 ppm102 ppm 4,000,000 吨 铷 Rb 0.03% 90 ppm 60 ppm 90 ppm 只作研究用途 镍 Ni 80 ppm 90 ppm 190 ppm84 ppm 1,300,000 吨 锌 Zn 痕量 75 ppm 79 ppm 70 ppm 5,020,000 吨 铜 Cu 0.01% 50 ppm 68 ppm 60 ppm 6,450,000 吨 铈 Ce 68 ppm 60 ppm 66.5 ppm 24,000 吨 钕 Nd 38 ppm 33 ppm 41.5 ppm 7,300 吨 镧 La 32 ppm 34 ppm 39 ppm 12,500 吨 钇 Y 30 ppm 29 ppm 33 ppm 400 吨 氮 N 0.005% 25 ppm 20 ppm 19 ppm 44,000,000 吨
地壳中的元素
地壳中各元素的含量从大到小依次为氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢 ．．．．．．．．．．．．．．．．．百分比分别为：氧48.06％、硅26.30％、铝7.73％、铁4.75％、钙3.45％、钠2.74％、钾2.47％、镁2.00％、氢0.76％、其他0.76％ 氧、硅、铝、铁、钙是地壳中含量前五位的元素 其中氧占48.6% 硅占26.3 O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,H,其它 百分比分别为：氧48.06％、硅26.30％、铝7.73％、铁4.75％、钙3.45％、钠2.74％、钾2.47％、镁2.00％、氢0.76％、其他0.76％ 在地壳中最多的化学元素是氧，它占总重量的48.6%；其次是硅，占26.3%；以下是铝、铁、钙、钠、钾、镁。丰度最低的是砹和钫，约占1023分之一。上述8种元素占地壳总重量的98.04%，其余80多种元素共占1.96%。 地壳中各种化学元素平均含量的原子百分数称为原子克拉克值，地壳中原子数最多的化学元素仍然是氧，其次是硅，氢是第三位。 大约99%以上的生物体是由10种含量较多的化学元素构成的，即氧、碳、氢、氮、钙、磷、氯、硫、钾、钠；镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼的含量较少；而硅、铝、镍、镓、氟、钽、锶、硒的含量非常少，被称为微量元素。表明人与地壳在化学元素组成上的某种相关性。 地壳中含量最多的元素是氧，但含量最多的金属元素则要首推铝了。 铝占地壳总量的7．73％，比铁的含量多一倍，大约占地壳中金周元素总量的三分之一。 铝对人类的生产生活有着重大的意义．它的密度很小，导电、导热性能好，延展性也不错，且不易发生氧化作用，它的主要缺点是太软。为了发挥铝的优势，弥补它的不足，故而使用时多将它制成合金。铝合金的强度很高，但重量却比一般钢铁轻得多．它广泛用来制造飞机、火车车厢、轮船、日用品等。由于用的导电性能好，它又被用来输电．由于它有很好的抗腐蚀性和对光的反射性．因而在太阳能的利用上也一展身手。