地球化学知识汇总
地球化学复习资料
地球化学复习资料名词解释：常量元素：组成物质主要结构和成分的元素，它们常占天然物质总组成的99%以上，并决定了物质的定名和⼤类划分。
微量元素：物质中除了那些构成主要结构格架所必须的元素之外，所有以低浓度存在的化学元素。
其浓度⼀般低于0.1%，在⼤多数情况下明显低于0.1%⽽仅达到ppm乃⾄ppb数量级。
稀有元素：在地壳中分布量较低，但易于在⾃然界⾼度富集形成较常见的矿物和独⽴⼯业矿床的的化学元素。
如REE、Nb、Ta、Be、Li、（W）等。
元素的丰度：元素在宇宙体或较⼤的地球化学系统中的平均含量。
元素在地壳中的丰度⼜称为克拉克值。
陨⽯：从星际空间降落到地球表⾯上来的⾏星物体的碎⽚。
类质同象：元素相互结合过程中，性质相似的元素发⽣代换起到性质相同的作⽤，按概率占据相同的位置，⽽不引起晶格常数过⼤的改变的现象。
晶体场稳定能（CFSE－crystal field stabilization energy）：d轨道电⼦能级分裂后的d电⼦能量之和，相对于未分裂前d电⼦能量之和的差值，称为CFSE。
⼋⾯体择位能（Octahedral site preference energy ）OSPE = CFSEo – CFSEt O-⼋⾯体配位场t-四⾯体配位场离⼦电位(π):是离⼦⼤⼩和离⼦电荷的综合作⽤效果，决定了离⼦吸引价电⼦的能⼒,π值为离⼦电价与离⼦半径(单位为10nm)的⽐值。
核素：由不同数量的质⼦和中⼦按⼀定结构组成各种元素的原⼦核称为核素，任何⼀个核素都可以⽤A=P+N这三个参数来表⽰。
⽽具有相同质⼦数，不同数⽬中⼦数所组成的⼀组核素称为同位素。
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。
亲铜元素：离⼦的最外电⼦层具有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。
地球化学的基础知识和应用
地球化学的基础知识和应用地球是一个复杂的系统，其中包含着无数的物质元素和化合物，这些元素和化合物，就是地球化学研究的主要内容。
地球化学是研究地球内部的物质组成及其分布规律、地球表层的化学过程及其对环境的影响、地球和生物之间的相互作用等的学科。
本文将介绍地球化学的基础知识和应用。
一、地球化学基础知识1. 元素与化合物元素是指由同种原子组成的物质，如氧气、金属铜等。
而化合物则是由两种或两种以上的元素化合而成的物质，如水分子H2O、二氧化碳CO2等。
地球上绝大部分物质都是由元素和化合物组成的。
2. 元素周期表元素周期表是地球化学研究中非常重要的表格。
它展示了所有已知的元素以及它们的基本性质和化学反应。
元素周期表从左至右按原子编号排列，从上至下按元素原子序数排列。
元素的位置在周期表上决定了它的性质和化学反应。
例如，所有在同一个组中的元素都有类似的电子结构和反应性质。
3. 岩石与矿物岩石是地球构造的基本组成部分，由一个或多个矿物组成。
矿物是一种具有确定的化学成分和晶体结构的天然物质，如石英、方铅矿等。
地球化学家通过研究岩石和矿物，可以了解地球内部的成分和演化过程。
4. 地球化学循环地球上的元素和化合物一直处于循环之中。
例如，矿物在地壳中不断形成和破坏，生物不断吸取和释放各种元素和化合物，这些过程组成了地球化学循环系统。
地球化学循环的研究可以揭示地球的化学演化历史和环境变化规律。
二、地球化学应用1. 污染治理地球化学应用于环境污染治理，是近几十年来地球化学研究的一个重要领域。
地球化学家可以通过分析土壤、岩石、水体等物质中的元素和化合物，了解其受到的污染程度和种类，并制定相应的治理措施。
例如，土壤重金属污染可以通过土壤修复技术进行治理，水体中的有害物质可以通过沉淀、吸附等方式进行处理。
2. 能源勘探地球化学应用于石油、天然气等化石燃料勘探也是地球化学的一个重要领域。
地球化学家通过分析地下水、沉积物中的有机物和微量元素，来寻找化石燃料形成的地质构造、含量等信息。
地球化学考点整理
一、主量元素：把研究体系（矿物、岩石）中元素含量大于1%的元素称为主量元素。
微量元素：研究体系中浓度低到可以近似地服从稀溶液定律的元素称为微量元素。
二、放射性同位素：原子核不稳定，它们以一定方式自发地衰变成其他核素的同位素。
放射性成因同位素：由放射性元素衰变而形成的同位素。
三、能斯特分配系数：在一定的温度、压力条件下，当两个共存地质相A、B平衡时，以相同形式均匀赋存于其中的微量组分i在两相中的浓度比值为一常数，该常数称为能斯特分配系数。
四、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来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。
五、高场强元素：离子半径小，离子电荷高，离子电位>3，难溶于水，化学性质稳定，为非活动性元素。
如：Th、Nb、Ta、Zr。
大离子亲石元素：离子半径大，离子电荷低，离子电位<3，易溶于水，化学性质活泼，地球化学活动性强。
如：Rb，K，Cs，Ba。
六、亲铁元素：在自然体系中，特别是在O、S丰度低的情况下，一些金属元素不能形成阳离子，只能以自然金属形式存在，它们常常与金属铁共生，以金属键性相互结合，这些元素具有亲铁性，属于亲铁元素。
七、放射性同位素的衰变方式：（1）β-衰变：原子核中一个中子分裂为一个质子和一个电子，β-质点被射出核外，同时放出中微子v。
（2）电子捕获：原子核自发地从K或L层电子轨道上吸取一个电子（多数为K层，故又称K层捕获），与一个质子结合变成一个中子。
（3）α衰变：重核通过放射出由两个质子和两个中子组成的α质点而转变成稳定核。
（4）重核裂变：重同位素自发地分裂成2或3个原子量大致相同的碎片。
八、盐效应：当溶液中存在易溶盐类（强电解质）时，溶液的含盐度对化合物的溶解度会产生影响，表现为随溶液中易溶电解质浓度的增大将导致其他难溶化合物的溶解度增大，称盐效应。
电负性：电负性等于电离能（I）与电子亲和性（E）之和X=I+E，可用于度量中性原子得失电子的难易程度。
地球化学复习概要
1、地球化学：就是地球的化学，它是研究地球（广义的也包括部分天体）的化学组成、化学作用及化学演化的学科，它是地学和化学的边缘学科。
2、丰度：一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体的全部化学元素总重量的相对份额，元素丰度是化学元素在一定自然体中的相对平均含量。
3、类质同象：某种物质在一定外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质中的其他元素（如原子、离子、络离子、分子）所占据而只引起晶格常数的微小改变，晶格构造类型、化学键类型、离子正负电荷的平衡保持不变或相近，这种现象称为类质同象。
4、稀土元素：指原子序数从57到71的15个镧系元素，在周期表中属ⅢB族，同族中的39号元素钇一般也看做稀土元素。
5、分配系数：分为简单分配系数、复合分配系数、对数分配系数、总分配系数，总分配系数D又称岩石分配系数，是矿物的简单分配系数和岩石中矿物的百分含量乘积的代数和。
// 总分配系数:又称为岩石的分配系数,它是用来讨论微量元素在岩石(矿物集合体)和与之平衡的熔体之间的分配关系的。
6、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的与某种阴离子结合的特性；主要有亲氧性元素、亲硫性元素、亲铁性元素。
7、微量元素（？）：又称痕量元素，指研究体系中元素含量小于0.1%的元素。
8、环境地球化学：是介于环境科学和地球化学之间的一门新兴边缘交叉学科，研究人类赖以生存的地球环境的化学组成、化学作用、化学演化与人类相互关系的科学。
9、不相容元素(ICE):D小于1的元素, 随着结晶程度的增长而逐步在残余岩浆中富集.如Rb、Cs、Ba、Sr、Zr、Nb、Th、REE、P等10、相容元素(CE):D大于1的元素,倾向在矿物晶体中富集,并随这些矿物的晶出而逐步在残余岩浆中贫化.如Fe、Co、Ni、Cr、Mg等11、生物标志化合物：指沉积有机质、原油、油页岩、煤中那些来源于活的生物体，在有机质演化过程中具有一定稳定性，没有或较少发生变化，基本保存了原始生化组分的碳骨架，记载了原始生物母质的特殊分子结构信息的有机化合物。
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地球化学复习资料地球化学复习资料地球化学是研究地球上各种元素及其在地球内外圈层中的分布、迁移和转化规律的科学。
它不仅是地球科学的重要分支，也是研究地球演化和资源勘探的基础。
在地球化学的学习过程中，我们需要掌握一些重要的知识和概念，下面将对其中的一些内容进行复习。
一、地球的成分和结构地球是由各种元素组成的，主要包括铁、氧、硅、镁等。
这些元素在地球内部以不同的方式分布，形成了地球的结构。
地球可以分为地壳、地幔和地核三个主要部分。
地壳是地球最外层的一层，主要由硅酸盐矿物组成。
地幔是地壳与地核之间的一层，主要由硅、镁、铁等元素组成。
地核是地球的内核，主要由铁和镍等重金属元素组成。
二、地球化学循环地球化学循环是指地球上各种元素在地球内外圈层之间的迁移和转化过程。
地球化学循环可以分为大气圈、水圈、岩石圈和生物圈等几个部分。
大气圈是指地球上的气体层，其中包括氧气、二氧化碳等。
水圈是指地球上的水资源，包括海洋、河流、湖泊等。
岩石圈是指地球上的岩石层，其中包括地壳和地幔。
生物圈是指地球上的生物体，包括植物、动物等。
三、地球化学元素地球化学元素是指地球上各种元素的种类和含量分布。
地球上的元素可以分为常量元素、痕量元素和微量元素等几个类别。
常量元素是地球上含量最丰富的元素，主要包括氧、硅、铝等。
痕量元素是地球上含量较少但对地球化学过程有重要影响的元素，主要包括锰、铜、锌等。
微量元素是地球上含量非常少的元素，主要包括金、银、铂等。
四、地球化学过程地球化学过程是指地球上各种元素在地球内外圈层中的迁移和转化过程。
地球化学过程可以分为地球化学风化、沉积作用、岩浆活动等几个环节。
地球化学风化是指地球上岩石和矿物受到气候、水文等因素的作用而发生分解和溶解的过程。
沉积作用是指地球上岩石和矿物在水体中沉积和沉淀的过程。
岩浆活动是指地球上岩浆从地幔上升到地壳的过程，形成火山和岩浆岩等地质现象。
五、地球化学资源地球化学资源是指地球上含有有用元素和化合物的矿石和矿床。
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地球化学复习资料第1章绪论一、地球化学的定义地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学（涂光炽）。
地球化学是研究地球的化学成分及元素在其中分布、分配、集中、分散、共生组合与迁移规律、演化历史的科学。
二、地球化学研究的基本问题第一：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2章自然体系中元素的共生结合规律一、元素地球化学亲和性的定义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。
二、亲氧元素、亲硫元素与亲铁元素的特点地球的组分分异，由元素的性质决定。
元素在周期表中的位置：亲铁元素: 地核亲石元素: 地幔与地壳亲气元素: 大气圈和水圈三、其它的概念离子电位（π）：是离子电价（W）与离子半径（R）的比值，即π=W/R电离能：指从原子电子层中移去电子所需要的能量。
电离能愈大，则电子与原子核之间结合得愈牢固。
电子亲和能：原子得到电子所放出的能量（E)叫电子亲和能。
E越大，表示越容易得到电子成为负离子。
电负性：中性原子得失电子的难易程度。
或者说原子在分子中吸引价电子的能力叫电负性。
表示为：X=I+E (X：电负性；I：电离能；E：电子亲和能)周期表上，以Li的电负性为1.0，得出其它元素相对电负性。
化学键：离子键（电子交换）,共价键（电子共用），金属键（价电子自由移动），范德华键（分子间或惰性原子间，存在弱的偶极或瞬时偶极），氢键（也属分子间静电力，含H的分子与其它极性分子或负离子间)四、元素的地球化学化学分类（戈式分类）亲氧（亲石）、亲硫（亲铜）、亲铁、亲气根据地球中阴离子中氧丰度最高，其次是硫（主要形成氧的化合物和硫化物）；而能以自然金属形式存在的丰度最高的元素是铁，因此，元素的地球化学亲和性主要分为以下三类：①亲氧性（亲石）元素；②亲硫性（亲铜）元素；③亲铁元素。
地球化学复习重点
绪论:1. 地球化学:地球化学是研究地球及其子系统(含部分宇宙)的化学组成、化学作用和化学演化的科学.2. 地球化学研究的基本问题:①元素(同位素)在地球及各子系统中的组成②元素的共生组合和存在形式③研究元素的迁移④研究元素(同位素)的行为⑤元素的地球化学演化3. 地球化学的研究思路:"见微而知著"。
通过观察原子、研究元素(同位素),以求认识地球和地质作用地球化学现象。
4. 简述地球化学的研究方法:A. 野外工作方法:①宏观地质调研②运用地球化学思维观察、认识地质现象③在地质地球化学观察的基础上,根据目标任务采集各种地球化学样品B.室内研究方法:④量的测定,应用精密灵敏的分析测试方法,以取得元素在各种地质体中的含量值⑤质的研究,也就是元素结合形态和赋存状态的研究⑥动的研究,地球化学作用过程物理化学条件的测定和计算。
包括测定和计算两大类。
⑦模拟地球化学过程,进行模拟实验。
⑧测试数据的多元统计处理和计算。
第一章:基本概念1. 地球化学体系: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时间连续,具有一定的空间,都处于特定的物理化学状态(T、P 等)2. 丰度:一般指的是元素在这个体系中的相对含量(平均含量)。
3. 分布: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)整体的总的含量特征。
4. 分配:元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域、各个区段中的含量。
5. 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以在同一体系中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,了解元素基本特征和动态情况,从而建立起元素集中、分散、迁移等系列的地球化学概念。
是研究地球、研究矿产的重要手段之一。
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主要元素不一样?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分布规律。
地球化学重点知识总结
第一章太阳系和地球系统的元素丰度第1节基本概念1、地球化学体系按照地球化学的观点，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，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“量”的研究。
2、分布和丰度体系中元素的分布，一般认为是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。
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；元素在一个体系中的分布，特别是在较大体系中决不是均一的。
3、分布与分配分布指的是元素在一个地球化学体系中（太阳、陨石、地球、地壳某地区）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、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，既有联系也有区别. 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第2节元素在太阳系中的分布规律（一）获得太阳系丰度资料的主要途径。
主要有以下几种：1、光谱分析：对太阳和其它星体的辐射光谱进行定性和定量分析，但这些资料有两个局限性：一是有些元素产生的波长小于2900Å，这部分谱线在通过地球化学大气圈时被吸收而观察不到；二是这些光谱产生于表面，它只能说明表面成分，如太阳光谱是太阳表面产生的，只能说明太阳气的组成。
2 、直接分析：如测定地壳岩石、各类陨石和月岩、火星的样品.上个世纪七十年代美国“阿波罗”飞船登月，采集了月岩、月壤样品，1997年美国“探路者”号，2004年美国的“勇敢者”、“机遇”号火星探测器测定了火星岩石的成分。
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中科院研究生院硕士研究生入学考试
《地球化学》考试大纲
本《地球化学》考试大纲适用于中国科学院研究生院地质学各专业的硕士研究生入学考试。
地球化学是地质学的重要支柱学科之一，也是地质学各专业必备的基础理论课程。
地球化学是个庞大的学科家族，不仅研究固体地球岩石圈，也研究地球表层的土壤、水系、有机体的地球化学演化规律。
它从微观角度研究宏观问题，探索地球系统物质运动中物质的化学运动规律。
研究目标集中于地球系统中元素及同位素组成、元素的共生组合及赋存形式、元素的迁移和循环、地球及其它行星形成历史及演化等四大科学问题。
尤其是近年来，随着实验方法和分析手段的迅猛发展，地球化学理论发展更加迅速，研究方法更加先进，研究内容日益丰富，能解决的问题也更加宽广。
本考试大纲限于无机地球化学范围，要求考生准确掌握无机地球化学的基本原理和研究方法，初步了解各项实验分析手段，并能客观地解释实验分析数据，具有从地球化学角度解决地质科学问题的基本能力。
一、考试内容
（一）化学元素的丰度与分布
1. 元素丰度的概念和表示方法
2. 地球的化学组成
3. 地壳的化学组成
4. 大气圈、水圈、生物圈的化学组成
（二）地球化学热力学基础
1. 热力学基本定律
2. 热力学状态函数
3. 自然过程的方向判据
4. 热力学平衡系统的表达
5. 矿物固体溶液的混合性质
（三）微量元素地球化学
1.微量元素的概念
2.能斯特分配定律
3.岩浆过程中的微量元素
4. 稀土元素地球化学
5. 微量元素地球化学示踪
（四）放射性同位素地球化学
1．自然界的放射性同位素
2．放射性衰变定律及地质年代学基本原理
3．各种放射性定年系统
4．同位素封闭温度及冷却年龄
（五）稳定同位素地球化学
1．稳定同位素组成和分馏
2．稳定同位素分馏原理
3．主要的稳定同位素系统
4. 稳定同位素温度计
（六）地壳与地幔的化学演化
1．地壳和上地幔的基本特征
2．地幔的不均一性
3. 地壳的形成和演化
二、考试要求
（一）化学元素的丰度与分布
1. 熟悉丰度和丰度体系、丰度系数、丰度各种表示方法（重量丰度、原子丰度、相对丰度）、陨石及其成分分类（铁陨石、石铁陨石、石陨石）等基本内容。
2. 熟悉地球的结构模型（地壳、地幔、地核）及各层的细分、地表圈层划分（水圈、大气圈、生物圈）、地球的化学组成（地球元素丰度计算法、地球元素丰度特征）、地球元素分类（亲铁、亲铜、亲石、亲气、亲生物元素）等内容。
3. 了解地壳元素丰度的确定、地壳元素丰度特征（不均匀性、随原子序数增大的特征、与整个地球的对比、偶数规则、四倍规则和壳层规则）、元素地壳丰度的意义。
4. 大致了解地表各圈层的基本特征。
（二）地球化学热力学基础
1. 掌握热力学系统与环境的概念、系统的划分（孤立系统、封闭系统、开放系统）、热力学第零定律、第一定律、熵与第二定律、第三定律与绝对熵等基本内容。
2. 对状态函数的本质（变化量与具体过程无关的性质）、焓、熵、Gibbs自由能等状态函数有较好的把握。
3. 掌握系统自发演化方向的热力学判据（孤立系统的熵判据、任意系统的Gibbs自由能判据）。
4. 深入了解地球化学热力学系统热力学平衡的定义、平衡常数、热力学平衡的一般表达式、相律及其地质意义等内容。
5. 掌握理想混合、非理想混合、正规溶液的概念、亨利定律、拉乌尔定律等内容。
（三）微量元素地球化学
1. 牢固掌握常量元素与微量元素、微量元素的分类、相容元素、不相容元素等概念。
2.深入了解能斯特分配定律的来源、分配系数分类（简单分配系数、复合分配系数、对数分配系数、总分配系数）、分配系数测定等内容。
3.熟悉岩浆过程中微量元素分配的定量模型的意义，对部分熔融模型（批式部分熔融、连续分离熔融、多步熔融、带状或区域熔融、不一致熔融）、分离结晶模型（平衡分离结晶、连续分离结晶、多阶段分离结晶）等模型有初步了解。
4. 掌握稀土元素的地球化学特征、稀土元素的分配系数，掌握稀土元素在自然界的分布特征、
稀土元素组成模式图、表征稀土元素组成的参数（总量、轻重稀土比值、异常系数、稀土参数图解）等内容。
5. 了解微量元素在岩浆成岩过程鉴别、成岩成矿大地构造环境判别等方面的意义，及微量元素地质温度计的基本原理。
（四）放射性同位素地球化学
1．准确掌握核素的概念、同位素的定义、同位素的分类。
2．掌握各种放射性衰变（α衰变、β衰变、电子捕获、重核裂变）、放射性衰变不受外界干扰的特性、半衰期、放射性衰变定律、地质年代学基本原理等。
3．了解U-Th-Pb法、Rb-Sr法、K-Ar法、Sm-Nd法、14C法、裂变年径迹法等地质年代学方法的基本原理，了解各种方法的适用对象。
4．掌握封闭温度的概念、冷却年龄的概念、同位素地质年龄解释等方面的基本原理。
（五）稳定同位素地球化学
1. 掌握稳定同位素比值、稳定同位素分馏系数、稳定同位素标准、稳定同位素富集系数表达方法等内容。
2. 了解稳定同位素的物理分馏、动力分馏、平衡分馏、生物化学分馏等概念。
3. 了解O、H、C、S等稳定同位素系统的最基本特征。
4. 掌握稳定同位素地质温度计的基本原理。
（六）地壳与地幔的化学演化
1．大致掌握岩石圈与板块基本概念、地壳类型（区段）划分、岩浆系列的划分（拉斑玄武系列、钙碱性系列、碱性系列）、玄武岩类的地球化学特征等。
2．了解地幔的区域性不均一、层状不均一、亏损地幔与富集地幔的划分等。
3. 了解原始地壳、大陆地壳的概念、地壳的增生与再造、TTG岩石组合、地壳生长的几种模式等。
三、主要参考书目
1 韩吟文、马振东（2003）地球化学。
第一版。
北京：地质出版社
2 陈道公、支霞臣、杨海涛（1994）地球化学。
第一版。
合肥：中国科技大学出版社
编制单位：中国科学院研究生院
编制日期：2011年7月1日。