地球化学基础
地球化学第二章 地球化学基础知识
4.绝对含量和相对含量
绝对含量单位 T 吨 Kg 千克 g 克 mg 毫克 g 微克 ng 毫微克 pg 微微克 ％ ‰ 相对含量单位 百分之... x10-2 千分之.... x10-3
ppm、g/T ppb、ng/g ppt、pg/g
百万分之 x10-6 十亿分之 x10-9 万亿分之 x10-12
高场强元素或离子（High field strength cations， HFS）：场强指离子每单位表面的静电荷强度，常 以离子电荷与离子半径的比值，即离子势表示。指 那些形成小的高电荷离子的元素，包括REE、Sc、 Y、Th、U、Pb、Zr、Hf、Ti、Nb、Ta等。 其离 子势>2。 低场强元素或离子（Low field strength cations） ： 形成大半径小电荷的离子的元素 ，离子势<2，它 们又称为大离子亲石元素—LILE（large ion lithophile elements），包括 Cs、Rb、K、Ba、Sr、Eu 和Pb（二价）。
3.分布与分配
分布指的是元素在一个化学体系种中（ 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。例如， 地球作为整体，元素在地壳中的分布，也 就是元素在地球中的分配的表现，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。
地球化学
第二章 地球化学基础知识 陈远荣
2011 年 11月
桂林理工大学地球科学学院
第一节 地球化学研究的基本问题
地球化学研究的基本问题概括起来有 五个方面: 第一, 元素(同位素)在地球及各子系统 的分布、分配问题：也就是元素和同位 素的含量及含量在空间、时间及不同地 质产状地质体中的变化。这个问题是地 球化学研究的出发点和基础资料,简而言 之为“量”的问题。
水文地球化学基础知识要点
水文地球化学基础知识要点1.水的起源：地球上的水主要来自于地球形成过程中的原始水以及后来的陨石和彗星碰撞。
水可以存在于固态、液态和气态，并在地球不同的储存库中循环。
2.水文循环：水循环是指水在地球上不断循环的过程，包括蒸发、降水、融化、冷凝和蒸发等过程。
在循环过程中，水通过地表和大气之间的相互作用，影响了气候和地质过程。
3.地球化学现象：地球化学是研究地球物质的组成、性质、分布和演化过程的学科。
地球化学现象包括水体中溶解的矿物元素、元素的转化和富集、岩石的风化和溶解等。
4.溶解质和溶液：在水中，溶解质是指溶解在水中的物质，可以是离子、分子或大分子物质。
溶液是指溶解质完全溶解在水中形成的混合物。
溶解质的溶解和溶液的浓度会受到温度、溶剂性质和溶质性质的影响。
5.pH和酸碱性：pH是衡量溶液酸碱性的指标，它表示溶液中氢离子的浓度。
pH值介于0到14之间，pH低于7表示酸性，pH值高于7表示碱性，pH等于7表示中性。
6.水体的化学组成：水体的化学组成受到地形、岩石成分、人类活动等多种因素影响。
不同类型的水体中含有不同的溶解质和悬浮物，如河水中的溶解氧、湖水中的盐度和海洋中的盐度等。
7.水质污染：水质污染是指水体中出现的可疑、异常或有害物质的现象。
水质污染可以来自农业、工业、城市污水、生活废水等多种源头。
常见的污染物包括有机物、无机物和微生物等。
8.水文地球化学模型：水文地球化学模型是用来模拟和预测水体中的化学组成和变化的工具。
这些模型可以帮助研究人员理解水体中的物质转化过程，并评估环境变化对水体的影响。
9.水文地球化学的应用：水文地球化学的研究成果可以应用于环境监测、水资源管理、生态保护、地质勘探等领域。
它们对于了解和保护地球的水资源的可持续利用至关重要。
总结起来，水文地球化学是一门综合性学科，涉及了水文过程和地球化学现象之间的相互作用。
通过研究水的起源、循环、质量变化以及与地球化学过程之间的关系，可以帮助我们更好地理解和管理地球上的水资源。
环境地球化学的基础知识之一------原生矿物和次生矿物的区别
环境地球化学的基础知识之一------原生矿物和次生矿物的区别原生矿物具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有确定的内部结构；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。
岩浆矿物：指由岩浆活动所形成的天然单质或化合物。
岩浆矿物是一种原生矿物。
次生矿物：是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，都经过改变而不同于原生矿物。
如橄榄石经热液蚀变而形成的蛇纹石，正长石经风化分解而形成的高岭石，方铅矿经氧化而形成的铅矾，其化学组成和构造铅矾进一步与含碳酸的水溶液反应而形成的白铅矿等，均是次生矿物。
二者的区别：岩浆矿物是一种原生矿物，未经外力风化的，其化学组成和结构没有发生变化，化学成分稳定。
而次生矿物，原生矿物经过外力的风化作用后，其化学组成和结构发生了变化，形成的新矿物，因此而称之为次生矿物。
岩浆矿物是指与岩浆活动有关形成的矿物，也称为原生矿物，它们分为五大类岩石，即超基性岩、基性岩、中性岩、碱性岩、酸性岩。
每一大类的岩石都有它的代表性矿物。
这一大类的岩石矿物都具有岩浆岩的结构、构造的特点，在镜下都具有各自特征的光学性质，在野外，产于岩基、岩瘤、或岩脉中的各类矿物都是岩浆矿物；产于变质岩中的矿物都简称为次生矿物。
当然还有产于加里东期花岗岩中的矿物都称为次生矿物，还有产于动力变质岩中的矿物也称为次生矿物。
这些矿物的生成都是与蚀变有关的，都是与后期地壳活动有关的，都具有蚀变矿物的特征的。
岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志●岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。
具有玻璃质的岩石一般是岩浆岩，只有极少数情况下，在强烈断裂带内才有玻化岩。
●岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造。
霞石、白榴石、气孔、杏仁构造。
●岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线，呈各种各样的形态存在在于地层中，有的平行，有的切穿围岩的层理和片理。
●岩体中常含有围岩碎块（捕虏体〕，这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭受热变质作用。
地球化学的基本原理与应用
地球化学的基本原理与应用地球化学是一门研究地球各部分以及地球与外部环境间元素、化学物质在地球上的分布、变化和相互关系的学科。
它是地球科学中的一个重要分支，具有广泛的应用领域。
下面将介绍地球化学的基本原理以及其在各个领域的应用。
一、地球化学基本原理1. 元素和同位素：地球化学研究中关注的核心是元素的存在形式和同位素的分布。
元素是组成地球和生物体的基本构成单元，而同位素则可用来追踪地球系统中的物质运移和循环过程。
2. 地质过程：地质过程是地球化学变化的根源。
包括岩浆活动、土壤形成、水文循环、生物地球化学等。
通过对地质过程和地球物质的研究，可以了解地球表层的演化历史和地壳成因。
3. 地球系统：地球是一个复杂的系统，包括大气、海洋、地壳和生物圈等多个组成部分。
地球化学通过研究这些组成部分之间的相互作用，揭示地球系统中物质循环的规律。
4. 化学平衡和反应：物理化学原理是地球化学中的基础。
化学平衡理论被应用于地球化学计算模型的构建，以揭示物质在地球系统中的分布和转化。
二、地球化学的应用领域1. 矿产资源勘探：地球化学可以应用于矿床勘探和矿产资源评价。
通过分析不同元素的分布和同位素组成，可以找到矿床的富集区域和找矿指示。
2. 环境污染与地质灾害：地球化学方法可以用于环境污染物迁移和转化的研究，例如水体中的重金属污染、土壤中的有机物污染等。
同时，地球化学还能够评估地震、火山和滑坡等地质灾害的潜在危险性。
3. 水文地质研究：地球化学可以用于水文地质研究，例如地下水的起源、成分及其与地下水补给区域的关系。
同时，地球化学方法也可以应用于地下水的污染源溯源。
4. 古气候与环境演化：地球化学分析在古气候和环境研究中起着重要作用。
通过分析沉积岩中的同位素组成和微量元素含量，可以重建过去气候变化和环境演化的历史。
5. 生物地球化学和生态系统研究：地球化学可以揭示生物地球化学循环的机制和影响因素，例如元素的生物地球化学循环过程、生态系统中的能量流动与物质转化等。
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。
水文地球化学基础知识【】
水文地球化学基础知识【】work Information Technology Company.2020YEAR《水文地球化学基础知识》——（绝对一个字一个字打出来的，正版资料！）名词解释目录第一章水化学基础第一节溶解平衡 (4)第二节碳酸平衡 (6)第三节地下水中络合物的计算 (7)第四节氧化还原反应 (8)第二章地下水的化学成分的组成第一节天然水的组成 (10)第二节天然水的化学特性 (10)第三节元素的水文地球化学特性 (11)第四节天然化学成分的综合指标（三种） (11)第五节地下水化学成分的数据处理 (11)第三章地下水化学成分的形成与特征第一节地下水基本成因类型的概念 (11)第二节渗入成因地下水化学成分的形成与特征 (12)第三节沉积成因地下水化学成分的形成与特征 (12)第四章水的地球化学循环第一节地下水圈的概念 (13)第二节地壳中水的地球化学循环 (14)第三节成矿过程中水的地球化学循环 (14)第五章水文地球化学的应用第六章补充部分 (16)第一章 <水化学基础>第一节溶解平衡质量作用定律：一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关化学平衡与自由能体系：把所研究对象一个物体或一组相互作用的物体称为体系或系统，而体系（或系统）周围的其他物质称为环境。
状态及状态参数：热力学状态分为平衡状态和非平衡状态。
热力学平衡体系特性是由系列参数来表示当体系没有外界影响时，各状态参数若能保持长久不变，此体系称为热力学平衡状态。
焓：它是一种化学反应向环境提供的热量总值。
以符号“H”表示。
在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的焓变化，称为“标准生成焓”。
△H r=△H(生成物)-△H（反应物）△H r为正值，属吸热反应，△H r为负值，属放热反应自由能：在热力学中，自由能的含义是指一个反应在恒温恒压下所能做的最大有用功，以符号“G”表示。
在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的自由能变化，称为“标准生成自由能”，以“△Gf”表示△Gr=△G (生成物)- △G（反应物）△Gr为正值，反应在恒温恒压条件下不能自发进行，△Gr为负值，反应在恒温恒压条件下可以自发反应；△G=0，反应处于平衡状态。
武理化学知识点总结
武理化学知识点总结武理化学是地球化学中的一个重要领域，它研究的是地球中物质的组成、性质和变化规律。
在这个领域中，有许多重要的知识点，包括地球化学元素、地球化学物质循环、地球化学地球历史和地球化学分析方法等。
下面我们来对这些知识点进行总结。
1. 地球化学元素地球化学元素是构成地球的基本物质，它们包括地壳元素、地幔元素和核心元素。
地壳元素主要分布在地壳中，包括氧、硅、铝、铁、钙等元素；地幔元素主要分布在地幔中，包括镁、铁、硅、铝等元素；核心元素主要分布在地球核心中，包括铁、镍等元素。
地球化学元素的分布和演化对地球的结构和性质有重要影响。
2. 地球化学物质循环地球化学物质循环是指地球中物质的流动和演化过程，它包括了岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。
岩石圈是地球上岩石的层，它对地球和其他圈层起着重要作用；大气圈是地球上大气层，它对地球气候和环境起着重要作用；水圈是地球上水的层，它对地球生态环境和人类生活起着重要作用；生物圈是地球上生物的层，它对地球生态环境和生物多样性起着重要作用。
地球化学物质循环对地球和生物圈的演化和变化有重要影响。
3. 地球化学地球历史地球化学地球历史是指地球历史演化的地球化学过程，它包括地球演化、生命起源和生态演化等过程。
地球演化是指地球形成和演化的过程，它包括地球的起源和地球的结构演化；生命起源是指生物的起源和演化过程，它包括生命的起源和生物的演化；生态演化是指生物和环境的演化过程，它包括生态环境的变化和生物多样性的演化。
地球化学地球历史对地球演化和生态环境的演化有重要影响。
4. 地球化学分析方法地球化学分析方法是研究地球中物质组成和性质的分析方法，它包括了化学分析、物理分析和仪器分析等方法。
化学分析是通过化学反应和化学性质来分析物质的组成和性质；物理分析是通过物理性质和物理过程来分析物质的组成和性质；仪器分析是通过仪器和设备来分析物质的组成和性质。
地球化学分析方法对地球化学研究和应用有重要意义。
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。
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地球化学着重从地球的化学组成、化学作用和化学演化，即物
质的化学运动形式方面研究地球。
化
学
The Science of
地
地球化学 Earth Materials
球 科
地质学 Historical Geology
学
地球物理 Physical Geology
物 理 学
1.1 地球化学基本问题
自然地质作用除形成宏观地质体外，还造成大量 肉眼难以辨认的常量，微量元素和同位素成分的变 化，以及它们之间相互结合和赋存状态方面的微观 踪迹，包含重要的地质作用信息。应用现代分析测 试手段观察这些宏观和微观踪迹，可以深入揭示地 质事件的奥秘。
2
—绪学科论定义 3 学科特点
➢为什么不同时间，不同 空间形成的地质体的物质 组成不同？？
➢地球化学必须回答的问 题
不同地质历史时期形成的地壳物质也不相同。
—绪 论
自从Goldschmidt和Vernadsky的早期阶段以来，地 球化学已经成为一门成熟的科学，在地球科学中起 着中心科学的作用(plays a central role in the Earth Sciences Allegre,1995)，在过去50年中发展相当迅 速，从建立岩石，土壤，水，地壳和地幔物质化学 组成的分析方法角度出发，已经成为地球科学中解 疑释惑(explanatory)的学科(Allegre,1995)。
பைடு நூலகம்
地球内部热驱动地幔对流，
将深部物质带到大洋中脊地
表，温度压力降低导致组分
分离或分异形成玄武质熔岩，
富Si、K、Ca、Na、Al、Fe
和碱金属，然后固结为组成
洋壳的岩石，作为大洋岩石
圈板块的一部分离开大洋中
脊。在消减带向下再次进入
地幔。与此伴随的是进一步
的化学分离，产生的流(熔)
体向上进入大陆地壳作为富
2003版 《地球化学》
地球化学教材体系
绪论 第一章 宇宙和地球的成因及组成 第二章 地壳及地幔中化学元素的
分布 第三章 晶体化学 第四章 地球化学热力学 第五章 稳定同位素地球化学 第六章 放射性同位素地球化学 第七章 水溶液化学作用 第八章 有机地球化学 第九章 风化作用地球化学 第十章 沉积-成岩作用地球化学 第十一章 岩浆作用地球化学 第十二章 变质作用地球化学 第十三章 元素地球化学循环
这两种过程充满物理化学问题：
▪ 时间问题：地幔对流，分异作用和
消减作用进行了多长时间？它们最
地
初是在何时和何地开始的？是怎样
球
开始的？
化
学
▪ 具有实际意义的问题：
上述过程如何影响大陆地表？金、 铜、镍等有用金属如何成矿？人类 活动对地球的化学机器产生了怎样 的显著影响？对于人类生存环境产 生了怎样的影响？
—绪 论
地质作用经久不息，元素迁移演化不止。地球 科学面对一个经历几十亿年发展演化、目前仍处于 强烈变动中的“活”地球。地质作用不但形成各种 宏观地质体，同时造成地质产物中不同的物质组成， 以及元素和同位素结合状态的微观现象。正是这些 宏观和微观地质现象记录着地球变迁历史。地球科 学的任务就是准确判读这一宏伟的自然“史卷”。
2004版 《地球化学》
地球内部不稳定核素自发衰变，释 放能量，提供地球物质运动的主要 能源。于是岩石发生熔融，岩浆侵 入，火山喷溢，构造运动，地表风 化剥蚀，沉积作用等等，造成全球 规模地质作用。持续数十亿年的地 质构造变动不断改变着地球外貌和 内部结构，也推动着元素及其同位 素化合，分异，迁移，活动。
地球化学基础
绪论—主要内容
➢ 地球化学的基本问题及定义； ➢ 地球化学发展简史； ➢ 现代地球化学及其发展趋势； ➢ 地球化学研究方法；
地球化学教材体系
▪ 赵伦山和张本仁编：《地球化学》1988，适用于地 球化学与勘查专业本科，计划学时100，可作为地质 类专业教学参考书。12章，60万字
▪ 韩吟文和马振东主编：《地球化学》2003，面向21 世纪课程教材。 9章，46万字
地球化学思维
掌握地球化学的基本原理，基本知识和基本 技能。学会将地球科学问题转换为地球化学问题， 使用地球化学的思维方法和方法技术将地球化学 中的感性推断转变为理性理解，见微知著，然后 返回地质学研究，站在新的科学高度理解地质学 问题。
1 地球化学的基本问题及定义
地球是个及其复杂的物质体系。地球科学具有众多分支学科， 它们从不同侧面认识地球的过去和现在。
▪ 陈俊和王鹤年主编：《地球化学》2004，南京大学 将其定为面向21世纪教材，13章，88万字；
地球化学教材体系
绪论 第一章 地球、地壳中化学元素的分
布与分配 第二章 元素结合规律与赋存状态 第三章 元素的地球化学迁移 第四章 微迹元素地球化学 第五章 同位素地球化学 第六章 常温水-岩体系地球化学 第七章 高温水-岩体系地球化学 第八章 硅酸盐熔融体系地球化学 第九章 有机地球化学 第十章 外部地圈与环境地球化学 第十一章 历史地球化学 第十二章 区域地球化学
1988版 《地球化学》
地球化学教材体系
绪论 第一章 太阳系和地球系统的元素
丰度 第二章 元素的结合规律与赋存状
态 第三章 水-岩化学作用和水介质中
元素的迁移 第四章 地球化学热力学与地球化
学动力学 第五章 微量元素地球化学 第六章 同位素地球化学 第七章 岩浆化学作用 第八章 有机地球化学 第九章 地球的化学演化
作为化学工厂
SiO2的花岗岩类固结，成为 陆壳的主要组成部分。
的地质循环
作为化学工厂 的地质循环
在活动性气体和有机质参 与下，与地壳岩石发生反 应，产生又一次化学分异。 这种情况下化学分离特别 清晰，SiO2集中于石英砂 和燧石中，铝进入粘土矿 物，钙进入灰岩，重金属 进入矿石。
当新的地幔物质被带到地表 暴露在地表营力下，分异岩 石再次被带到地下进入对流 地幔中，来自两种作用的能 量建立了进入岩石圈岩石流 体的循环。
这两种过程充满物理化学问题：
▪ 地幔对流：地幔对流怎样进行？何时产生？ ▪ 分异作用：上地幔中玄武岩怎样从橄榄岩中形成？
玄武岩又是如何形成花岗岩的？水和空气如何侵蚀 花岗岩中的矿物？ ▪ 更深层次问题：对流和分异的最终结果是什么？地 壳从地幔中分离的过程是怎样的？地壳物质通过消 减作用回到地幔达到一种平衡状态了么？拟或地壳 增长的总量如何？