第二章 地壳中化学元素的分布
2）岩石中元素在各组成矿物中的分配，富 集矿物及荷载矿物
所谓“荷载矿物”是指岩石中某元素的总 含量主要部分分配在这种矿物之中，而单 矿物中某元素的含量不一定很高。“富集 矿物”是指矿物中明显富集某元素，含量 高于岩石中的平均含量，对该元素在该矿 物中的分配量不一定最多。
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表 铍在花岗岩各造岩矿物中的分配
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第一节 地壳中化学元素的分布
一．地壳中化学元素的分布与分配 1.分布与分配的概念
元素的分布与分配都是有关元素含量的 概念。分布指元素在各种宇宙体或地质体 中（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地 壳）整体（母体）的含量；而分配则指元 素在构成该宇宙体或地质体内各个部分或 各区段（子体）中的含量。二者既有联系 又有区别，而且是一个相对的概念。
二．地壳中化学元素的丰度—克拉克值
“原子克拉克值”：费尔斯曼提出地壳中 化学元素的丰度以元素的原子百分数表示， 即以元素的重量克拉克值÷元素的原子量 ＝元素的原子克拉克值。
地壳中元素丰度常用重量单位表示。
主量元素常以重量百分含量（wt%）表示；
常用克/吨（g/t或10-6）即百万分之一表示
微量元素的丰度；以毫克/吨（mg/t或10-9）
矿物名称
长石 石英 黑云母 白云母 Nhomakorabea岩石中 矿物百 分含量
/10-6 57.9 36.5 2.0 3.5
矿物中铍 1 克岩石中的 各矿物中
的含量 各矿物所含 铍量所占
/10-6
铍的量/10-6 的百分数
6.00 1.35 5.40 13.00
3.48 0.48 0.11 0.65
73.7 10.2 2.3 13.8
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第一节 地壳中化学元素的分布
化学元素在地壳中的分布，也就是元 素在地球（母体）中的各层圈（子体）分 配的总和。而元素在构成地壳的各构造层 及各类型岩石中的分布，则又是元素在地 壳（母体）中各子体中分配。
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第一节 地壳中化学元素的分布
一．地壳中化学元素的分布与分配 2.元素在岩石和矿物中分配 1）各类岩石中元素的平均含量 涂里干和魏德波（Turekian K and Wedepohl K，1961）首先发表了火成岩、沉积岩和 深海沉积物等主要岩石类型的元素平均含 量。其后，前苏联地球化学家维诺格拉多 夫 （ Vinogradov ， 1962 ） 发 表 了 各 类 岩 浆 岩和沉积岩的元素平均含量
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2）岩石中元素在各组成矿物中的分配，富 集矿物及荷载矿物
在确定不同类型岩石中元素丰度的基 础上，进一步查明元素在组成各类岩石的 矿物中的含量，单矿物在岩石及矿石中所 占的百分比，进行岩石或矿石中元素分配 的平衡计算，是研究元素地球化学迁移与 富集，矿石综合利用、矿石冶炼工艺、环 境治理的基础，具有重要理论及实际意义。 分配的平衡计算，可以查明元素赋存的 “荷载矿物”和“富集矿物”。
即十亿分之一的重量单位表示超微量元素
的丰度。
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三．地壳中化学元素丰度研究
1. 地壳中化学元素丰度研究历史
1) 克拉克（19最早开始计算地壳的平均化学成分。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%。其计算的地壳平均化学成分实际上 是这三个地圈化学组成的综合
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二．地壳中化学元素的丰度—克拉克值
元素的“克拉克”或“克拉克值”： 是指任一化学元素在地壳中的平均丰度。 为了表彰克拉克（Clark F W）在这一研究 领域的卓越贡献，苏联地球化学家费尔斯 曼建议将地壳的平均化学成分（或地壳的 元素丰度）命名为“克拉克值”。这个术 语已为地球化学界采用至今。
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第二章 地壳及地幔中化学元素 的分布
第一节 地壳中化学元素的分布
一．地壳中化学元素的分布与分配 二．地壳中化学元素的丰度—克拉克值 三. 地壳中化学元素丰度研究 四. 地壳中的化学元素的分布特点
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二．地壳中化学元素的丰度—克拉克值
1. 地壳中化学元素的丰度：是指化学元素 在地球化学系统中的平均分布量。自然体 系中不同级别、不同规模的宇宙体或地质 体中（如太阳系、行星、陨石、地球、地 壳、各地圈）元素的平均含量就相应的称 为元素的宇宙丰度、地球丰度、地壳丰度， 各种岩石的元素丰度等。
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研究初期确定地壳元素丰度的各种方法， 明显存在着以下主要问题：①采用的地壳概念 不一致，均未按照现代地壳结构模型进行元素 丰度的计算；②地壳的计算厚度采用16km是人 为确定的，未考虑莫霍界面；③忽略了海洋地 壳的物质成分，实际上多数数据只能是大陆地 壳的元素丰度。
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三．地壳中化学元素丰度研究
岩石中 铍的含 量/10-6
5.40
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3. 地球化学研究确定元素的赋存状态
①形成独立矿物； ②呈类质同像状态，由于元素与矿物中主要元
素地球化学性质相近，加入矿物晶格； ③以超显微的微粒包体，呈细分散状非结构混
入物存在，不占据主矿物晶格位置； ④呈离子吸附状态，元素以离子或离子团被胶
体颗粒表面吸附。如粘土矿物，铁锰氢氧化 物胶体及有机质吸附； ⑤与有机质结合，形成金属有机化合物，络合 物或螯合物。
2. 地壳中元素丰度的研究基本步骤 ①首先建立地壳的理论模式：选择有代表 性地区，根据地质学及地球物理剖面，建 立标准地壳剖面；确定地壳的构造单元范 围、面积、百分比；确定上地壳、下地壳 的厚度及各类岩石的组成百分比。
2) 戈尔德施密特采用挪威南部古老片麻岩地区的冰川粘土 3) 维诺格拉多夫根据粘土和页岩的平均化学成分
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三．地壳中化学元素丰度研究
4) 泰勒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
5) 波德瓦尔特和罗诺夫等采用符合现代地壳结构的全球地壳 模型
6) 黎彤在计算中国岩浆岩平均化学成分的基础上，采用波德 瓦尔特的全球地壳模型，将全球划分成地盾区、褶皱区、 浅洋区和深洋区四个构造单元
第二章 地壳及地幔中化学元素 的分布
第一节 地壳中化学元素的分布 第二节 地幔的结构及组成 第三节 地壳与地幔的相互作用及物质交换
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第二章 地壳及地幔中化学元素 的分布
第一节 地壳中化学元素的分布
一．地壳中化学元素的分布与分配 二．地壳中化学元素的丰度—克拉克值 三. 地壳中化学元素丰度研究 四. 地壳中的化学元素的分布特点
九年级化学地壳中元素含量排名口诀
地壳中各种元素的含量
•地壳中的元素分布：
地壳是由沙、黏土、岩石等组成的，其中含量最多的是氧元素，含量排在第二位至第五位的元素依次是硅、铝、铁、钙等。
地壳中含量最高的非金属元素是氧元素；地壳中含量最高的金属元素是铝元素。
(关键记清地壳中含量最高的前四位元素)
•海水中元素分布：
海水中的元素分布海洋约占地球表面的70%左右，海水中的元素含量分布如下表所示。
其中含量最多的是氧元素。
其次是氢元素，这两种元素约占总量的
96.5%。
•
人体中元素分布：
水占人体体重的70%左右。
组成人体的元素中含最最多的是氧元索，其次是碳、氢、氮元素。
碳，氢、氮三种元素在地壳中的含量较少，但却是生命的必需元素。
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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。
第二章 地壳和地幔的元素组成
与太阳系相比，地壳和地球都明显地贫H、He、Ne、 N等气体。与地球相比，地壳明显贫Fe和Mg，同时富 集Al，K和Na。
e.亲铜元素主要进入硫化物相
2、主要估算方法
多基于和CI球粒陨石中难熔亲石元素比值的 比较；或者根据地幔包体或地球物理资料确 定原始地幔中某一元素（如TiO2,FeO)含量， 再根据其它元素与难熔亲石元素的比值，算 出其他元素的含量。
（1）地幔模型法（Anderson,1983）： 用球粒陨石中难熔元素比值作为制约条件，计算 出原始地幔相当于以下5种岩石的混合物： 超镁铁质岩（32.6%） 平均地壳岩石（0.56%） 洋中脊玄武岩（6.7%） 金伯利岩（0.11%） 斜方辉石岩（59.8%）
（2）与地球以外的星球进行对比：通过对陨 石、月岩组成的研究，了解地幔的演化及组成。
（3）实验岩石学的方法：模拟地幔的高温高 压条件，进行岩石、矿物相转变的实验。
（4）根据地球物理的资料：了解地幔的密度、 弹性、粘度、热状态等性质，从而更好地限定 地幔的岩石学模型。
第三节 地幔的元素组成
二 原始地幔成分的确定
元素丰度若按克拉克值递减的顺序来排列，其 次 序 为 O 、 Si 、 Al 、 Fe 、 Ca 、 Na 、 K 、 Mg 、 （H）、Ti、C、Cl……等。
（约1%）
3 1
2 (%)
b、空间上，上下地壳分布不均匀，陆壳和洋壳分布 不均匀，陆壳内，各板块、地质体内分布不均一。
第二章 地壳的物质组成与地质作用
矿物的物理性质——光学性质
（3）光泽
——矿物表面反光能力。
根据强弱不同分： 金属光泽：如黄铁源自、黄铜矿等大部分金属矿物半金属光泽：如磁铁矿（Fe3O4）等金属氧化物
非金属光泽：金刚、玻璃、油脂、珍珠、
丝绢、沥青、土状光泽等
矿物的物理性质——光学性质
方解石的 玻璃光泽
高岭石的 土状光泽
矿物的物理性质——光学性质
蛇纹石 （石棉）
二向延长型：晶体沿两个方向特别发育；呈鳞片 状、片状、板状等。 片状 云母
板状 石膏
三向延长型：沿三维方向发育，呈粒状、等轴状 （立方体、八面体、十二面体），如立方体石盐、 黄铁矿等。 等轴状 石榴子石
立方体 黄铁矿
2、矿物集合体形态
自然界中的矿物，多以集合体形态产出的。 集合体形态是指同种矿物的许多个体集合在一起 构成的形态。根据集合体中矿物颗粒大小，将集 合体形态分为显晶集合体、隐晶及胶态集合体。
（1）显晶集合体：
放大镜下可辨单体晶形，有粒状、鳞片状、放射 状、树枝状等集合体。 如果一群发育完好的晶体，一端固着在共同的基 底上，而另一端向空间自由发育，则称晶簇。
矿物的集合体形态—显晶集合体
粒状石 榴子石
鳞片状 白云母
矿物的集合体形态—显晶集合体
放射状 红柱石
晶簇状 石英
（2）隐晶及胶态集合体：
（4）透明度：矿物透光能力的大小。
透明：矿物相当厚仍透光者
如：方解石、石英、云母、金刚石
半透明：矿物薄边透光者
如：长石
不透明：矿物薄边不透光者
如：赤铁矿、黄铁矿
矿物的物理性质
透明的 方解石
半透明 的长石
矿物的物理性质——光学性质
矿物光学性质关系表
地壳的物质组成
物 理
灰石、绿柱石
性 质
e.极不完全解理
）
（无解理）：
石英、石榴石
②断口——矿物受外力作用后，沿任意方向裂成凹凸不平 的破裂面。常见的有：
2.2
a.贝壳状断口：石英 b.锯齿状断口：自然铜
c.参差不齐断口：黄铁矿 d.土状断口：高岭土
组
成
地
壳
一般解理发育的矿物无断口，断口发育
的 的矿物无解理。
矿 物
见 色或乳白色；硬度3；相对密度2.6－2.8；玻
矿 物 ）
璃光泽；性脆；具有菱面体解理。方解石与盐 酸作用时，反应激烈（剧烈起泡），放出CO2
气体。无色、透明无裂痕的完好方解石叫冰洲
石，是重要的光学材料。
11.白云石 CaMg[CO3]2 与稀冷盐酸作用 反应较缓慢（起泡不剧烈），可与方解石区别。
化 再由矿物有规律地组合而成各种岩石。地质学就是通过
学 对矿物岩石的分析、鉴定来认识地壳的物质组成。
元
素
第二节 组成地壳的矿物
一、概述
2.2
矿物——是通过地质作用自然形成的
具有一定化学成分和物理特性的单质或
组 化合物。
成
单质矿物——是由单独一种自然元素组成的。如：
地 石墨（C）、金（Au）。
壳
多数矿物是由几种元素化合而成的。如：黄铁矿
出来的性质。包括矿物的解理、断口、硬度。
2.2
组
①解理——矿物受外力作用后，沿一定方向裂开的性质。 裂开的光滑平面叫解理面。分为五段：
成 地
a.极完全解理：云母（一组）
壳 b.完全解理：萤石（四组）、方解石
的 （三组）、方铅矿（三组）
矿 c.中等解理：辉石（二组）、角闪石
地壳中元素分布规律及其地球化学意义
地壳中元素分布规律及其地球化学意义
地壳中元素分布规律如下：
1. 亏损元素：指地球地壳中含量较低的元素，如锂、铝、钠、钾等。
这些元素在地壳中分布不均，主要分布在大陆岩石中，而海洋中含量较低。
亏损元素的分布特征与地球的演化历史和构造特征密切相关，其研究可以揭示地球的演化历史和构造特征。
2. 富集元素：指地球地壳中含量较高的元素，如铁、铜、铅、锌等。
这些元素在地壳中分布较为均匀，但不同地区的含量差异较大。
元素的分布特征影响着元素的地球化学行为，支配着元素的地球化学行为。
克拉克值可以为阐明地球化学省（指某区域或地区特别富集或贫化某些元素的现象）的特征提供一种标准，是分析地壳中元素迁移、集中和分散等地球化学行为的标尺。
以上信息仅供参考，如果需要更多信息，建议到知识分享平台查询或请教专业人士。
地球,地壳中化学元素的分布与分配2
图1.25地球立体透视图
C
B:假想的地球剖面.
陆壳、洋壳、莫霍
面以及岩石圈和软
流圈的位置；
C:目前地球最深的 矿井-南非 Carletonville金矿3.8km；最深的钻孔俄罗斯克拉半岛
Murmansk 12km.
B
地地地图
壳幔核 1
. /, /,
. %.
仅 占 地 球 总 质 量
0
占 整 个 地 球 质 量 约
地热(温)梯度(geothermal gradient)(地热增温率)：
dT/dz-随深度增加增大，浅部15-40℃km-1。与位置有关。 局部地区短时间内，岩浆到达地表后和冷凝前dT/dz较大
温度向下升高，热从地球中传输出来。这种热被认为产生 于地球早期(>4.4Ga)致密物质沉降地核使重力能转化为热 能中。设想地球被一个如火星大小的星体撞击，那么目前 从地球内逸出的热就是撞击形成的，且加入到住留于大陆 地壳中的放射性元素(K,U和Th)衰变产生的热中。
核幔边界
据地震波确定地球内部结构 P-压缩地震波-主波-纵波-波 长与传播方向一致，在固体 和流体中传播 S-剪切地震波-次波-横波-波长 与传播方向垂直，只在固体 中传播 地震波的反射/折射确定地球 内部物质密度和弹性突变
地震波速随 深度的变化 -(White,2001)
表1.12 地球内部圈 层结构及各 层圈主要地 球物理数据
生机勃勃 的地球
生机勃勃 的地球
生机勃勃 的地球
地球最初是熔融体, 在形成后早期分异成化学组成 不同的层或壳. 通过地球物理,模拟实验和与天体 物质对比获得地球内部物质组成，结构，密度，
温度和压力等数据.
根据压缩地震波-P(纵波-波长与传播方向一致，能 通过固体和流体)和剪切地震波-S(横波-波长与传 播方向垂直,只能在固体中传播)的反射和折射, 地 球内部物质密度和弹性不均一, 在一定深度表现为 突变. 得出地球内部具有壳层结构, 由表及里分成 地壳、地幔和地核三部分.
地壳中常见的化学元素及其分布规律
地壳中常见的化学元素及其分布规律地壳是地球表面的最外层，它由各种化学元素组成。
这些元素的分布规律对于我们了解地球的构成和地球化学过程至关重要。
在地壳中，有一些元素特别常见，它们在地壳中的含量较高，并且在地球各个地区都有相对稳定的分布规律。
首先，氧气是地壳中最常见的元素之一。
氧气是地球上最丰富的元素，它占地壳质量的约46.6%。
氧气主要以氧化物的形式存在于地壳中，如二氧化硅、二氧化铝等。
氧气在地壳中的分布规律与地球的地质构造有关，它主要存在于地壳的上层，特别是地壳的表面。
其次，硅是地壳中含量较高的元素之一。
硅是地壳中第二丰富的元素，占地壳质量的约27.7%。
硅主要以硅酸盐的形式存在于地壳中，如长石、石英等。
硅的分布规律与地球的岩石类型有关，它主要存在于火成岩和变质岩中，而沉积岩中的硅含量相对较低。
此外，铝也是地壳中常见的元素之一。
铝占地壳质量的约8.1%。
铝主要以铝硅酸盐的形式存在于地壳中，如长石、云母等。
铝的分布规律与地球的岩石类型和地质构造有关，它主要存在于火成岩和变质岩中，而沉积岩中的铝含量相对较低。
除了氧气、硅和铝，地壳中还含有其他一些常见的元素，如铁、钙、钠、钾等。
这些元素的含量较高，它们在地球各个地区的分布规律也较为稳定。
铁主要以氧化铁的形式存在于地壳中，它广泛分布于各种岩石中。
钙主要以碳酸钙和硫酸钙的形式存在于地壳中，它主要存在于沉积岩和火成岩中。
钠和钾主要以氯化钠和硫酸钾的形式存在于地壳中，它们在海水和盐湖中含量较高。
总的来说，地壳中常见的化学元素具有一定的分布规律。
这些元素的分布与地球的地质构造、岩石类型和地球化学过程密切相关。
通过研究地壳中元素的分布规律，我们可以更好地理解地球的构成和演化过程，为地质勘探和资源开发提供科学依据。
第二章地壳的物质组成
石
第三节
岩
岩石的分类
石
常见岩浆岩
花岗岩（侵入岩）
闪长岩 闪长岩（侵入岩）
流纹岩（喷出岩）
第三节
岩
岩石的分类
沉积岩 在 地表或近的 条件下，由 母岩风化剥 蚀的的产物 ，经搬运、 沉积和固结 而形成的岩 石。
石
第三节
岩
岩石的分类
石
常见沉积岩
砾岩
砂岩
泥岩
石灰岩
第三节
岩
岩石的分类
石
变质岩 原岩在地壳中由于物理化学条件发生变化 而形成的岩石。
其中硅酸盐矿物种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳总 重量的85%，最常见的就是长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石 等几种。
第二节
矿
矿物分类
物
自然元素矿 物
第二节
矿
矿物分类
物
硫化物矿物
第二节
矿
矿物分类
物
硫化物矿物
第二节
矿
矿物分类
物
氧化物和氢氧化物矿物
磁铁矿
赤铁矿
第二节
矿
矿物分类
物
氧化物和氢氧化物矿物
第二节
矿
矿物分类
物
硫酸盐矿物
第二节
矿
矿物分类
物
硅酸盐矿物
第二节
矿
矿物分类
物
硅酸盐矿物
第二节
矿
矿物分类
物
硅酸盐矿物
第二节
矿
矿物的形态
物
单体形态
柱状
针状
板状
第二节
矿
矿物的形态
物
单体形态
【湘教版】高一地理必修一 第二章 自然环境中的物质运动和能量交换 知识点总结
第二章 自然环境中的物质运动和能量交换第一节 地壳物质组成和物质循环地壳是由岩石组成,岩石是由矿物组成。
组成地壳的物质在不断运动和变化之中的。
岩石圈：岩石组成了固体地球的坚硬外壳，包括地壳和地幔顶部。
一 地壳物质组成（二）矿物1自然界的一切物质都是由化学元素组成。
主要的化学元素有：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等。
2矿物：具有确定的化学成、物理属性的单质或化合物，是化学元素在岩石圈存在的基本单元。
它是组成地壳物质的最基本单元。
如盐、石墨、石英、铁矿石等。
矿产：在各类岩石形成过程中，有用矿物在地壳中或地表富集起来，并且能够被人们开采利用的，就是矿产。
它是人类生产资料和生活资料的重要来源。
3 矿物形态：气态（天然气）、液态（石油）、固态。
最多的是：石英。
4 矿物的分类：金属矿和非金属矿两类。
常见的金属矿有：赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿和方铅矿等。
常见的非金属矿有：石英、长石和云母（这三种常见于花岗岩中）、方解石（主要在石灰岩和大理岩中），滑石、石膏和磷灰石等。
组成岩石主要成分的造岩矿物：石英、长石、云母、方解石等 （二）岩石岩石按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。
岩石：地壳中的矿物很少单独存在，它们按照一定规律聚集在一起，就形成岩石。
A 岩浆岩在压力作用下 喷出地表 喷出型岩浆岩（火成岩） 如：玄武岩岩浆 沿地壳薄弱地带 侵入地壳上部 侵入型岩浆岩 如：花岗岩 B 沉积岩1、形成过程：风化、侵蚀 搬运、沉积地表岩石 碎屑物质（砾石、沙子、泥土） 沉积岩2、沉积岩按沉积物分： 颗粒由大到小分有 —— 砾岩、砂岩、页岩等由化学沉淀物或生物遗体堆积而成的是石灰岩。
3、沉积岩的特征（层理性、含有化石）岩层和化石 记录地球历史的“书页”和“文字”。
①可确定地层顺序和时代 ②还可重塑古地理环境C 变质岩例如：石灰岩 大理岩 、页岩 板岩、 花岗岩 →片麻岩、 砂岩→石英岩二、物质循环（一）地质循环1、地质循环：是指岩石圈和其下的软流层之间的大规模物质循环。