地球化学讲义 Lecture2
2017年2月16日元素的丰度和性质第一节：元素的性质课程提要：各种角度的元素周期表；化学键－chemical bonding；元素的性质与分类；同位素－稳定的，放射性的元素周期表：要掌握元素周期表常见元素（前四排以及一些地球化学意义重要的元素）的英文拼写和发音(Hydrogen, Helium, Lithium, Beryllium)，非常有助于我们和国际同行交流。
我们今天将会以元素周期表为基础，系统讨论元素的地球化学性质。
一个常用来衡量元素化学性质的参数是电负性，指的是元素获得电子的能力。
电负性越强，越强容易形成阴离子，越弱越容易形成阳离子。
原子的外层电子排布：围绕原子核的电子排布系统变化，最外层电子决定原子间的化学性质，特别是化学键。
要了解元素的化学性质，需要知道元素在周期表中的位置，能够给出电子层排布。
我们常见的主要元素用黄色标出，它们都在前四排，其它元素在岩石中的含量通常低于1000ppm。
为什么过渡族中接近的元素化学性质相似？例如，第四周期的过渡中元素（ Fe, Co, Ni)的电子排布方式是[Ne]3s23p63d i4S2, 而它们的二价离子都是丢失了4s轨道的两个电子，电子排布都是Ne]3s23p63d i。
这些元素只在3d轨道的电子数上有差别，最外层都是一样的4s壳层，这就是它们化学性质相似的原因。
镧系元素容易失去两个6s电子和一个5d电子或失去两个6s电子和一个4f电子，所以一般能形成稳定的+3价。
元素的第一电离能在周期表中的变化。
电离能越低，越容易被离子化。
对同位素质谱分析的意义？离子半径在元素周期表内有规律的变化，离子半径对理解元素的性质至关重要。
一般来说从上到下，离子半径增加。
从左到右，离子半径减小，原因是什么？同一个离子，配位数越大，离子半径越大。
镧系收缩的原因是什么？为什么Cu+、Ag+和Au+的半径比其左邻大很多？常用的离子半径数据可以从Shannon 1976的文章中得到。
思考：什么是离子半径？假设离子是球形的比较好理解离子半径，但是离子若是纺锤形的呢？有没有更好的办法表征离子的化学性质和空间形态？镧系收缩：镧系元素原子和离子半径随质子数增加而减小，第四排到第五排的离子半径变化没有预期的那么大，甚至减小。
所以Zr－Hf性质类似，Nb－Ta成为geochemical twins。
原子核正电荷不断增加，虽然电子不断地填充4f轨道，电子不足以屏蔽原子核，因此原子核对6s层电子的吸引越来越强，因此离子半径越来越小。
由此带来一系列重要的物理和化学效应，例如离子半径和元素分配等等。
元素的分类：对于地球化学家，最重要的元素分类是Goldschmidt分类，亲石元素（容易呆在地壳地幔岩石中），亲铁元素（容易进入地核），亲铜（硫）元素（容易形成硫化物），亲气元素。
有用的补充：大离子亲石元素，高场强元素，镧系元素，锕系元素。
注意：元素的性质会随地质条件变化，例如温度、压力、f O2、f S等等。
这些繁琐的分类貌似非常枯燥，但是其根本原因在于电子排布，了解了电子排布就知道其地球化学性质，就知道它们属于哪一类元素，会非常方便我们理解地球化学数据和利用这些数据研究各类地球科学问题。
不需要死记硬背，需要灵活理解。
不要机械的理解分类，要领会其根本，即化学性质的变化。
根据元素的水溶性，分成易溶、中度可溶、难溶元素。
留心它们在周期表中的位置，碱金属和碱土金属，或者高价过渡金属。
元素的水溶性对于它们在上地壳和水圈中的丰度和循环至关重要，例如Mg和Li同位素和Sr同位素，例如为什么陆壳的成分富集SiO2而贫Mg。
根据元素从气体中凝聚的温度分为高度挥发、中度挥发和难挥发元素，这个划分有助于我们理解太阳系、球粒陨石和地球的成分异同，有助于理解地球的形成和演化过程。
地球的挥发性元素含量低于CI球粒陨石，但是难熔（难挥发）元素类似于球粒陨石，此为支持地球来自类似球粒陨石物质的主要证据之一。
根据元素在地质样品中的含量分为主要元素、次要元素和微量元素。
微量元素的行为符合亨利定律。
注意：主微量可以在不同样品中发生转化，例如K在地壳是主要元素，在地幔和地核中则是微量元素。
根据离子在硅酸盐熔体中的位置：成网离子（元素）和解网离子（元素），有助于我们了解硅酸盐熔体中阳离子的化学行为和位置，例如熔体结构对元素分配的影响。
分配系数和元素的相对相容性：来自岩浆作用的研究中。
最常见的定义是某元素在热力学平衡的两相之间含量的比值，矿物/熔体D M＝[M]矿物/[M]熔体，矿物/熔体D M>1，此为相容元素。
矿物/熔体D M<1，不相容元素。
矿物/熔体D M是温度、压力、矿物成分、熔体成分、氧逸度等的复杂函数，相容性可能发生转变，例如Sr在斜长石中相容，但是在单斜辉石和斜方辉石中不相容。
重稀土在透辉石中一般不相容，但是在富铝的单斜辉石中可能相容。
最后我们来讲述一下原子的稳定性，这决定了为什么有的同位素稳定、有的有放射性。
物理学半经验公式：E＝。
，（教材上公式1.1）原子为了稳定存在，它必须拥有一定的中子和质子数，在稳定谷中的原子都是稳定的，远离稳定谷的原子是不稳定的，具有放射性。
但是在地球化学上，长半衰期的同位素（>10亿年）由于其比值在人类活动的时间内不因为衰变而改变，有时候也可以看成稳定同位素，例如238U－235U。
魔术数：当中子或者质子个数符合魔术数的时候，原子核非常稳定。
Z = 2, 8, 20, 28, 50, and 82，所以50Sn有10个同位素。
双魔术数的定义和预测。
以上是元素的性质。
介绍一个地球科学家的元素周期表，里面提供的信息挺多的，还有中文版。
跟大家交流，有没有好的元素周期表的app？第二节：元素的丰度提问：上节课回顾了地球科学基本知识，重要的地幔矿物有哪些？太阳系类地行星有哪些？太阳系的主要成分？陨石的地球化学意义？地球的结构？板块漂移的驱动力？矿物的化学式(石榴石X3Y2Z3O12，X = Mg ,Fe2+, or Ca2+; Y = Al, Cr, or Fe3+; Z = Si. X位为8配位，Y位置为6配位，Z位为4配位。
)。
课程提要。
本次课程的主要内容包括：回顾一下化学中元素的性质、讲解丰度的概念，为什么要研究丰度问题，谈到丰度我们首先要定义在什么体系里的丰度，因此涉及到地球化学储库的概念，有哪些代表性的地球化学储库，最重要的储库或者端元包括太阳系、球粒陨石、地球、硅酸盐地球（原始地幔）、铁质地球（地核）、洋壳、陆壳（上中下）、洋中脊玄武岩、水圈等等。
人类活动也可以是重要储库。
丰度的定义：元素或者物质在体系中所占的相对份额。
丰度的研究是第一级重要的地球化学问题。
为什么要研究元素的丰度？丰度的地球化学意义是什么？孙贤鉥奖。
丰度的地球化学意义：（1）地球化学研究或者自然科学研究的首先任务是了解自然是什么，因此我们要知道元素分布情况。
（2）了解丰度为我们研究地球乃至太阳系的形成和演化提供基础背景，例如微量元素均一化图，例如金属元素矿的背景值。
（3）了解丰度对研究物质的循环和分异至关重要。
（4）利用地球化学储库的典型特征来简化科学问题。
为什么要采用原始地幔或者球粒陨石均一化微量元素组成？（1）由于元素含量的奇偶效应，直接观察其绝对值不直观，因此利用某个端元来消除奇偶效应。
（2）有助于我们看到元素的富集和亏损信息，更好的利用地球化学数据来研究元素的迁移和富集亏损机制。
例如岛弧岩浆岩。
问题：微量元素的顺序是什么？岩浆作用时的相对相容性。
一个技术细节：REE一般用chondrite(Sun and McDonough, 1989)去归一化，微量元素图解一般用Primitive mantle (McDonough and Sun, 1995)去归一化如果假设地球成分类似于球粒陨石（地球来自和CI球粒陨石地球化学性质类似的物质的证据是什么？难挥发元素的组成），则元素在地球各个储库中的丰度加权平均应该和球粒陨石一致，因此利用丰度可以反演地质过程中的物质循环和分异。
星云物质旋转聚集形成太阳和小星子，小星子撞击形成行星胚胎，行星胚胎撞击形成几大行星和月球。
地球的早期可能存在岩浆海过程，为什么？对我们研究地球化学的意义是什么？地球进一步分异形成大气层和水（水的来源仍然有争议），原始地幔和地核。
原始地幔熔融形成洋壳，洋壳熔融产生陆壳。
这一系列过程应该在最初50－100个百万年内完成。
之后地幔演化成亏损地幔，亏损地幔受到交代形成富集地幔，地核分异成内核和外核，洋壳俯冲新生再循环，陆壳增生和分异，大气继续演化，在这一系列过程中，我们利用丰度来研究地球的演化、物质的分异和循环。
问题：地球的挥发性物质如何变化？地幔如何演化？科学方法：要敢于质疑，要搞清楚重要的科学假设是否成立。
要深入了解丰度的重要性，我们需要建立储库或者端元的概念。
储库：一个相对独立均一的(子)系统，拥有相对其它(子)系统不一样的地球化学或者物理特征，可以指一类特定的岩石或者地体单元。
端元：具有某种地球化学特征的组分，更多强调其地球化学意义。
端元的定义多是为了解释地球化学数据，它客观存在，但是其岩石学和矿物学意义不明确，储库则可以有具体的岩石矿物实体。
太阳系的化学组成：H和He是最重要的元素，来自大爆炸。
问题：太阳系的年龄是多少？来自什么方法？紧挨的Li、Be和B含量很低，因为它们在大爆炸过程中以及后来的核反应中很少被合成。
最重要的重元素是Fe、Ni，它们在一系列的核反应中处于统计学上的稳定位置，我们以后的课程会详细讲这个问题。
元素丰度有两个趋势：奇偶效应以及丰度随元素质量降低。
太阳系的丰度如何测得？绝大部分元素含量可以通过测量太阳的光球谱图获得；太阳色球、日冕、太阳高能粒子、太阳风、宇宙射线有助于测量含量低或者吸收谱图不明显的元素；碳质球粒陨石的测量－非挥发性元素。
把来自光球图谱的元素在太阳中的丰度和CI球粒陨石进行对比，发现绝大部分元素落在1：1的直线上，解释了CI球粒陨石和太阳的关系，也通过了独立的方法来估计太阳系的元素丰度。
为什么H、He、Xe不在1：1的线上？为什么球粒陨石的Li比太阳系高？Li在核反应过程中被烧掉了。
为什么球粒陨石重要：先谈一下陨石的分类，绝大部分陨石是石质陨石，6%是铁陨石或者石铁陨石。
86%的陨石是球粒陨石，8%是非球粒陨石。
球粒陨石中最引人瞩目的是碳质球粒陨石(4.6%)，其中CI型球粒陨石被认为是富含挥发份最多的陨石（22%的水和有机物），因此最原始，与太阳中元素组成最相似，是地球的最重要的物质组成（building blocks）。
问题：陨石如何采集？陨石的地球化学意义？陨石反映了太阳系最早期的历史，甚至可以发现太阳系形成之前的物质，陨石中还会存在某些非常特殊变化极大的地球化学数据，而这些特征在高度演化的地球中消失了。
岩石地球化学讲义-2
《岩石地球化学》讲义-24熔离作用(liquation) 或岩浆不混溶作用(melt immiscibility)岩浆冷却或上升减压时，原来均匀单相的熔体有时会分解成两个成分不同的熔体相。
这一过程成为熔离作用(liquation)，它是由岩浆的不混溶性质所决定的。
这一过程类似于碱性长石的出溶。
分裂的组分一个偏酸性一个偏基性，或者一个是富Fe,Ni硫化物的熔体（有利于成矿），一个为硅酸盐岩浆。
这部分研究相对较弱（一些情况将在微量元素部分介绍）。
5岩浆混合作用(mixing, mingling )两个成分不同的岩浆发生混合，由于混合方式和混合比例的差异也使混合形成的岩浆成分有很大的变化。
福建沿海平潭岛上的I型花岗岩被认为是岩浆混合作用的产物。
周新民和董传万等从野外地质学，矿物学和岩石地球化学证实了花岗质岩浆受到玄武质岩浆混合的存在。
6沉积岩中的混合作用(Mixing in sedimentary rocks)Trends on variation diagrams for sedimentary rocks may result from the mixing of the different ingredients which constitute the sediment. Bhatia (1983), in a study of turbidite sandstones from eastern Australia, shows Harker diagrams in which there is a change in mineralogical maturity, i.e. an increase in quartz coupled with a decreas in the proportions of lithic fragments and feldspar (Fig 1-18).Fig 1-18 Harker variation diagrams for quartz-rich sandstone suites from eastern Australia (Bhatia, 1983). The increase in SiO2inflects an increased mineralogical maturity, i.e. a greater quartz content and a smaller proportion of detrital grains.Argast and Donnelly (1987) 认为在成分变化图上，如果二元组分（x轴，y轴）密切相关（线性变化），则可能反映的是该套沉积岩是由两种矿物组分混合的。
地球化学讲义第二章
Si↓↓++ Si Si ↓ ↓ ↓ +
架状： Al ↓ ↓ + Si ↓ ↓ ++ Al 链状： Al ↓ ↓ + Si ↓ ↓ ↓ + ： 如何代换？岛状： Si ↓ ↓ ↓ ↓ Si与Al不能代 换 ：
Al ↓ ↓ +
（ ↓ 共价电子对，+自由电子） Al—O(1.7Å)与Si—O（1.61Å）其键长相差6%，两者间易发生代换。
中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，2011年7月21日更新
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地 球 化 学
键性不同，彼此不能置换
Cu,Hg是亲硫元素，倾向于形成共价键 Na,Ca是亲氧元素，倾向于形成离子键
代换中，不同键性的相对关系接近，是代换的一个重 要条件。
自然界中: Si(Si4+ ,0.39Å), Al(Al3+,0.57Å)代换十分普遍 铝硅酸盐
地 球 化 学
一、自然界元素结合的类型及特点
自然界元素结合分两种： 同种或性质相似元素的结合--非极性键，一般形成共价键； 异种元素结合--极性键，一般形成离子键。 自然界元素结合特点： 多键性和过渡性； 自然界形成的化合物（矿物）都是不纯的，每一种矿物 都构成一个成分复杂、含量变化的混合物系列
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第二章 自然体系中元 素 共 生 结 合 规 律
地 球 化 学
本章内容
自然界元素结合的类型及特点 元素的地球化学亲和性 类质同象代换及微量元素共生结合 规律 晶体场理论在解释过渡族元素结合 规律上的应用
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地球化学ppt课件
水环境地球化学研究
2024/1/25
水体化学组成与性质
研究水体中各种溶解物质、胶体物质和悬浮物质的含量、分布和 变化规律，揭示水体的化学性质。
水体中污染物的迁移转化
分析水体中污染物的来源，研究其在水体中的迁移、转化和归宿， 为水污染防治提供依据。
水环境地球化学过程
探讨水体中化学物质的循环、转化和相互作用过程，以及这些过程 对水环境的影响。
可燃冰资源勘查
利用地球化学方法分析可燃冰赋存层位的岩石、 土壤等介质中的气体组成和同位素特征，揭示可 燃冰的成因和分布规律。
2024/1/25
16
环境资源评价中地球化学方法
1 2
环境质量评价
通过分析土壤、水、大气等环境介质中的元素和 化合物含量，评价环境质量状况及其对人类健康 的影响。
污染来源与迁移转化研究
灾害体地球化学特征分析
分析滑坡、泥石流等灾害体的物质组成、化学成分等地球化学特征 。
灾害预测和防治
结合地质环境地球化学评价和灾害体地球化学特征分析，进行滑坡 、泥石流等地质灾害的预测和防治。
26
人类活动对环境影响评价中地值 调查
调查评价区域的环境地球化学背景值 ，为环境影响评价提供依据。
研究地球化学异常的成因 机制，包括地震孕育过程 中的物理化学变化、地下 流体运移等。
异常时空演化规律
分析地球化学异常在时间 和空间上的演化规律，为 地震预测预报提供依据。
24
火山活动监测和预警中地球化学方法
火山气体监测
通过监测火山释放的气体 成分和含量变化，判断火 山活动的状态和趋势。
2024/1/25
2024/1/25
数据获取和处理
地球化学数据获取困难，处理和分析方法复杂，需要进一步提高 数据质量和处理效率。
地球化学课件2
（三）、行星和月球的化学成分
Chemical Compostions of Planets and the
Moon
（2）巨行星Giants（木星Jupitor和土星 Saturn)：
体积大、质量大、密度小、卫星多。主要成 分为H和He。
（3）远日行星（天王星Uranus、海王星 Neptune、冥王星Pluto）：
铁陨石 Iron Meteorite
无球粒陨石 achondrite
约1%金属 约50%金属
大于90%
（二）陨石的化学成分Chemical
Composition of Meteorites
(1)铁陨石：主要由金属Ni-Fe(98%) 和少量其它矿物如磷铁镍古矿 [(Fe,Ni,Co)3P]、陨硫铁(troilite)（ FeS)、镍碳铁矿（Fe3C)和石墨 (graphite)等组成。
（二）陨石的化学成分Chemical
Composition of Meteorites
石-铁陨石:则由近乎相等的石陨石和 铁陨石组成，较为少见。
碳质球粒陨石
是一类脆性的黝黑的球粒陨石。其成分 具有下列特点：①主要由含水硅酸盐粘 土矿物组成,常见者为细粒的蛇纹石或绿 泥石；②含大量挥发分,主要为水、硫、
elements
O 、Si 、Fe Ca 、Mg 、Al 、Ti S 、Na、 K、 Cr 、Mn C、 N 、P 、Cl、 Sr 、Y、 Zr、 Ba F 、Sc 、V 、Co、 Ni 、Zn 、Nb、 La 、Ce 、Pr 、Nd 、Sm、 Gd、 Dy、 Er 、Yb、 Hf Li 、Be、 B 、Cu、 Ba、 Rb 、Ge、Tb、Ho、 Tm、 In、 Ta
根据化学成分的不同，分为5个
地球化学讲义+第五章同位素地球化学(中国地质大学)
我们一般把正在衰变的核素称为母核（体），衰变的产物称为子 核（体）。
自然界的放射性同位素虽然衰变方式和产物不同，但是都服从同 一个放射性规律，即：
在一个封闭系统内，单位时间内放射性母核衰变为子核的原子数 与母核的原子数成正比。
用以下式子表示： -dN/dt=λN 其中， N：在t时刻未衰变完母核的原子数 dN/dt：单位时间内所衰变的原子数 λ：衰变速率常数（单位时间内衰变几率）1/年、1/秒 -：表示dt时间内母核的变化趋势是减少的
(一) 核素的性质
(4)核素具有能量：原子核聚集高质量的粒子于一个极小的体积 内，因此，原子核内孕含着巨大的能量，即核能，也称“结合能”。 结合能越高核素越稳定；结合能低（如H、N、Li、Be及高质量 数 的核素）的核素不稳定。在核衰变过程中，一部分核能通过放射出 各种粒子及射线而被释放出来。
(5)核素具有放射性：所谓放射性即不稳定核素通过放射出粒子 及辐射能量，而自发地调整核内的组成和结构，转变为稳定的核素 的现象，称为放射性衰变。放射性衰变的结果，使核素的质量、能 量和核电荷 数都发生变化，从而变为另外一种元素。
(一) 核素的性质
(1)核素具有电荷：一个质子带有一个单位的正电荷，原子的核电荷数等于质子 数，并由此决定原子的核外电子数。核电荷数一旦改变就变成了另外一种元素， 同时核电荷数也影响着核的组成及结构，即决定核的稳定性。
(2)核素具有质量：核素因含有不同数量的质子和中子，而具有不同的质量，较 轻元素的同位素之间因质量差别导致在地质作用中的分异，这样，使得不同产状 的地质体中同位素间的相对丰度发生变化。
ΔR = R样品 - R标准；
3）样品相对于标准样品R的偏离程度的干分率： δ‰=（R样—R标）/R标×1000 =(R样/R标—1) ×1000
地球化学课件
1～5 0 06 1～10 400～1500
06 2400～4000
0 0002 0 05 2～5 O5
12～15 0 02
0 005～0 02 02
有害 60
5～50 4000 200
3000
3
500 200 250～500 20
10000
致死 1300 100～300
环境地球化学 页14页
第*页*
元素形态 Ag1+ Al3+
AsIII或V B硼酸盐 Ba2+水溶性
Bi3+ Br Ca2+
Cd2+ Cl1 Co2+ CrV1铬酸盐 Cu2+ F1 FeII或III Ca3+ 环Hg境II地球化学 页I11 5页
人体所摄取的微量元素mg/d
不足 70
0 015
正常 0 06～0 08
第*页*
第二节:人体中元素的分布
❖ 毒性元素
对生物有毒性而无生物功能的元素; 该类元素又可分为两类： 毒性元素 ：Cd Ge Sb Te Hg Pb Ga In As Sn Li;这些毒性
元素是指它们对生物体无有益作用;而只有毒性; 潜在毒性和放射性元素：Be Tl Th U Po Ra Sr Ba;
❖ 匮乏性疾病与环境 由于区域自然环境恶劣;经济 文化落后所造成 ;主要表现为三个特
点： 由于人们所处的生活条件恶劣 营养不足所造成的营养不良性 疾病 ； 由于医疗 交通落后 人口拥挤 卫生条件差所造成的传染性疾病 ； 由于区域生态环境中有不利健康的因子存在;造成特定环境的 特有的地方病;即原生性地方病 ;
由Si Ni As Zn F Fe Ti等组成; ❖ 肌肉中的元素
地球化学课件第二章1
H2O，OH-，F-，CH3COO-， PO43-，SO42-，Cl-，CO32-， ClO4-，NO3-，ROH，R2O， NH3，RNH2，N2H4
8～12 Na+，K+，Ca2+，Rb+，Sr2+，Cs+，Ba2+，La3+，Ce3+， Pb2+
晶体类型
金属晶体 离子晶体 原子晶体 分子晶体 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
Sr（325ppm）、Li（18ppm）、Rb（78ppm）
自然界元素有一定的结合规律和赋存方式。 那么, 元素的结合规律与赋存方式受什么因素控制？
元素的结合规律与赋存形式
本章内容
自然体系及自然作用产物 元素的地球化学亲和性和元素的 地球化学分类 类质同象 晶体场稳定能及其对过渡金属行为的控制 元素结合规律的微观控制因素 元素的赋存形式
S2-，R2S，I-，SCN-，S2O32-， CN-，CO，C2H4，C6H6，H-， RC6H5NH2，N3-，Br-，NO2-， SO32-，N2
电价对应结合
在多元素多相体系中，阳离子及阴离子电价不同时，将发生高价阳 离子与高价阴离子结合，低价阳离子与低价阴离子结合，这样结合 的体系能量为最低。自然界存在电价对应结合规律。不仅如此，而 且电价差越大，规律越明显。因此，自然界中石英（SiO2）与萤石 （CaF2）共生在一起常见，但没有CaO与SiF4的组合。
地球化学ppt课件
最适用于有孔虫同位素分析的关系式： t＝16.9－4.4(δs－δw)＋0.10(δs－δw)2 式中，δs：壳体中氧同位素值，δw：水体的氧同位素值
环境地球化学 第21页
+ 冰期与间冰期对碳酸盐溶解作用的影响不同，也会引起 海水中CO2总含量的变化。 经计算，末次冰期极盛期的CO2含量稍高于间冰期， 两者的比值为1.15±0.5。
这样，由海水表温、盐度、冰川体积等因素变化引 起的大气CO2浓度变化仅占实际变化的5％。因此，如果 当时不存在其它海水化学性质的变化，则大气CO2含量将 保持近于恒定。
环境地球化学 第4页
4氧同位素应用
（l）查明地质时期海水古温度的变化趋势
通过生物氧同位素研究法确定了自晚白垩纪（约7000 万年前）以来全球气候有逐渐变冷的趋势。
Emiliani（1954）根据底栖有孔虫δ180值逐渐递增的 趋势，确定了自白垩纪以来，全球大洋深水平均温度曾从 13oC逐渐下降到目前的2oC左右。
由于在任何时候、任何地区，底栖有孔虫氧同位素温 度始终低于浮游有孔虫的氧同位素温度，表明大洋的底层 水系由高纬地区的表层水下沉扩散而来，所以，从新生代 底层水的这种变冷趋势可以推出高纬地区的表层水以致大 气圈也存在着逐渐变冷的趋势。
环境地球化学 第5页
南
北 半 球
极 冰 盖
南极海冰 大量形成
冰形
盖成
环境地球化学 第24页
热带东太平洋V19-30柱状样15万年来浮游有孔虫N.dutertrei与底栖有孔虫 U.sentioncosa碳同位素组分的差值（Δδ13C） 变化图
(完整版)地球化学讲稿
地球化学（一)概述张德会：同学们，今天给大家讲地球化学,什么是地球化学？他在地球科学中的地位如何？地球化学是地球化学的分支学科，那么地球化学研究的主要内容是什么？地球科学大家庭中的一个新成员在半个多世纪以来，地球化学是迅猛发展，已经成为地球科学的中心学科，他的根本原因是什么？地球化学对于地球科学的作用体现在哪里？那么在本次课程中,我们分五个部分来讲解地球化学。
这里面显示的第一个是概述，第二个是元素的地球化学分类,第二是元素在地球和地壳中的分布和分配。
三是微迹元素地球化学及其研究意义。
五是同位素地球化学及其研究意义.我们先谈第一个问题概述.这一张卡通片是目前地质学家在等矿产资源大国的社会地位的一个显现这一位警察说：“Out of the way，you fool!a GEOLOCIST is coming！地质学家来了，滚开你这个傻瓜。
那么地质学从英文讲geognosay，他是一门自然科学要讲地质化学首先我们要简单给大家讲一下什么是地质学，我们知道自然科学有六大自然科学门类，数理化天地生，地学就像化学物理学一样,是一门自然科学,但是地质学所面对的挑战是不能像化学和物理学那样可以进行实验研究。
首先我们说大自然的科学原理，大自然是受到永恒的规律所控制的，那么地质学的数据来自哪里呢？他主要是来自野外和室内的观察，包括野外的地质图，岩石的类型分布和结构，显微镜下的研究，那么在室内研究还有非常重要的一部分,就是实验研究，包括化学实验地球物理实验和模拟实验，由于地质学家感兴趣的问题呈现出空间规模变化极大，他可以小到纳米甚至原子尺度，大呢，到全球乃至宇宙，演化历史是漫长的，以百万年计，因此对于地质学研究是不能进行控制性实验，只能观察自然界已经发生的自然实验的结果。
在地质学上有一个重要的假说叫均变论,那么这是霍顿，历史上非常有名的一个国外地质学家提出的，就是Uniformitarianism The present is the key to the Past，现在是过去的钥匙。
地球化学讲义微量元素地球化学(中国地质大学)
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微量元素地球化学是研究微量元素在地球及其子系统中的分布特
地 球 化 学
征、化学作用及化学演化的一门分支学科。它根据系统的特征和微 量元素的特性，阐明他们在地球系统中的分布分配，在自然体系中
的性状以及在自然界的运动过程和演化历史。
微量元素可以作为地质—地球化学作用的示踪剂，其特色之处就 是能近似定量地解决问题，使实际资料与模型设计结合起来。
价键性质化合物元素分配的解释；八十年代引入了量子力学，量子化学
观点……
中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，2018年8月30日更新
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1.前提条件：一定的温度、压力下，微量元素在两相中可以形成液态 （或固态）的稀溶液； 2.微量元素在两相中的化学位计算
地 球 化 学
θ u1 =u1 +RTlnα1
u2 =u 2 +RTlnα2
u：离子化学位； uθ：标准状态下化学位（25℃，1atm）
α：离子活度（当溶液中离子的浓度 β趋近于0时，活度与浓度成正比，
比例系数k即亨利系数： α ＝k β ）；T：体系的绝对温度； R：气体常数（8.314J/mol· K)；1和2：两个相。 3.微量元素在两相中分配达到平衡时： u1 =u 2 θ uθ 2 -u1 RT α1 α 2 = kβ1 kβ 2 = β1 β 2 = e =K D T,P ＝常数 这就是能斯特分配定律：
地 球 化 学
θ u1 <u θ 2 :K D >1,β1 >β 2 -----微量元素更多的进入1相 θ u1 =u θ 1、相之间分配相等 2 2 :K D =1,β1 =β 2 -----微量元素在
可见，微量元素在某相中的化学位越低，它的含量就会越高，就 像是水往低处流一样的道理 5.微量元素在岩石与熔体之间的分配系数：常用岩石中所有矿物 的分配系数与岩石中各矿物含量的乘 积之和一表达。