2.1 元素地球化学分类
查瓦里茨基的元素地球化学分类
查瓦里茨基的元素地球化学分类你知道查瓦里茨基吗？这名字听起来是不是有点拗口？其实啊，这位老兄可厉害了，他搞出来的“元素地球化学分类”可是让地球科学界的小伙伴们都刮目相看。
简单来说，查瓦里茨基把地球上的化学元素分了个类，这对研究地球、研究矿物、研究我们周围的世界都超有帮助的。
大家都知道，地球上的元素多得数不过来，光是这些元素之间如何互相搭配、怎么分布就足够让人头疼的了。
可是查瓦里茨基聪明，他把这些复杂的元素分成了几大类，让我们看待地球的方式变得更加清晰，也让研究者们少走了不少弯路。
你有没有想过，地球的元素是如何“分工合作”的？比如说，我们每天都离不开的氧气，水里也有它的身影，空气里也有它的影子，它的存在就像是地球的一位“常驻明星”，又好像是个无处不在的朋友。
可是，氧气和铁、铜、金这些元素比起来，地位就完全不同了。
你看，铁它大部分都藏在地球的核心，而铜、金则更喜欢在人类的生活中“大显身手”。
在查瓦里茨基的分类中，他把这些元素根据它们的化学特性、在地球中的分布情况进行划分，结果很有意思：有些元素注定就要与“土”打交道，像钙、铝这些“泥土元素”；有些则特别喜欢水，比如钠、钾这些“水元素”；还有些则跟火和气息息相关，比如硅、碳这些“热情分子”。
每种元素都有自己的“喜好”和“地盘”，就好像人一样，各有各的性格和特长，大家各司其职，互相合作，构成了我们所熟悉的这个丰富多彩的世界。
要知道，查瓦里茨基的这个分类方法并不是为了让大家玩个小游戏，而是有着深远的科学意义的。
要是你搞矿业或者搞环境保护，这些分类就能帮你快速找出地球上的元素是怎么分布的。
你如果在某个地方开矿，查瓦里茨基的分类就能告诉你，哪类元素可能会聚集在那个地方，哪类又可能藏在地下深处。
你想找黄金，查瓦里茨基的分类也能帮你定位，因为他早就把黄金放进了一个特别的分类——跟岩浆活动紧密相关的那一类。
听起来很神奇，但其实就是这么简单明了。
你看，查瓦里茨基一举解决了一个困扰学者很久的问题，不得不说，这小子真的很有眼光。
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。
2.1 元素地球化学分类
四、其它分类
2. Nernst配分（分布）系数与元素分类 配分（ 配分 分布） 元素在岩浆部分熔融与 元素在岩浆部分熔融与 结晶分异过程行为差异
i Ds / l
Ci = s Ci l
i Ds / l >1
Dis / l <1
相容元素
不相容元素
四、其它分类
3. 溶解度：可溶性元素 vs. 中等可溶性元素 vs. 不溶元素 溶解度： vs. vs. 4. 化学反应速率：活动（泼）元素 vs. 不活动（泼、惰性） vs. 不活动（ 惰性） 化学反应速率：活动（ 元素； vs. 元素；流体活动性元素 vs. 熔体活动性元素 5. 软硬酸碱理论：酸性元素 vs. 碱性元素 软硬酸碱理论： vs.
地球化学
（Geochemistry） Geochemistry）
中国科学技术大学地球与空间科学学院 2009年 2009年2月24日 24日
地球化学授课提纲（I） 地球化学授课提纲（
第二讲 元素地球化学 2.1. 元素地球化学分类 2.2. 地壳地球化学组成 2.3. 地幔地球化学组成 2.4. 地核地球化学组成 2.5. 地球与太阳系地球化学组成 2.6. 地球化学热力学平衡与微量元素应用
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1. 元素地球化学分类
一、哥尔德施密特分类 二、查瓦里茨基分类 三、费尔斯曼分类 四、其它分类
一、哥尔德施密特分类（1923） 哥尔德施密特分类（1923）
矿化剂元素族、 铁族元素、 矿化剂元素族 、 铁族元素 、 稀有稀土元素 钨钼元素族、 铂族元素、 族 、 钨钼元素族 、 铂族元素 、 硫化物成矿 元素族、 半金属和重化剂族、 元素族 、 半金属和重化剂族 、 重卤素族以 及放射性元素12个族 及放射性元素12个族
《地球化学》章节笔记
《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。
它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。
2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。
3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。
二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。
2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。
三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。
地质学知识：地球化学中的元素分布与演化
地质学知识：地球化学中的元素分布与演化地球化学是研究地球物质的组成、性质、分布和演化的学科。
其中，元素分布与演化是地球化学研究的基本内容之一。
本文将简要介绍元素分布与演化的相关知识。
一、元素分布地球上的元素主要来源于宇宙物质和地球内部物质。
宇宙物质包括星际物质和陨石，其中包含的元素种类很多，主要是氢、氦和锂等轻元素以及碳、氧、氮、铁等重元素。
地球内部物质主要包括地壳、地幔和核，其元素分布也具有明显的层次性。
较轻的元素主要分布在地壳和地幔，包括硅、铝、钙、钾、钠等。
地壳中的元素主要以氧化物、硅酸盐和硫酸盐的形式存在。
而地幔中的元素主要是以硅酸盐和氧化物的形式存在，且含有较多的铁、镁等元素。
重元素主要存在于地球内部核中。
地球核分为外核和内核，外核主要是由铁和镍等元素组成的液态物质，而内核则主要由铁和一些轻元素如硫、氧组成。
地球内部物质的元素分布不均衡，这种不均衡性是地球化学研究的重要内容之一。
二、元素演化元素的演化是指地球上元素来源、变化和分布的历史过程。
元素演化的主要过程包括元素的起源和演化、元素的循环作用以及元素的分布特征。
地球上的元素起源主要有两种观点，一种是大爆炸后形成的宇宙元素在恒星内部聚合，形成新的元素，然后经由恒星飞出到空间中，经过一定的演化过程后，形成了地球上的基本元素。
另一种观点认为，地球上的元素大部分来源于超新星爆炸。
元素的循环作用是指地球系统内元素的相互作用过程，主要包括地球化学循环和物质循环。
其中，地球化学循环包括一系列物质的化学反应和迁移，如氧化还原反应、水文循环、生物地球化学循环等。
物质循环则是指物质在不同介质之间的循环过程，如水、大气、岩石、土壤和生物等介质之间的物质转化过程。
元素的分布特征是指地球上各种元素的分布规律和区域特征。
例如，地壳中铝的含量较高，主要分布在长芦山、横山等地区。
地幔中铁的含量较高，主要分布在太平洋橙色液体等地区。
地球内部核中铁和镍的含量较高，约占地球质量的1/3。
元素地球化学
地质矿产部出自寻找矿产资源的目的，开展了1:和1:比例尺的水系沉积物测量工作，现已分别获457万km2和 18km2的分析数据，但主要集中于东部地区，西部荒漠和人迹罕至的地区数据不多。为了能较全面地反映我国元 素地球化学分布特征，还利用了中国科学院南京土壤研究所和全国环境监总站的土壤资料，以填补部分空白。尽 管介质不同，但都反映了我们现实生化学的创始人之一，挪威的V.M.戈尔德施密特应用灵敏精确的定量光谱法进行了硼、镓、锗、 磷、钛等元素的地球化学研究。
元素地球化学图书1932年，发表了《硼的地球化学》，1954年在他的名著《地球化学》一书中，几乎论述了 所有化学元素的地球化学行为。苏联地球化学家В.И.维尔纳茨基在《地球化学概论》(1934)一书中，论述了碘 和溴的地球化学、游离氧的历史、锰的地球化学史、硅和地壳中的硅酸盐、碳以及放射性元素的地球化学。
研究内容
元素的物理、化学和晶体化学性质 元素地球化学包括元素的原子结构、各种物理及化学参数、晶体化学参数。根据元素的这些参数可以从本质 上阐明它们在各种地质作用过程中的行为特征。 元素在自然界的分布和分配 研究元素在宇宙、星球、陨石及地球中的丰度和元素在地壳中及不同岩石类型中的平均含量，对比分析在各 种地质体中元素分布的不均匀性及其地球化学意义。 元素的迁移形式及元素的赋存状态 探讨地球化学作用中元素的迁移方式、化学反应过程，以及元素迁移活动的温度、压力、酸碱度、氧化还原 电位和能量变化等物理化学条件，揭示元素在自然界中各种赋存形式及其所占的比例等。 元素的演化、循环历史 研究元素在不同时代、不同地质作用过程中的地球化学行为。从空间和时间上把它们起来，便构成元素的演 化历史和循环规律。对每一种元素都可作出定性和定量的循环图解。
地球化学的基本知识
地球化学的基本知识地球化学是研究地球物质成分、构造、演化及其与生命和环境的相互关系的科学。
它涉及到地球物质的地球化学元素和同位素地球化学、地球化学循环和地球化学环境等方面的内容。
在地球科学中，地球化学是一个非常重要的学科，对于我们了解地球内部的构造和演化过程、地球环境问题以及探索地质资源方面都有着重要的作用。
地球化学元素地球化学元素是组成地球物质的最基本成分，它们是地球化学研究的重点。
地球化学元素可分为7类，包括：1. 结构元素：构成地球物质的主体，包括氧、硅、铝、钙、钾、钠、镁等。
2. 生命元素：在生命过程中起重要作用的元素，包括碳、氧、氢、氮、磷、硫等。
3. 外源元素：由于地球物质的外来污染而进入地球大气圈和地表水的元素，包括铜、铅、锌、镉等。
4. 稀有元素：在地球物质中数量较少，但对人类发展有重要作用的元素，包括铀、银、金、铂等。
5. 晶体元素：在矿物中起构成稳定晶体结构的作用，包括铝、硅、钾、钠、钙等。
6. 地壳亏损元素：在地壳中含量很少，经常进入地球内部或者被深海沉积物吸附，包括锆、铪、钨、锂等。
7. 稳定代表元素：是代表不同物质来源的元素，包括铷、锶、氧等。
同位素地球化学同位素指同一元素的不同质量数的原子，它们具有相同的原子序数但是质量不同。
同位素地球化学主要研究同位素的地球化学特征及其在地球环境中的物质循环。
同位素的研究可以揭示地球的起源和演化历程，也可以为寻找矿产资源提供线索，同时还可以在环境研究中提供很多信息。
同位素地球化学有很多研究方向，涵盖了从宏观到微观的各个层面。
其中最常用的应用是同位素地球化学年代学，即利用某些放射性同位素的衰变规律测定岩石和化石的年龄。
同位素地球化学还可以研究地球历史和地质过程中物质的迁移和循环，以及对生态和环境方面的影响。
地球化学循环地球化学循环是指地球物质在各种环境作用下发生的化学反应，并通过不同的地球系统之间相互转移，形成一个复杂的物质循环过程。
元素地球化学
元素地球化学预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制元素地球化学第一章：导论◆地球化学的三个主要分支：①元素地球化学②同位素地球化学③实验地球化学◆元素地球化学：是地球化学最主要的分支学科，它通过逐一阐明个别元素的地球化学和宇宙化学特征及其与其它元素的组合关系来研究自然界化学演化规律的学科,是地球化学的传统研究内容和主干学科。
它力求完整地了解元素的地球化学旋回及其演化历史和原因,揭示元素含量变化对自然过程的指示意义◆元素地球化学主要研究内容和任务：（1）每个或每组化学元素的地球化学性质；（2）元素或元素群在自然界的分布、分配情况；（3）元素相互置换、结合、分离的规律和机制；（4）元素的存在形式、组合特点、迁移条件；（5）每个元素的地球化学旋回及其演化历史和原因（6）应用于地球资源、环境和材料的研究、预测、开发和保护。
◆元素地球化学的研究方法：（1）地质研究方法；（2）高灵敏度、高精度、快速和经济的测定和分析手段：ICP-MAS、ICP-AES、X荧光、电子探针等等；（3）各种地球化学模拟实验研究；（4）一些物理化学、热力学等理论的应用；（5）计算机技术在处理大量数据方面的广泛应用。
◆戈尔德施密特的元素地球化学分类：亲铁元素Siderophile：富集于陨石金属相和铁陨石中的化学元素。
它们与氧和硫的结合能力均弱,并易溶于熔融铁中；在地球中相对于地壳和地幔,明显在地核内聚集。
其离子最外层电子数在8～18之间。
典型的秦铁元素有镍、钴、金、铂族元素。
亲石元素lithophile：在陨石硅酸盐相中富集的化学元素;在地球中它们明显富集在地壳内,有较大的氧化自由能。
在自然界中都以氧化物,含氧盐，特别是硅酸盐的形式出现。
如硅、铝、钾、钠、钙、镁、铷、锶、铀、稀土元素等。
其离子最外层电子数为2或8。
亲铜元素chalcophile：在陨石硫化物相和陨硫铁(FeS)中富集的化学元素；在自然界中,它们往往易与S2-结合成硫化物和复杂硫化物。
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亲铁元素
难熔元素 过渡元素 中等挥发元素 高度挥发元素
亲硫（铜）元素 亲硫（
高度挥发元素
亲石元素
难熔元素 过渡元素 中等挥发元素 高度挥发元素
亲气元素
高度挥发元素
二、查瓦里茨基分类
依据 ： 化学元素在自然界分布和共生组合
特征及其在成岩成矿过程行为差异
方法：自然观测＋经验归纳 自然观测＋ 结果 ： 惰性气体族 、 氢族 、 造岩元素族 、 惰性气体族、 氢族、 造岩元素族、
LILE vs. HSFE
10-4大气压条件下50％凝聚温度 大气压条件下50 50％
元素分类 难熔元素 过渡元素 中等挥发元素 高度挥发元素 凝聚温度（ 凝聚温度（K） ≥ 1400 1350 ∼ 1250 1250 ∼ 800 < 800
哥尔德施密特元素地球化学综合分类
名 称 元 素 Mo, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt Fe, Co, Ni, Pd P, Cu, Ga, Ge, As, Ag, Sb, Au Tl, Bi S, Se, Cd, In, Te, Hg, Pb Be, Al, Ca, Ti, V, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, REE, Hf, Ta, Th, U Mg, Si, Cr Li, B, Na, K, Mn, Rb, Cs F, Cl, Br, I, Zn H, He, C, N, O, Ne, Ar, Kr, Xe
气元素
一、哥尔德施密特分类 亲铁元素（Siderophile） 亲铁元素（Siderophile）
一、哥尔德施密特分类 亲硫（ 元素（Chalcophile） 亲硫（铜）元素（Chalcophile）
一、哥尔德施密特分类 亲气元素（Atmophile） 亲气元素（Atmophile）
一、哥尔德施密特分类 亲石元素（Lithophile） 亲石元素（Lithophile）
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1. 元素地球化学分类
一、哥尔德施密特分类 二、查瓦里茨基分类 三、费尔斯曼分类 四、其它分类
一、哥尔德施密特分类（1923） 哥尔德施密特分类（1923）
矿化剂元素族、 铁族元素、 矿化剂元素族 、 铁族元素 、 稀有稀土元素 钨钼元素族、 铂族元素、 族 、 钨钼元素族 、 铂族元素 、 硫化物成矿 元素族、 半金属和重化剂族、 元素族 、 半金属和重化剂族 、 重卤素族以 及放射性元素12个族 及放射性元素12个族
三、费尔斯曼分类
依据 ： 化学元素在岩浆地质演化过程行为
地球化学
（Geochemistry） Geochemistry）
中国科学技术大学地球与空间科学学院 2009年 2009年2月24日 24日
地球化学授课提纲（I） 地球化学授课提纲（
第二讲 元素地球化学 2.1. 元素地球化学分类 2.2. 地壳地球化学组成 Байду номын сангаас.3. 地幔地球化学组成 2.4. 地核地球化学组成 2.5. 地球与太阳系地球化学组成 2.6. 地球化学热力学平衡与微量元素应用
差异
方法：自然观测＋经验归纳 自然观测＋ 结果 ： 酸性岩浆元素 、 中性岩浆元素 、 硫 酸性岩浆元素、 中性岩浆元素、
化矿床元素以及超基性岩元素
I
四、其它分类
元素含量高低 主量元素 > 1％ 微量元素 1％ ∼ ppm 痕量元素 ppm ∼ ppt
定义I 不作为体系中任何相主要组份存在的化学元素（ 定义I：不作为体系中任何相主要组份存在的化学元素（P. W. Gast）。 Gast） 定义II：可以用稀溶液定律描述其行为的化学元素。 定义II：可以用稀溶液定律描述其行为的化学元素。 Henry定律 Henry定律：fi＝ki•xi 定律：
方法 II：Mansfeld 含铜天然板岩熔融实验 （ I. II：Mansfeld含铜天然板岩熔融实验 含铜天然板岩熔融实验（
和W. Noddack，Berlin） Noddack，Berlin）
金属Fe；Fe、Cu硫化物 金属Fe；Fe、Cu硫化物；硅酸盐等 硫化物；
结果：亲铁元素 、亲硫（ 铜）元素 、亲石元素、亲 亲铁元素、亲硫（ 元素、亲石元素、
四、其它分类
2. Nernst配分（分布）系数与元素分类 配分（ 配分 分布） 元素在岩浆部分熔融与 元素在岩浆部分熔融与 结晶分异过程行为差异
i Ds / l
Ci = s Ci l
i Ds / l >1
Dis / l <1
相容元素
不相容元素
四、其它分类
3. 溶解度：可溶性元素 vs. 中等可溶性元素 vs. 不溶元素 溶解度： vs. vs. 4. 化学反应速率：活动（泼）元素 vs. 不活动（泼、惰性） vs. 不活动（ 惰性） 化学反应速率：活动（ 元素； vs. 元素；流体活动性元素 vs. 熔体活动性元素 5. 软硬酸碱理论：酸性元素 vs. 碱性元素 软硬酸碱理论： vs.
依据：地球宏观圈层结构＋物相直观猜测 地球宏观圈层结构＋
地核：金属相；地幔：硫化物相；地壳：硅酸盐相； 地核：金属相；地幔：硫化物相；地壳：硅酸盐相； 大气圈： 大气圈：气相
方法I：陨石物相间接分析
金属相：Fe-Ni合金；硫化物相：FeS；硅酸盐相：橄 合金； 金属相：Fe-Ni合金 硫化物相：FeS；硅酸盐相： 榄石、 榄石、辉石等