篇一：地球化学重点整理
地球化学重点整理
Part I 后半学期内容
Chap1 宇宙和地球的成因及组成
1.元素丰度的定义、表达形式、研究意义
定义：化学元素在一定自然体系中的相对平均含量。
表达形式：元素丰度值采用的是相对于106个Si 原子的各个元素的原子数，即原子丰度值，选择Si 作为标准是因为该元素分布广且挥发性又小，因而稳定性好。
意义：丰度实际上是一个体系的背景，它是是地球化学的几个基本问题之一，在地球化学的发展中必不可少的工作。
2.化学元素在太阳系行星中的分布特点
类地行星：主要元素是Fe, Si, Mg等非挥发性元素；
巨行星：化学成分以H、He为主，亲铁、亲石元素少；
远日行星：成分以C、N、O为主， H、He比例不大，少量亲铁-亲石元素。
3.确定太阳系元素丰度的途径
太阳系平均化学成分或元素宇宙丰度的确定主要依据两类数据：一是根据太阳大气光谱资料确定太阳系中挥发性元素含量。二是根据球粒陨石的化学组成确定太阳系中非挥发性元素的组成和含量。
4.元素在宇宙中的丰度
宇宙中元素分布的如下特征规律：
1. 宇宙中最丰富的元素为H 和He，H/He 比值为12.5。
2. 原子序数较低（Z<50）的轻元素随原子序数增加呈指数递减，而在较重元素范围内（Z>50），不仅元素的丰度低，而且丰度值几乎不变，即丰度曲线近乎水平。
3. 原子序数为偶数的元素其丰度值大大高于原子序数为奇数的相邻元素。
4. 与He 相邻的元素Li、Be 和B 具有很低的丰度，按较轻元素的丰度水平它们是非常亏损的元素；O 和Fe 呈明显的峰出现在元素丰度曲线上，说明它们是过剩的元素
5. Tc 和Pm 没有稳定性同位素，在宇宙中不存在；原子序数大于83（Bi）的元素也没有稳定同位素，它们都是Th 和U 的长寿命放射成因同位素。在丰度曲线上这些元素的位置空缺。
6. 质量数为4的倍数的核素或同位素具有较高的丰度，如4He、16O、40Ca、56 Fe和140Ce等。
7. 宇宙中元素丰度的分布与元素的化学性质无关，而主要受原子核的结构控制。
5、陨石的研究意义
陨石是估计太阳系元素丰度以及地球整体和地球内部化学组成最有价值的依据：
（1）陨石是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质；
（2）陨石是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源。
（3）陨石中的有机化合物对探索生命前期的化学演化开拓了新的途径；
（4）陨石可作为某些元素和同位素的标准样品
6、陨石的主要类型和碳质球粒陨石的特点
主要类型：（1）铁陨石（2）石陨石（3）铁石陨石
碳质球粒陨石的特点：未经热变质作用影响，其中CI型（I型）碳质球粒陨石的难挥发性
元素丰度与太阳光谱测定值一致，目前多作为太阳系非挥发性元素初始丰度的标准
7、月球的主要岩石类型
有三种主要类型：（1）月海玄武岩（类似于拉斑玄武岩）（2）非月海玄武岩（富斜长石的玄武岩，特色岩石类型：克里普岩—富钾、REE及磷酸盐）（3）富铝的高地斜长岩
8、月球和地球特征对比
半径（km） 大气压 磁场 内部岩浆演化 活动性 天体生命 月球
地球 1740 6370 10-14 1 无 超基性+基性 无 基本终结 壮年期 偶极子磁场 超基性+基性+中性+中等（火山、
酸性+碱性 地震）
Chap2 地壳及地幔中化学元素的分布
1、地球元素丰度计算方法
1) 克拉克法：统计学方法，通过大量的地壳样品的测试，获得地壳中化学元素的丰度。
意义：开创性的工作，为地球化学发展打下了良好的基础；代表大陆地壳岩石圈成分
2) 简化方法：
a. 戈尔德施密特：采用冰川粘土作为天然的地壳混合样品
b. 维诺格拉多夫：两份酸性岩钾一份基性岩的人工混合样品
c. 泰勒：花岗岩和玄武岩1：1
这些方法存在问题：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。
3) 按照地壳模型加权法：波德瓦尔特（采用现代地壳结构，按构造单元分区进行计算，最后加权平均：深洋区、浅洋区、褶皱区、地盾区）和罗诺夫（大陆型、过渡型、大洋型）；黎彤（全球地壳模型，将全球划分为四个构造单元）
2、地球元素丰度特征
地球中最丰富的元素是Fe、O、Si 和Mg，如果加上Ni、S、Ca 和Al，这8 种元素的质量就占了地球总质量的98%。地球元素丰度遵循太阳系元素丰度的基本规则，如奇偶规律、递减规律等。但地球中亲气元素含量低。
3、大陆地壳化学组成安山岩模式
大陆地区化学组成安山岩模式(Taylor & McLennan)
1) 上地壳：上地壳成分主要数据时采用澳大利亚后太古宙页岩（PAAS）化学元素的平均含量减去20%作为上地壳的成分（原因是太古宙以后沉积岩REE模式的一致性表明，沉积岩代表了地壳表明大面积平均取样）
2) 整个陆壳总的化学成分：陆壳总的化学成分的计算采用大陆地壳生长模式，大陆地壳总体的化学成分相当于安山岩模式成分。
3) 下部陆壳的成分：采取大陆地壳总成分减去上地壳的成分得出了下地壳的化学成分。假设下地壳占整个大陆地壳厚度的75％，上地壳占25％。根据质量平衡原则，求出了大陆下地壳的化学成分。
4、地壳中的化学元素的分布特点
I. 地壳中化学元素分布具有明显的不均匀性。
1) 分布最大的和分布最小的元素之间克拉克值差别很大
2) 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。
3) 时间上，地史早期，一些稳定元素富集（如Au，Fe），晚期，活泼元素富集（如W）。
II. 地壳中化学元素的分布量一般随原子序数的增大而降低：（1）偶数规则（地壳中偶数元素的分布量占86%，而且某个偶数元素分布量一般高于与它相邻的奇数元素）（2）四倍规则（4q型的院子占地壳总质量的87%）
III. 地壳中化学元素的分布受宇宙化学元素的形成，以及太阳系、地球、地壳形成和演化所制约。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。
5、地壳元素丰度的地球化学意义
丰度是每一个地球化学体系的基本数据。一些重要的地球化学基本理论问题都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和规律研究。
a、控制元素的地球化学行为
b、判断元素集中和分散及其程度
c、判断元素在地壳中富集成矿的能力
d、计算资源潜力
e、地球化学相似或相关元素的比值变化可用于示踪特殊地质作用
f、区域元素克拉克值可以为阐明地球化学省的特征或划分大地构造单元提供依据
g、揭示大陆地壳化学组成，指示对壳幔分异
6、太阳系、地球、地壳的元素丰度特征异同及其原因
（1）太阳系的元素丰度特征：H，He占据绝对优势，占到99%以上，原子序数较低 （Z<50）的轻元素随原子序数增加呈指数递减，而在较重元素范围内（Z>50），不仅元素的丰度低，而且丰度值几乎不变，即丰度曲线近乎水平。
原因：原子序数低的轻核容易达到质子和中子数的平衡，核最稳定，因此这些元素具有较大的丰度。
（2）地球的元素丰度特征：富Fe、Ni、Mg、O、Si等元素，挥发性元素含量少。
原因：金属Fe和Ni的氧化物星子加积而成地核，然后Fe、Mg硅酸盐星子覆盖在地核之上，形成地球。同时因距太阳近，质量小，温度高，早期太阳风强烈影响下，挥发性元素驱赶作用强烈，
（3）地壳的元素丰度特征：与地球相比，地壳明显贫Fe和Mg，同时富集Al，K和Na。 原因：为地球演化过程中元素的重新分配造成，具体表现为较轻易熔的碱金属铝硅酸盐在地球表层富集，而较重的难熔镁、铁硅酸盐和金属铁则向深部集中。地壳元素丰度还受地球形成前分异和形成后地球化学演化的控制，从而与化学性质有关。
7、地幔化学组成的研究方法
1. 地质学方法：直接获取上地幔在地表的露头，如碱性玄武岩、橄榄拉斑玄武岩、金伯利
岩中的超镁铁质岩的深源包体。
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
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，从而更好的限定
地幔的岩石学模型。
5. 上地幔的理论组分是一份玄武岩钾三分橄榄岩混合组成
Chap3 元素地球化学
1、元素的主要赋存状态
1）形成独立矿物,元素形成矿物的数目与其原子克拉克值呈正相关关系。
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(不进入主要矿物晶格，但又不形成可以进行研究的颗粒的化合物)
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，为一种非独立化合物形式。
5) 与有机质结合，形成金属有机化合物，络合物或螯合物以及有机胶体吸附离子等。
2、戈尔德施密特的元素地球化学分类
地球化学亲合性：阳离子在自然体系中趋向于同某种阴离子化合的趋向，这种亲合力由原子的电子排布和化学键性控制（亲铁性、亲氧性、亲硫性）
戈尔德施密特根据化学元素在陨石各相和冶金过程产物的分布情况，结合他自己提出的地球模型，将元素区分为亲铁、亲铜、亲石、亲气四类。
亲石元素：与氧容易成键，其离子最外层电子数位2或8。（硅、铝、钾、钠、钙、镁、稀土元素等）
亲铁元素：同氧硫的化合能力较差，倾向于形成自然元素，其离子最外层电子数在8~18之间。（镍、钴、金、铂族元素）
亲铜元素：与硫容易成键，其离子最外层有18个电子。 (硫、铜、铅、锌、镉、砷、银等) 亲气元素：组成地球大气圈的主要元素，惰性气体元素，以及主要呈易挥发化合物存在的元素。（氢、碳、氧及惰性气体元素等）
亲生物元素：集中在有生命的动植物内的元素。（碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、碘等） 元素的戈尔德施密特分类可以根据元素的氧化自由能来判断
3、相容元素、不相容元素、高场强元素、大离子亲石元素的特点
1）高场强元素：元素的电荷 (Z) 与其半径 (r) 比值称为场强，相当于电离势。如果Z/r > 3.0，则该元素称为高场强元素，如Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th，它们大都为亲石元素。因电荷高而不相容。
2）大离子亲石元素/低场强元素：如果Z/r < 3.0，则该元素称为低场强元素，主要是元素周期表中IA、IIA、IIIA中的元素，包括K、Rb、Sr、Cs、Ba、Tl、LREE，它们的活性强，易溶于流体。因离子半径大而不相容。
3）相容元素：趋于在固相中富集的微量元素。因离子半径、电荷等结晶化学性质与构成结晶矿物的主要元素相近,而易于呈类质同像置换形式进入有关矿物相。
4）不相容元素：趋向于在液相中富集的微量元素。因离子半径、电荷等性质与构成结晶矿物的主元素相差很大，而使其不能进入矿物相。
4、稀土元素的主要地球化学性质
I. 稀土元素的地球化学性质极为相似，在地质－地球化学作用过程中呈整体活动。稀土元素在地壳各岩石中分布广泛。原子结构相似，最后一个电子充填在4f层。
1) 三价稀土元素的离子半径和Ca2+很接近，很容易以各种类质同象形式进入岩浆作用，变质作用和沉积作用中广泛出现的含钙矿物中。
2) 稀土元素倾向于形成极性键和共价键，因而具有形成络合物的性质。这使稀土元素在迁移过程中，特别是在碱度高和F-，CO32-，HCO3-，PO43-等存在时，容易形成络合物而迁移。 II. 由于镧系收缩，它们的离子半径随其原子序数的增大而逐渐变小，而相邻的稀土元素（REE）具有非常相近又有规律变化的地球化学性质，造成稀土元素在自然界中发生某些分离。
III. 除岩浆熔融外，稀土元素在表生作用、热液作用和低级变质作用中具有相对稳定的地球
化学性质，稀土元素的整体组成基本不受破坏。因此，稀土元素地分馏情况能更有效地排除各种岩浆期后作用的影响。
5、稀土元素性质的主要差别
1） 晶体化学性质存在差异 (离子半径、离子电位等有差异），决定了稀土元素的类质同像及迁移能力有差异。
2）稀土元素碱性随离子半径的减少而减弱，溶解与沉淀的pH值也逐渐降低，决定了稀土元素迁移能力与沉淀先后的不同。碱性介于Mg(OH)2和Al(OH)3之间。
3）元素的价态: 稀土元素的原子总是较易失去5d和6s两个最外层轨道结合较弱的电子，而转变成特征的正三价状态。但Eu和Ce例外，Eu构成正二价。Ce则构成正四价。
4）形成络合物的稳定性不同。（逐渐增强）
5）离子被吸附的能力不同。（离子被吸附能力递增、水合离子相反）
6、稀土元素丰度表示法Eu异常与Ce异常的计算方法
增田—科里尔图解：纵坐标是稀土元素含量的球粒陨石标准化数值的对数，横坐标为原子序数，因此常称作球粒陨石标准化图解。
按照稀土元素球粒陨石标准化丰度特征，可以将各类样品的分布模式分成轻稀土富集型、轻稀土亏损型、平坦型三类
Eu异常：表示稀土丰度特征的另一个方法是δEu，它表示Eu异常的程度。δEu的计算以科里尔图为基础，它表示在图中Eu的理论值Eu*（应为Sm和Gd连线的中点）和实测值之比，δEu = Eu/Eu* = EuN/(SmN+GdN)/2，式中下标N分别表示该元素的球粒陨石标准化值。若δEu>1.05，通常称正异常，若δEu<0.95，称负异常。
Ce异常：δCe = Ce/Ce* = CeN/(LaN×PrN)1/2 ；δCe = Ce/Ce* = 2CeN/(LaN+PrN)
7、分配系数的计算方法
在一定温度压力条件下，当A、B两个共存地质相平衡时，以相同形式均匀赋存于其中的微量组分i在这两相中的浓度比值为一常数。”
kiA/B= CiA/CiB
CiA和CiB分别为元素i在A、B相中的浓度， kiA/B为分配系数
8、戈尔德斯密特元素置换定律
如果一个离子的大小和电荷与另一个离子的大小和电荷相似，那么在晶体结构中，他们两者可以相互替换
a. 电价相同，半径相同，同等几率进入矿物晶格
b. 电价相同，半径相似，则半径较小的离子优先进入矿物晶格
具有相同电荷和相似半径的离子相互置换——隐蔽法则：若两离子具有相近的半径和相同的电荷，丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素将按丰度比例进入主量元素的矿物晶格，即微量元素被主量元素所隐蔽。
c. 半径相似而电价不同，较高价的离子优先进入较早的矿物晶格中
d. 林伍德补充法则：当阳离子的离子键成分不同时，电负性较低的离子形成较高离子键成分的键，它们优先被结合进图矿物晶格（更适合非离子键晶格）
9、内生作用中元素的定量模型
定义：利用微量元素分配的特点和共存相中的浓度关系就可以从数值上来模拟估算岩浆生成演化过程中的有关参数，如部分熔融程度、分离结晶程度、残留固相或分离相的组成等。我们把这种估算称为定量模型。
用以描述的三个独立因素：（1）在原始母体物质中的浓度；（2）熔融过程中发生的化学分离的范围；（3）熔体或溶液上升和结晶过程中化学分离的范围。
方式分类：（最下面那个图为方便记忆插入）
篇二：地球化学考点
考试题型
1、名词解释（共30分，10个，每个3分）
2、简答题（共20分，4个，每个5分）
3、分析题（共20分，2个，每个10分）
4、作图计算题（共30分，2个，每个15分）
复习总方向
A：基本概念、观点或理论
→名词解释、简答题
B：基本现象（地球化学现象）
→分析题
C：基本方法（主要是地球化学数据处理）
→作图计算题
绪论
1、基本概念：地球化学；
2、地球化学研究的基本问题；
（知识点考查：A类）
第一章 太阳系的元素丰度
1、基本概念：地球化学体系、元素的丰度；
2、元素的丰度研究意义；
3、陨石的分类及研究意义；
4、太阳系元素丰度规律；
（知识点考查：A类）
第二章 地球的化学组成
1、基本概念：元素克拉克值、浓度克拉克值 、元素的浓集系数、原始地幔、亏损地幔、富集地幔；
2、地球的圈层结构及其主要元素组成；
3、元素克拉克值研究地球化学意义；
4、大陆地壳化学组成研究方法；
5、地壳的化学组成特征；
（知识点考查：A类）
第三章 元素的晶体化学性质与结合规律
1、基本概念：类质同象、元素的地球化学亲和性、八面体择位能；
2、元素的地球化学分类；
3、元素结合的基本规律及控制因素；
4、类质同象置换条件、法则及研究意义；
（知识点考查：A类、B类）
第四章 元素的地球化学迁移
1、基本概念：元素地球化学迁移、活度积、共同离子效应、盐效应、标准氧化-还原电位、地球化学梯度、地球化学障、矽卡岩化；
2、水－岩化学作用的基本类型；
3、活度积原理及其应用；
4、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响；
5、风化过程中的水－岩化学作用
（知识点考查：A类、B类）
第五章 微量元素地球化学
1、基本概念：微量元素、相容元素、不相容元素、高场强元素、低场强元素/称大离子亲石元素、能斯特分配系数、δEu、δCe；
2、亨利定律 - 稀溶液定律 ；
3、分配系数的影响因素及应用；
4、结晶分异和部分熔融过程定量模型；
5、稀土元素分类、组成数据的表示、 表征REE组成的参数、 REE模式的解释；
6、微量元素的示踪；
（知识点考查：A类、B类、C类）
第六章 放射性同位素地球化学
1、基本概念：半衰期、等时线年龄、模式年龄、内部等时线、封闭温度、εSr(t) ；
2、同位素地球化学研究领域；
3、放射性衰变定律及同位素定年原理；
4、同位素定年的基本假设；
5、Rb-Sr测年及Sr同位素示踪、Sm-Nd测年及Nd同位素示踪、 U-Th-Pb同位素测年及Pb同位素示踪；
（知识点考查：A类、B类、C类）
第七章 稳定同位素地球化学
1、基本概念：同位素丰度、δ值（D、18O、13C、34S）、同位素分馏；
2、自然界存在三种类型的同位素分馏；
3、同位素地质温度计；
4、大气降水同位素组成表现为四种效应；
5、H、O、C、S同位素的示踪应用；
（知识点考查：A类、B类、C类）
绪论
1．地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学机制(作用)和化学演化的科学。
2．地球化学研究基本问题概括起来有以下几个基本问题：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。
第一章
1．地球化学体系是指有一定的空间，都处于特定的物理化学状态，并且有一定的时间连续的体系。
2．元素的丰度实际上是对这个体系里元素真实含量的一种估计，是每种化学元素在自然体中的质量，占自然体总质量（或自然体全部化学元素总质量）的相对份额（如百分数）。
3．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。可在同一或不同体系中进行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，了解元素动态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过程中，逐渐建立起近代地球化学。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、分布特征和规律。
4．陨石的分类：陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按成份分为三类：
1）铁陨石主要由金属Ni，Fe（占98%）和少量其他元素组成（Co，S，P，Cu，Cr，C等）。
2）石陨石主要由硅酸盐矿物组成（橄榄石、辉石）。这类陨石可以分为两类，即决定它们是否含有球粒硅酸盐结构，分为球粒陨石和无球粒陨石。球粒陨石约含10%金属，有球体，具硅酸盐球粒构造。球粒由橄榄石和斜方辉石组成，基质为镍铁，陨硫铁，斜长石，橄榄石，辉石等。球粒陨石：是各类陨石中最为常见的类型，根据化学成分可分为：（1）顽辉石球粒陨石（E群）十分稀少（收集20块左右），是在比较还原条件下冷凝与聚集形成的。（2）普通球粒陨石主要由橄榄石、斜方辉石、铁镍金属和陨硫铁组成，铁和亲铁元素含量以及金属铁/氧化铁比值为H＞L＞LL。普通球粒陨石多遭受过不同程度的冲击变质作用，主要形成于太阳星云硅酸盐-金属分馏与凝聚阶段。又分为高铁普通球粒陨石（H群）低铁普通球粒陨石（L群）低铁低金属普通球粒陨石（LL群）（3）碳质球粒陨石（C群）未经高温作用影响CI型（I型）碳质球粒陨石的难挥发性元素丰度与太阳光谱测定值一致，目前多作为太阳系非挥发性元素初始丰度的标准 无球粒陨石约含1%金属，不含硅酸盐球粒，比球粒陨石结晶粗。许多无球粒陨石与地球上的火成岩相似，因此它们可能由硅酸盐熔体结晶或岩浆残留物质凝结而成。与铁陨石和石陨石均属于分异型陨石。
3）铁石陨石由数量上大体相等的Fe－Ni和硅酸盐矿物组成，是上述两类陨石的过渡类型。
5.陨石的研究意义① 它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质；② 也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源；③ 陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的“前生物物质”，对探索生命前期的化学演化开拓了新的途径；④ 可作为某些元素和同位素的标准样品（稀土元素，铅、硫同位素）。
6.太阳系元素丰度规律①H和He是丰度最高的两种元素，这两种元素几乎占了太阳系中全部原子数目的98%。②原子序数较低的元素丰度随原子序数增大呈指数迅速递减，较重元素范围内( 原子序数>45 ) 元素丰度曲线近于水平。③原子序数为偶数的元素丰度明显高于原子序数为奇数的相邻元素；具有偶数质量数(A)或偶数中子数 (N)的同位素的丰度也总是高于奇数质量数（A）或中子数（N）的同位素，这一规律称之奥多-哈根斯法则④ Li、Be 和B具有很低的丰度为亏损元素，而O和Fe具有高丰度值⑤质量数为4的倍数的核数或同位素具有较高丰度
第二章
1.元素克拉克值是元素在地壳中的丰度，反映了地壳的平均化学成分，决定着地壳作为一个物理化学体系的总特征及地壳中各种地球化学过程的总背景。
2.浓度克拉克值 = 某元素在某一地质体中平均含量/某元素的克拉克值。若＞1 意味该元素在地质体中发生了富集；若＜1意味该元素在地质体中发生了分散
3.元素的浓集系数是元素在矿床中的最低可采品位与其克拉克值的比值。
4.原始地幔PM：即地核形成以后，地壳形成以前的地幔，也即现今的地幔＋地壳。原始地幔经过部分熔融形成地壳以后残余的地幔，称为亏损地幔DMM。此外，由于板块俯冲作用将地壳物质再次循环返回地幔后可形成富集地幔。
5.地球的圈层结构分成地壳、地幔和地核三层。
6.地球的的主要元素组成：
7.元素克拉克值研究地球化学意义1. 控制元素的地球化学行为1）支配元素的地球化学行为2）限定自然界的矿物种类及种属3)限制了自然体系的状态4）对元素亲氧性和亲硫性的限定
2. 地壳克拉克值可作为微量元素集中、分散的标尺1）可以为阐明地球化学省（场）特征提供标准。2）指示特征的地球化学过程3）浓度克拉克值 = 某元素在某一地质体中平均含量/某元素的克拉克值。若＞1 意味该元素在地质体中发生了富集；若＜1意味该元素在地质体中发生了分散
3. 元素克拉克值是进行矿产资源评价的重要指标1）元素的浓集系数--元素在矿床中的最低可采品位与其克拉克值的比值。2）元素克拉克值愈低，则浓集为有经济价值的矿床所需的“地质时间”就愈长。
8.大陆地壳化学组成研究方法：岩石平均化学组成法、细粒碎屑沉积岩法、大陆地壳剖面法、区域大规模取样和分析、火山岩中深部地壳包体研究法、地球物理法
9.地壳的化学组成特征1. 元素无处不有定律2. 地壳元素丰度特征1)元素相对平均含量极不均匀。2)克拉克值大体随原子序数增大而减小，但Li，B，Be及惰性气体含量不符合此规律；3) 按元素丰度排列：太阳系、地球、地幔和地壳中10种主要元素分布顺序：
太阳系：H>He>O>Ne>N>C>Si>Mg>Fe>S
地球：Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na
地幔：O>Mg>Si>Fe>Ca>Al>Na>Ti>Cr>Mn
地壳：O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H
与太阳系相比，地球和地壳贫H、He、Ne和N等气体元素。表明由宇宙物质形成地球的演
化过程必然伴随气态元素的散失、而与地球和地幔相比，地壳贫Fe、Mg，富Al、K、Na和Si等亲石元素，表明地球原始化学演化为较轻易熔碱金属和铝硅酸盐在地球表层富集，较重难熔镁铁硅酸盐和金属铁下沉，在地幔和地核富集。
综上所述得出结论：地壳中元素丰度不仅取决于元素原子核的结构和稳定性（决定宇宙中元素丰度的因素），同时又受地球形成前、地球形成时以及地球存在时期物质演化和分异的影响。
第三章
1.类质同象：不同的元素或质点占据相同的晶格节点位置，而晶格类型和晶格常数只发生微小变化
2.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。
3.八面体择位能：任意给定的过渡元素离子，在八面体场中的晶体场稳定能一般总是大于在四面体场中的晶体场稳定能。二者的差值称为该离子的八面体择位能(OSPE)。这是离子对八面体配位位置亲和势的量度。八面体择位能愈大，驱使离子进入八面体配位位置的趋势愈强，且愈稳定。
4.元素的地球化学分类1. Goldschmidt分类依据：根据化学元素的性质与其在地球各圈层间的分配，将元素分为：①亲石元素；②亲铜元素；③亲铁元素；④亲气元素；⑤亲生物元素。2. 查瓦里茨基元素地球化学分类：以元素周期表为基础，赋于原子和粒子半径以重要意义，并根据元素地球化学行为的相似性分为12族：氢族；惰性气体族；造岩元素族，即Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Rb、Sr、Cs和Ba；岩浆射气元素族，即B、C、N、O、F、P、S、Cl；铁族，即Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni；稀有元素族（Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta）和稀土元素；放射性元素族，即Ra、U、Th等；钼钨族；金属矿床成矿元素，即Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb；铂族；半金属和重金属矿化剂族，As、Sb、Bi、Se、Te、Po；重卤素族，即Br、I、At。3. 赵伦山等的地球化学分类10类：
1. 造岩碱性元素族; 2. 稀土元素族; 3.高温成矿元素或酸土元素族; 4. 放射性元素族; 5. 第一过渡族; 6.贵金属族; 7. 亲硫重金属族; 8. 造岩酸性元素族; 9. 阴离子元素族; 10. 地球挥发分4.微量元素地球化学分类：高场强元素：场强=电荷/半径。如果该值>3 ，则称为高场强元素，如Nb、Ta等，亦为亲石元素-化学性质稳定，为非活动性元素，可作为原始物质组成的示踪剂。低场强元素：比值<3 ，又称为大离子亲石元素，如K、Rb、Sr、Ba-化学性质活泼，地球化学活动性强，可作为地壳演化和地质作用发生的示踪剂。（两种分类方案并列）就微量元素在岩浆作用过程中元素性质和行为习性，划分出相容元素和不相容元素。当岩石发生部分熔融时，会出现熔体相和结晶相（矿物相）。优先进入矿物相的元素称为相容元素，优先进入熔体相的元素称不相容元素。
5.元素结合的基本规律及控制因素：(1)衡量原子得失电子的能力参数①电离能(I)：气态原子丢失一个电子所需能量。②电负性(X)：原子在其外层吸引价电子的能力
(2)原子间结合方式—化学键类型①离子键:离子间结合力主要为静电引力。②共价键:原子间相互作用为电子云相互重叠或穿透。③金属键:金属物质中每一个原子都失去一些电子，这些电子在金属物质中可以自由流动，所以金属有良好的导电性和导热性。④分子键:分子内部是离子键或共价键，分子间依靠偶极间作用力相互结合，称为分子键。
(3)元素的电负性(X)在地球化学中的意义1)说明元素的地球化学性质和行为2)判断化学键类型的法则
X>2.1，强－中电负性，以阴离子族为主
与 1.7<X<2.1元素结合，ΔX＝1.0~1.7，共价键为主的酸性化合物；
与X<1.4元素结合，离子键为主, ΔX>2，易溶于水的强离子键；
篇三：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2900?，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。
3、利用宇宙飞行器分析测定星云和星际间物质及研究宇宙射线。（二） 陨石的化学成分
陨石是从星际空间降落到地球表面上来的行星物体的碎片。陨石是空间化学研究的重要对象，具有重要的研究意义：
① 它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质；② 也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源；③ 陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的“前生物物质”，对探索生命前期的化学演化开拓了新的途径；④ 可作为某些元素和同位素的标准样品（稀土元素，铅、硫同位素）。
1、陨石类型 ―――陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按金属含量分为三类：1）铁陨石（siderite）主要由金属Ni, F(原文来自：wWw.xiaOcAofANweN.coM 小 草 范 文 网:地球化学基础知识点)e（占98%）和少量其他元素组成（Co, S, P, Cu, Cr, C等）。 2）石陨石（aerolite）主要由硅酸盐矿物组成（橄榄石、辉石）。这类陨石可以分为两类，即决定它们是否含有球粒硅酸盐结构，分为球粒陨石和无球粒陨石。
3）铁石陨石（sidrolite）由数量上大体相等的Fe－Ni和硅酸盐矿物组成，是上述两类陨石的过渡类型。
陨石的主要矿物组成：Fe、Ni 合金、橄榄石、辉石等。陨石中共发现140种矿物，其中39种在地球（地壳浅部）尚未发现。
如褐硫钙石CaS，陨硫铁FeS。这说明陨石是在缺水、氧的特殊物理化学环境中形成的。
2、陨石的平均化学成分
要计算陨石的平均化学成分必须要解决两个问题：首先要了解各种陨石的平均化学成分；其次要统计各类陨石的比例。各学者采用的方法不一致。（V.M.Goldschmidt 采用硅酸盐：镍-铁：陨硫铁=10：2：1）。陨石的平决化学成
基本认识：从表中我们可以看到O、Fe、Si、Mg、S、Ni、Al、Ca是陨石的主要化学成分。根据对世界上众
多各类陨石的研究，对陨石成分的看法还不甚一致，但以下一些基本认识是趋于公认的：
①它们来自某种曾经分异成一个富金属核和一个硅酸盐包裹层的行星体，这种天体的破裂就导致各类陨石的形成；
②石陨石与地球上的基性、超基性火山岩矿物组成和化学成分相似，铁陨石与地核的化学成分相似，陨石的母体在组成上、核结构上与地球极为相似；
③各种陨石分别形成于不同的行星母体，因为各类陨石具有不同的年龄及成分差异、氧同位素比值的不同；④陨石的年龄与地球的年龄相近（陨石利用铅同位素求得的年龄是45.5±0.7亿年）；
⑤陨石等地外物体撞击地球，将突然改变地表的生态环境诱发大量的生物灭绝，构成了地球演化史中频繁而影响深远的突变事件，为此对探讨生态环境变化、古生物演化和地层划分均具有重要意义。
3、太阳系的元素丰度：有关太阳系元素的丰度估算各类学者选取太阳系的物体是不同的。有的主要是根据太阳和其它行星光谱资料及陨石物质测定；有的根据I型球粒陨石，再加上估算方法不同，得出的结果也不尽相同，
由表可知：对于这样的数据我们应给有一个正确的的评价： 首先这是一种估计值，是反映目前人类对太阳系的认识水平，随着人们对太阳系以至于宇宙体系的探索的不断深入，这个估计值会不断的修正； 它反映了元素在太阳系分布的总体规律，虽然还是很粗略的，但从总的方面来看，它反映了元素在太阳系分布的总体规律。 如果我们把太阳系元素丰度的各种数值先取对数，随后对应其原子序数作出曲线图即太阳系元素丰度规律图（如右图把太阳系元素丰度的数值取对数lgC作纵坐标，原子序数（Z）作坐标。）时，我们会发现太阳系元素丰度具有以下基本规律：
这两种元素的原子几乎占了太阳中全部原子数目的98％。 2)原子序数较低的范围内，减，而在原子序数较大的范围内（Z＞45）各元素丰度值很相近。 3)原子序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素。具有偶数质子数（A）或偶数中子数（N）的核素丰度总是高于具有奇数A或N的核素。这一规律称为奥多-哈根斯法则，亦即奇偶规律。
4)质量数为4的倍数（即α粒子质量的倍数）的核素或同位素具有较高丰度。此外，还有人指出原子序数（Z）
或中子数（N）为“幻数”（2、8、20、50、82和126等）的核素或同位素丰度最大。例如，4He（Z=2，N＝2）、16O（Z=8，N=8）、40Ca（Z=20，N=20）和140Ce(Z=58,N=82)等都具有较高的丰度。
5)、Li、Be和BO和Fe
第3节地球的结构和化学成分 (自学）
? 自学思考题； 1. 地球的结构和各圈层的组成； 2. 地球元素丰度研究方法； 3. 地球元素丰度及其规律；
第4节 地壳元素的丰度
研究地壳元素丰度是地球化学的一项重要的基础任务。地壳（大陆）的化学组成是认识地球总体成分分异演化过程的基本地球化学前提，再加之大陆地壳是人类生活和获取资源的场所。大陆地壳的化学组成是地球化学研究的中心问题之一，地壳丰度是地球各层圈中研究最详细和较正确的 。 一、大陆地壳元素丰度的研究方法
1、早期克拉克计算法 由美国F.W.Clarke和H.S.Washington于1924年发表的地球化学资料中计算出来的。其思路是在地壳上部16公里范围内（最高的山脉和最深海洋深度接近16公里）分布着95%的岩浆岩、变质岩，4%的页岩，0.75%的砂岩，0.25%的灰岩，而这5%沉积岩也是岩浆岩派生的，因此认为岩浆岩的平均化学成分实际上可以代表地壳的平均化学成分。
其作法如下：①在世界各大洲和大洋岛屿采集了5159个不同岩浆岩样品和676件沉积岩样品；
②对53种元素进行了定量的化学分析； ③其样品的数量相当于这些样品在地球表面分布面积的比例;
④计算时用算术平均求出整个地壳的平均值。
他们的工作具有重大的意义：
①开创性的工作，为地球化学发展打下了良好的基础； ②代表陆地区域岩石圈成分，其数据至今
仍有参考价值
2、简化研究法（取巧研究法）
1Goldschmidt）采集了挪威南部冰川成因粘土（77个样）用其成分代表岩石圈平均化学成分，其结果与克拉克的结果相似，但Na2O和CaO含量偏低。
2) 1962）岩石比例法是以两份酸性岩加一份基性岩来计算地壳平均化学成分。
3Taylor和McLennan,1985）提出细粒碎屑沉积岩，特别是泥质岩可作为源岩出露区上地壳岩石的天然混合样品。 3、大陆地壳剖面法
造山作用可使下地壳甚至上地幔的岩石大规模暴露到 地表，出露地表的大陆地壳剖面(exposed crustal crosses-ction)是研究大陆地壳元素丰度的良好样品。 出露地表的大陆地壳剖面的一般模式（据Percival等，1992）
这样的剖面仅分布在少量地区，为了研究地壳深部(下地壳)的成分还可以采用火山岩中深部地壳包体（探
针岩）和地球物理法（地震波）。 二、地壳元素的丰度特征
1、地壳中元素的相对平均含量是极不均一的，丰度最大的元素是O：47%，与丰度最小的元素Rn相差达1017倍。相差十分悬殊。
前九种元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti
前五种：82.58% ；前九种: 98.13%； 前十五种元素占99.61%， 其余元素 仅占0.39%。 这表明：地壳中只有少数元素在数量上起决定作用，而大部分元素居从属地位。
2、对比地壳、整个地球和太阳系元素丰度数据发现，它们在元素丰度的排序上有很大的不同： 太阳系： H>He>O>Ne>N>C>Si>Mg>Fe>S
地球： Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na ； 地壳： O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H
与太阳系或宇宙相比，地壳和地球都明显地贫H, He, Ne, N等气体元素；而地壳与整个地球相比，则明显贫Fe和Mg，同时富集Al, K和Na。
三、元素地壳丰度研究的地球化学意义
元素地壳丰度(克拉克值)是地球化学中一个很重要的基础数据。它确定了地壳中各种地球化学作用过程的总背景，它是衡量元素集中、分散及其程度的标尺，本身也是影响元素地球化学行为的重要因素。1、控制元素的地球化学行为 1）元素的克拉克值在某种程度上影响元素参加许多化学过程的浓度，从而支配元素的地球化学行为。 例如，地壳元素丰度高的K、Na，在天然水中高浓度，在某些特殊环境中，发生过饱和作用而形成各种独立矿物（盐类矿床）；而地壳元素丰度低的Rb、 Cs，在天然水中极低浓度，达不到饱和浓度，为此不能形成各种独立矿物而呈分散状态。
2
实验室条件下，化合成数十万种化合物。 自然界中却只有3000多种矿物。矿物种属有限（硅酸盐25.8%； 氧化物、氢氧化物12.7%；其他含氧盐23.4%； 硫化物、硫酸盐24.7%；卤化物5.8%；自然元素4.3%；其它3.3% ） 问题：为什么酸性岩浆岩的造岩矿物总是长石、石英、云母、角闪石为主？
因为地壳中O, Si, Al, Fe, K, Na, Ca等元素丰度最高，浓度大，容易达到形成独立矿物的条件。自然界浓度低的元素很难形成独立矿物，如硒酸锂(Li2SeO4)和硒酸铷(Rb2SeO4)；但也有例外，“Be”元素地壳丰度很低(1.7×10-6)，但是它可以形成独立的矿物Be3Al2Si6O18 (绿柱石)，其原因我们在下一章里面讲述。 2、可作为微量元素集中、分散的标尺
1）可以为阐明地球化学省(场)特征提供标准。例如在东秦岭地区进行区域地球化学研究表明：东秦岭是一个富Mo贫Cu的地球化学省，Mo元素区域丰度比地壳克拉克值高2.3倍，而Cu元素则低于地壳克拉克值，这样的区域地球化学背景，有利于形成Mo成矿带。 资源：Mo地壳丰度1×10-6，东秦岭Mo区域丰度2.3×10-6 ， Mo的地球化学省。
环境：克山病病区中土壤有效Se、饮水Se含量、主食中Se含量普遍低于地壳背景，导致人体Mo低水平。
2) 指示特征的地球化学过程：某些元素克拉克比值是相对稳定的，当发现这些元素比值发生了变化，示踪着某种地球化学过程的发生。 例如微量元素比值Th/U（3.3-3.5）、K/Rb、Zr/Hf、Nb/Ta在地壳环境下，性质相似，难以彼此分离，有相对稳定的比值。一旦某地区、某地质体中的某元素组比值偏离了地壳正常比值，示踪着某种过程的发生。 Th/U<2则可认为本区存在铀矿化，Th/U2.5～4可能同时发生了U、Th的矿化；Th/U>5则可认为本区发生了钍矿化,而无U的明显矿化。 3) 浓度克拉克值和浓集系数
浓度克拉克值 = 某元素在某一地质体中平均含量/某元素的克拉克值
＞1 意味该元素在地质体中集中了；＜1 意味该元素在地质体中分散了
浓集系数 = 某元素最低可采品位/某元素的克拉克值,反映了元素在地壳中倾向于集中的能力。Sb和Hg浓集系数分别为25000和14000，Fe的浓集系数为6，这说明Fe成矿时只要克拉克值富集6倍即可。 四、具体区域元素丰度的研究
从上面的讨论中我们可以清楚的知道，元素在地壳中的丰度是地球化学研究的基础数据，但是我们一般都是在某个具体的区域内工作，因此更关心的是具体工作区域内元素的分布规律。当我们想研究某地质体中元素是相对富集还是相对贫化了，拿什么做标准呢？只有与具体区域内元素的区域丰度来进行比较会更有实际意义，而与地壳丰度对照，只能得到一般概念。为此，区域元素分布研究是区域地球化学研究的一项基础工作。 1、区域元素研究的意义
1）它是决定区域地壳（岩石圈）体系的物源、物理化学特征的重要基础数据；
2）为研究各类地质、地球化学作用、分析区域构造演化历史及区域成矿规律提供重要的基础资料； 3）为研究区域生态环境，为工业、农业、畜牧业、医疗保健等事业提供重要信息。 2、 区域元素分布研究的思路 1）研究元素空间上分布规律
在区域内采集不同时代和不同岩石（土壤）类型的样品，对所获的样品进行测试分析，然后按照各类岩石在区域上所占的比例，求出该区域（表壳）元素的丰度。 为了要了解元素空间分布规律（一般是二维平面）就需要样品在空间上有一定密度的展布如沿江镉的地球化学图，就是每平方公里采集
一个土壤样品(在采样点附近用梅花状5点采样组合成一个样）
，再通过计算机成图
展示出镉元素空间 分布趋势。
2）研究元素在时间上的分布规律 3）研究元素的分布特征的原因
一个地区元素的分布现状是整个地质历史过程中元素活动的展示状况，是各种地质、地球化学作用的综合结果，而每一个主要的地质地球化学过程，元素的活动必然有其特定的组合和强度。因此，在元素时空分布的资料中，蕴含着丰富的地球化学信息。
例如：沿长江（汉江）冲积成因土壤中镉是从哪里来的？为什么样会形成高值带？
氧化物：％，其余：mg/kg；括号内为样品数 分析测试单位：武汉岩矿测试中心。
23因土壤化学组成具有明显的差别。（具体图示见背后） （2）两江汇水域表壳岩石化学组成特征
作为土壤母岩的沉积物来自各自的汇水流域，河流沉积物中化学组成的差异受控于各自汇水域表壳岩石的化学组成。为此，长江沿江冲积成因土壤的化学组成受长江中上游流域——扬子陆块表壳岩系化学组成的制约，而汉江冲积成因土壤的化学组成则受汉江中上游流域—秦岭造山带表壳岩系化学组成的限定。
扬子陆块、秦岭造山带上地壳化学组成
结论2: 扬子陆块盖层中的一个明显特征是碳酸盐发育，为此风化后的沉积物 CaO含量高，土壤呈碱性。而秦岭造山带表壳岩系中基性火山岩比例大，这样，Fe2O3、Cr、Ni丰度偏大，其发育的土壤中性偏酸。这些特征都分别被长江、汉江冲积成因的灰潮土对应地继承下来了。 五、小结及思考题
地球是太阳系的一个行星，地壳是地球的外部圈层，因此，太阳系、地球、地壳的元素丰度共同遵循太阳系元素丰度的基本规律，如奇偶规律、随原子序数增大元素丰度递减等。在太阳系物质形成地球、地球分异出地壳的过程中发生过化学分异，导致三者间在组成和元素丰度上也存在差异。一个自然体系的丰度在与外界的相互作用过程中会不断发生演化，因此，地壳现今的元素丰度并不能代表它形成和演化过程中的元素丰度。
元素丰度是自然体系的基本化学特性，它决定了体系内化学作用和化学演化的基本特征，也控制着与相邻体系的物质交换，地壳、尤其上地壳的元素丰度与人类生存活动密切相关，最受人们的关注，研究成果也最丰富。复杂体系元素丰度的研究已积累了很多有成效和有启发性的思路和方法，地球化学参考模型GERM综合了对太阳系、地球、地壳等化学组成和元素丰度的最新研究成果。 六、 思考题
(1)太阳系、地球、地壳的元素丰度特征。 (2)太阳、行星、陨石对太阳系元素丰度研究的贡献(3)陨石研究对地球形成和组成演化的意义。(4)地球各圈层化学组成的基本特征。
(5)地球和地壳元素丰度研究的难点是什么。(6)上地壳元素丰度的方法对比。 (7)元素丰度研究在地球化学研究中的地位。
第二章 元素的结合规律与赋存形式 第1节 自然物理化学体系及其形成物