地球化學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、地球化學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)考試時(shí)間：第十周周二1-2節(jié) 地點(diǎn)：教二A101 座位號(hào)：10緒論：1.地球化學(xué)的定義： 地球化學(xué)是研究地球及子系統(tǒng)(含部分宇宙體)的化學(xué)組成、化學(xué)機(jī)制(作用)和化學(xué)演化的科學(xué)。2.地球化學(xué)研究的基本問(wèn)題：（1）地球系統(tǒng)中元素（同位素）的組成（2） 元素的共生組合和存在形式（3) 研究元素的遷移和循環(huán)（4） 地球的歷史與演化。具有相同或相似遷移歷史和分配規(guī)律的各種元素在地質(zhì)體中有規(guī)律的組合，稱(chēng)為元素的共生組合。第一章：1.隕石主要是由鎳-鐵合金、結(jié)晶硅酸鹽或兩者的混合物所組成，按成份分為三類(lèi)：(1)鐵隕石：主要由金屬Ni-Fe(98%)和少量其它礦物如磷鐵鎳古礦(Fe,Ni,C

2、o)3P、隕硫鐵(troilite)（FeS)、鎳碳鐵礦（Fe3C)和石墨(graphite)等組成。(2)石隕石：主要由硅酸鹽礦物silicate minerals組成。根據(jù)它是否含有細(xì)小而大致相近的球狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)而進(jìn)一步分為球粒隕石和無(wú)球粒隕石。球粒主要是橄欖石和輝石，有時(shí)為玻璃；無(wú)球粒隕石缺乏球粒結(jié)構(gòu)，成分上與前者也有差異。(3)石-鐵隕石：由數(shù)量大體相等的Ni-Fe和硅酸鹽（主要是橄欖石，偶爾輝石）組成。2.元素豐度：豐度指化學(xué)元素及其同位素(核素nuclides)在宇宙各類(lèi)物體中的相對(duì)含量。太陽(yáng)系： H>He>O>C>Ne>N>Fe>Si&g

3、t;Mg>S；特征規(guī)律：1.原子序數(shù)較低的范圍內(nèi)，元素的豐度隨原子序數(shù)增大而呈指數(shù)遞減，而在原子序數(shù)較大的范圍內(nèi)（Z>45）個(gè)元素豐度值很接近；2.原子序數(shù)為偶數(shù)的元素其豐度大大高于相鄰原子序數(shù)為奇數(shù)的元素；3.H和He的豐度最高的兩種元素；4.與He向鄰近的Li和Be、B具有很低的豐度，屬于強(qiáng)虧損的元素；5.在元素豐度曲線(xiàn)上O和Fe呈明顯的峰，它們是過(guò)剩元素；6.質(zhì)量數(shù)為4的倍數(shù)的核素和同位素具有較高豐度；地球： Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na；特征：1.地球物質(zhì)的90%由Fe、O、Si和Mg四縱元素組

4、成；2.含量大于1%的元素有Ni、Ca、Al、和S；3.Na、K、Cr、Co、P、Mn和Ti的含量均在0.01%-1%扥范圍；地殼： O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H ;特征： 與地球和太陽(yáng)系相比，最豐富的十種元素是O-Si-Al-Fe-Ca-Na-K-Mg-Ti-H；不均勻性：前13種元素占地殼總重的99.7；其余只占0.3。分布量隨原子序數(shù)增大而降低。偶數(shù)規(guī)則：偶數(shù)原子序數(shù)元素豐度高于相鄰奇數(shù)元素，但有例外。四倍規(guī)則：4q型（如16 O 等）占87；4q3型（如27 Al 等）占13；4q2型（如238 U 等）和4

5、q1型（如9 Be ）只占千分之幾。 差六規(guī)則：在豐度對(duì)數(shù)曲線(xiàn)上出現(xiàn)峰值的元素，其原子序數(shù)之差為6或6的倍數(shù)。 原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的奇偶性：偶偶：60；偶奇和奇偶：35；奇奇：5。殼層規(guī)則（幻數(shù)）：2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126。（幻數(shù)是指原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的某個(gè)特定數(shù)值，當(dāng)質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為幻數(shù)，或者二者取值均為幻數(shù)時(shí)，原子核顯示出很高的穩(wěn)定性）。放射性蛻變：U238，U235，K40、Rb87減少；Pb206、Pb207、Pb208，Ar40，Sr87增多。 元素豐度的排序上有很大的不同：由宇宙化學(xué)體系形成地球的演化（核化學(xué)）過(guò)程中必然伴隨著氣態(tài)元素的逃逸。而

6、地球原始的化學(xué)演化（電子化學(xué)）具體表現(xiàn)為較輕易熔的堿金屬鋁硅酸鹽在地球表層富集，而較重的難熔鎂、鐵硅酸鹽和金屬鐵則向深部集中。由此可見(jiàn)地殼元素的豐度取決于兩個(gè)方面的原因: 元素原子核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性；宇宙物質(zhì)形成地球的整個(gè)演化過(guò)程中物質(zhì)的分異?？傊?，現(xiàn)今地殼中元素豐度特征是由元素起源直到太陽(yáng)系、地球、（地殼）的形成和存在至今這一段漫長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)元素演化歷史的最終結(jié)果。3.濃集系數(shù) ：某元素最低可采品位/某元素的克拉克值,反映了元素在地殼中傾向于集中的能力。Sb和Hg濃集系數(shù)分別為25000和14000，F(xiàn)e的濃集系數(shù)為6，這說(shuō)明Fe成礦時(shí)只要克拉克值富集6倍即可。4.濃度克拉克值 ：某元素在某一地質(zhì)

7、體中平均含量/某元素的克拉克值 。1 意味該元素在地質(zhì)體中集中了 ；1 意味該元素在地質(zhì)體中分散了。區(qū)域濃度克拉克值=某元素在區(qū)域內(nèi)某一地質(zhì)體中平均含量與某區(qū)域元素的豐度值之比。第二章：1元素的地球化學(xué)親和性：在自然體系中元素形成陽(yáng)離子的能力和所顯示出的有選擇地與某種陰離子結(jié)合的特性。控制自然界元素相互結(jié)合的最基本規(guī)律（陰、陽(yáng)離子間的結(jié)合是元素最普遍的結(jié)合方式，陰離子總數(shù)小于陽(yáng)離子總數(shù)，離子的結(jié)合有選擇性）親和性的原因。分類(lèi)主要包括：親氧性元素：離子最外層為8電子（s2p6）結(jié)構(gòu)；離子鍵；氧化物的生成熱大于FeO的生成熱；位于原子容積曲線(xiàn)的下降部分；主要集中于巖石圈。 能與氧以離子鍵ionic

8、 bond形式結(jié)合的金屬元素稱(chēng)為親氧元素。親硫性元素：離子的最外層為18電子（s2p6d10）結(jié)構(gòu);電負(fù)性大;共價(jià)鍵;氧化物的生成熱小于FeO的生成熱;位于原子容積曲線(xiàn)的上升部分;主要集中于硫化物-氧化物過(guò)渡圈;能與硫結(jié)合形成高度共價(jià)鍵的金屬元素稱(chēng)為親硫元素。親鐵性元素：離子最外層電子具有8-18電子的過(guò)渡結(jié)構(gòu)；金屬鍵；氧化物的生成熱最?。晃挥谠尤莘e曲線(xiàn)的最低部分；主要集中于鐵-鎳核；元素在自然界以金屬狀態(tài)產(chǎn)出的一種趨向性稱(chēng)為元素的親鐵性。2.某些物質(zhì)在一定的外界條件下結(jié)晶時(shí)，晶體中的部分構(gòu)造位置隨機(jī)地被介質(zhì)中地其他質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、配離子、分子）所占據(jù)，結(jié)果只引起晶格常數(shù)的微小變化，晶體的

9、構(gòu)造類(lèi)型、化學(xué)鍵類(lèi)型等保持不變，這一現(xiàn)象稱(chēng)類(lèi)質(zhì)同象 。意義：1.確定了元素的共生組合；2.決定了元素在共生礦物間的分配；3.支配微量元素在交代過(guò)程中的行為；4.類(lèi)質(zhì)同像的元素比值可作為地質(zhì)作用過(guò)程和地質(zhì)成因的標(biāo)志；5.標(biāo)型元素組合；6.影響微量元素的集中和分散；7.對(duì)自然界環(huán)境有影響；同質(zhì)多象：是指具有同樣的化學(xué)組成，而在自然界中以不同物理特性的兩種或兩種以上的礦物形式出現(xiàn)的現(xiàn)象。類(lèi)質(zhì)同象置換法則：1、戈?duì)柕率┟芴仡?lèi)質(zhì)同象法則1）優(yōu)先法則：兩種離子電價(jià)相同，半徑有別，半徑小的離子集中于較早的礦物中，而半徑較大的離子（化學(xué)鍵弱）將在晚階段礦物中富集。2)捕獲允許法則：如果兩個(gè)離子半徑相近，而電荷

10、不同，較高價(jià)離子優(yōu)先進(jìn)入較早結(jié)晶的礦物晶體中，稱(chēng)“捕獲”，低價(jià)離子“允許”(admit)進(jìn)入晚期礦物。3）隱蔽法則：兩個(gè)離子具有相近的半徑和相同的電荷，則它們因豐度的比例來(lái)決定自身的行為，豐度高的主量元素形成獨(dú)立礦物，豐度低的微量元素進(jìn)入礦物晶格，為主量元素所“隱蔽”。2、 林伍德法則：對(duì)于二個(gè)價(jià)數(shù)和離子半徑相似的陽(yáng)離子（離子鍵成分不同時(shí)）具有較低電負(fù)性者將優(yōu)先被結(jié)合，因?yàn)樗鼈冃纬梢环N較強(qiáng)的離子鍵成分較多的化學(xué)鍵。Ringwood類(lèi)質(zhì)同象法則更適用非離子鍵化合物。元素在固相中的存在形式：自然界的礦物一般都不是按某種化學(xué)式來(lái)限定成分的純凈化合物，而往往混有雜質(zhì)，這種雜質(zhì)按其聚集和賦存狀態(tài)可分為五

11、種狀態(tài)：獨(dú)立礦物：能用肉眼或能在顯微鏡下進(jìn)行研究的礦物，粒徑大于0.001mm機(jī)械分散物：（固相、流體相）是成分不同于主礦物的細(xì)小獨(dú)立礦物或固熔體分離結(jié)構(gòu)。 類(lèi)質(zhì)同象：或稱(chēng)為結(jié)構(gòu)混入物，指不同的元素或質(zhì)點(diǎn)占據(jù)相同的晶格結(jié)點(diǎn)位置、而晶格類(lèi)型和晶格常數(shù)不發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象。 超顯微非結(jié)構(gòu)混入物：（或稱(chēng)為超顯微包裹體）被包裹在其他礦物中，粒徑小于0.001mm的物質(zhì)。由于它不占據(jù)主礦物的晶格位置，因此是獨(dú)立礦物，但又不形成可以進(jìn)行礦物學(xué)研究的顆粒。 吸附膠體、晶體表面或解理面上由于電荷不平衡而吸附異性離子的現(xiàn)象。是一種結(jié)合力較弱、易被交換和分離的存在形式（活性賦存形式）。不參加主礦物晶格，在礦物表面

12、、裂隙面等呈吸附狀態(tài)；與有機(jī)質(zhì)結(jié)合元素加入到有機(jī)物中，如血液中的Fe、骨骼中的Ca和腦細(xì)胞中的P都完全進(jìn)入到有機(jī)質(zhì)中。研究方法：元素含量測(cè)定顯微鏡法萃取法晶格常數(shù)測(cè)定：X光衍射法電子顯微鏡掃描與有機(jī)質(zhì)結(jié)合3.晶體場(chǎng)理論概要(1)正八面體配位時(shí)d軌道的分裂和晶體場(chǎng)分裂能五重簡(jiǎn)并：在一個(gè)孤立的過(guò)渡金屬離子中，五個(gè)d軌道的能級(jí)相同，電子云呈球形對(duì)稱(chēng)，電子在五個(gè)d軌道的分布概率相同，稱(chēng)為“五重簡(jiǎn)并”。晶體場(chǎng)分裂：當(dāng)過(guò)渡金屬離子處在晶體結(jié)構(gòu)中時(shí)，由于晶體場(chǎng)的非球形對(duì)稱(chēng)特征，使d軌道的能級(jí)產(chǎn)生差異，稱(chēng)為“晶體場(chǎng)分裂”。晶體場(chǎng)分裂能：將一個(gè)孤立的過(guò)渡金屬離子放在正八面體配位的晶體中時(shí)，五個(gè)d軌道都受到配位體

13、負(fù)電荷的排斥，軌道總的能級(jí)提高；由于正八面體配位場(chǎng)中配位體質(zhì)點(diǎn)處于直角坐標(biāo)的三個(gè)垂直軸方向，故dr軌道電子云的瓣指向配位體，使兩個(gè)dr 軌道電子的被排斥力比d軌道的被排斥力大， dr軌道的能級(jí)要比d軌道電子的能級(jí)高得更多， dr軌道電子的能級(jí)與d軌道電子能級(jí)間的能量差，稱(chēng)為“晶體場(chǎng)分裂能”。 (2)晶體場(chǎng)穩(wěn)定能：d軌道電子能級(jí)分裂后的d電子能量之和，相對(duì)于未分裂前d電子能量之和的差值。(3)電子的高自旋狀態(tài)和低自旋狀態(tài)(4)八面體擇位能第三章：1.元素地球化學(xué)遷移：當(dāng)環(huán)境發(fā)生物理化學(xué)條件變化，使元素原來(lái)的存在形式變得不穩(wěn)定時(shí)，為了與環(huán)境達(dá)到新的平衡，元素原來(lái)的存在形式自動(dòng)解體，而結(jié)合成一種新的

14、相對(duì)穩(wěn)定的方式存在。當(dāng)元素發(fā)生結(jié)合狀態(tài)變化并伴隨有元素的空間位移時(shí)，稱(chēng)元素發(fā)生了地球化學(xué)遷移。元素的地球化學(xué)遷移過(guò)程包括了三個(gè)進(jìn)程：首先，是元素從原來(lái)的固定（穩(wěn)定的結(jié)合）狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活動(dòng)（非穩(wěn)定結(jié)合）狀態(tài)，并進(jìn)入遷移介質(zhì)；隨之，元素發(fā)生空間位移，在這一階段元素有一定的遷移形式，但并沒(méi)有形成穩(wěn)定固相化合物；最后，元素在遷移到一個(gè)新的空間后，由于物理化學(xué)條件的明顯改變，在新的環(huán)境、新的條件下元素形成新的穩(wěn)定結(jié)合關(guān)系，即沉淀或結(jié)晶出新的礦物。元素遷移的標(biāo)志：(1)通過(guò)礦物組合的變化來(lái)判斷；(2)通過(guò)巖石中元素含量的系統(tǒng)測(cè)定和定量計(jì)算來(lái)判定（等體積計(jì)算法、等陰離子計(jì)算）；(3)物理化學(xué)界面。2.水-巖作

15、用的影響因素：1 溶度積：當(dāng)溫度一定時(shí)，難溶強(qiáng)電解質(zhì)溶液中離子濃度的乘積為一常數(shù)，這一常數(shù)稱(chēng)為溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積。2、共同離子效應(yīng)：在難溶化合物的飽和溶液中，加入與該化合物有相同離子的易溶化合物,此時(shí)，原難溶化合物的溶解度將會(huì)降低，稱(chēng)為共同離子效應(yīng)。3 鹽效應(yīng)：當(dāng)溶液中存在易溶鹽類(lèi)(強(qiáng)電解質(zhì))時(shí)，溶液的含鹽度對(duì)化合物的溶解度會(huì)產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為隨溶液中易溶電解質(zhì)濃度的增大將導(dǎo)致其他難溶化合物的溶解度增大，稱(chēng)為鹽效應(yīng)。4 膠體的作用 ；5 pH值對(duì)元素遷移的影響：(1)pH值影響氫氧化物是否自溶液中沉淀，導(dǎo)致不同元素的氫氧化物在水介質(zhì)中的遷移能力不同。(2)pH值影響元素的共生或分離；(3)影

16、響兩性元素的遷移形式；(4)鹽類(lèi)的水解作用過(guò)程受pH值的控制。6、E及Eh值的影響：根據(jù)能斯特方程，在某個(gè)平衡狀態(tài)下，有著一個(gè)電位，即環(huán)境中各種離子間氧化還原反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的電位，稱(chēng)之為環(huán)境的氧化還原電位。即在多組分體系中Eh與氧化還原反應(yīng)的限度：EhE1E2E3 ?En。7 溫度、壓力的影響：溫度的影響并不僅限于蒸發(fā)和增大物質(zhì)濃度，溫度的升高或降低可以改變反應(yīng)進(jìn)行的方向。降低溫度，有利于化學(xué)平衡向放熱方向移動(dòng)；升高溫度，有利于化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng)。但地表?xiàng)l件下溫度變化不大，因而對(duì)礦物溶解度的影響也就不十分顯著了。壓力也是影響作用方向的一個(gè)重要的因素。壓力增大時(shí)，平衡向體積減小(氣體摩爾總數(shù)

17、減小)的方向移動(dòng)；壓力減小時(shí)，平衡向體積增大(氣體摩爾總數(shù)多)的方向移動(dòng)。3.地球化學(xué)障在元素遷移途中，如果環(huán)境的物理化學(xué)條件發(fā)生了急劇變化，導(dǎo)致介質(zhì)中原來(lái)穩(wěn)定遷移的元素其遷移能力下降，元素因形成大量化合物而沉淀，則這些引起元素沉淀的條件或因素就稱(chēng)為地球化學(xué)障。（如易遷移的低價(jià)鐵被氧化成高價(jià)鐵就沉淀下來(lái)）大部分元素在以氫氧化物形式存在時(shí)，低價(jià)易遷移，當(dāng)環(huán)境突然轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸h(huán)境時(shí)，元素遷移能力急劇降低，環(huán)境突然轉(zhuǎn)變處就構(gòu)成氧化障；當(dāng)元素呈酸根當(dāng)元素呈酸根或絡(luò)合物形式存在時(shí)，高價(jià)易遷移，當(dāng)環(huán)境突然轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原環(huán)境時(shí)，元素遷移能力急劇降低，環(huán)境突然轉(zhuǎn)變處就構(gòu)成還原障。第四章：1.微量元素概念：服從3個(gè)條

18、件(1)在自然體系中含量低于0.1；（2）在自然體系中不作為任何相的主要化學(xué)組分存在的元素；（3）近似服從稀溶液定律（亨利定律）。存在形式：（1）快速結(jié)晶過(guò)程被陷入吸流帶內(nèi)（2）在主要晶格的間隙缺陷中（3）大多數(shù)情況下，微量元素以類(lèi)質(zhì)同象形式進(jìn)入固溶體。2.能斯特分配定律：表明在溫度、壓力一定的條件下，微量元素i在兩相平衡分配時(shí)其濃度比為一常數(shù)KD,稱(chēng)為分配系數(shù)。在一定濃度范圍內(nèi)，KD與i無(wú)關(guān)，只與溫度壓力有關(guān)。簡(jiǎn)單分配系數(shù)：即能斯特分配系數(shù)。總分配系數(shù)：指元素在固相整體和熔體中的分配系數(shù)，往往用巖石中所有礦物簡(jiǎn)單分配系數(shù)與巖石中各種礦物的含量乘積之和。計(jì)算總體分配系數(shù) ：已知花崗質(zhì)巖漿中與巖

19、漿平衡的結(jié)晶巖石礦物組成為：石英(Q)20，鉀長(zhǎng)石(Or)10，斜長(zhǎng)石(Pl)50，角閃石(Ho)20。各礦物的Rb, Sr, Ba分配系數(shù)分別如下表。求結(jié)晶巖石的總體分配系數(shù)礦 物 QOrPlHo元素分配系數(shù) Rb00.660.0410.014Sr03.874.40.02Ba06.120.310.0443. 相容元素：當(dāng)自然過(guò)程中液相和結(jié)晶相共存時(shí)，微量元素在體系兩相中的分配往往是不均一的。在巖漿結(jié)晶過(guò)程中，那些容易以類(lèi)質(zhì)同象的形式進(jìn)入固體（造巖礦物）的微量元素；4.不相容元素離子電位的大小可分為：（1）大離子親石元素：如K、Rb、Cs、Ba等，離子半徑大，離子電荷低、離子電位3，易溶于水，

20、化學(xué)性質(zhì)活潑，地球化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)。（2）高場(chǎng)強(qiáng)元素：如Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE，它們的離子半徑小、離子電荷高、離子電位3，難溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，為非活動(dòng)性元素。5.稀土元素的地化性質(zhì)：（1）它們是性質(zhì)極為相似的地球化學(xué)元素組，在地質(zhì)-地球化學(xué)作用過(guò)程中整體活動(dòng)（2）它們的分餾情況能靈敏地反應(yīng)地質(zhì)-地球化學(xué)作用的性質(zhì)，有良好的示蹤作用（3）除經(jīng)受巖漿熔融外，稀土元素基本上不破壞它們的整體組成特征（4）在地殼各巖石中分布廣泛。6.巖漿結(jié)晶過(guò)程和部分熔融過(guò)程元素分配演化的定量模型，對(duì)巖漿成巖過(guò)程的鑒別？巖漿的結(jié)晶分異作用：指硅酸鹽熔融體在冷卻過(guò)程中，因熔融組分的熔點(diǎn)不同而分別結(jié)晶析

21、出、形成系列其礦物和化學(xué)成分不同的巖石的地質(zhì)作用；其最基本的模型為鮑溫反應(yīng)系列，另外還受揮發(fā)份、壓力、氧逸度、微量元素的分異規(guī)律等控制。 驗(yàn)證碼：換一張 第五章：1.同位素分類(lèi)：一類(lèi)是其核能自發(fā)地衰變?yōu)槠渌说耐凰?，稱(chēng)為放射性同位素；另一類(lèi)是其核是穩(wěn)定的，到目前為止，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它們能夠衰變成其它核的同位素，稱(chēng)為穩(wěn)定同位素。穩(wěn)定同位素又分重穩(wěn)定同位素和輕穩(wěn)定同位素。穩(wěn)定同位素分餾，輕穩(wěn)定同位素（Z20）的相對(duì)質(zhì)量差較大（A/A10%），在地質(zhì)作用中由于這種質(zhì)量差所引起的同位素相對(duì)豐度的變異，稱(chēng)為同位素分餾作用。根據(jù)分餾作用的性質(zhì)和條件可區(qū)分如下： 物理分餾:也稱(chēng)質(zhì)量分餾, 同位素之間因質(zhì)量差異

22、而引起的與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)的不同； 動(dòng)力分餾：其實(shí)質(zhì)是質(zhì)量不同的同位素分子具有不同的分子振動(dòng)頻率和化學(xué)健強(qiáng)度，因輕同位素形成的鍵比重同位素更易破裂，這樣在化學(xué)反應(yīng)中輕同位素分子的反應(yīng)速率高于重同位素分子，因此，在共存平衡相之間產(chǎn)生微小的分餾，反應(yīng)產(chǎn)物，特別是活動(dòng)相中更富集輕同位素； 平衡分餾（同位素交換反應(yīng)）：在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間由于物態(tài)、相態(tài)、價(jià)態(tài)以及化學(xué)鍵性質(zhì)的變化，使輕重同位素分別富集在不同分子中而發(fā)生分異叫做平衡分餾，也稱(chēng)同位素交換反應(yīng)；生物化學(xué)反應(yīng)：動(dòng)植物及微生物在生存過(guò)程中經(jīng)常與介質(zhì)交換物質(zhì)、并通過(guò)生物化學(xué)過(guò)程引起同位素分餾。 2.分餾系數(shù)表示為：= 某元素同位素在A物質(zhì)中

23、的比值/某元素同位素在B物質(zhì)中的比值（其中A、B可以是相同的化合物，亦可是不同化合物）設(shè)有同位素平衡分餾反應(yīng)： aA1+bB2aA2+bB1，式中：A、B為含有相同元素的兩種分子；a、b為系數(shù)；1為輕同位素，2為重同位素。則同位素分餾系數(shù)的定義公式為：=RA/RB=（A2/A1）/（B2/B1）如反應(yīng)： C16O32-+3H218OC18O32-+3H216O，=(18O/16O)CO32-/(18O/16O)H2O。值的意義為：當(dāng)>1,反應(yīng)向右進(jìn)行；當(dāng)<1，反應(yīng)向左進(jìn)行；=1，無(wú)同位素分餾。值愈偏離1，則同位素分餾愈強(qiáng)。3.天然放射性同位素的衰變反應(yīng)種類(lèi)如下：1)衰變：自然界多數(shù)

24、為衰變，即放射性母核中的一個(gè)中子分裂為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子（即粒子），同時(shí)放出反中微子 g；2)電子捕獲：是母核自發(fā)地從核外電子殼層（K或L層電子軌道上）捕獲1個(gè)電子，通常在K層上吸取1個(gè)電子（e），與質(zhì)子結(jié)合變成中子，質(zhì)子數(shù)減少1個(gè)；3) 衰變: 放射性母核（重核）放出粒子（粒子由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，粒子實(shí)際上是）；4)重核裂變：重放射性同位素自發(fā)地分裂為23片原子量大致相同的“碎片”，各以高速度向不同方向飛散。放射性同位素在地學(xué)上應(yīng)用的性質(zhì)有四個(gè)：放射性同位素在原子核內(nèi)部發(fā)生衰變，其結(jié)果是從一個(gè)核素轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)核素；衰變是自發(fā)的、永久不息的一種恒制反應(yīng)，而且衰變是按一定比例的；衰變反應(yīng)不

25、受任何溫度、壓力、元素的存在形式及其物理化學(xué)條件的影響；衰變前核素和衰變后核素的原子數(shù)，只是時(shí)間的函數(shù)。4.同位素地質(zhì)年代學(xué)基本原理：當(dāng)巖石或礦物或某個(gè)自然體系在某次地質(zhì)事件中形成時(shí)，放射性同位素以一定的形式進(jìn)入其中，隨時(shí)間延續(xù)，該母體同位素不斷衰減，放射成因子體逐漸增加，只要體系中母體和子體的原子數(shù)變化僅僅由放射性衰系所引起，那么準(zhǔn)確測(cè)定巖石礦物中母體和子體的含量，就可根據(jù)放射性衰變規(guī)律計(jì)算出該巖石礦物形成的地質(zhì)年齡。由此測(cè)得的年齡謂之同位素年齡。這種方法稱(chēng)為同位素計(jì)時(shí)。 目前常用的定年方法包括U-Th-Pb法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、K-Ar法、Re-Os法和14C法等等。但這些方法的

26、應(yīng)用，必須結(jié)合具體的地質(zhì)背景、巖性特征、礦物特征等等做選擇要正確地獲得巖石或礦物的年齡還必須滿(mǎn)足以下條件：（1）應(yīng)選用適當(dāng)?shù)姆派湫酝凰伢w系的半衰期，這樣才能積累起顯著數(shù)量的子核，同時(shí)保留有未衰變的母核。（2）同位素初始比值。要求有可靠的方法對(duì)樣品體系中所含的非放射成因子體的初始量D0作出準(zhǔn)確的扣除或校正。（3）準(zhǔn)確測(cè)定衰變常數(shù)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)積累已給出較高精度的某些放射性同位素體系的衰變常數(shù)。（4）高精度的同位素制樣和質(zhì)譜測(cè)定技術(shù)。（5）測(cè)定對(duì)象處于封閉體系中，母體和子體核素只因衰變反應(yīng)而改變，不存在它們的丟失和從外部體系的帶入。）目前新生代前, 較為成熟和常用的同位素測(cè)年方法有： UThP

27、b法 、KAr法 、RbSr 法、SmNd法、 ReOs法等、測(cè)定第四紀(jì)同位素年代的方法有14C法 。5.自然界鉛的分類(lèi)：（1）原始鉛：地球形成時(shí)所存在的鉛,其同位素組成相當(dāng)于原生鉛，同位素加上自元素形成到地球形成這段時(shí)間內(nèi),地球物質(zhì)中所積累的放射成因鉛.CDT的鉛同位素是地球原始鉛的公認(rèn)數(shù)據(jù):204Pb=1; 206Pb=9.307; 207Pb=10.294; 208Pb=29.476.（2）異常鉛：指多次體系開(kāi)放,在一個(gè)以上U ThPb系統(tǒng)中演化的鉛（多階段鉛.又分U鉛、 J鉛和Th鉛）.3）正常鉛：指在一個(gè)U -Th Pb系統(tǒng)中演化的鉛,又叫單階段正常普通鉛. (無(wú)U -Th 礦物);

28、 其特征值為:= 238 U /204 Pb = 8.686 - 9.238;= 232Th/ 204Pb = 35 - 41;= 235 U / 204Pb = 0.063 - 0.067.（4）普通鉛：（狹）指巖石礦物形成時(shí)從周?chē)橘|(zhì)中捕獲的鉛,即巖石礦物形成時(shí)就存在的鉛.(也叫初始鉛)地球形成時(shí)就存在的原始鉛對(duì)地球而言也是普通鉛.6.自然界氫氧同位素分餾:蒸發(fā)-凝聚分餾:由于氫、氧各有三種同位素，所以自然界中水可能有9中不同同位素分子組合。蒸氣壓與分子量成反比，輕的水分子（H216O）比重水分子(D218O)易蒸發(fā)而富集在蒸汽相中；在凝聚過(guò)程中，重水分子優(yōu)先凝結(jié)。從而形成分餾。D的分餾系

29、數(shù)比18O大7.72倍（氫同位素質(zhì)量差大造成)水-巖同位素平衡分餾: 1/2Si16O2 + H218O <=> 1/2Si18O2 + H216O;a = (18O/16O)SiO2/(16O/16O)H2O =1.04921/3C16O32- + H218O <=> 1/3C18O32- + H216O; a = 1.0286反應(yīng)結(jié)果：巖石中富重同位素,25時(shí)分餾最大。巖石中氫含量低，所以氫同位素分餾不明顯 原因：鍵強(qiáng)度 礦物晶格化學(xué)鍵對(duì)氧同位素的選擇和分餾: 離子與氧之間的鍵強(qiáng)度順序?yàn)椋篠i-O-Si > Si-O-Al >Si-O-Mg > S

30、i-O-Fe; 18O的富集程度順序?yàn)椋?Si-O-Si > Si-O-Al >Si-O-Mg > Si-O-Fe生物分餾: 植物通過(guò)光合作用，使18O富集在植物體中，釋放出16O; 2H216O + C18O2 <=> 2(HC18OH) n + 16O27.氧同位素溫度計(jì):分餾系數(shù)與溫度的關(guān)系1000 ln a d18O相1- d18O相2 = A(106T-2) + B 式中a是分餾系數(shù)；T為絕對(duì)溫度（K）;A和B對(duì)于給定的同位素交換反應(yīng)為常數(shù) 8.自然界硫同位素分餾:化學(xué)動(dòng)力分餾 H234S + 32SO42- <=> H232S + 34SO

31、42- ; 25oC時(shí)，a=(34S/32S) SO4/(34S/32S) H2S =1.075 生物動(dòng)力分餾: H232S <=> 34SO42平衡分餾:價(jià)態(tài)由低到高，d 34S依次增加。SO42- > SO32- > SO2 > SCO > Sx > H2S > S2-;硫酸鹽>輝鉬礦>黃鐵礦>閃鋅礦>磁黃鐵礦>黃銅礦>方鉛礦>輝銅礦>輝銀礦>辰砂-（鍵強(qiáng)）9.碳同位素的分餾反應(yīng):氧化-還原反應(yīng)：CH4 +2H2O <=> CO2+4H2;a（CO2/CH4） = 1.010-

32、1.035 光合作用：6CO2 +6H2O => C2H12O6+6O2;有機(jī)物中將富集12C (d13C =-25%o) 同位素交換反應(yīng);13CO2(氣) +12CO32-(液) <=> 12CO2(氣) +13CO32-(液) ;a = R13/12(液)/R13/12(氣)=1.012熱裂解作用;碳-氫化合物hydrocarbon的裂解：12C富集在氣體如甲烷中（天然氣、石油） 10. 氧、氫同位素緯度效應(yīng)”的原因：是由于輕同位素周而往復(fù)的“蒸發(fā)凝聚”物理分餾形成的。質(zhì)量數(shù)小的H216O趨向于進(jìn)入蒸相中，而較重的D218O趨向于凝聚在液相中，在地球的高緯度地區(qū)，蒸發(fā)作用

33、不明顯，因此高緯度地區(qū)水分餾作用不明顯，dD、d18O最低，而低緯度的赤道地區(qū)蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，經(jīng)周而復(fù)始的反復(fù)分餾使D和18O在水中濃集程度越來(lái)越大，因此會(huì)出現(xiàn)如圖所示的“氧、氫同位素緯度效應(yīng)”，克雷格線(xiàn)較明顯地表示了dD、d18O與緯度間存在的近似線(xiàn)性關(guān)系。11.值：%o=(R樣-R標(biāo))/ R標(biāo)×1000 =(R樣/R標(biāo))-1×1000式中R 樣 -為樣品的重輕同位素比值; R標(biāo) -為標(biāo)準(zhǔn)的重輕同位素比值.例如: D=(D/H)樣- (D/H)標(biāo) ÷ (D/H)標(biāo)×1000第六章：1.有機(jī)地球科學(xué)概念：研究地質(zhì)體與天體中有機(jī)質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其發(fā)生、發(fā)展與演

34、化規(guī)律的科學(xué)。自然界中有機(jī)質(zhì)分類(lèi)：蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、碳水合物、色素、木質(zhì)素，還有少量其他化合物。2.腐殖酸：是腐殖質(zhì)的主要部分，是腐殖質(zhì)中能溶于堿溶液的部分。是動(dòng)植物遺骸，經(jīng)過(guò)微生物的分解和轉(zhuǎn)化，以及一系列的化學(xué)過(guò)程和積累起來(lái)的一類(lèi)有機(jī)物質(zhì)。它是由芳香族及其多種官能團(tuán)構(gòu)成的高分子有機(jī)酸，具有良好的生理活性和吸收、絡(luò)合、交換等功能。腐殖酸的物理化學(xué)性質(zhì)：腐殖酸的元素組成為C5060，H36，N 1.56，S1，其余大部分為O，以苯、萘、蒽、吡啶等芳香環(huán)作為骨架，具有羧基、羰基、酚基、醇基和甲氧基等。占土壤有機(jī)質(zhì)總量的8090，多富集在細(xì)粒組分中。腐殖酸是一種親水性可逆膠體，比重在1.3301.448

35、之間，通常呈黑色或棕色膠體狀態(tài)，其顏色和比重隨煤化程度的加深而增加。具有疏松的“海綿狀”結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生巨大的表面積（330340 m2/g）和表面能，構(gòu)成了物理吸附的應(yīng)力基礎(chǔ)。由于腐殖酸分子結(jié)構(gòu)中所含的活性基團(tuán)能與金屬離子進(jìn)行離子交換、絡(luò)合或螯合反應(yīng)，因此可用來(lái)處理重金屬離子廢水、印染廢水和其他工業(yè)廢水。（1）膠體性質(zhì)（2）有明顯的酸性（3）親水性。3.生物標(biāo)志化合物：生物標(biāo)志物（指紋化合物、地球化學(xué)化石、分子化石），指地質(zhì)體中分布的一類(lèi)含氫的、有時(shí)還含氧、氮和其他原子的碳的化合物，通過(guò)對(duì)比碳的化合物及其生物前身物質(zhì)，可以推斷化合物的成因、并提供重要的地質(zhì)、地球化學(xué)信息指地質(zhì)體中仍保留有生物先

36、源物或前身物基本碳骨架的有機(jī)化合物。（1）指示沉積巖中有機(jī)質(zhì)的來(lái)源。（2）指示沉積物有機(jī)質(zhì)成熟度。（3）指示環(huán)境的氧化還原條件。常見(jiàn)的生物標(biāo)志物：1、正構(gòu)烷烴；2、無(wú)環(huán)的類(lèi)異戊二烯型烴；3、萜類(lèi)化合物；4、甾類(lèi)化合物；5、常規(guī)多環(huán)芳烴；6、卟啉化合物；地球化學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)考試時(shí)間：第十周周二1-2節(jié) 地點(diǎn)：教二A101 座位號(hào)：10緒論：1.地球化學(xué)的定義： 地球化學(xué)是研究地球及子系統(tǒng)(含部分宇宙體)的化學(xué)組成、化學(xué)機(jī)制(作用)和化學(xué)演化的科學(xué)。2.地球化學(xué)研究的基本問(wèn)題：（1）地球系統(tǒng)中元素（同位素）的組成（2） 元素的共生組合和存在形式（3) 研究元素的遷移和循環(huán)（4） 地球的歷史與演化。具有

37、相同或相似遷移歷史和分配規(guī)律的各種元素在地質(zhì)體中有規(guī)律的組合，稱(chēng)為元素的共生組合。第一章：1.隕石主要是由鎳-鐵合金、結(jié)晶硅酸鹽或兩者的混合物所組成，按成份分為三類(lèi)：(1)鐵隕石：主要由金屬Ni-Fe(98%)和少量其它礦物如磷鐵鎳古礦(Fe,Ni,Co)3P、隕硫鐵(troilite)（FeS)、鎳碳鐵礦（Fe3C)和石墨(graphite)等組成。(2)石隕石：主要由硅酸鹽礦物silicate minerals組成。根據(jù)它是否含有細(xì)小而大致相近的球狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)而進(jìn)一步分為球粒隕石和無(wú)球粒隕石。球粒主要是橄欖石和輝石，有時(shí)為玻璃；無(wú)球粒隕石缺乏球粒結(jié)構(gòu)，成分上與前者也有差異。(3)石-鐵隕石

38、：由數(shù)量大體相等的Ni-Fe和硅酸鹽（主要是橄欖石，偶爾輝石）組成。2.元素豐度：豐度指化學(xué)元素及其同位素(核素nuclides)在宇宙各類(lèi)物體中的相對(duì)含量。太陽(yáng)系： H>He>O>C>Ne>N>Fe>Si>Mg>S；特征規(guī)律：1.原子序數(shù)較低的范圍內(nèi)，元素的豐度隨原子序數(shù)增大而呈指數(shù)遞減，而在原子序數(shù)較大的范圍內(nèi)（Z>45）個(gè)元素豐度值很接近；2.原子序數(shù)為偶數(shù)的元素其豐度大大高于相鄰原子序數(shù)為奇數(shù)的元素；3.H和He的豐度最高的兩種元素；4.與He向鄰近的Li和Be、B具有很低的豐度，屬于強(qiáng)虧損的元素；5.在元素豐度曲線(xiàn)上O和Fe

39、呈明顯的峰，它們是過(guò)剩元素；6.質(zhì)量數(shù)為4的倍數(shù)的核素和同位素具有較高豐度；地球： Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na；特征：1.地球物質(zhì)的90%由Fe、O、Si和Mg四縱元素組成；2.含量大于1%的元素有Ni、Ca、Al、和S；3.Na、K、Cr、Co、P、Mn和Ti的含量均在0.01%-1%扥范圍；地殼： O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H ;特征： 與地球和太陽(yáng)系相比，最豐富的十種元素是O-Si-Al-Fe-Ca-Na-K-Mg-Ti-H；不均

40、勻性：前13種元素占地殼總重的99.7；其余只占0.3。分布量隨原子序數(shù)增大而降低。偶數(shù)規(guī)則：偶數(shù)原子序數(shù)元素豐度高于相鄰奇數(shù)元素，但有例外。四倍規(guī)則：4q型（如16 O 等）占87；4q3型（如27 Al 等）占13；4q2型（如238 U 等）和4q1型（如9 Be ）只占千分之幾。 差六規(guī)則：在豐度對(duì)數(shù)曲線(xiàn)上出現(xiàn)峰值的元素，其原子序數(shù)之差為6或6的倍數(shù)。 原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的奇偶性：偶偶：60；偶奇和奇偶：35；奇奇：5。殼層規(guī)則（幻數(shù)）：2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126。（幻數(shù)是指原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的某個(gè)特定數(shù)值，當(dāng)質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為幻數(shù)，或者二者取值均為幻

41、數(shù)時(shí)，原子核顯示出很高的穩(wěn)定性）。放射性蛻變：U238，U235，K40、Rb87減少；Pb206、Pb207、Pb208，Ar40，Sr87增多。 元素豐度的排序上有很大的不同：由宇宙化學(xué)體系形成地球的演化（核化學(xué)）過(guò)程中必然伴隨著氣態(tài)元素的逃逸。而地球原始的化學(xué)演化（電子化學(xué)）具體表現(xiàn)為較輕易熔的堿金屬鋁硅酸鹽在地球表層富集，而較重的難熔鎂、鐵硅酸鹽和金屬鐵則向深部集中。由此可見(jiàn)地殼元素的豐度取決于兩個(gè)方面的原因: 元素原子核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性；宇宙物質(zhì)形成地球的整個(gè)演化過(guò)程中物質(zhì)的分異。總之，現(xiàn)今地殼中元素豐度特征是由元素起源直到太陽(yáng)系、地球、（地殼）的形成和存在至今這一段漫長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)元素演化

42、歷史的最終結(jié)果。3.濃集系數(shù) ：某元素最低可采品位/某元素的克拉克值,反映了元素在地殼中傾向于集中的能力。Sb和Hg濃集系數(shù)分別為25000和14000，F(xiàn)e的濃集系數(shù)為6，這說(shuō)明Fe成礦時(shí)只要克拉克值富集6倍即可。4.濃度克拉克值 ：某元素在某一地質(zhì)體中平均含量/某元素的克拉克值 。1 意味該元素在地質(zhì)體中集中了 ；1 意味該元素在地質(zhì)體中分散了。區(qū)域濃度克拉克值=某元素在區(qū)域內(nèi)某一地質(zhì)體中平均含量與某區(qū)域元素的豐度值之比。第二章：1元素的地球化學(xué)親和性：在自然體系中元素形成陽(yáng)離子的能力和所顯示出的有選擇地與某種陰離子結(jié)合的特性?？刂谱匀唤缭叵嗷ソY(jié)合的最基本規(guī)律（陰、陽(yáng)離子間的結(jié)合是元素最

43、普遍的結(jié)合方式，陰離子總數(shù)小于陽(yáng)離子總數(shù)，離子的結(jié)合有選擇性）親和性的原因。分類(lèi)主要包括：親氧性元素：離子最外層為8電子（s2p6）結(jié)構(gòu)；離子鍵；氧化物的生成熱大于FeO的生成熱；位于原子容積曲線(xiàn)的下降部分；主要集中于巖石圈。 能與氧以離子鍵ionic bond形式結(jié)合的金屬元素稱(chēng)為親氧元素。親硫性元素：離子的最外層為18電子（s2p6d10）結(jié)構(gòu);電負(fù)性大;共價(jià)鍵;氧化物的生成熱小于FeO的生成熱;位于原子容積曲線(xiàn)的上升部分;主要集中于硫化物-氧化物過(guò)渡圈;能與硫結(jié)合形成高度共價(jià)鍵的金屬元素稱(chēng)為親硫元素。親鐵性元素：離子最外層電子具有8-18電子的過(guò)渡結(jié)構(gòu)；金屬鍵；氧化物的生成熱最?。晃挥谠?/p>

44、子容積曲線(xiàn)的最低部分；主要集中于鐵-鎳核；元素在自然界以金屬狀態(tài)產(chǎn)出的一種趨向性稱(chēng)為元素的親鐵性。2.某些物質(zhì)在一定的外界條件下結(jié)晶時(shí)，晶體中的部分構(gòu)造位置隨機(jī)地被介質(zhì)中地其他質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、配離子、分子）所占據(jù)，結(jié)果只引起晶格常數(shù)的微小變化，晶體的構(gòu)造類(lèi)型、化學(xué)鍵類(lèi)型等保持不變，這一現(xiàn)象稱(chēng)類(lèi)質(zhì)同象 。意義：1.確定了元素的共生組合；2.決定了元素在共生礦物間的分配；3.支配微量元素在交代過(guò)程中的行為；4.類(lèi)質(zhì)同像的元素比值可作為地質(zhì)作用過(guò)程和地質(zhì)成因的標(biāo)志；5.標(biāo)型元素組合；6.影響微量元素的集中和分散；7.對(duì)自然界環(huán)境有影響；同質(zhì)多象：是指具有同樣的化學(xué)組成，而在自然界中以不同物理特性的

45、兩種或兩種以上的礦物形式出現(xiàn)的現(xiàn)象。類(lèi)質(zhì)同象置換法則：1、戈?duì)柕率┟芴仡?lèi)質(zhì)同象法則1）優(yōu)先法則：兩種離子電價(jià)相同，半徑有別，半徑小的離子集中于較早的礦物中，而半徑較大的離子（化學(xué)鍵弱）將在晚階段礦物中富集。2)捕獲允許法則：如果兩個(gè)離子半徑相近，而電荷不同，較高價(jià)離子優(yōu)先進(jìn)入較早結(jié)晶的礦物晶體中，稱(chēng)“捕獲”，低價(jià)離子“允許”(admit)進(jìn)入晚期礦物。3）隱蔽法則：兩個(gè)離子具有相近的半徑和相同的電荷，則它們因豐度的比例來(lái)決定自身的行為，豐度高的主量元素形成獨(dú)立礦物，豐度低的微量元素進(jìn)入礦物晶格，為主量元素所“隱蔽”。2、 林伍德法則：對(duì)于二個(gè)價(jià)數(shù)和離子半徑相似的陽(yáng)離子（離子鍵成分不同時(shí)）具有較

46、低電負(fù)性者將優(yōu)先被結(jié)合，因?yàn)樗鼈冃纬梢环N較強(qiáng)的離子鍵成分較多的化學(xué)鍵。Ringwood類(lèi)質(zhì)同象法則更適用非離子鍵化合物。元素在固相中的存在形式：自然界的礦物一般都不是按某種化學(xué)式來(lái)限定成分的純凈化合物，而往往混有雜質(zhì)，這種雜質(zhì)按其聚集和賦存狀態(tài)可分為五種狀態(tài)：獨(dú)立礦物：能用肉眼或能在顯微鏡下進(jìn)行研究的礦物，粒徑大于0.001mm機(jī)械分散物：（固相、流體相）是成分不同于主礦物的細(xì)小獨(dú)立礦物或固熔體分離結(jié)構(gòu)。 類(lèi)質(zhì)同象：或稱(chēng)為結(jié)構(gòu)混入物，指不同的元素或質(zhì)點(diǎn)占據(jù)相同的晶格結(jié)點(diǎn)位置、而晶格類(lèi)型和晶格常數(shù)不發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象。 超顯微非結(jié)構(gòu)混入物：（或稱(chēng)為超顯微包裹體）被包裹在其他礦物中，粒徑小于0.0

47、01mm的物質(zhì)。由于它不占據(jù)主礦物的晶格位置，因此是獨(dú)立礦物，但又不形成可以進(jìn)行礦物學(xué)研究的顆粒。 吸附膠體、晶體表面或解理面上由于電荷不平衡而吸附異性離子的現(xiàn)象。是一種結(jié)合力較弱、易被交換和分離的存在形式（活性賦存形式）。不參加主礦物晶格，在礦物表面、裂隙面等呈吸附狀態(tài)；與有機(jī)質(zhì)結(jié)合元素加入到有機(jī)物中，如血液中的Fe、骨骼中的Ca和腦細(xì)胞中的P都完全進(jìn)入到有機(jī)質(zhì)中。研究方法：元素含量測(cè)定顯微鏡法萃取法晶格常數(shù)測(cè)定：X光衍射法電子顯微鏡掃描與有機(jī)質(zhì)結(jié)合3.晶體場(chǎng)理論概要(1)正八面體配位時(shí)d軌道的分裂和晶體場(chǎng)分裂能五重簡(jiǎn)并：在一個(gè)孤立的過(guò)渡金屬離子中，五個(gè)d軌道的能級(jí)相同，電子云呈球形對(duì)稱(chēng)，電

48、子在五個(gè)d軌道的分布概率相同，稱(chēng)為“五重簡(jiǎn)并”。晶體場(chǎng)分裂：當(dāng)過(guò)渡金屬離子處在晶體結(jié)構(gòu)中時(shí)，由于晶體場(chǎng)的非球形對(duì)稱(chēng)特征，使d軌道的能級(jí)產(chǎn)生差異，稱(chēng)為“晶體場(chǎng)分裂”。晶體場(chǎng)分裂能：將一個(gè)孤立的過(guò)渡金屬離子放在正八面體配位的晶體中時(shí)，五個(gè)d軌道都受到配位體負(fù)電荷的排斥，軌道總的能級(jí)提高；由于正八面體配位場(chǎng)中配位體質(zhì)點(diǎn)處于直角坐標(biāo)的三個(gè)垂直軸方向，故dr軌道電子云的瓣指向配位體，使兩個(gè)dr 軌道電子的被排斥力比d軌道的被排斥力大， dr軌道的能級(jí)要比d軌道電子的能級(jí)高得更多， dr軌道電子的能級(jí)與d軌道電子能級(jí)間的能量差，稱(chēng)為“晶體場(chǎng)分裂能”。 (2)晶體場(chǎng)穩(wěn)定能：d軌道電子能級(jí)分裂后的d電子能量之

49、和，相對(duì)于未分裂前d電子能量之和的差值。(3)電子的高自旋狀態(tài)和低自旋狀態(tài)(4)八面體擇位能第三章：1.元素地球化學(xué)遷移：當(dāng)環(huán)境發(fā)生物理化學(xué)條件變化，使元素原來(lái)的存在形式變得不穩(wěn)定時(shí)，為了與環(huán)境達(dá)到新的平衡，元素原來(lái)的存在形式自動(dòng)解體，而結(jié)合成一種新的相對(duì)穩(wěn)定的方式存在。當(dāng)元素發(fā)生結(jié)合狀態(tài)變化并伴隨有元素的空間位移時(shí)，稱(chēng)元素發(fā)生了地球化學(xué)遷移。元素的地球化學(xué)遷移過(guò)程包括了三個(gè)進(jìn)程：首先，是元素從原來(lái)的固定（穩(wěn)定的結(jié)合）狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活動(dòng)（非穩(wěn)定結(jié)合）狀態(tài)，并進(jìn)入遷移介質(zhì)；隨之，元素發(fā)生空間位移，在這一階段元素有一定的遷移形式，但并沒(méi)有形成穩(wěn)定固相化合物；最后，元素在遷移到一個(gè)新的空間后，由于物理化

50、學(xué)條件的明顯改變，在新的環(huán)境、新的條件下元素形成新的穩(wěn)定結(jié)合關(guān)系，即沉淀或結(jié)晶出新的礦物。元素遷移的標(biāo)志：(1)通過(guò)礦物組合的變化來(lái)判斷；(2)通過(guò)巖石中元素含量的系統(tǒng)測(cè)定和定量計(jì)算來(lái)判定（等體積計(jì)算法、等陰離子計(jì)算）；(3)物理化學(xué)界面。2.水-巖作用的影響因素：1 溶度積：當(dāng)溫度一定時(shí)，難溶強(qiáng)電解質(zhì)溶液中離子濃度的乘積為一常數(shù)，這一常數(shù)稱(chēng)為溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積。2、共同離子效應(yīng)：在難溶化合物的飽和溶液中，加入與該化合物有相同離子的易溶化合物,此時(shí)，原難溶化合物的溶解度將會(huì)降低，稱(chēng)為共同離子效應(yīng)。3 鹽效應(yīng)：當(dāng)溶液中存在易溶鹽類(lèi)(強(qiáng)電解質(zhì))時(shí)，溶液的含鹽度對(duì)化合物的溶解度會(huì)產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為

51、隨溶液中易溶電解質(zhì)濃度的增大將導(dǎo)致其他難溶化合物的溶解度增大，稱(chēng)為鹽效應(yīng)。4 膠體的作用 ；5 pH值對(duì)元素遷移的影響：(1)pH值影響氫氧化物是否自溶液中沉淀，導(dǎo)致不同元素的氫氧化物在水介質(zhì)中的遷移能力不同。(2)pH值影響元素的共生或分離；(3)影響兩性元素的遷移形式；(4)鹽類(lèi)的水解作用過(guò)程受pH值的控制。6、E及Eh值的影響：根據(jù)能斯特方程，在某個(gè)平衡狀態(tài)下，有著一個(gè)電位，即環(huán)境中各種離子間氧化還原反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的電位，稱(chēng)之為環(huán)境的氧化還原電位。即在多組分體系中Eh與氧化還原反應(yīng)的限度：EhE1E2E3 ?En。7 溫度、壓力的影響：溫度的影響并不僅限于蒸發(fā)和增大物質(zhì)濃度，溫度的升高或

52、降低可以改變反應(yīng)進(jìn)行的方向。降低溫度，有利于化學(xué)平衡向放熱方向移動(dòng)；升高溫度，有利于化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng)。但地表?xiàng)l件下溫度變化不大，因而對(duì)礦物溶解度的影響也就不十分顯著了。壓力也是影響作用方向的一個(gè)重要的因素。壓力增大時(shí)，平衡向體積減小(氣體摩爾總數(shù)減小)的方向移動(dòng)；壓力減小時(shí)，平衡向體積增大(氣體摩爾總數(shù)多)的方向移動(dòng)。3.地球化學(xué)障在元素遷移途中，如果環(huán)境的物理化學(xué)條件發(fā)生了急劇變化，導(dǎo)致介質(zhì)中原來(lái)穩(wěn)定遷移的元素其遷移能力下降，元素因形成大量化合物而沉淀，則這些引起元素沉淀的條件或因素就稱(chēng)為地球化學(xué)障。（如易遷移的低價(jià)鐵被氧化成高價(jià)鐵就沉淀下來(lái)）大部分元素在以氫氧化物形式存在時(shí)，低價(jià)易遷

53、移，當(dāng)環(huán)境突然轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸h(huán)境時(shí)，元素遷移能力急劇降低，環(huán)境突然轉(zhuǎn)變處就構(gòu)成氧化障；當(dāng)元素呈酸根當(dāng)元素呈酸根或絡(luò)合物形式存在時(shí)，高價(jià)易遷移，當(dāng)環(huán)境突然轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原環(huán)境時(shí)，元素遷移能力急劇降低，環(huán)境突然轉(zhuǎn)變處就構(gòu)成還原障。第四章：1.微量元素概念：服從3個(gè)條件(1)在自然體系中含量低于0.1；（2）在自然體系中不作為任何相的主要化學(xué)組分存在的元素；（3）近似服從稀溶液定律（亨利定律）。存在形式：（1）快速結(jié)晶過(guò)程被陷入吸流帶內(nèi)（2）在主要晶格的間隙缺陷中（3）大多數(shù)情況下，微量元素以類(lèi)質(zhì)同象形式進(jìn)入固溶體。2.能斯特分配定律：表明在溫度、壓力一定的條件下，微量元素i在兩相平衡分配時(shí)其濃度比為一常數(shù)K

54、D,稱(chēng)為分配系數(shù)。在一定濃度范圍內(nèi)，KD與i無(wú)關(guān)，只與溫度壓力有關(guān)。簡(jiǎn)單分配系數(shù)：即能斯特分配系數(shù)。總分配系數(shù)：指元素在固相整體和熔體中的分配系數(shù)，往往用巖石中所有礦物簡(jiǎn)單分配系數(shù)與巖石中各種礦物的含量乘積之和。計(jì)算總體分配系數(shù) ：已知花崗質(zhì)巖漿中與巖漿平衡的結(jié)晶巖石礦物組成為：石英(Q)20，鉀長(zhǎng)石(Or)10，斜長(zhǎng)石(Pl)50，角閃石(Ho)20。各礦物的Rb, Sr, Ba分配系數(shù)分別如下表。求結(jié)晶巖石的總體分配系數(shù)礦 物 QOrPlHo元素分配系數(shù) Rb00.660.0410.014Sr03.874.40.02Ba06.120.310.0443. 相容元素：當(dāng)自然過(guò)程中液相和結(jié)晶相共

55、存時(shí)，微量元素在體系兩相中的分配往往是不均一的。在巖漿結(jié)晶過(guò)程中，那些容易以類(lèi)質(zhì)同象的形式進(jìn)入固體（造巖礦物）的微量元素；4.不相容元素離子電位的大小可分為：（1）大離子親石元素：如K、Rb、Cs、Ba等，離子半徑大，離子電荷低、離子電位3，易溶于水，化學(xué)性質(zhì)活潑，地球化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)。（2）高場(chǎng)強(qiáng)元素：如Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE，它們的離子半徑小、離子電荷高、離子電位3，難溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，為非活動(dòng)性元素。5.稀土元素的地化性質(zhì)：（1）它們是性質(zhì)極為相似的地球化學(xué)元素組，在地質(zhì)-地球化學(xué)作用過(guò)程中整體活動(dòng)（2）它們的分餾情況能靈敏地反應(yīng)地質(zhì)-地球化學(xué)作用的性質(zhì)，有良好的示蹤

56、作用（3）除經(jīng)受巖漿熔融外，稀土元素基本上不破壞它們的整體組成特征（4）在地殼各巖石中分布廣泛。6.巖漿結(jié)晶過(guò)程和部分熔融過(guò)程元素分配演化的定量模型，對(duì)巖漿成巖過(guò)程的鑒別？巖漿的結(jié)晶分異作用：指硅酸鹽熔融體在冷卻過(guò)程中，因熔融組分的熔點(diǎn)不同而分別結(jié)晶析出、形成系列其礦物和化學(xué)成分不同的巖石的地質(zhì)作用；其最基本的模型為鮑溫反應(yīng)系列，另外還受揮發(fā)份、壓力、氧逸度、微量元素的分異規(guī)律等控制。 驗(yàn)證碼：換一張 第五章：1.同位素分類(lèi)：一類(lèi)是其核能自發(fā)地衰變?yōu)槠渌说耐凰兀Q(chēng)為放射性同位素；另一類(lèi)是其核是穩(wěn)定的，到目前為止，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它們能夠衰變成其它核的同位素，稱(chēng)為穩(wěn)定同位素。穩(wěn)定同位素又分重穩(wěn)定同

57、位素和輕穩(wěn)定同位素。穩(wěn)定同位素分餾，輕穩(wěn)定同位素（Z20）的相對(duì)質(zhì)量差較大（A/A10%），在地質(zhì)作用中由于這種質(zhì)量差所引起的同位素相對(duì)豐度的變異，稱(chēng)為同位素分餾作用。根據(jù)分餾作用的性質(zhì)和條件可區(qū)分如下： 物理分餾:也稱(chēng)質(zhì)量分餾, 同位素之間因質(zhì)量差異而引起的與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)的不同； 動(dòng)力分餾：其實(shí)質(zhì)是質(zhì)量不同的同位素分子具有不同的分子振動(dòng)頻率和化學(xué)健強(qiáng)度，因輕同位素形成的鍵比重同位素更易破裂，這樣在化學(xué)反應(yīng)中輕同位素分子的反應(yīng)速率高于重同位素分子，因此，在共存平衡相之間產(chǎn)生微小的分餾，反應(yīng)產(chǎn)物，特別是活動(dòng)相中更富集輕同位素； 平衡分餾（同位素交換反應(yīng)）：在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間由于物態(tài)

58、、相態(tài)、價(jià)態(tài)以及化學(xué)鍵性質(zhì)的變化，使輕重同位素分別富集在不同分子中而發(fā)生分異叫做平衡分餾，也稱(chēng)同位素交換反應(yīng)；生物化學(xué)反應(yīng)：動(dòng)植物及微生物在生存過(guò)程中經(jīng)常與介質(zhì)交換物質(zhì)、并通過(guò)生物化學(xué)過(guò)程引起同位素分餾。 2.分餾系數(shù)表示為：= 某元素同位素在A物質(zhì)中的比值/某元素同位素在B物質(zhì)中的比值（其中A、B可以是相同的化合物，亦可是不同化合物）設(shè)有同位素平衡分餾反應(yīng)： aA1+bB2aA2+bB1，式中：A、B為含有相同元素的兩種分子；a、b為系數(shù)；1為輕同位素，2為重同位素。則同位素分餾系數(shù)的定義公式為：=RA/RB=（A2/A1）/（B2/B1）如反應(yīng)： C16O32-+3H218OC18O32-+3H216O，=(18O/16O)CO32-/(18O/16O)H2O。值的意義為：當(dāng)>1,反應(yīng)向右進(jìn)行；當(dāng)<1，反應(yīng)向左進(jìn)行；=1，無(wú)同位素分餾。值愈偏離1，則同位素分餾愈強(qiáng)。3.天然放射性同位素的衰變反應(yīng)種類(lèi)如下：1)衰變：自然界多數(shù)為衰變，即放射性母核中的一個(gè)中子分裂為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子（即粒子），同時(shí)放出反中微子 g；2)電子捕獲：是母核自發(fā)地從核外電子殼