第一章 地史學

第一章地史學第一頁，共七十二頁，2022年，8月28日§1基本概念地球化學體系分布和豐度分布與分配絕對含量和相對含量研究元素豐度的意義第二頁，共七十二頁，2022年，8月28日1、地球化學體系按照地球化學的觀點，我們把所要研究的對象看作是一個地球化學體系，每個地球化學體系都有一定的空間，都處于特定的物理化學狀態(tài)（C、T、P等），并且有一定的時間連續(xù)。地球化學體系可大可小，某個礦物包裹體，某礦物、某巖石可看作一個地球化學體系，某個地層、巖體、礦床（某個流域、某個城市）也是一個地球化學體系，從更大范圍來講,某一個區(qū)域、地殼、地球直至太陽系、整個宇宙都可看作為一個地球化學體系。第三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2、分布是指元素在各個宇宙或地質(zhì)體中（太陽、行星、隕石、地球、地圈、地殼）整體中的含量。元素在地殼中的原始分布量與下列因素有關(guān)：1）

元素的起源2）

元素的質(zhì)量3）

原子核的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)4）

地球演化過程中的熱核反應(yīng)第四頁，共七十二頁，2022年，8月28日3、分配

是指元素在各宇宙體或地質(zhì)體內(nèi)部各個部分或區(qū)段中的含量。地殼中元素的分配指的是地殼形成后，隨著它的演化、造山運動的更體，元素在地殼的各個不同部位和各種地質(zhì)體中的平均含量。這是元素在地殼各部分不同的物理化學條件下，不斷遷移的表現(xiàn)。

元素的分配取決于下列因素：1）

地質(zhì)作用中元素的遷移2）

元素的化學反應(yīng)3）

元素電子殼層結(jié)構(gòu)及其地球化學性質(zhì)第五頁，共七十二頁，2022年，8月28日元素的分布與分配是一個相對的概念，它們之間具有一定的聯(lián)系?；瘜W元素在地殼中的分布，也就是元素在地球中分配的具體表現(xiàn)，而元素在地殼各類巖石中的分布，則又是元素在地殼中分配的表現(xiàn)。第六頁，共七十二頁，2022年，8月28日4、

元素的豐度通常將化學元素在任何宇宙體或地球化學系統(tǒng)中（如地球、地球各圈層或各個地質(zhì)體等）的平均含量稱之為豐度。

以上可見，元素的分布、分配及元素的豐度都是來度量元素的含量。第七頁，共七十二頁，2022年，8月28日5.絕對含量和相對含量絕對含量單位相對含量單位T噸％百分之×10-2kg千克‰千分之×10-3g克

mg毫克ppm、μg/g、g/T百萬分之×10-6μg微克ppb、μg/kg十億分之×10-9ng毫微克ppt、pg/g萬億分之×10-12pg微微克

第八頁，共七十二頁，2022年，8月28日地球化學中對常量元素（或稱主要元素）的含量一般用重量百分數(shù)（%），而對微量元素則一般用百萬分之一來表示。表示方法：g/t(克/噸)、μg/g、ppm1g/t=1μg/g=10-4%=10-6第九頁，共七十二頁，2022年，8月28日5.研究元素豐度的意義①元素豐度是每一個地球化學體系的基本數(shù)據(jù)?？稍谕换虿煌w系中進行用元素的含量值來進行比較，通過縱向（時間）、橫向（空間）上的比較，了解元素動態(tài)情況，從而建立起元素集中、分散、遷移活動等一些地球化學概念。從某種意義上來說，也就是在探索和了解豐度這一課題的過程中，逐漸建立起近代地球化學。②研究元素豐度是研究地球化學基礎(chǔ)理論問題的重要素材之一。宇宙天體是怎樣起源的？地球又是如何形成的？地殼中主要元素為什么與地幔中的不一樣？生命是怎么產(chǎn)生和演化的？這些研究都離不開地球化學體系中元素豐度分布特征和規(guī)律。第十頁，共七十二頁，2022年，8月28日§2元素在太陽系或宇宙體中的豐度

大量的科學事實已證明地球與太陽系是聯(lián)系的，因此可以從太陽系的形成過程來研究地球的演化過程。從元素在太陽系中的豐度特征來研究元素在地球中豐度特征的變異。通過太陽系及其它星球及隕石、月球的認識，促進了對地球早期演化過程的了解。第十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日一、太陽系或宇宙中元素豐度的研究方法1、

太陽其它星系的幅射譜線的研究由于太陽表面溫度極高，各種元素的原子都處于激發(fā)狀態(tài)，并不斷地輻射出各自的特殊光譜。例如：Pb2170?，Ag3281?，Au2428?太陽光譜的譜線數(shù)和它們的波長主要取決于太陽表層中所存在的元素，而這些譜線的亮度則取決于以下因素：1）元素的相對豐度；2）溫度平共處；3）

壓力在溫度和壓力固定的條件下，元素豐度愈大，則譜線的亮度愈強。光譜分析儀太陽光譜第十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日2、隕石的研究隕石是落到地球上的行星物體的碎塊，天文學和化學方面的證據(jù)都說明，太陽系和地球具有共同的成因。因此，隕石的化學成分是估計太陽系元素豐度以地球整體和地球內(nèi)部化學組成最有價值的依據(jù)。第十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日隕石是空間化學研究的重要對象，具有重要的研究意義：

①它是認識宇宙天體、行星的成分、性質(zhì)及其演化的最易獲取、數(shù)量最大的地外物質(zhì)；②也是認識地球的組成、內(nèi)部構(gòu)造和起源的主要資料來源；③隕石中的60多種有機化合物是非生物合成的“前生物物質(zhì)”，對探索生命前期的化學演化開拓了新的途徑；④可作為某些元素和同位素的標準樣品（稀土元素，Pb、Nd、Os、S同位素等）。第十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日隕石類型

鐵隕石石隕石隕石主要是由鎳-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：

1）鐵隕石（siderite）。主要由金屬Ni,Fe（占98%）和少量其他元素組成（Co,S,P,Cu,Cr,C等）。

2）石隕石（aerolite）。主要由硅酸鹽礦物組成（橄欖石、輝石）。這類隕石按照它們是否含有球粒硅酸鹽結(jié)構(gòu)，可進一步分為兩類：球粒隕石和無球粒隕石。

3）鐵石隕石（sidrolite）。由數(shù)量上大體相等的Fe－Ni和硅酸鹽礦物組成，是上述兩類隕石的過渡類型。第十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日隕石大都是石質(zhì)的，但也有少部分是碳質(zhì)。碳質(zhì)球粒隕石有一個典型的特點：碳的有機化合分子和主要由含水硅酸鹽組成。它對探討生命起源的研究和探討太陽系元素豐度等各個方面具有特殊的意義。由于Allende碳質(zhì)球粒隕石的元素豐度幾乎與太陽中觀察到的非揮發(fā)性元素豐度完全一致，碳質(zhì)球粒隕石的化學成分已被用于估計太陽系中揮發(fā)性元素的豐度。第十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日CⅠ型碳質(zhì)球粒隕石元素豐度與太陽元素豐度對比(據(jù)涂光熾，1998)第十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日隕石的主要礦物組成：Fe、Ni合金、橄欖石、輝石等。隕石中共發(fā)現(xiàn)140種礦物，其中39種在地球（地殼淺部）上未發(fā)現(xiàn)。如褐硫鈣石CaS，隕硫鐵FeS。這說明隕石是在缺水、氧的特殊物理化學環(huán)境中形成的。第十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日隕石的平均化學成分

要計算隕石的平均化學成分必須要解決兩個問題：首先要了解各種隕石的平均化學成分；其次要統(tǒng)計各類隕石的比例。各學者采用的方法不一致。（V.M.Goldschmidt采用硅酸鹽：鎳-鐵：隕硫鐵=10：2：1）。隕石的平?jīng)Q化學成分計算結(jié)果如下：第十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日基本認識：從表中我們可以看到O、Fe、Si、Mg、S、Ni、Al、Ca是隕石的主要化學成分。

根據(jù)對世界上眾多各類隕石的研究，一些基本認識是趨于公認：①它們來自某種曾經(jīng)分異成一個富金屬核和一個硅酸鹽包裹層的行星體，這種天體的破裂就導(dǎo)致各類隕石的形成；②石隕石與地球上的基性、超基性火山巖礦物組成和化學成分相似，鐵隕石與地核的化學成分相似，隕石的母體在組成上、核結(jié)構(gòu)上與地球極為相似；③各種隕石分別形成于不同的行星母體；④隕石的年齡與地球的年齡相近（隕石利用鉛同位素求得的年齡是45.5±0.7億年）；⑤隕石等地外物體撞擊地球，將突然改變地表的生態(tài)環(huán)境誘發(fā)大量的生物滅絕，構(gòu)成了地球演化史中頻繁而影響深遠的突變事件，為此對探討生態(tài)環(huán)境變化、古生物演化和地層劃分均具有重要意義。第二十頁，共七十二頁，2022年，8月28日3、宇航事業(yè)50年代以來，人們相繼發(fā)射了人造地球衛(wèi)星和各種地球探測器，對地球高層大氣的成分進行了測定。另外，還對水星、金星、火星、木星、土星及其衛(wèi)星大氣層的結(jié)構(gòu)和成分進行了探測。1969年阿波羅-11登月，采集月球樣品380Kg,使得人們對月球的化學成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、演化歷史增添了許多新的知識。宇航員月球車火星車第二十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日4、根據(jù)星體的密度和行星表面天文觀察資料間接推斷化學萬分

測量星體的密度，而密度與物質(zhì)成分相關(guān)。例如：地球的平均密度為5.52,鐵鎳相占31.5%第二十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日二、元素在太陽系或宇宙中的豐度規(guī)律1、太陽系的行星和周圍的星體化學成分相似，物質(zhì)成分是統(tǒng)一的。2、發(fā)現(xiàn)了碳質(zhì)球粒隕石與太陽系中的元素比例幾乎一樣，認為碳質(zhì)球粒隕石原始分異最小，能代表太陽系的原始物質(zhì)成分。3、非揮發(fā)份元素可參考碳質(zhì)球粒隕石，而揮發(fā)性的元素可參考太陽光譜第二十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日元素在太陽系中的元素豐度：

當把太陽系中元素豐度值取對數(shù)分別與對應(yīng)其原子序數(shù)（Z）、原子核的中子數(shù)（N）或原子核的質(zhì)量數(shù)（A）作圖，具有以下規(guī)律：第二十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日1）元素的豐度隨著原子序數(shù)增大而減小。元素豐度開始迅速降低，然后，在Z>45的區(qū)間近似變?yōu)樗骄€。元素豐度與原子核的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)之間，也分別存在類似的關(guān)系。第二十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日2）原子序數(shù)為偶數(shù)的元素豐度大大高于相鄰原子序數(shù)為奇數(shù)的元素豐度。同時具有偶數(shù)質(zhì)量數(shù)（A）或偶數(shù)中子數(shù)（N）的同位素或核類的豐度也總是高于相鄰具有奇數(shù)A或N的同位素或核類。這一規(guī)律稱為奧多-哈根斯法則。第二十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日3）質(zhì)量數(shù)為4的倍數(shù)的核類或同位素具有較高的豐度，原子序數(shù)或中子數(shù)為“約數(shù)”（2、8、20、50、83、126等）的核類或同位素分布最廣、豐度最大。例如：4He(Z=2,N=2),16O(Z=8,N=8),40Ca(Z=20,N=20),140Ce(z=58,N=82)第二十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日4）三種低原子序數(shù)的元素Li,Be,B，在豐度曲線上出現(xiàn)虧損。5）與元素豐度的正常關(guān)系，F(xiàn)e顯示出過剩的特征。6）含量最高的元素為H,He第二十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日對上述規(guī)律的解釋：1）對Z<20元素，中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的比例為1：1，這種核最穩(wěn)定，隨Z增大，1：1的比例被破壞，核內(nèi)庫侖斥力增大，并大于核力，使得原子核不穩(wěn)定。2）Z為偶數(shù)的元素或同位素，核子成對排布，它們自旋力矩相等，量子力學已證明這種核最穩(wěn)定。第二十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日§3地球的結(jié)構(gòu)和化學成分一、地球的結(jié)構(gòu)1、

地殼地殼為地表向下到莫霍面，其厚度差異較大，5km-80km不等，并且大陸地殼和大洋地殼之間存在顯著的差別。

大洋殼：0-2km為沒有固結(jié)的沉積物3-5km為硅鎂層（玄武巖層）

大陸殼：平均厚度為30-40km上層硅鋁殼（康氏面以上），上部為沉積巖，下部相當于為花崗巖和片麻巖成分,富Si、K、Rb、U、Th等元素,組成不均一；下層硅鎂層（康氏面以下），當于玄武巖和輝長巖或相當于麻粒巖相巖石。

第三十頁，共七十二頁，2022年，8月28日2、地幔地幔從莫霍面以下到2900km。研究地幔的途徑：1）深源地幔包體2）幔源派生巖石，如玄武巖等第三十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日

地幔分為上地幔、下地幔及兩者之間的過渡層上地幔35-400km,主要是致密的Fe-Mg硅酸鹽，相當于橄欖巖和榴輝巖。Ringwood根據(jù)玄武巖與金伯利巖中直接從上地幔上來的二輝橄欖巖包體及大洋拉斑玄武巖的化學成分，計算出上地幔的成分相當于3份橄欖巖+1份玄武巖的總成分，主要礦物組成為：橄欖石57%、斜方輝石17%、單斜輝石12%和石榴子石14%，如與隕石的對比相當于球粒隕石。第三十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日上地幔之下為過渡層（約600km厚），該層是一個溫度相當于巖石熔點的可流動塑性層，也稱軟流層，在軟流層之上統(tǒng)稱為巖石圈。在軟流層內(nèi)進行著不伴隨明顯成分變化的物質(zhì)同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變，如在400-600km的壓力下，橄欖石和輝石發(fā)生相變：從Mg2SiO4(鎂橄欖石，斜方晶體）轉(zhuǎn)變?yōu)镸g2SiO4（鎂尖晶石，等軸晶系），密度增加10%第三十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日下地幔：由1000km延伸到2900km,物質(zhì)較為均一，礦物成分一般沒有發(fā)生變化，只是Fe更多一些，密度更大。其主要成分為：橄欖石系列(Mg,Fe)SiO4(55%)鈦鐵礦固溶體（Mg,Fe)SiO3-(Al,Cr,Fe)AlO3(36%)鈣鈦礦CaSiO3(6.5%)原始地幔的化學成分虧損地幔的化學成分第三十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日3、地核2900km以上到地心。通過與鐵隕石的對比，以及地球磁場和密度資料，認為地核是由于重力和化學分異形成的鐵鎳合金，也有人認為地核由原始太陽系星云吸積形成的鐵與硅、氧、碳、硫等輕元素合金組成，因而采取了Ni、Fe-FeS等地核模型。第三十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日二、地球的平均化學成分Mason等在計算地球平均化學成分時，考慮：1）大氣圈、水圈和生物圈可忽略不計2）地核+地幔的總質(zhì)量是地球的99%3）核與幔殼的質(zhì)量比=32.4%:67.7%地核成分采用：在球粒隕石中Ni和Fe的平均成分再加上隕石中5.3%FeS幔殼成分采用隕石中硅酸鹽相成分以上加權(quán)平均則可得到地球的平均化學成分第三十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日地球中元素含量從大到小順序為：Fe、O、Si、Mg、Ni、S、Ca、Al、Na、Co、P、K、Ti…90%>1%地球中元素豐度的順序與太陽系中元素豐度順序明顯不同，說明地球的原始物質(zhì)已發(fā)生了化學分異第三十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日

§4地殼元素的豐度研究地殼元素豐度是地球化學的一項重要的基礎(chǔ)任務(wù)，一直受到各國地球化學家的關(guān)注，地殼中元素豐度是地球各層圈中研究最詳細的。一、地殼元素豐度確定的方法

1、早期克拉克計算法：是由美國F.W.Clarke和H.S.Washington于1924年發(fā)表的地球化學資料中計算出來的，后人稱元素在地殼中的豐度為克拉克值。他們的思路是在地殼上部16公里范圍內(nèi)（最高的山脈和最深海洋深度接近16公里）分布著95%的巖漿巖，4%的頁巖，0.75%的砂巖，0.25%的灰?guī)r，而這5%沉積巖也是巖漿巖派生的，因此認為巖漿巖的平均化學成分實際上可以代表地殼的平均化學成分。第三十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日2．簡化研究法

1）Goldschmidt采集了挪威南部冰川成因粘土（77個樣）用其成分代表地殼的平均化學成分，其結(jié)果與克拉克的結(jié)果相似，但對微量元素的豐度做了大量補充和修訂。2)維諾格拉多夫（1962）巖石比例法是以兩份酸性巖加一份基性巖來計算地殼平均化學成分。3）S．R泰勒（1964、1985）巖石比例法是以一份酸性巖加一份基性巖來計算地殼平均化學成分。

第四十頁，共七十二頁，2022年，8月28日3．按照地殼模型加權(quán)法

A.波德瓦爾特（A.Polderraat）和A.B羅諾夫(A.B.POHOB)及我國黎彤教授采用采用此方法。優(yōu)點

：1）按現(xiàn)代地殼結(jié)構(gòu)模型計算；2）包括2/3以上大洋地殼；3）考慮了地殼物質(zhì)隨深度變化的特征。計算方法：1）對地殼進行分區(qū)，求出各區(qū)的質(zhì)量2）求出各區(qū)各巖類巖石中元素含量3）求出各區(qū)中元素的豐度4）按厚度加權(quán)平均第四十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日

到目前為主，已經(jīng)發(fā)表了許多作者的元素在地殼中的豐度，對比這些表中的數(shù)據(jù)可見，盡管各家采用的計算方法不同，但所得的地殼主要元素的估計值還是相互接近的，豐度較大的元素在含量上無明顯差別，而屬于那些豐度小或在地殼中分配不均一的稀有分散元素和形成易揮發(fā)溶解化合物的那些元素差別較大。第四十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日第四十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日（粗線表示偶原子序數(shù)的元素，細線為奇原子序數(shù)的元素）地殼中元素原子克拉克值（對數(shù)值）與原子序數(shù)曲線第四十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2.從圖上可以看出隨著原子序數(shù)的增大，元素豐度曲線下降。與太陽系元素分布規(guī)律相似；偶數(shù)元素豐度大于奇數(shù)元素豐度。但這些規(guī)律不如太陽系元素豐度曲線所反應(yīng)的規(guī)律那么明顯。這說明地殼元素豐度與太陽系元素豐度特征既有統(tǒng)一性又有區(qū)別。

第四十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日3.對比地殼、整個地球和太陽系元素豐度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，它們在元素豐度的排序上有很大的不同：太陽系：H>He>O>Ne>N>C>Si>Mg>Fe>S地球：Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na地殼：O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H與太陽系或宇宙相比，地殼和地球都明顯地貧H,He,Ne,N等氣體元素；而地殼與整個地球相比，則明顯貧Fe和Mg，同時富集Al,K和Na，這種差異說明什么呢？由宇宙化學體系形成地球的演化（核化學）過程中必然伴隨著氣態(tài)元素的逃逸。而地球原始的化學演化表現(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。

第四十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日注意點：地殼中元素豐度不是固定不變的，它是不斷變化的開放體系。①地球表層H,He等氣體元素逐漸脫離地球重力場；②每天降落到地球表層的地外物質(zhì)102~105噸；③地殼與地幔的物質(zhì)交換；④放射性元素衰變；

現(xiàn)今地殼中元素豐度特征是由元素起源到太陽系、地球、（地殼）的形成和存在至今這一段漫長時期內(nèi)元素演化歷史的最終結(jié)果。第四十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日三、地殼元素豐度研究的意義

元素地殼豐度—“元素克拉克值”是地球化學中一個很重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。它確定了地殼中各種地球化學作用過程的總背景。它是衡量元素集中、分散及其程度的標尺，本身也是影響元素地球化學行為的重要因素。第四十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日堿金屬元素第四十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十頁，共七十二頁，2022年，8月28日

為什么？

因為地殼中O,Si,Al,Fe,K,Na,Ca等元素豐度最高，濃度大，容易達到形成獨立礦物的條件。（酸性巖漿巖的造巖礦物總是長石、石英、云母、角閃石為主）。自然界濃度低的元素很難形成獨立礦物。硒酸鋰：Li2SeO4硒酸銣：Rb2SeO4但也有例外：“Be”元素地殼豐度很低，

Be3Al2Si6O18（綠柱石）第五十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日3)限制了自然體系的狀態(tài)實驗室條件下：對體系賦予不同物理化學狀態(tài)自然界：體系的狀態(tài)受到限制，其中的一個重要的因素就是元素豐度的影響O2（游離氧）

氧化還原環(huán)境H+(pH)

溶液的酸堿度4）對元素親氧性和親硫性的限定在地殼O豐度高，S豐度低環(huán)境下，Ca元素顯然是親氧的。在地幔，隕石缺O(jiān)富S環(huán)境，能形成CaS（褐硫鈣石）第五十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日

2.地殼克拉克值可作為微量元素集中、分散的標尺

1）可以為闡明地球化學?。▓觯┨卣魈峁藴?。資源：Mo地殼豐度1×10-6，東秦嶺Mo區(qū)域豐度2.3×10-6，Mo的地球化學省。環(huán)境：克山病病區(qū)：土壤有效Mo、飲水Mo含量、主食中Mo含量普遍低于地殼背景，導(dǎo)致人體Mo低水平。第五十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日2）指示特征的地球化學過程某些元素克拉克比值是相對穩(wěn)定的，當發(fā)現(xiàn)這些元素比值發(fā)生了變化，示蹤著某種地球化學過程的發(fā)生。Th/U（3.3~3.5）,K/Rb,Zr/Hf,Nb/Ta在地殼環(huán)境下，性質(zhì)相似，難以彼此分離，有相對穩(wěn)定的比值。一旦某地區(qū)、某地質(zhì)體中的某元素組比值偏離了地殼正常比值，示蹤著某種過程的發(fā)生。Th/U<2鈾礦化Th/U8-10釷礦化第五十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日四、地殼元素分布的不均一性

整個地球元素分布是不均勻的，地殼也是一樣，地殼元素的分布不論在空間上及時間上都是不均一的（這與地殼，乃至于地幔物質(zhì)分異的整體過程聯(lián)系起來）。第五十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日1.空間上分布的不均一性垂向深度（陸殼）：上下地殼元素豐度的不均勻性：上地殼；0-8~12KM偏酸性火成巖、沉積巖下地殼：8~12KM-莫霍面麻粒巖、玄武巖Ri=上地殼元素豐度/下地殼元素豐度Ri

1:Ca,Si,Zr,Nd,Pb等.Ri<1:Mg,Cu,V,Fe,Ni,Cr,Ag,Co,Sr等.Ri>1:Cl,C,Cs,K,Rb,U,Th,Bi,Tl,Nb等.反映了地殼物質(zhì)在分異調(diào)整過程中的宏觀趨勢。第五十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日橫向分布：大陸地殼和海洋地殼的不均一性洋殼：占地球表面60%以上，厚5-16KM，它們的化學成分與地幔物質(zhì)相似，以鎂、鐵硅酸鹽為主，主要分布著Cr,Fe,Ni,Pt等親鐵元素。陸殼：占地球表面30%，厚30-50KM，它們的化學成分由鋁、鉀硅酸鹽組成，主要分布著親氧及親硫元素W，Sn，Mo,Cu,Pb,Zn,Ag等。陸殼內(nèi)：板塊間、區(qū)域間、地質(zhì)體間、巖石間、礦物間元素分布不均一性。第五十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日2.時間上地殼元素分布的不均一性隨著地質(zhì)歷史的發(fā)展，元素的活動與分布有著明顯的規(guī)律性。地史早期：一些穩(wěn)定元素在地史早期富集。Au元素：主要產(chǎn)在前寒武紀。Fe元素:主要產(chǎn)在前寒武紀元古代（前寒武紀變質(zhì)鐵礦占世界鐵礦儲量60%）.地史晚期：一些活潑的不穩(wěn)定元素向著地史晚期富集。W元素：鎢成礦作用高峰期在中生代（燕山期）（Sn,Nb,Ta等）第五十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日世界部分大陸（北美、南非、印度）不同地史時期成礦元素變化規(guī)律:前寒武紀：Pt,Fe,Ni,Co,Au,U(占這些元素儲量50%以上);古生代:U,Pb,Co,Ni,Pt,其次為W,Sn,Mo,Pb,Zn,Hg等;中生代:W,Sn,Ag,Sb等;新生代:Hg,Mo,Cu,Pb,Zn等.第六十頁，共七十二頁，2022年，8月28日

§5區(qū)域地殼元素豐度研究一、區(qū)域元素豐度研究的意義它是決定區(qū)域地殼（巖石圈）體系化學特征的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；為研究各類地質(zhì)、地球化學作用、分析區(qū)域構(gòu)造演化歷史及區(qū)域成礦規(guī)律提供重要的基礎(chǔ)資料；為研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、醫(yī)療保健等事業(yè)提供重要信息。第六十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日二、區(qū)域元素豐度研究方法1、確定區(qū)域范圍：根據(jù)工作任務(wù)和性質(zhì)來確定；2、建立地殼結(jié)構(gòu)模型（地球物理）3、地殼巖石結(jié)構(gòu)模型：1）沉積蓋層的巖石組成及厚度2）中、下地殼的巖石組成及厚度3）巖漿巖類型及分布比例第六十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日三、區(qū)域地殼豐度的計算1、樣品采集采用構(gòu)造-地層分區(qū)與標準剖面結(jié)合的采樣方案，對于巖體，采用路線穿越采樣。2、樣品分析與數(shù)據(jù)質(zhì)量多元素、多方法主量元素：濕化學分析微量元素：儀器分析分析精確度（相對標準偏差）：<5-10%分析準確度：由國內(nèi)、國際標樣監(jiān)控。3、豐度計算1）計算各地層單元中每類巖石的元素豐度，并進行厚度加權(quán)平均，計算上、中、下地殼的元素豐度2）計算各巖體中的元素豐度，并按巖體出露面積進行加權(quán)平均，計算巖漿巖總體中的元素豐度3）按巖漿巖和地層的質(zhì)量或出露面積加權(quán)平均計算區(qū)域地殼總體中的元素豐度4）對構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，必須先進行構(gòu)造分區(qū)，然后按構(gòu)造區(qū)的質(zhì)量比例進行加權(quán)獲得總體地殼中的元素豐度第六十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日四、區(qū)域元素地殼豐度資料的應(yīng)用1、提供區(qū)域地殼地球化學特征的總背景2、地殼不同結(jié)構(gòu)層元素豐度對比（上、下地殼分異）3、區(qū)域各構(gòu)造單元地殼組成對比4、地殼演化（地層、巖漿作用、構(gòu)造作用）5、區(qū)域成礦規(guī)律、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)等第六十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日西班牙BarrancodelGrederoK/E剖面Ir含量的變化時間尺度：Ir元素豐度在K/E界線上的突變，意味著什么？空間尺度：在世界各地K/E界面上Ir元素豐度亦有相似的變異，這示蹤著什么？18O,13C突變Ir(×10-9)第六十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日§6元素在巖石和礦物中的分配一、各類型巖石中元素的分配自學二、巖石中元素在組成礦物間的分配在巖石中元素極不均勻地分配各種組成礦物中，主要受兩個因素控制：1）晶體化學性質(zhì)；2）熱力學條件要查明控制元素在礦物間的分配，首先要確定各組成礦中元素的含量，并據(jù)此對共存礦物內(nèi)元素含量進行平衡計算。第六十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日平衡計算方