地球化學復習資料

球類隕石：重要由基質、球粒、金屬和某些特殊礦物集合體等構成。

碳質球類隕石是球粒隕石中的一種特殊類型，具有碳的有機化合物分子，并且重要由含水硅酸鹽構成。

CI型隕石為何可以作為太陽系元素豐度原則？

I型碳質球類隕石中難揮發(fā)元素的豐度與太陽一致，且未經(jīng)受熱變質作用影響、形成于遠離太陽的較低溫區(qū)域，是最原始的太陽星云凝聚物資。因而，它能保持著太陽星云中非揮發(fā)元素的初始豐度。第二章復習題

1、元素的地球化學親和性

元素地球化學親和性：重要指陽離子在自然體系中趨向同某種陰離子化合

的傾向。又可指在自然體系中元素形成陽離子的能力和所顯示出的有選擇地與某種陰離子結合的特性。

2、戈爾德斯密特的元素地球化學分類

1）、親石元素：離子的最外層電子層具有8電子（S2P6）惰性氣體型的穩(wěn)定構造，與氧輕易成鍵，重要集中于硅酸鹽相。

2）、親銅元素：離子的最外層電子層具有18銅型構造（s2p6d10)在自然界中輕易與硫形成化合物，這些元素在分派時，重要分派在硫化物相中。

3）、親鐵元素：離子最外層電子層具有8-18過渡型構造，這種元素同氧、硫的化合能力較差，傾向于形成自然元素，因此，此類元素傾向分派在金屬相中

4）、親氣元素：原子最外層具有8個電子，原子半徑大，具有揮發(fā)性或易形成揮發(fā)性化合物，重要分布在大氣圈中。

5）、親生物元素：此類元素重要富集在生物圈中。

3、類質同像的概念

類質同像概念：某種物質在一定的外界條件下結晶時，晶體中的部分構造位置被

介質中的其他質點（原子、離子、絡離子或分子）所占據(jù)而只引起晶格常數(shù)的微小變化，晶格構造類型、化學鍵類型、離子正負電荷的平衡保持不變或相近，這種現(xiàn)象稱類質同像。

5、影響元素類質同像的物理化學條件

1）、組份濃度

---“賠償類質同像”

一種熔體或溶液中假如缺乏某種組份，當從中晶出包括此種組份的礦物時，熔體或溶液中性質與之相似的其他元素就可以類質同像代換的方式加以補充。2）氧化還原電位.

7、電負性；1衡量中性原子得失電子的難以程度2電負性（X）=I（電力能）+E（電子親和能）3同一周期元素由左到右X值增大，酸堿度與之一致4金屬與非金屬分界線是元素酸堿性分界線5提供自然反應系中的酸堿度的原則6反應原子的電子層構造特性7決定元素在結合規(guī)律中的親和性與酸堿性

8、研究元素類質同像的地球化學意義

1）、確定了元素的共生組合。包括微量元素和常量元素間的制約、依賴關系。2）、決定了元素在共生礦物間的分派。

3）、支配微量元素在交代過程中的行為。4）、類質同像的元素比值可以作為地質作用過程和地質體成因的標志。

5）、標型元素組合。

6）、影響微量元素的集中或分散。

7）、對自然環(huán)境有影響。

13、元素的賦存形式及其研究措施

1）、獨立礦物：指形成可以用肉眼或顯微鏡下進行礦物學研究的顆粒，粒徑不小于0.001mm，并且可以用機械的或物理的措施分離出單礦物。

2）、類質同象形式：也稱構造混入物，由于參與重要元素礦物晶格，用機械的或化學的措施不易使兩者分離，欲使其分離，只有破壞原礦物的晶格。

3）、超顯微非構造混入物：也稱超顯微包體或機械混入物等，顆粒不不小于0.001mm，其重要物征是不占據(jù)礦物的晶位置，因此是獨立化合物，但又不形成可以進行礦物學研究的顆粒。其成因和性質具有介于獨立礦物和類質同象之間，該種存在形式可以通過化學處理的措施進行分離和研究。

4）、吸附狀態(tài)：元素以離子或化合物分子形式被膠體顆粒表面、礦物晶面、解理面所吸附，這利種元素存在形式為一種非獨立化合物形式。元素以離子或單獨分子存在，又不參與寄主礦物的晶格構造，是一種結合力較弱的、易于互換和分離的賦存狀態(tài)（活性賦存形式）

5）、有機質結合形式：地殼中的生物及多種有機質除集中了親生物元素。

14、舉例闡明Pb在地殼中的多種存在形式

Pb具有多種賦存形式：

1獨立礦物2類質同像3超顯微非構造混入物4膠體吸附及有機質結合形式

第三章復習思索題1、元素地球化學遷移概念

元素從一種賦存狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N賦存狀態(tài)，并伴伴隨元素組合和分布上的變化及空間上的位移稱元素的地球化學遷移。

3、元素在水溶液中的遷移形式

1）、易溶鹽類——氯化物和硫酸鹽呈離子真溶液形式被搬運，任何時候都不形成膠體溶液和機械懸浮物狀態(tài)。

2）、堿土金屬的碳酸鹽和SiO2等。碳酸鹽重要呈溶解的碳酸鹽形式被搬運。SiO2即可呈真溶液形式被搬運，又可呈懸浮物形式被搬運。

3）、Fe、Mn、P的化合物以及V、Cr、Ni、Co、Cu等元素部分形成真溶液，還形成膠體溶液。

4）、石英，硅酸鹽和鋁硅酸鹽類礦物重要呈細粒懸浮物和沿底部拖拽的粗粒物這兩種方式而被搬運。

4、影響元素遷移的內部原因

1）.元素的賦存形式：1)

獨立礦物，2)類質同像，3)機械混入物，4)膠體或粘土吸附狀態(tài)，5)有機質結合形式

2）.元素和化合物的性質:1)化學鍵類型,2)離子的電價和半徑:金屬離子的電價愈高，就形成愈難溶解的化合物。3）晶體場效應:過渡族元素Ni,

Cr,

Co,

V等受晶體場的影響，它們在八面體配位中形成較高的晶體場穩(wěn)定能，不易被淋漓，因而也就不易被溶解。

5、影響元素遷移的外部原因

影響元素水遷移過程的化學反應，重要有復分解反應、酸堿反應、氧化還原反應、絡合反應和膠體作用等。

6、膠體作用和絡合作用對元素遷移的意義

膠體化學作用對元素遷移的意義:

1）膠體的形成增大元素的遷移能力,2）電解質的作用，在膠體溶液中加入電解質后能使膠體發(fā)生凝聚沉淀，這是由于溶膠中的電解質可以影響穩(wěn)定電解質及離子的水化作用，變化膠體擴散層厚度，使膠體電極電位也發(fā)生對應的變化。

7、介質中PH值對元素發(fā)生沉淀與溶解的影響

1)介質的pH值控制金屬離子的溶解遷移

2）pH值對元素沉淀的影響:元素的氫氧化物在水溶液中沉淀只有具有一定的pH值時才開始。

3）pH值對元素及其化合物溶解度的影響:pH值增大時，使有些組分的溶解度減小，而使另某些組分的溶解度增長，并又能使某些組分溶解度開始減小，后來又重新增大。

4)

弱電解質CO2、H2S等在不一樣pH的水中溶解形式不一樣

5)介質pH值的變化控制所有包括H+及OH-反應的平衡移動方向(電離反應、復分解反應、水解、中和及絡合反應)

8、介質中氧化還原反應對元素共生組合的影響

1）、變化了元素及其化合物的溶解度。某些多價變價元素的高價化合物較易水解而發(fā)生沉淀，而在低價態(tài)時，不易被水解，易遷移。另一類元素則相反，低價化合物較易水解，而高價形式更易遷移。

2）、不一樣元素的氧化還原電位，使元素發(fā)生空間分異。(如不一樣元素發(fā)生沉淀的Eh條件不一樣)。

3）、影響變價元素的共生組合關系。

第四章復習題1、微量元素概念

微量元素又叫痕量元素，是巖石中含量<0.1%的元素。

Gast對微量元素的定義是：不作為體系中任何相的重要化學計量組分存在的元素。

微量元素的另一定義為，在所研究的地球化學體系中，其地球化學行為服從稀溶液定律(亨利定律，Henry’s

Law)的元素。

微量元素的另一松散定義：對體系的化學和物理性質沒有明顯影響的元素。

2、能斯特分派定律與分派系數(shù)

能斯特分派定律表明在溫度、壓力一定的條件下，微量元素i（溶質）在兩相平衡分派時其濃度比為一常數(shù)（KD），

KD為分派系數(shù)，或稱能斯特分派系數(shù)。在一定濃度范圍內KD與i的濃度無關，只與溫度、壓力有關。

KD=aiα/aiβ

能斯特分派定律公式：μ

Ⅰ

0

+

R

T

ln(Ⅰ

)

=

μⅡ

0

+

R

T

ln(

Ⅱ

)

3、元素在共存相中分派系數(shù)確實定措施

1）、直接法：直接測定地質體中兩種平衡共存相的微量元素濃度，再按能斯特分派定律計算出分派系數(shù)。

2）、試驗法：用化學試劑合成不一樣成分的玻璃物質；或者直接采用天然物質作為試驗初始物質，使一種礦物和熔體，或者兩種礦物到達平衡，并使微量元素在兩相中到達溶解平衡，然后測定該元素在兩相中濃度，得出分派系數(shù)。

4、總分派系數(shù)概念

用于研究微量元素在礦物集合體與之平衡的熔體之間的分派關系，常用巖石中所有礦物的分派系數(shù)與巖石中各礦物含量乘積之和。

體現(xiàn)式：

5、相容元素、不相容元素、高場強元素概念

相容元素：——D>1,

優(yōu)先進入礦物相，或殘留相。在巖漿或熱液中的某些微量元素。在礦物結晶過程中趨向于在初期固相中富集。

不相容元素：——D<1，優(yōu)先進入熔體相。

D<0.1為強不相容元素,

又稱濕親巖漿元素，在巖漿或熱液的礦物結晶過程中趨向于在液相中富集的某些微量元素和稀土元素

高場強元素:元素的電荷(Z)與其半徑(r

)比值稱為場強，相稱于電離勢，假如Z/r>3.0

(2.0),

稱為高場強元素

6、微量元素地質溫度計的原理與措施

原理：當微量元素在共存各相中分派到達平衡時，存在著lnKD

=

-（ΔH/RT）+

B函數(shù)關系，-（ΔH/R）為斜率，B為截距。即當在所討論范圍內ΔH（熱焓）可看作為常數(shù)時，分派系數(shù)（KD）的對數(shù)與溫度倒數(shù)（1/T）存在線性關系。

措施：測定待研究地質體中共生礦物對其中某微量元素的含量，算出該元素在礦物對的分派系數(shù)，運用以上關系式即可計算出礦物結晶溫度。

7、元素在共存相中分派定律的地球化學意義

1）定量分析元素的集中與貧化程度

2）對分析成礦作用品有理論意義

3）可分析巖漿源區(qū)的化學特性及巖石成因

8.在巖漿分異結晶過程中元素分派的定量模型、特性及地球化學應用

微量元素在晶體中擴散比熔體或液體中慢得多，來不及獲得完全平衡（只能表面平衡），則形成晶體的環(huán)帶狀構造。為此，推導出瑞利分餾定律：

意義：1）定量研究巖漿結過程中微量元素的化學演化

2）分析成礦問題

3）巖石成因

10、巖漿結晶過程和部分熔融過程的鑒別措施

1)固—液相分派系數(shù)高的相容元素

2)固—液相分派系數(shù)低的微量元素

3)固—液相分派系數(shù)中等的微量元素

11、稀土元素的基當?shù)厍蚧瘜W性質

①他們是性質極為相似的地球化學元素組，在地質-地球化學過程中整體活動。

②他們的分餾狀況能敏捷的反應地質-地球化學作用的性質，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他們的整體構成特性。

④在地殼各巖石中分布廣泛。

圖5.2很重要（P187）

第五章復習題穩(wěn)定同位素：不具有放射性的同位素。

同位素豐度：指某一元素中各同位素所占的原子比例。

同位素構成表達（P246）

同位素效應：由不一樣的同位素構成的分子之間存在相對質量差，從而引起該分子在物理和化學性質上的差異。

1、同位素衰變的性質

①衰變作用發(fā)生在原子核內部，反應成果由一種核素變成另一種核素。

②衰變自發(fā)地不停地進行，并有恒定的衰變比例。

③衰變反應不受溫度、壓力、電磁場和原子核寄存形式等物理化學條件的影響。

④衰變前和衰變后核數(shù)的原子數(shù)只是時間的函數(shù)。

2、放射性同位素衰變定律

放射性同位素衰變定律為單位時間內衰變的原子數(shù)與現(xiàn)寄存射性母體的原子數(shù)成正比。其數(shù)學體現(xiàn)式如下：

-dN/dt=λN

半衰期T=ln2\λ。

5、Rb-Sr測年法的基本原理及樣品采集過程中應注意的事項

87Sr為放射成因同位素，由87

Rb經(jīng)β-衰變而成，反應如下：87Rb→87Sr+β-

根據(jù)衰變定律有：

87Sr=87Rb(eλt-1)

考慮到在所研究的地質樣品中，也許具有初始87Sr,記作(87Sr)0，上式改寫為：

87Sr=(87Sr)0+87Rb(eλt-1)

將上式兩端除以非放射成因的86Sr原子數(shù)，得：

87Sr/86Sr

=(87Sr/86Sr)0+87Rb/86Sr

(eλt-1)

注意事項：

（1）所研究的一組樣品具有同步性和同源性，所謂同源性是指每一種樣品具有相似的(87Sr/86Sr)0比值。

（2）在樣品形成后，保持Rb的Sr封閉體系，沒有與外界發(fā)生物質上的互換。

（3）所測樣品中，有較為明顯的Rb/Sr比值差異，以保證獲得一條很好的等時線。

7、同位素定年措施中的14C法

對象為有機質、生物遺體、碳酸鹽巖層

天然14C是在大氣層上部，宇宙射線產(chǎn)生的中子（n)與大氣中的氮核（14N）發(fā)生核反應的產(chǎn)物，其反應為：

14N+n—14C+1H

根據(jù)放射性衰變定律：

A=A0e-λt

同位素分餾：指在一系統(tǒng)中，某元素的同位素以不一樣的比值分派到兩種物質或物相中的現(xiàn)象。

8、同位素分餾作用、分類

輕穩(wěn)定同位素（Z〈20）的相對質量差較大（ΔA/A≥10%），在地質作用中由于這種質量差所引起的同位素相對豐度的變異，稱為同位素分餾作用。

公式：aA1+bB2≒aA2+bB1

同位素分餾系數(shù)α的定義公式為：

α=RA/RB=（A2/A1）/（B2/B1）

α=1，無同位素分餾。α值愈偏離1，則同位素分餾愈強。

分類：1．物理分餾：也稱質量分餾，同位素之間因質量引起一系列同質量有關的性質的不一樣，

2．動力分餾：具有兩種同位素的分子，由于質量不一樣導致它們參與化學反應活性的差異。

3．平衡分餾：在化學反應中反應物和生成物之間由于物態(tài)、相態(tài)、價態(tài)以及化學鍵性質的