巖石地球化學(xué)課件

緒

論一、地球化學(xué)的定義二、地球化學(xué)的研究內(nèi)容（研究對(duì)象和基本問題）三、地球化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)及與其它學(xué)科的關(guān)系四、地球化學(xué)發(fā)展簡史專題一：地球化學(xué)思維和研究方法一、地球化學(xué)學(xué)科性質(zhì)二、地球化學(xué)的研究方法三、地球化學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略意義四、如何學(xué)好地球化學(xué)一、地球化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)

1、地球化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)1）每一門學(xué)科的性質(zhì)都是由其所研究的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式和特征決定的。力學(xué)研究物質(zhì)的力學(xué)運(yùn)動(dòng)

只有從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性來認(rèn)識(shí)一門學(xué)科才易于把握該學(xué)科的本質(zhì)。一、地球化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)

1、地球化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)2）地球系統(tǒng)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)以及太陽系的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)均為高級(jí)綜合的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)：包含相互作用和相互制約的力學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)形式的運(yùn)動(dòng)學(xué)，還有地球表層系統(tǒng)中的生物學(xué)形式的運(yùn)動(dòng)參與。一、地球化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)

1、地球化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)2）地球系統(tǒng)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)以及太陽系的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)均為高級(jí)綜合的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)：（1）板塊俯沖作用可將俯沖盤巖石帶到地殼深部：力學(xué)運(yùn)動(dòng)；（2）俯沖盤巖石所處環(huán)境的溫度和壓力增高：物理場(chǎng)變化；（3）發(fā)生變質(zhì)作用，礦物組合變化，化學(xué)元素的重新組合和再分配：化學(xué)運(yùn)動(dòng)。地球物理學(xué)固體地球科學(xué)地球化學(xué)地質(zhì)學(xué)環(huán)境科學(xué)一、地球化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)

1、地球化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)3）地球化學(xué)實(shí)質(zhì)是研究地球物質(zhì)化學(xué)運(yùn)動(dòng)的科學(xué)。

地球化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展是地球科學(xué)為實(shí)現(xiàn)其自身

精細(xì)化、科學(xué)化

而重視吸收現(xiàn)代自然基礎(chǔ)科學(xué)成果的表現(xiàn)一、地球化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)

1、地球化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)4）地球化學(xué)的主要研究對(duì)象是地球（天體）、地殼及其地質(zhì)作用，它是地球科學(xué)的一部分，其研究途徑、思維方式接近于地質(zhì)學(xué)，常常是針對(duì)自然作用過程提出問題，通過地球化學(xué)的理論和方法進(jìn)行研究，最終得出對(duì)自然作用的認(rèn)識(shí)。二、地球化學(xué)的研究方法

1、地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)1）地球化學(xué)本質(zhì)上是屬于地球科學(xué)，其工作方法遵循地球科學(xué)的基本方法；（1）第一手實(shí)際資料源于對(duì)自然地質(zhì)現(xiàn)象的觀察和研究；（2）在地球的時(shí)空結(jié)構(gòu)中整理和綜合資料；（3）事實(shí)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)性特征；（4）反序地追蹤歷史（地質(zhì)作用的時(shí)間和空間特征，使地質(zhì)過程無法重現(xiàn)。根據(jù)地質(zhì)作用的產(chǎn)物提供的地球化學(xué)信息來研究并恢復(fù)已經(jīng)歷過的地質(zhì)作用的歷史和條件）；（5）結(jié)論的推斷性及認(rèn)識(shí)的反復(fù)深入性。二、地球化學(xué)的研究方法野外地質(zhì)現(xiàn)象：石英鈾礦脈產(chǎn)于花崗巖頂部的裂隙中；礦脈切穿煌斑巖脈地段鈾礦化富集；礦脈兩側(cè)花崗巖圍巖中長石紅化；問題：這些現(xiàn)象中隱藏著哪些地球化學(xué)信息？

由于裂隙的存在，氧含量高，U處于氧化環(huán)境，以＋6價(jià)鈾銑絡(luò)離子[UO2]2+的形式存在，可溶解，遷移；煌斑巖富黑云母和角閃石，具低價(jià)Fe2+、Mn2+、Mg2+，為一良好的還原障，U6+＋2Fe2+

U4+（UO2）

＋2Fe3+（紅化）2）地球化學(xué)工作者：明銳的地球化學(xué)思維，善于識(shí)別隱藏在各種現(xiàn)象中的地球化學(xué)信息，從而揭示地質(zhì)現(xiàn)象的奧秘；

1、地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)二、地球化學(xué)的研究方法

1、地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)2）地球化學(xué)工作者：明銳的地球化學(xué)思維，善于識(shí)別隱藏在各種現(xiàn)象中的地球化學(xué)信息，從而揭示地質(zhì)現(xiàn)象的奧秘；二、地球化學(xué)的研究方法

1、地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)2）地球化學(xué)工作者：明銳的地球化學(xué)思維，善于識(shí)別隱藏在各種現(xiàn)象中的地球化學(xué)信息，從而揭示地質(zhì)現(xiàn)象的奧秘；二、地球化學(xué)的研究方法

1、地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)3）具備有定性和定量測(cè)定元素含量及鑒定物相的技術(shù)和裝備。二、地球化學(xué)的研究方法

1、地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)3）具備有定性和定量測(cè)定元素含量及鑒定物相的技術(shù)和裝備。二、地球化學(xué)的研究方法

1、地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)3）具備有定性和定量測(cè)定元素含量及鑒定物相的技術(shù)和裝備。Macpherson(2014)二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

1）地球化學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論認(rèn)識(shí)論：A.地球化學(xué)系統(tǒng)（體系）觀點(diǎn)在地球化學(xué)研究中必須至于地球或其子系統(tǒng)中進(jìn)行，特別強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的組成和狀態(tài)是制約其中化學(xué)過程和元素行為特征，不同地區(qū)由于地殼和地幔組成，溫壓等狀態(tài)的差異，其成巖和成礦特征也不相同。如：中國南嶺花崗巖形成大量W、Sn礦床，秦嶺則為Mo礦床。Robb(2005)二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

1）地球化學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論認(rèn)識(shí)論：B.

元素自然歷史觀點(diǎn)地球系統(tǒng)的總體演化及寓于其中的化學(xué)演化具有循環(huán)性和不可逆性。循環(huán)型：表現(xiàn)為相似的地質(zhì)作用和事件在地球歷史中可以多次重復(fù)發(fā)生；不可逆性：表現(xiàn)為同一地質(zhì)作用隨著時(shí)間推移其性質(zhì)和特征是發(fā)展的。Boggs(2009)

沉積鐵建造在不同歷史時(shí)期：早前寒武紀(jì)：BIF，元古宙晚期以沉積濱海相的鮞狀赤鐵礦為特征，顯生宙則主要形成湖相－沼澤相沉積鐵礦（水針鐵礦、鱗綠泥石）。受大氣圈從無自由氧－出現(xiàn)自由氧－自由氧含量增高：環(huán)境由還原－弱氧化－強(qiáng)氧化二、地球化學(xué)的研究方法

3、地球化學(xué)研究方法

1）地球化學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論認(rèn)識(shí)論：B.

元素自然歷史觀點(diǎn)

Thedistinctivechemicalandisotopiccharacteristicsofbasaltsfromdifferenttectonicenvironmentscanbeattributedtothefollowingfactors:

a.thesourcecharacteristics,whichareafunctionofitsprevioushistory;

b.thepresenttectonicenvironmentofmagmageneration;

c.magmagenerationconditionsandprocesses;

d.mixingofdifferentmantlesourceregions.(SunandMcDonough,1989)二、地球化學(xué)的研究方法

3、地球化學(xué)研究方法

1）地球化學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論認(rèn)識(shí)論：B.以元素分配（化學(xué)運(yùn)動(dòng)）觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)事物

地球系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中的化學(xué)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為分配和再分配。巖漿--殘余固相巖漿--結(jié)晶晶體巖漿--巖漿巖漿--硫化物熔體巖漿--流體巖漿--氣體流體--固體（巖石或礦物）所有這些不同相之間元素的分配導(dǎo)致了地球上元素的集中和分散Spandler&Pirard(2013)二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

1）地球化學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論方法論：將現(xiàn)象和問題轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)的問題A.

將觀察到的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)過程和體系巖漿巖：>800℃，>2000atm的高溫高壓條件和狀態(tài)石英脈：～200-400℃，～500atm水溶液沉積巖：表生環(huán)境（1atm,0.2atmO2）二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

1）地球化學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論方法論：將現(xiàn)象和問題轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)的問題B.

將地質(zhì)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)的條件和環(huán)境斷裂：流體運(yùn)移通道、開放條件片理化：增加反應(yīng)面積，化學(xué)反應(yīng)快巖漿巖：上覆地質(zhì)體熱液的動(dòng)力源（熱源）礦物類型：Eh，如隕硫鐵+自然鐵（強(qiáng)還原），硫化物+磁鐵礦（弱還原），硫酸鹽+硫化物（氧化）圍巖熱液蝕變：PH的變化，如：

3KAlSi3O8+2H+--->KAl3Si3O10(OH)2（云英巖）+2K++6SiO2二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

1）地球化學(xué)的認(rèn)識(shí)論和方法論方法論：將現(xiàn)象和問題轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)的問題C.將生物、環(huán)境、地質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)的問題生物、環(huán)境問題：元素的區(qū)域分布和指示作用（如毒性元素As、Cd、Hg、Pb，放射性元素Th、U，Ir異常等）；大地構(gòu)造問題：元素、同位素（如Pb、Nd、Sr、10Be）分布、分配和指示作用；礦床：元素的分布（空間和時(shí)間）、分配和集中；災(zāi)害：地震等。二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室外方法：

現(xiàn)場(chǎng)宏觀地質(zhì)現(xiàn)象的時(shí)空觀察地質(zhì)調(diào)研是地球化學(xué)野外工作的重要環(huán)節(jié)，查明地質(zhì)體（如地層、巖體）的空間展布、時(shí)間順序、相互關(guān)系，收集一切有助于地球化學(xué)研究的資料；查明區(qū)內(nèi)各種地質(zhì)體的巖石－礦物組成及相關(guān)作用關(guān)系，王宗起等，2009目的：研究地球化學(xué)作用的空間展布、時(shí)間順序、相互關(guān)系和演化二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室外方法：

現(xiàn)場(chǎng)宏觀地質(zhì)現(xiàn)象的時(shí)空觀察二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室外方法：

B.野外地球化學(xué)問題研究斷裂：物質(zhì)遷移的通道、減壓的條件、存在物質(zhì)的進(jìn)出；礦物類型：提供體系所處的氧化-還原條件和酸堿度變化，研究目的：獲得地球化學(xué)作用的過程及其形成的物理化學(xué)條件。Sibson，1994二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室外方法：

C.地球化學(xué)樣品采集在地質(zhì)地球化學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，根據(jù)目標(biāo)任務(wù)采集各類地球化學(xué)樣品：a.

明確的代表性：代表某一地質(zhì)作用、成因的樣品，避免后期作用的疊加；b.

樣品的系統(tǒng)性：為了從比較中說明問題，對(duì)研究對(duì)象在空間上、時(shí)間上、不同成因上的樣品構(gòu)成一個(gè)系列（新－老地層，巖體的中心－邊部，蝕變－無蝕變）；c.

樣品的統(tǒng)計(jì)性：地球化學(xué)現(xiàn)象具有統(tǒng)計(jì)性規(guī)律，要定量地描述地球化學(xué)規(guī)律必須用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，一兩個(gè)樣品代表性不夠，需要一組樣品。二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：A.

“質(zhì)”的研究樣品的元素結(jié)合形態(tài)和賦存狀態(tài)研究是追索地球化學(xué)過程的實(shí)際基礎(chǔ)，是制約元素地球化學(xué)行為的重要因素，必須高度重視。不形成獨(dú)立礦物的元素研究其賦存狀態(tài)，如用物相分析、微區(qū)分析等，了解元素在礦物和巖石中的分布及元素集中或分散的機(jī)理。顯微鏡X衍射物相分析紅外光譜分析拉曼光譜分析等二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：A.

“質(zhì)”的研究顯

微

鏡二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：A.

“質(zhì)”的研究北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院的Renishaw1000激光拉曼光譜儀二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：A.

“質(zhì)”的研究北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院的X射線衍射儀二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：B.“量”的測(cè)定樣品的元素含量和同位素分析是地球化學(xué)研究中最基礎(chǔ)的工作，分析方法：準(zhǔn)確，效率、成本低；儀器分析：原子吸收、X熒光光譜、等離子光譜、中子活化、質(zhì)譜等微區(qū)分析：電子探針、離子探針、同步輻射等二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：B.

“量”的研究二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：B.

“量”的研究分光探測(cè)激發(fā)二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：B.

“量”的研究二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：B.

“量”的研究二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：B.

“量”的研究二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：B.

“量”的研究二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：C.

“動(dòng)”的研究地球化學(xué)作用過程的物理化學(xué)條件的測(cè)定和計(jì)算：微量元素溫度計(jì)礦物對(duì)溫度壓力計(jì)同位素溫度計(jì)包裹體進(jìn)行溫度、壓力、熱液成分的測(cè)定計(jì)算：PH、Eh、fO2、鹽度、離子強(qiáng)度、礦質(zhì)濃度等目的：了解地球化學(xué)作用條件二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：D.

“模擬”的研究實(shí)驗(yàn)“模擬”研究是地球化學(xué)探索必不可少的一種途徑，使某些地球化學(xué)過程再現(xiàn)，深化對(duì)各種自然作用過程和機(jī)制的了解或檢驗(yàn)?zāi)承├碚撏茢啵欢炕瘮?shù)字“模擬”對(duì)深入了解地球化學(xué)規(guī)律、科學(xué)地描述地球化學(xué)現(xiàn)象起到了推動(dòng)作用，使地球化學(xué)過程數(shù)字模擬化。二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：D.

“模擬”的研究六面頂壓機(jī)二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：D.

“模擬”的研究水熱高壓釜高溫高壓裝置二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：D.

“模擬”的研究圖1，Bassett的熱液金剛石壓腔裝置二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：D.

“模擬”的研究二、地球化學(xué)的研究方法

2、地球化學(xué)研究方法

2）地球化學(xué)的工作方法室內(nèi)方法：D.

“模擬”的研究Aldanmazetal.(2000)

三、地球化學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略意義地球化學(xué)作為地球科學(xué)的支柱學(xué)科之一，既肩負(fù)著解決當(dāng)前地球科學(xué)面臨的基本理論問題－天體、地球、生命、人類和元素的起源和演化的重大使命，又有責(zé)任為人類社會(huì)提供充足的礦產(chǎn)資源和良好的生存環(huán)境。

目的：促進(jìn)科學(xué)發(fā)展，人類社會(huì)繁榮

1.肩負(fù)著推動(dòng)地球科學(xué)發(fā)展的任務(wù)；地球化學(xué)的新認(rèn)識(shí)、新成果補(bǔ)充和充實(shí)了地球科學(xué)理論2.為緩解礦產(chǎn)和水資源短缺帶來了希望；勘查地球化學(xué)，礦床成因和條件；水資源和水污染3.解決環(huán)境問題的重要科學(xué)依據(jù)；環(huán)境調(diào)查和生態(tài)研究；環(huán)境污染、地方病防治；預(yù)測(cè)未來環(huán)境和全球變化4.蘊(yùn)育著預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害和指導(dǎo)核廢料處置的潛在能力。

地震和火山預(yù)報(bào)；核廢料形成穩(wěn)定化合物、固封在穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境四、如何學(xué)好地球化學(xué)

1、學(xué)好地球化學(xué)的前提：對(duì)地球化學(xué)產(chǎn)生興趣

只有在學(xué)習(xí)過程中，不斷發(fā)現(xiàn)地球化學(xué)有趣和美麗之處，才會(huì)喜歡上地球化學(xué)；

地球化學(xué)的尺度：元素－礦物－巖石－地球?qū)尤Γ钪?，我們無法知曉所有；

學(xué)習(xí)的要求：學(xué)習(xí)和掌握其最基本的概念、定義和原理。四、如何學(xué)好地球化學(xué)

2、學(xué)習(xí)地球化學(xué)的途經(jīng)：課堂和教科書

1）

課堂和教科書是我們獲取知識(shí)的重要渠道，但不是唯一；2）在短時(shí)間內(nèi)高效地學(xué)習(xí)和掌握地球化學(xué)的核心內(nèi)容，抓住課堂教學(xué)，專心課堂效果，并積極主動(dòng)地參與；3）勤思考、培養(yǎng)批判的精神和質(zhì)疑精神；4）問題解決，需要提倡與老師和同學(xué)的互動(dòng)、討論和切磋，需要去查閱相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)，追本溯源。四、如何學(xué)好地球化學(xué)

2、學(xué)習(xí)地球化學(xué)的途經(jīng)：聯(lián)想和比較

1）

新知識(shí)和新原理與已知知識(shí)間建立聯(lián)系；2）新知識(shí)和新原理與已知知識(shí)間的比較。四、如何學(xué)好地球化學(xué)

3、初步建立地球化學(xué)思維

學(xué)會(huì)將地質(zhì)學(xué)問題轉(zhuǎn)化為地球化學(xué)問題，使用地球化學(xué)的思維方法和技術(shù)將地質(zhì)學(xué)中的感性推斷轉(zhuǎn)變?yōu)槔硇岳斫?，見微知著，然后返回地質(zhì)學(xué)研究，站在基于地球化學(xué)分析的新的科學(xué)高度理解地質(zhì)學(xué)問題。Winter(2001)四、如何學(xué)好地球化學(xué)

3、初步建立地球化學(xué)思維在地質(zhì)作用過程中形成宏觀地質(zhì)體的同時(shí)，還形成大量肉眼難以辨別的常量元素、微量元素及同位素組成的微觀蹤跡，它們包含了重要的定性和定量的地質(zhì)作用信息，當(dāng)應(yīng)用現(xiàn)代分析測(cè)試手段觀察到這些微觀蹤跡和宏觀的地質(zhì)現(xiàn)象，便可以深入地揭示地質(zhì)作用的奧秘。

一元素的結(jié)合規(guī)律本章節(jié)教學(xué)目的和教學(xué)要求：一、掌握元素的基本性質(zhì)；二、理解元素的地球化學(xué)親和性；三、掌握元素的結(jié)合規(guī)律；四、理解微量元素結(jié)合規(guī)律的地球化學(xué)意義。一元素的結(jié)合規(guī)律本章節(jié)知識(shí)點(diǎn)一、元素的基本性質(zhì)；二、自然界控制元素結(jié)合的主要規(guī)律三、戈?duì)柕滤姑芴卦氐厍蚧瘜W(xué)分類本章節(jié)重點(diǎn)一、自然界控制元素結(jié)合的主要規(guī)律二、元素地球化學(xué)的親和性三、礦物晶體結(jié)晶過程中的類質(zhì)同像四、戈?duì)柕滤姑芴卦氐厍蚧瘜W(xué)分類一元素的結(jié)合規(guī)律

一元素的結(jié)合規(guī)律

本

章

內(nèi)

容一、元素結(jié)合規(guī)律的概念二、元素的基本性質(zhì)三、元素的地球化學(xué)親和性四、元素的地球化學(xué)分類五、元素的結(jié)合規(guī)律問題：隕石中Fe,Ni,Co,Pt等元素主要富集在金屬相中；硅酸鹽相主要是Si,O,Al,K,Na,Ca等元素的組合；硫化物相有S,Fe,Cu,Ni,Co,Zn等元素的組合。地球中元素的分布（地核-地幔-外圈）[Fe,Co,Ni,P,Pt族,S]-[O,Si,Al,Mg,Ca,Na,K]-[H,N,He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn]，原因？集中-分散原因？(礦床-巖石)共生組合原因？(Cu、Pb、Zn等礦床;超基性巖與酸性巖間存在較大差別)1.自然體系的特點(diǎn)(與實(shí)驗(yàn)室的差別)：地球化學(xué)研究：自然體系；在自然體系中的元素相互作用的物質(zhì)組成和物理化學(xué)條件不同于實(shí)驗(yàn)室可人為設(shè)定，具有獨(dú)特的特點(diǎn)：溫度（-80~5000℃）、壓力（0.0n~300GPa）；組分復(fù)雜、含量變化的混合系列：多化學(xué)組分共存，含量差別大（O和Rn，1017倍）；任何地質(zhì)過程都是元素92種，同位素354種共同參與的體系；多鍵性和過渡性；開放體系：多變度（物質(zhì)、能量）、單向發(fā)展演化；自發(fā)不可逆過程：地球化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度受體系能量效應(yīng)的制約——源自地球本身，化學(xué)反應(yīng)常呈不徹底性。2.自然作用的產(chǎn)物特點(diǎn)/實(shí)驗(yàn)室:自然作用形成的礦物種數(shù)有限3000/30萬(人工)，地球的物理化學(xué)條件的變化控制了礦物的種類和數(shù)量；自然穩(wěn)定化合物為非純物質(zhì)，類質(zhì)同像元素和各種礦物(或巖石)有一定的共生組合？（Cu/Pb/Zn／Mo／Cd／Hg／As－硫化物和硫鹽類；Si／Al／K/Na/Ca/Mg－硅酸鹽、氧化物及其他含氧鹽；W／Sn／U／Nb/Zr/La／B／P－硅酸鹽或含氧鹽；Fe／Ni／Au／Ag／Pt族元素－單質(zhì)和金屬互化物)。

元素的這種分類組合特征反映了在自然體系中，金屬元素與陰離子結(jié)合具有某種特殊的習(xí)性2.自然作用的產(chǎn)物特點(diǎn)/實(shí)驗(yàn)室:

元素在自然體系中的結(jié)合并不是任意的，而是有一定規(guī)律的：元素自身性質(zhì)和物理化學(xué)條件；

遷移和分異規(guī)律一、元素的結(jié)合規(guī)律的概念在自然體系中，地質(zhì)和成礦作用在地球復(fù)雜多變的物理化學(xué)條件下，具有不同性質(zhì)的元素表現(xiàn)出各自的行為規(guī)律，元素原子之間相互化合、共生、組合的規(guī)律，稱為元素的結(jié)合規(guī)律。

理解元素的地球化學(xué)行為應(yīng)該從兩個(gè)方面入手：1）元素的性質(zhì)；2）地球環(huán)境的物理化學(xué)條件。一元素的結(jié)合規(guī)律二、元素的基本性質(zhì)1.原子的外層電子構(gòu)型White（2014）二、元素的基本性質(zhì)1.原子的外層電子構(gòu)型s區(qū)：ns1~2,次外層:（n-1）s2(n-1)p6ds區(qū):

ns1~2,次外層:（n-1）s2(n-1)p6(n-1)d9～10P區(qū)：ns2np1～6d區(qū):f區(qū)：二、元素的基本性質(zhì)1.原子的外層電子構(gòu)型二、元素的基本性質(zhì)2.原子和離子半徑變化規(guī)律確定原子半徑的因素：主要因素核外電子云；晶體中的原子的電子云與孤立原子的電子云不同，同一原子在不同結(jié)構(gòu)中的電子云不同；原子和離子的半徑因晶體結(jié)構(gòu)不同而異。

盡管各家所給出的半徑值有所差異，但在周期表中的元素半徑的變化是有規(guī)律的：原子半徑離子半徑二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律縱向橫向?qū)蔷€二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律元素原子半徑變化形象表示二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律縱向橫向?qū)蔷€二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律縱向橫向?qū)蔷€元素離子半徑變化形象表示W(wǎng)hite（2014）二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律變價(jià)元素：同一元素的原子可以形成不同價(jià)態(tài)的離子，其正電價(jià)越高半徑越小，負(fù)電價(jià)越高半徑越大。A.同一元素的陽離子半徑小于對(duì)應(yīng)的原子半徑；同一元素的陰離子半徑大于對(duì)應(yīng)原子半徑；B.變價(jià)金屬的低價(jià)態(tài)大于對(duì)應(yīng)的高價(jià)態(tài)陽離子半徑

二、元素的基本性質(zhì)1）原子和離子半徑變化規(guī)律第六周期中由于鑭系收縮的緣故，使鑭系以后的原子和離子半徑也相應(yīng)地縮小，因而出現(xiàn)了同上一周期（第5周期）相應(yīng)元素的原子及離子半徑大小相似的現(xiàn)象。Zr4+(80pm)-Hf4+(81pm)Nb5+(70pm)-Ta5+(73pm)Mo6+(62pm)-W6+(65pm)Y的原子半徑處于Ho和Er之間。4?74?14Ca，Sr，BaGd斷現(xiàn)象4?7：屏蔽離子半徑單向變化

1）電離能（勢(shì)）變化規(guī)律（決定元素是否形成化合物）二、元素的基本性質(zhì)3.能量

電離能（勢(shì)）定義：氣態(tài)原子失去電子變成正價(jià)離子所消耗的能量。

1）電離能（勢(shì)）變化規(guī)律（決定元素是否形成化合物）電離能是原子核吸引電子牢固程度的度量；電離能很大程度上決定元素的金屬性和非金屬性；第一電離能：同一周期內(nèi)隨原子序數(shù)增加而增大；同一主族中隨原子序數(shù)增加而降低。二、元素的基本性質(zhì)3.能量Be：Mg；N：PZn：Cd，HgI<6:失去電子，正離子；I6～10:金屬元素；I>

10:傾向于形成陰離子；凡I相近的原子，化學(xué)性質(zhì)相似，在地球化學(xué)過程中常產(chǎn)生類質(zhì)同像，并共同遷移富集。

1）電離能（勢(shì)）變化規(guī)律（決定元素是否形成化合物）二、元素的基本性質(zhì)3.能量元素第一電離能變化形象表示

2）電子親和能二、元素的基本性質(zhì)3.能量

電子親和能：一個(gè)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成負(fù)離子時(shí)放出（＋）或吸收（－）的能量。

2）電子親和能二、元素的基本性質(zhì)3.能量元素電子親和能變化形象表示

2）電子親和能二、元素的基本性質(zhì)3.能量

電子親和能是氣態(tài)原子得到一個(gè)電子過程中能量變化的一種量度；

與電離能相反，電子親和能表達(dá)了得到電子的難易程度；

元素的電子親和能越大，原子獲取電子的能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)；

原子越難失去電子并不一定就易獲得電子，如惰性氣體。

3）電負(fù)性變化規(guī)律二、元素的基本性質(zhì)3.能量電負(fù)性：原子在化合物中將電子對(duì)吸引向自身的能力；電負(fù)性是相對(duì)值，電負(fù)性大小考慮（I）和（E）

X=K（I+E）(X：電負(fù)性；I：電離能；E：電子親和能)

變化規(guī)律1）金屬性強(qiáng)弱尺度2）橫向3）縱向

4）副族元素：

變化無規(guī)律

金屬性無規(guī)律5）酸堿性

3）電負(fù)性變化規(guī)律二、元素的基本性質(zhì)3.能量元素電負(fù)性變化形象表示

3）電負(fù)性變化規(guī)律二、元素的基本性質(zhì)3.能量

電負(fù)性（Pauling）：用以量度原子對(duì)成鍵電子吸引能力的相對(duì)大小。三、元素的地球化學(xué)親和性1.元素的地球化學(xué)親和性的概念在自然體系中，地球化學(xué)作用過程中，元素最普遍的結(jié)合方式是：陽離子與陰離子結(jié)合；理論上，90多種元素共存體系，陽離子與陰離子結(jié)合的幾率均等形成礦物；實(shí)際上：在自然界各種化學(xué)元素混雜存在的體系中，陰陽離子間的化合存在明顯的選擇性：一部分陽離子與氧結(jié)合：造巖元素為主的含氧礦物組合；另一陽離子則形成硫化物：以造礦元素為主的硫化物組合。

在地球化學(xué)作用過程中，元素形成陽離子的能力和所顯示出有選擇地與某種陰離子結(jié)合的特性，被稱為“元素的地球化學(xué)親和性”，是指元素具有相對(duì)優(yōu)先結(jié)合的能力。是地球化學(xué)體系中元素行為基本屬性，實(shí)驗(yàn)室條件沒有。三、元素的地球化學(xué)親和性1.元素的地球化學(xué)親和性的概念S在地球系統(tǒng)中，元素豐度值最高的陰離子：O；其次：S；

以自然金屬形式存在的豐度最高的元素是：Fe。自然體系中元素的地球化學(xué)親和性分類：

親氧性元素、親硫性元素和親鐵性元素。White(2014)三、元素的地球化學(xué)親和性2.親氧性元素和親硫性元素

氧、硫?yàn)橥逶兀怆娮訉咏Y(jié)構(gòu)相似，，但S的半徑大于氧，且電負(fù)性較小，易失去電子，形成陽離子的傾向大，故S存在S4＋和S6+，而氧沒有，硫傾向成接受體，氧成給予體，SO42-，氧為陰離子，硫可呈陰離子和陽離子。

相對(duì)氧，硫電負(fù)性小，硫的外電子與原子核聯(lián)系弱，故硫受極化的程度大，硫傾向形成共價(jià)健，而氧傾向形成離子健。三、元素的地球化學(xué)親和性2.親氧性元素和親硫性元素

能與氧以離子健形式結(jié)合的金屬元素稱為親氧元素。包括K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE等。其晶體化學(xué)特征是：陽離子具有惰性氣體的電子層結(jié)構(gòu)，電負(fù)性小，與氧形成離子鍵。

能與硫結(jié)合形成高度共價(jià)鍵的金屬元素稱為親硫元素。包括Cu、Pb、Zn、Ag、Au等。其晶體化學(xué)特征是：陽離子具有18或18+2的電子層結(jié)構(gòu)，電負(fù)性大，與硫形成共價(jià)鍵。三、元素的地球化學(xué)親和性2.親氧性元素和親硫性元素

化合物的健性取決于電負(fù)性差值，其是制約元素親和性的主要原因：依據(jù)金屬離子與氧（3.5）或硫（2.5）的電負(fù)性差值可以判別元素的親氧、親硫性。三、元素的地球化學(xué)親和性3.親鐵性元素

所謂親鐵性指的是元素在自然界以金屬狀態(tài)產(chǎn)出的一種趨向性。

在自然體系中，特別是在氧、硫豐度低的情況下，不能形成陽離子，只能以自然金屬形式存在的金屬元素，常與金屬鐵共生，具親鐵性，屬親鐵元素。親鐵元素的特點(diǎn)：具有d亞層充滿或接近充滿的電子構(gòu)型，18或18+2；電負(fù)性中等；電中性。

電負(fù)性水平方向變化的過渡帶三、元素的地球化學(xué)親和性3.親鐵性元素

親鐵性元素具有較高的第一電離能，一般不易失去電子形成氧化物、硫化物和其他化合物三、元素的地球化學(xué)親和性4.自然界元素親和性的特點(diǎn)

自然界元素的親和性不是絕對(duì)的，不少元素存在著雙重性和過渡性。受控于體系中陰－陽離子的相對(duì)豐度和離子的價(jià)態(tài)在富氧體系，大部分陽離子親氧；在富硫體系，硫的化合物多于氧的化合物。0價(jià)正價(jià)：陽離子三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性的理論分析1）元素地球化學(xué)親和性的微觀分析三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性的理論分析2）元素地球化學(xué)親和性的體系的物理化學(xué)條件

（電價(jià)）0價(jià)正價(jià)：陽離子三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性理論分析化合反應(yīng)的能量效應(yīng)：用氧化物生成自由能判斷元素的親氧、親硫性元素

元素地球化學(xué)親和性，表現(xiàn)為選擇某種陰離子形成更穩(wěn)定的化合物；在熱力學(xué)上，元素間的結(jié)合規(guī)律服從體系總能量最低原理?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向取決于能量最低的一方3）元素地球化學(xué)親和性的熱力學(xué)分析三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性理論分析3）元素地球化學(xué)親和性的熱力學(xué)分析元素親鐵性的比較：PtS+Fe=FeS+PtGo=(GoFeS+GoPt)-(GoPtS+GoFe)=[(-23.32+0)-(-21.6+0)](4186.8J/mol)=-7201.3J/mol因此Fe比Pt更親硫三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性理論分析3）元素地球化學(xué)親和性的熱力學(xué)分析FeS+Cu2O=FeO+Cu2SGo=(GoFeO+GoCu2S)-(GoFeS+GoCu2O)=[(-58.6-20.60)-(-24.0-35.4)](4186.8J/mol)=-78.71kJ/mol因此Cu比Fe更親硫三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性理論分析3）元素地球化學(xué)親和性的熱力學(xué)分析

化合反應(yīng)的能量效應(yīng)：用氧化物生成自由能判斷元素的親氧、親硫性元素1）隨著氧化物生成自由能增大，元素的親氧性減弱，親硫性增強(qiáng)；2）氧化物生成自由能比FeO小的元素具親氧性，反之具親硫性。三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性理論分析3）元素地球化學(xué)親和性的熱力學(xué)分析這一元素的親氧性由強(qiáng)減弱的順序與按電負(fù)性的排列順序大致相同。元素FeNiSiMgAl總數(shù)重量百分含量323.1613120.961.06原子數(shù)0.5730660.0538330.4628810.4937260.0333561.616861陽離子電荷數(shù)1.1461320.1076661.8515220.9874510.1000684.19284元素OS總數(shù)重量百分含量27.710.6428.35原子數(shù)1.7318750.021.751875陰離子電荷數(shù)3.463750.043.50375三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性的理論分析4）元素地球化學(xué)親和性的豐度因素地球主要元素的陰陽離子電荷數(shù)地球：陰離子

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陽離子?；瘜W(xué)反應(yīng)的制動(dòng)原理：

當(dāng)體系中陰離子不足時(shí)，在自然體系中各陽離子將按照親和性強(qiáng)弱與陰離子反應(yīng)，親和性強(qiáng)的陽離子將抑制親和性弱的化學(xué)反應(yīng)，即為自然界的競爭機(jī)制。三、元素的地球化學(xué)親和性5.元素地球化學(xué)親和性的理論分析4）元素地球化學(xué)親和性的豐度因素

陽離子出現(xiàn)金屬態(tài)：Fe和Ni在氧不足的體系中，元素與氧化合按照自由能G由高負(fù)值到低負(fù)值順序進(jìn)行，到Fe，由于其豐度高，可消耗掉全部氧，以至于多余的鐵和硫化合或呈自然鐵存在，促使排在鐵后面的元素不能與氧化合（Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni）。S四、元素的地球化學(xué)分類（目的）元素周期表是化學(xué)元素自然分類；元素的地球化學(xué)分類：確定自然體系中，元素的地球化學(xué)行為與周期表的關(guān)系，反映原子結(jié)構(gòu)與元素在自然地質(zhì)過程中的地球化學(xué)行為（親和性）和自然組合（層圈的分布特征）之間的聯(lián)系。戈?duì)柕滤姑芴匾睙捜蹱t實(shí)驗(yàn)1.戈氏分類的依據(jù)：外電子層結(jié)構(gòu)（鍵性）、原子容積（原子密度）、對(duì)不同元素的親和力氧化物礦石硫化物礦石熔

煉分

層

隕石中的自然鐵、硫化物、硅酸鹽中元素分配對(duì)比

99親氣元素親石元素親銅元素親鐵元素四、元素的地球化學(xué)分類2.戈氏分類表戈?duì)柕滤姑芴卦氐厍蚧瘜W(xué)分類

親生物元素：H、C、N、O、P、B、Ca、Fe、F、Cl、I、Na、Si等該分類規(guī)律分布，與鍵的類型相聯(lián)系離子鍵化合物共價(jià)鍵化合物金屬鍵化合物分子鍵化合物100四、元素的地球化學(xué)分類2.戈氏分類表（1）親石（親氧）元素：離子最外層為8電子（s2p6）結(jié)構(gòu)；離子鍵；較低的電負(fù)性和電離能；氧化物的生成熱大于FeO的生成熱；位于原子容積曲線的下降部分；主要形成氧化物和含氧巖（硅酸鹽）構(gòu)成造巖礦物；主要集中于巖石圈。原子容積=原子質(zhì)量/密度101

親生物元素：H、C、N、O、P、B、Ca、Fe、F、Cl、I、Na、Si等四、元素的地球化學(xué)分類2.戈氏分類表原子容積=原子質(zhì)量/密度（2）親銅（親硫）元素：離子的最外層為18電子（s2p6d10）結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵中等電負(fù)性和電離能氧化物的生成熱小于FeO的生成熱位于原子容積曲線的上升部分主要形成硫化物、硒化物或碲化物主要集中于硫化物-氧化物過渡圈102

親生物元素：H、C、N、O、P、B、Ca、Fe、F、Cl、I、Na、Si等四、元素的地球化學(xué)分類2.戈氏分類表第一章元素的結(jié)合規(guī)律原子容積=原子質(zhì)量/密度（3）親鐵元素：離子最外層電子具有8-18電子的過渡結(jié)構(gòu)金屬鍵較高電負(fù)性和第一電離能氧化物的生成熱小(與親石元素相比)位于原子容積曲線的最低位置主要集中于鐵-鎳核103

親生物元素：H、C、N、O、P、B、Ca、Fe、F、Cl、I、Na、Si等四、元素的地球化學(xué)分類2.戈氏分類表原子容積=原子質(zhì)量/密度（4）親氣元素：原子的最外層具有8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，S2P6分子鍵（惰性元素為原子鍵）原子容積大形成具有揮發(fā)性或易形成揮發(fā)性化合物主要集中于地球外圈104

親生物元素：H、C、N、O、P、B、Ca、Fe、F、Cl、I、Na、Si等四、元素的地球化學(xué)分類2.戈氏分類表（5）親生物元素：包括：C、N、H、O、P、B、Ca、Fe、F、Cl、I、Na、Si等多富集于生物圈105四、元素的地球化學(xué)分類3.戈氏分類的意義1）理解元素的地球化學(xué)行為的基本屬性：元素的地球化學(xué)的親和性106四、元素的地球化學(xué)分類3.戈氏分類的意義2）理解地球演化過程中元素在各層圈的分異規(guī)律有重要意義；Allegre(1987)地球內(nèi)部的構(gòu)造、成分；地球的起源與演化；太陽系的演化107四、元素的地球化學(xué)分類3.戈氏分類的意義3）推斷地質(zhì)歷史時(shí)期所發(fā)生的地球化學(xué)作用地球化學(xué)性質(zhì)相似的元素之間的比值，如：V/Fe，Ni/Co，Se/S等；難以分離的元素的比值，如：Zr/Hf，Nb/Ta，K/Rb等。含鈮、鉭；鋯、鉿的礦物，形成越早的其Nb／Ta比值和Zr／Hf比值越大，形成越晚的越小。Ir異常108四、元素的地球化學(xué)分類3.戈氏分類的意義4）礦產(chǎn)勘查中的實(shí)際意義；親硫元素和親鐵元素的結(jié)合特點(diǎn)與構(gòu)成硅酸鹽類的元素有很大區(qū)別。親石元素：分散于造巖礦物中，親硫元素：硫化物脈或獨(dú)立礦物形式出現(xiàn)，造成元素集聚成礦。元素的親和性是地球化學(xué)找礦中確定指標(biāo)元素的依據(jù)。親硫元素：硫化物礦床的指示元素；如云南曾用Cd找Zn。親鐵元素：貴金屬礦床和過渡金屬礦床的指示元素。109四、元素的地球化學(xué)分類3.戈氏分類的意義5）元素共生組合為找礦確定指示元素、為地球化學(xué)異常的解釋評(píng)價(jià)和確定礦化類型提供依據(jù)，也為礦產(chǎn)開放副產(chǎn)品的利用提供依據(jù)。伴生：閃鋅礦：Cd：方鉛礦：Ag；黃鐵礦、毒砂：金；指示元素：錫礦：云英巖化，白云母含鋰，依鋰的存在找錫礦；判斷礦體遠(yuǎn)近：(Zn,

Fe)CO3近礦，遠(yuǎn)離礦體為ZnCO3，F(xiàn)e2+易氧化成Fe3+從晶格中排出。110五、元素的結(jié)合規(guī)律1.主要元素的結(jié)合規(guī)律（元素結(jié)合的一般規(guī)律：獨(dú)立礦物）2.微量元素的結(jié)合規(guī)律

（不形成獨(dú)立礦物，類質(zhì)同像）3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律

（補(bǔ)充）White(2014)111五、元素的結(jié)合規(guī)律1.主要元素的結(jié)合規(guī)律（元素結(jié)合的一般規(guī)律）地球元素豐度112五、元素的結(jié)合規(guī)律1.主要元素的結(jié)合規(guī)律（元素結(jié)合的一般規(guī)律）1）鍵性（電負(fù)性）對(duì)應(yīng)結(jié)合規(guī)律

在多元素多相體系中，鍵性相同的元素易于結(jié)合，Na+(0.98)與Cu+(0.96)是否易結(jié)合？113五、元素的結(jié)合規(guī)律1.主要元素的結(jié)合規(guī)律（元素結(jié)合的一般規(guī)律）2）電價(jià)對(duì)應(yīng)結(jié)合規(guī)律

在多元素多相體系中，陽離子（Am+、Bn+，m>n）及陰離子（Xm-、Yn-）電價(jià)不同時(shí)，電價(jià)高的陽離子與電價(jià)高的陰離子結(jié)合，低價(jià)陽離子與低價(jià)陰離子結(jié)合，這樣結(jié)合的體系能量為最低。

高價(jià)與高價(jià)、低價(jià)與低價(jià)結(jié)合的總健能為：c(m＊m/r+n*n/r);高價(jià)與低價(jià)、低價(jià)與高價(jià)結(jié)合的總健能為：c(m＊n／r+m*n/r)=c(2m*n/r);ΔE=c[(m＊m/r+n*n/r)－2m*n/r]

=C(m-n)2/r

>

0.即：體系可以降低健能C(m-n)2/r，高價(jià)與高價(jià)、低價(jià)與低價(jià)結(jié)合，而且電價(jià)差（m-n）越大，規(guī)律越明顯。114五、元素的結(jié)合規(guī)律1.主要元素的結(jié)合規(guī)律（元素結(jié)合的一般規(guī)律）SiF4+2CaO=SiO2+2CaF2Go=(GoSiO2+2GoCaF2)－(GoSiF4+2GoCaO)=［(-856.4+2*(-1175.6)］－[-1572.7+2*(-603.3)](J/mol)=

-

428.3J/mol因此,表明自然界中穩(wěn)定的組合為：SiO2+CaF2即：電價(jià)對(duì)應(yīng)結(jié)合規(guī)律符合能量最低原理。如：可見SiO2與CaF2共生，未見SiF4與CaO共生。115五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律（類質(zhì)同像）元素結(jié)合的一般規(guī)律：形成獨(dú)立礦物的元素；地球中多數(shù)元素是微量元素：不能形成獨(dú)立礦物時(shí)的控制因素---類質(zhì)同像類質(zhì)同像：存在于主要元素構(gòu)成的礦物晶格中，欲使其分離，要么破壞原礦物的晶格，要么交代。類質(zhì)同像：元素共生組合的形式之一，決定著礦物形成的可能性及其成分的復(fù)雜性，影響著元素的分布、集中和分散。Rb（150ppm）和Zr（170ppm）：Rb分散，Zr（鋯石）獨(dú)立礦物和類質(zhì)同像都屬于元素牢固的結(jié)合形式。116五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律1）類質(zhì)同像的定義

類質(zhì)同像：是指礦物結(jié)晶時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的某種質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、絡(luò)離子或分子等）的位置被類似質(zhì)點(diǎn)所占據(jù)，但不改變晶格構(gòu)造類型的現(xiàn)象。

其結(jié)果只引起晶格常數(shù)的微小變化，一些物理性質(zhì)發(fā)生改變，但晶格構(gòu)造類型、化學(xué)鍵類型、離子正負(fù)電荷的平衡保持不變或相近。117五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律2）類質(zhì)同像的原因歪長石條紋長石類質(zhì)同像端元化合物間究竟是形成一個(gè)統(tǒng)一的化合物，還是兩者各自形成獨(dú)立的化合物，這取決于發(fā)生類質(zhì)同像過程的反應(yīng)自由能。118五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律3）類質(zhì)同像的類型A.

等價(jià)類質(zhì)同象：晶體中性質(zhì)相似，電荷相同的元素彼此置換，如親石元素：一價(jià)：K-Na,K-Rb-Cs(KAlSi3O8，堿性長石)二價(jià)：Ca-Sr-Ba-Ra（CaAl2Si2O8,鈣長石）,

Mg-Fe-Mn（Mg2SiO4,橄欖石）三價(jià)：Al-Fe-Cr（MgAl2O4,尖晶石）,Sc-Y-REE119五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律3）類質(zhì)同像的類型A.等價(jià)類質(zhì)同象親銅元素：一價(jià)：Cu-Ag(CuFeS2,黃銅礦)二價(jià)：Zn-Fe-Cd（ZnS,閃鋅礦）三價(jià)：As-Sb-Bi（As2O3,雌黃）四價(jià)：Mo-Re（MoS2輝鉬礦）陰離子：Cl-Br-I(鉀鹽，KCl)S-Se(方鉛礦，PbS)120五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律3）類質(zhì)同像的類型B.異價(jià)類質(zhì)同象晶格中發(fā)生異價(jià)離子的置換需要電價(jià)補(bǔ)償，如：Na+,Fe3+

置換Ca2+,Mg2+(輝石、角閃石)2Al3+置換3Mg2+(云母)Ce3++O2-

置換

Ca2++F-（磷灰石）

通常服從周期表的對(duì)角線規(guī)則：對(duì)角線方向的離子半徑相近，一般右下方的高價(jià)元素易代替左上方的低價(jià)元素。

121五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律C.完全類質(zhì)同象可以形成連續(xù)固溶體，如：(Mg,Fe)2SiO4(橄欖石)NaAlSi3O8－CaAl2SiO8（斜長石）Cu(Al,Fe)6(H2O)4(PO4)(OH)8

D.不完全類質(zhì)同象不能以任意比例形成連續(xù)固溶體，如：KAlSi3O8－NaAlSi3O8（鉀長石－鈉長石）CaCO3－MgCO3（方解石－菱鎂礦）3）類質(zhì)同像的類型122五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律E.極性類質(zhì)同象A可以置換B，但B不可置換A，如：Ba2+------>K+Ce3+------>Ca2+Y3+------->Ca2+原因：體系能量3）類質(zhì)同像的類型123五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律4）類質(zhì)同像置換的條件和限度A.內(nèi)因條件－晶體化學(xué)條件a.原子或離子半徑124五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律4）類質(zhì)同像置換的條件和限度A.內(nèi)因條件－晶體化學(xué)條件b.化學(xué)鍵類型元素的類質(zhì)同象受化學(xué)鍵性控制，如：Na+(0.98A)與Cu+(0.96A)半徑相近Hg2+(1.12A)與Ca2+(1.06A)半徑相近Na+

不能置換黃銅礦（CuFeS2）中的Cu+Ca2+不能置換辰砂（HgS）中的Hg2+125五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律4）類質(zhì)同像置換的條件和限度A.內(nèi)因條件－晶體化學(xué)條件b.化學(xué)鍵類型Al3+(0.57A)與Si4+(0.39A)半徑相差較大（47%）由于鍵性相同，Al3+與Si4+可以置換。化學(xué)鍵性的性質(zhì)主要取決于離子外電子層結(jié)構(gòu)，地球化學(xué)親和性，地球化學(xué)親和性相似，替代后化學(xué)鍵性質(zhì)改變不大，因此，化學(xué)鍵性相同或相近，是類質(zhì)同像置換的首要條件。126五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律4）類質(zhì)同像置換的條件和限度A.內(nèi)因條件－晶體化學(xué)條件c.正負(fù)離子電荷平衡：應(yīng)遵循體系電中性原理云母(KAl2[AlSi3O10](OH,F))中：2Al3+

----->3Mg2+鉀長石(KAlSi3O8)中：Ba2+

+Al3+---->K++Si4+斜長石(CaAl2Si2O8)中：Na++Si4+---->Ca2++Al3+磷灰石,Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)中：Ce3++Na+---->2Ca2+

或Ce3+

+O2-

---->Ca2+

+F-127五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律4）類質(zhì)同像置換的條件和限度A.外因條件－環(huán)境物理化學(xué)條件a.溫度和壓力高溫有利于類質(zhì)同象原因：高溫---->有效半徑趨于一致低壓有利于類質(zhì)同象原因：壓力與溫度的作用相反FeS%含鐵閃鋅礦的形成溫度與成分中含F(xiàn)eS的變化關(guān)系128五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律4）類質(zhì)同像置換的條件和限度A.外因條件－環(huán)境物理化學(xué)條件b.組分的濃度

晶體生長時(shí)，熔體或溶液中離子的濃度，即該離子的化學(xué)位與晶體-液體平衡有關(guān)；若某一組分濃度不足，將促使類似組分的代替。如：

磷灰石：Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)，晶出時(shí)，熔體CaO和P2O5呈比例；當(dāng)P2O5濃度大，而CaO含量不足，Sr和Ce可替代Ca：磁鐵礦：Fe3O4－Fe(Fe)2O4；釩鈦磁鐵礦：Fe(Fe,V,Ti)2O4，當(dāng)巖漿中FeO：Fe2O3

>1,

Fe2O3含量不足，V2O3和Ti2O3可替代Fe2O3：129五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律4）類質(zhì)同像置換的條件和限度A.外因條件－環(huán)境物理化學(xué)條件c.氧化還原電位

僅影響變價(jià)元素，其結(jié)果將造成價(jià)態(tài)和離子半徑的變化，如過渡元素等：Fe2+---->Fe3+(半徑減小)Mn2+---->Mn4+(半徑減小)Cr3+---->Cr6+(半徑減小)V3+---->V5+(半徑減小)130五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律5）類質(zhì)同像規(guī)律1937年，戈?duì)柕滤姑芴匾躁栯x子的大?。ò霃剑┖碗姾蔀榛A(chǔ)提出了支配微量元素分布的3條規(guī)則；是一種以離子鍵模型為依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則；戈?duì)柕滤姑芴匾?guī)則Ringwood等人（1955）增加了電負(fù)性等元素的地球化學(xué)參數(shù)作為對(duì)離子模型偏離的修正；林伍德電負(fù)性法則131五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律5）類質(zhì)同像規(guī)律A.戈?duì)柕乃姑芴仡愘|(zhì)同像法則：相互置換的質(zhì)點(diǎn)的電價(jià)和半徑角度判定，離子鍵化合物優(yōu)先法則：捕獲允許法則隱蔽法則晶格能：離子鍵強(qiáng)弱的量度；相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正離子和負(fù)離子結(jié)合成1mol離子晶體所釋放的能量，或相反，吸收。132五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律5）類質(zhì)同像規(guī)律A.戈?duì)柕乃姑芴仡愘|(zhì)同像規(guī)則：a.優(yōu)先法則：兩種元素電價(jià)相同，半徑存在差異，半徑較小者優(yōu)先進(jìn)入晶格，如：Mg2+（0.78）、Fe2+（0.83）和Mn2+（0.91）：因此，Mg和Fe主要進(jìn)入到橄欖石等早期結(jié)晶的礦物，而Mn進(jìn)入到角閃石和黑云母等晚期結(jié)晶的礦物。Na+（0.97）與K+（1.33）、Rb+（1.45）：Rb總是在巖漿演化晚期結(jié)晶的含鉀礦物中較富集。133五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律5）類質(zhì)同像規(guī)律A.戈?duì)柕乃姑芴仡愘|(zhì)同像規(guī)則b.捕獲允許法則：兩種離子半徑相似而電價(jià)不同時(shí)，較高價(jià)的離子優(yōu)先進(jìn)入較早結(jié)晶的礦物晶格中，稱為“捕獲”，低價(jià)離子則“允許”進(jìn)入晚期結(jié)晶礦物中。如：Sc3+(0.83A)與Fe2+(0.83),前者優(yōu)先,被早期結(jié)晶的輝石、角閃石捕獲；Li+(0.78A)與Mg2+(0.78A)，后者優(yōu)先，如鐵鋰云母中：K(Li,Fe2+,Al)3[Al1~0.5Si3~3.5O10](OH)2，富集于酸性巖和偉晶巖。Y3+(1.06A)、Na+(0.98)與Ca2+(1.06A)，Y被較早形成的富鈣礦物所捕獲，Na被“容許”進(jìn)入較晚形成的富鈣礦物。134五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律5）類質(zhì)同像規(guī)律A.戈?duì)柕乃姑芴仡愘|(zhì)同像規(guī)則c.隱蔽法則：兩種離子半徑相近且電價(jià)相同，則它們由豐度的比例決定其行為，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”。如：K+(1.33A)與Rb+(1.49),前者形成于石榴石和鉀長石中；后者只能以類質(zhì)同像形式進(jìn)入到鉀的礦物（石榴石和鉀長石）。135五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律5）類質(zhì)同像規(guī)律B.林伍德電負(fù)性類法則：具有較低電負(fù)性的離子優(yōu)先進(jìn)入晶格；共價(jià)鍵化合物

林伍德電負(fù)性類法則：當(dāng)陽離子的離子鍵成分不同時(shí)，具有較低電負(fù)性的離子形成較高離子鍵成分（鍵性強(qiáng)）的化學(xué)鍵，優(yōu)先進(jìn)入晶格。如：

Zn2+(0.83A)、Mg2+(0.78)與Fe2+(0.83)離子鍵性相似，按照戈氏法則，Zn應(yīng)早期進(jìn)入鐵鎂硅酸鹽晶格（八面體位置），但Zn電負(fù)性較大，于晚期結(jié)晶形成ZnSiO4（硅鋅礦）和異極礦（四面體配位中）。136五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義A.研究微量元素的集中和分散例1：Be的集中與分散Be2+半徑:0.35A，電負(fù)性:1.5Be為兩性元素(堿性和酸性)若[BeO4]6----->[SiO4]4-則分散（堿性巖漿中）；在酸性的花崗巖漿中鈹主要呈堿性Be2+離子形式，不易類質(zhì)同象分散于造巖礦物中，而傾向濃集成礦。137五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義A.研究微量元素的集中和分散鈹分散須具備兩個(gè)條件：（1）介質(zhì)為堿性，即熔體富Na和K，Be2+以酸根的形式存在；（2）體系有高價(jià)陽離子補(bǔ)償電價(jià)在堿性巖漿中，熔體成分的特征是富Na和K、貧Si，Be2+呈酸根的形式存在，同時(shí)巖漿中具有豐富的高價(jià)陽離子，如Ti4+、Zr4+和REE3+如在長石中：[BeO4]6-+REE3+----->[SiO4]4++(Na,K)+實(shí)例：138五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義例:無鈹?shù)V花崗巖:（Be含量:18ppm）在江西西華山的堿性花崗巖富Zr(130-250ppm)和Y(80-300ppm),其Be分散在巖體中（18ppm）有鈹?shù)V花崗巖:（Be含量:9.1ppm）而在慕阜山酸性花崗巖體中,Be未分散（巖體中含量較低為9.1ppm）形成了含綠柱石的偉晶巖及Be礦床A.研究微量元素的集中和分散139五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義A.研究微量元素的集中和分散

微量元素在巖漿結(jié)晶過程中的演化表現(xiàn)出兩種傾向：集中和分散a.選擇以類質(zhì)同像方式進(jìn)入到與自身晶體化學(xué)性質(zhì)相似的造巖元素組成的礦物晶格，導(dǎo)致微量元素呈分散狀態(tài)，“晶體化學(xué)分散”；b.微量元素與造巖元素的晶體化學(xué)習(xí)性差別大，不利于進(jìn)行類質(zhì)同像代替，微量元素將在殘余熔體中聚集，可能形成獨(dú)立礦物（副礦物）或轉(zhuǎn)入到巖漿期后熱液中富集成礦，“殘余富集”。140Lee

and

Bachmann(2014)五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義B.判斷地質(zhì)體之間的關(guān)系例如：將不同花崗巖體中的K、Rb、Cs含量進(jìn)行對(duì)比，可以確定它們的早晚。用不同基性、超基性巖體（同源）中的Mg、Fe等含量亦可以確定它們形成的早晚。磁鐵礦：早期含Cr，中期含V3+、Ti，晚期含Ga、Ge。141五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義C.估計(jì)某體系元素的含量例如：估計(jì)古海水中某元素的含量根據(jù)微量元素的分配原理，25℃

時(shí)元素在NaCl與海水之間的分配系數(shù)：KD=[Br-]NaCl/[Br-]海水=0.15由下式可以估算海水的Br含量:[Br-]海水=[Br-]NaCl/0.15142五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義D.計(jì)算成巖成礦的溫度如二輝石、石榴石-輝石、二長石溫度計(jì)lnKd=-H/RT+B其中：Kd=C固相/C液相143五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義D.計(jì)算成巖成礦的溫度如有孔蟲Mg／Ca比值溫度計(jì)CaCO3

＋Mg2+＝MgCO3

＋Ca2+lnKd=-H/RT+B144五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義E.確定元素的共生組合微量元素與主量元素的組合及微量對(duì)主量元素的依賴受控于類質(zhì)同像規(guī)律。超基性巖：Ni、Co、Cr－Fe、Mg；酸

性

巖：Li、Be、Rb、Cs、Ba、W、Sn、Pb－K、Na、Si。各類巖漿巖中微量元素的含量的高低及其變化實(shí)際反映了元素間的結(jié)合規(guī)律。145五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義F.決定元素的共生礦物間的分配

（不均勻、差別大）146五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義G.支配微量元素在交代變質(zhì)過程中的行為熱液作用和交代變質(zhì)作用，體系開放，存在元素的遷出和帶入；常量元素可發(fā)生遷移；與常量元素發(fā)生類質(zhì)同像置換的微量元素也會(huì)發(fā)生相似的遷移活動(dòng)；如：鉀長石交代鈉長石，Sr2+隨著Na+遷出，Rb+隨K+帶入147五、元素的結(jié)合規(guī)律2.微量元素的結(jié)合規(guī)律6）類質(zhì)同像研究的地球化學(xué)意義H.類質(zhì)同像的環(huán)境影響“骨痛病”：重金屬元素Cd（離子半徑0.97A，電負(fù)性1.7）與鉛鋅礦中的鋅（離子半徑0.83A，電負(fù)性1.6）發(fā)生類質(zhì)同像，經(jīng)糧食、瓜果、蔬菜、水進(jìn)入人體，在骨骼中聚集而導(dǎo)致中毒。

148電池中含Cd，請(qǐng)勿亂扔廢電池！一元素的結(jié)合規(guī)律五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律：晶體場(chǎng)理論解釋1）晶體場(chǎng)理論概要理論框架、基本概念、影響過渡族元素行為的關(guān)鍵參數(shù)2）晶體場(chǎng)理論的研究意義有哪些方面的應(yīng)用價(jià)值要點(diǎn)：了解晶體場(chǎng)對(duì)過渡元素行為的影響

五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律：晶體場(chǎng)理論解釋過渡元素結(jié)合規(guī)律的問題：問題提出：對(duì)于有些過渡族元素的共生結(jié)合，用戈?duì)柕乃姑芴氐念愘|(zhì)同像規(guī)則和林伍德的電負(fù)性法則均難以解釋。如：Ni2+

的問題：Ni2+

：（0.78），882kJ／molMg2+：（0.78），735kj／molWhite

(2014)二

元

系：玄武巖漿：五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要晶體場(chǎng)理論

是研究過渡元素（絡(luò)合物）化學(xué)鍵的一種理論模型。把過渡金屬周圍的配位體（陰離子或絡(luò)陰離子）當(dāng)作點(diǎn)電荷來對(duì)待，著重研究配位體電場(chǎng)對(duì)中心離子的d軌道或f軌道的影響，來解釋過渡元素的地球化學(xué)行為；換句話說，描述過渡金屬陽離子在陰離子配位多面體所構(gòu)成的晶體場(chǎng)中的行為，并說明過渡族元素的物理和化學(xué)性質(zhì)。

晶體場(chǎng)理論的核心是靜電相互作用：一方面是帶正電的中心金屬離子與帶負(fù)電的配位體間相互吸引，完全以離子鍵的方式形成穩(wěn)定化合物；另一方面配位體上帶負(fù)電的孤對(duì)電子與金屬離子d（f）軌道上帶負(fù)電的電子間相互排斥，稱晶體場(chǎng)。五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要晶體場(chǎng)理論的幾個(gè)要點(diǎn)：（1）過渡金屬的離子是處于周圍陰離子的晶體場(chǎng)中，前者為中心離子，后者為配位體；（2）中心離子和配位體之間的作用是單純的靜電引力，并把配位質(zhì)點(diǎn)當(dāng)作點(diǎn)電荷來處理。不考慮配位體的軌道電子對(duì)中心離子的作用；（3）晶體場(chǎng)理論只能用于具有離子鍵礦物，如硅酸鹽、氧化物等，不適用于共價(jià)鍵礦物；（4）在負(fù)電荷的晶體場(chǎng)，過渡金屬中心陽離子d軌道的能級(jí)取決于：A.晶體場(chǎng)的強(qiáng)度（周圍配位體的類型）B.電場(chǎng)的對(duì)稱性（配位體的對(duì)稱性）五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要晶體場(chǎng)理論可應(yīng)用到過渡元素；過渡金屬元素：d亞層和f亞層未充滿；A.過渡元素的電子結(jié)構(gòu)五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要A.過渡元素的電子結(jié)構(gòu)Burns

(2005)a.第一過渡元素豐度（占地球總質(zhì)量的40%）；b.地殼中，第一過渡元素中的豐度高值：Fe、Ti、Ni、Cr、Mn五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要第一過渡族元素有Sc－Zn，其的電子構(gòu)型為：1S22S22P63S23P63d10-n4S1-2A.過渡元素的電子結(jié)構(gòu)五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要A.過渡元素的電子結(jié)構(gòu)氬實(shí)：過渡元素的離子和不同的氧化態(tài)；地球：月球：Fe（II）、Mn（II）、Ti（III、IV）、Cr（II、III）Burns

(2005)Cu＋為3d全充滿外，其余各種氧化態(tài)離子屬于不穩(wěn)定的過渡結(jié)構(gòu)。五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律d電子層的5個(gè)軌道3個(gè)軌道沿軸平分線方向發(fā)育沿坐標(biāo)軸方向發(fā)育

sphericalsymmetrya1gn、l、ml、ms對(duì)稱型：t1u五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要B.相關(guān)名詞回顧：(1)五重簡并(兩重和三重簡并)：能量相同

(2)能級(jí)分裂：由原來相同能級(jí)變?yōu)椴煌?3)高、低自旋：電子自旋，取決于電子充填方式(4)強(qiáng)、弱場(chǎng)：指元素周圍的質(zhì)點(diǎn)電荷強(qiáng)度(5)配位體：指元素周圍的質(zhì)點(diǎn)或離子自由的過渡金屬離子或原子d軌道圖像五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要靜電作用對(duì)中心離子電子層的影響主要體現(xiàn)在配位體所形成的負(fù)電場(chǎng)對(duì)中心d電子起作用，從而使原來簡并的5個(gè)d軌道變成能級(jí)并不相同，即所謂消除d軌道的簡并。這種現(xiàn)象叫d軌道的能級(jí)在配位場(chǎng)中發(fā)生了分裂。在晶體化學(xué)中，礦物晶體結(jié)構(gòu)被視為陰離子作最緊密堆積，八面體和四面體空隙。八面體配位和四面體配位。顯然，對(duì)于不同的配位場(chǎng)，d軌道分裂的情況是不同的。八面體和四面體能級(jí)分裂C.d軌道能級(jí)分裂：五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律a.八面體中的d軌道能級(jí)分裂：1）晶體場(chǎng)理論概要八面體中，中心離子位于坐標(biāo)系原點(diǎn)，六個(gè)配體質(zhì)點(diǎn)分別位于三個(gè)坐標(biāo)軸的正負(fù)方向上接近中心離子。五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要a.八面體中的d軌道能級(jí)分裂：電子云極大值正好與配位體迎頭相撞，斥力大3軌道電子云極大值正好插在配位體之間，受到的斥力小八面體配位時(shí)，d軌道電子云（綠色）與配位體（紅色）的關(guān)系五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要a.八面體中的d軌道能級(jí)分裂：一組：dz2，dx2-y2電子云與配體更接近，受到的排斥作用大－軌道能級(jí)升高程度大：二組：dxy，dxz，dyz軌道能級(jí)升高程度?。喊嗣骟w配位物的作用，使d軌道分裂成兩組：五、元素的結(jié)合規(guī)律3.過渡元素的結(jié)合規(guī)律1）晶體場(chǎng)理論概要a.八面體中的d軌道能級(jí)分裂：

晶體場(chǎng)效應(yīng)是d軌道能級(jí)平均升高了Es，即分裂后的