地球化學講稿

地球化學講稿概述張德會：同學們，今天給大伙兒講地球化學，什么是地球化學？他在地球科學中的地位如何？地球化學是地球化學的分支學科，那么地球化學研究的要緊內(nèi)容是什么？地球科學大伙兒庭中的一個新成員在半個多世紀以來，地球化學是迅猛進展，差不多成為地球科學的中心學科，他的全然緣故是什么？地球化學關于地球科學的作用體現(xiàn)在哪里？那么在此次課程中，我們分五個部分來講解地球化學。那個地點面顯示的第一個是概述，第二個是元素的地球化學分類，第二是元素在地球和地殼中的分布和分配。三是微跡元素地球化學及其研究意義。五是同位素地球化學及其研究意義。我們先談第一個咨詢題概述。這一張卡通片是目前地質(zhì)學家在等礦產(chǎn)資源大國的社會地位的一個顯現(xiàn)這一位警察講：“Outoftheway，youfool！aGEOLOCISTiscoming！地質(zhì)學家來了，滾開你那個傻瓜。那么地質(zhì)學從英文講geognosay，他是一門自然科學要講地質(zhì)化學第一我們要簡單給大伙兒講一下什么是地質(zhì)學，我們明白自然科學有六大自然科學門類，數(shù)理化天地生，地學就像化學物理學一樣，是一門自然科學，然而地質(zhì)學所面對的挑戰(zhàn)是不能像化學和物理學那樣能夠進行實驗研究。第一我們講大自然的科學原理，大自然是受到永恒的規(guī)律所操縱的，那么地質(zhì)學的數(shù)據(jù)來自哪里呢？他要緊是來自野外和室內(nèi)的觀看，包括野外的地質(zhì)圖，巖石的類型分布和結構，顯微鏡下的研究，那么在室內(nèi)研究還有專門重要的一部分，確實是實驗研究，包括化學實驗地球物理實驗和模擬實驗，由于地質(zhì)學家感愛好的咨詢題出現(xiàn)出空間規(guī)模變化極大，他能夠小到納米甚至原子尺度，大呢，到全球乃至宇宙，演化歷史是漫長的，以百萬年計，因此關于地質(zhì)學研究是不能進行操縱性實驗，只能觀看自然界差不多發(fā)生的自然實驗的結果。在地質(zhì)學上有一個重要的假講叫均變論，那么這是霍頓，歷史上專門有名的一個國外地質(zhì)學家提出的，確實是UniformitarianismThepresentisthekeytothePast，現(xiàn)在是過去的鑰匙。那么自然規(guī)律是可不能改變的，然而過程的速率和強度則能夠變化。在地質(zhì)學中有一個專門重要的概念確實是時刻的概念，也確實是地質(zhì)學和其他自然科學最大的差異確實是時刻，如此的時刻可能在人類的生命過程中都沒有發(fā)生過，因此地質(zhì)過程的速率每年是微米或者每年是厘米以如此的速率在進展。我們舉一個例子，大地震能夠使地表在幾秒鐘之內(nèi)位移幾米，然而這種作用呢，可能每隔幾百年才顯現(xiàn)一次，這確實是地質(zhì)學的時刻概念。在時刻概念方面，地質(zhì)過程的速率幾乎總是慢于人類對環(huán)境阻礙的速率，那么我們明白常用的時刻S單位是秒，然而在地球科學中使用該單位是專門不方便的，大多數(shù)情形下使用年作單位也太小，地球?qū)W家以百萬年作為時刻的標準單位，10個Ma等于10個百萬年前，10個my是連續(xù)10個百萬年的時刻間隔。這一張圖表反映的確實是一個地質(zhì)體，他的形成能夠需要數(shù)百萬年，那么這是一個隕石坑，也確實是我們所講的天上來客，他撞上地表形成了隕石坑，這些地質(zhì)體的形成可能只需要幾秒的時刻。那么我們?nèi)祟悓ξ覀冑囈陨娴男乔蛟趺粗v了解了多少呢？這一張圖是地球的地殼巖石圈和軟流圈的一個剖面圖，我們看在圖上，反映了地殼巖石圈以及他下部的軟流圈，這是目前我們對地質(zhì)學的認識，確實是目前世界全球是由板塊所組成的，那個圖上反映是6大板塊，實際上還能夠把它細分，實際上有20多個板塊，包括歐亞板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度澳洲板塊、南極洲板塊和非洲板塊，這一張圖是板塊運動的方式，那么目前研究表明地幔對流可能是板塊運動的驅(qū)動機制，在大洋中脊熱的輕物質(zhì)上升，冷的重物質(zhì)下沉，就構成了對流環(huán)，上升流處形成大洋擴張脊，下降流處形成海溝和俯沖帶，軟流圈頂部水平向流淌的物質(zhì)拖曳了，剛性的巖石圈表層隨之運動。這確實是板塊構造，大陸漂移板塊構造的一些差不多的概念。那么關于板塊邊界有三類，一類是離散的板塊邊界，第二得是匯聚的板塊邊界，第三類呢，確實是走滑，我們有時候也叫轉(zhuǎn)換的板塊邊界，這一張圖確實是三類板塊邊界的示意圖，在大洋中脊要緊是離散的板塊邊緣，在大洋和大陸發(fā)生碰撞有時候俯沖帶的地點我們講是匯聚的板塊邊緣，那么在大洋中還有轉(zhuǎn)換斷層的邊界，這一張圖是大西洋中脊，他是一個典型的離散的板塊邊緣，這一張圖表示的是由于橫跨在大西洋中脊上因此冰島正在被拉開，這一張圖是美國的圣安德列斯斷層，那么這一條斷層確實是我們所講的轉(zhuǎn)換斷層，這一張圖是典型的板塊構造俯沖帶和大洋中脊的一個示意剖面，我們能夠看得出來，在俯沖帶的地點是地震的分布帶，那么板塊構造理論能夠講明什么呢，能夠講明我們?nèi)虻卣鸷突鹕降姆植?，能夠講明洋殼的形成年齡，能夠講明巖石中的磁專門信息以及山脈的年齡和高程的關系。專門是關于全球的地震和火山分布差不多上差不多上分布在我們所講的俯沖帶，那么板塊構造還有一個什么咨詢題呢，也確實是地幔中的對流元胞怎么講是如何回事？什么緣故大陸地殼與大洋地殼如此不同？這些咨詢題，還有待與今后深入去認識。板塊構造最早是以大漂移的觀點提出的，是在1912年德國學者阿爾弗雷德·魏格納，他是一個氣象學家，他第一提出了大陸漂移講，然而遭到了當時大多數(shù)地質(zhì)學家的反對，二次大戰(zhàn)后新的數(shù)據(jù)和事實導致在二十世紀六十年代產(chǎn)生了板塊構造革命，現(xiàn)在板塊構造學講差不多差不多為，全世界每一位地質(zhì)學家所同意，也確實是今天地質(zhì)學的教科書的內(nèi)容與四十年前的差不多井然不同，這是阿爾弗雷德·魏格納的照片，他是大陸漂移之父，同時又是板塊構造的主父。這是兩億年前的聯(lián)合古陸叫泛大陸，當時全球的這些六大板塊是匯成了一個板塊叫聯(lián)合古陸，那么這些呢，當時提出大陸漂移專門重要的一個確實是，非洲和南美它的那個大陸的形狀是具有可拼性的，另外呢，從古生物學地質(zhì)學的其他證據(jù)都表明非洲板塊和南美板塊原先是在一起的，一塊板塊那么這是今天的，泛大陸的裂解形成了我們今天看到的六大板塊的分布格局，板塊構造的驅(qū)動力是由地幔對流巖石圈底部的摩擦將能量從軟流圈傳遞到巖石圈，那么如此的對流使得軟流圈的物質(zhì)更新了4到6次我們前面談到的這些確實是人類對我們地球的認識，然而實際上人類對地球內(nèi)部結構和組成的了解更多的是間接的，要緊是通過地球物理模擬實驗和與天體物質(zhì)進行對比，因此講我們現(xiàn)在我們的神七又要上天了，然而我們?nèi)氲剡€專門難，因此講上天容易，入地難，這是一個假想的地球剖面他示意了大陸地殼，洋殼，莫霍面以及巖石圈和軟流圈的位置，在那個圖的最上面那個小的插圖，C這一張圖上，我們看到地球上最深的礦井是南美的一個金礦，他的深度是3.8公里，那么他的旁邊是世界上最深的超深鉆，確實是俄羅斯打的超深鉆深度是12公里，那么這確實是我們關于地球的深部的認識，然而實際上地殼本身的厚度，平均厚度在30公里，我們所認識的地殼是專門，在地殼里面也就認識到了1/3的厚度，其他的我們要緊是通過地球物理，例如講地震波，這一張圖我們確實是按照地震波我們來確定地球的內(nèi)部結構，那么地震波有兩種，我們叫做體波，因此還有一種面波，那么體波又分為壓縮地震波和剪切地震波，壓縮地震波又叫主波或者叫縱波，確實是波長與傳播方向一致在固體和流體中傳播的，那么剪切地震波又叫做S波又叫做次波，又叫橫波他的波長與傳統(tǒng)方向垂直，S波只能在固體中傳播，那么按照地震體波的確實是S波和縱波的反射折射我們能夠確定地球內(nèi)部物質(zhì)的密度和彈性的突變。那么這一張圖能夠看得出來，這一個P波，確實是VP和VS他的變化，在我們地核的外層圈，他是一個液體的，因此那個S波是不能通過的，是P波通過的，我們也能夠看到正是由于地震波確定了它是按照地球物質(zhì)的密度有關系的，因此講密度和地震波變換曲線是一致的。這一張圖也是地震，我們地球內(nèi)部的物質(zhì)密度的一個變化曲線，那么在牛趕忙代按照萬有引力定律我們差不多算出地球的質(zhì)量是5.974乘上10的21次方噸，那個大致相當于60萬億億噸，那么由此我們就能夠得到地球的平均密度，因為我們明白地球的體積，我們就能夠得到平均密度是多少呢，是每立方厘米5.517克，然而我們現(xiàn)在確定的地表巖石的平均密度只有2.7到2.8柯，每立方厘米，因此呢，確信地球內(nèi)部物質(zhì)的密度一定要大于地球的平均密度，全然地震波速向下增大的規(guī)律，能夠運算出固體地球不同深度物質(zhì)的密度，那么這是一個地球內(nèi)部的一個結構的一個圖解，那么分為巖石圈和軟流圈，那么巖石圈包括了地殼和地幔的上部，那么中間呢，被莫霍面所分割，這是地殼和地幔的分界。這一張圖是地球內(nèi)部結構的礦物組成的模型，從地殼下部的上地幔，他的礦物是由橄欖石、輝石和石榴石組成的，那么到了上地幔和下地幔的過渡帶他要緊是由尖晶石，鎂鋁榴石構成的，到了下地幔他是由后鈣鈦礦和鐵方鎂石構成的，那么再往下部確實是河幔邊界，那么那個河幔邊界又叫做地撇撇層，他是在兩千六百公里到兩千九百公里那個深度，在兩千九百公里深度以下確實是液體的鐵的合金那個地核的外核，那么地核的內(nèi)核確實是固體的，鐵內(nèi)核，以鐵為主的內(nèi)核，是從五千一百公里到六千四百公里，這一張圖是地球結構的化學組成模型，那么我們所講的，地球的地幔，他要緊是由硅酸鹽和氧化物組成的，到了地核的外地核他要緊是溶體的，確實是鐵，硫化亞鐵和鎳組成，那么內(nèi)地核確實是固體的鐵和鎳組成的，我們講地球和宇宙差不多上由永恒運動的物質(zhì)所構成的，我們從化學的觀點看，他確實是由90種元素和354種核素所組成的，地球內(nèi)部不穩(wěn)固的核素自發(fā)出衰變，開釋出能量，提供了物質(zhì)運動要緊能源。因此產(chǎn)生了巖石的熔融，巖漿的侵入，火山的噴溢，構造的變化，地表風化的剝蝕和沉積作用等等，這就造成了全球規(guī)模的地質(zhì)作用，連續(xù)幾十億年的構造變動持續(xù)的改變著地球的外貌和內(nèi)部結構，也推動著元素及其同位素的化合、分異、遷移和活動。地質(zhì)作用經(jīng)久不息，元素遷移演化不止，地球科學面對的確實是一個經(jīng)歷了幾十億年進展演化，目前仍處于強烈變動中的活的一個地球。那么地球作用不停形成了各種宏觀地質(zhì)體，同時造成了地質(zhì)產(chǎn)物中不同的物質(zhì)組成以及元素及同位素結合的微觀現(xiàn)象。這些微觀和宏觀現(xiàn)象記錄了地球的變遷歷史，地球科學任務確實是要準確的判讀這一宏偉的自然史卷。這是一張地質(zhì)年代表，這一張年代表從我們最早的太古代一直到第四紀，那費塔經(jīng)歷了46億年的變化，那么分為太古代，元古代，顯生宙的古生代到中生代最后到新生代也確實是我們所講的包括第四紀在內(nèi)的。那么這是美國科羅拉多下峽谷南部邊緣，我們看那個小姐所坐的位置實際上是一個專門老的時代的地層是在十七億年前的一個巖石，那么在他和上面的那個沉積的巖石，出現(xiàn)了一個我們叫做不整合的一個界面，也確實是講在17億年到5.5億年之間是一個沉積間斷，是一個不整合沉積間斷發(fā)生構造變動，那么從5.5億年一直到2.5億年這是科羅拉多大峽谷形成的是從寒武紀到二疊紀整個三億年間隔的整個古層帶。那么這一張也是地質(zhì)歷史生物演化的一個圖解，我們?nèi)祟愶@現(xiàn)在十萬年前，這是一個地球地質(zhì)作用演化的一個圖解，要緊是一個我們所講的沉積巖的一個演化，從最早的他要緊是即性的噴發(fā)巖為主，然后隨著時代的推移，逐步的變成陸向噴發(fā)巖，變成沉積的雜砂巖，各種砂巖各種黏土巖一直到最后顯現(xiàn)蒸發(fā)巖，應該出現(xiàn)的確實是從物質(zhì)成分上來講，是從簡單到復雜，從無序到有序這么一個進展演化的過程。這一張圖解是俄羅斯的兩為學者，凱德洛夫和耶里馬克夫一張圖解，那個表示的是整個自然界物質(zhì)進展的一個圖解，那個圖解反映出物質(zhì)的從自然界，整個自然界從星云時期到行星系到地球和他的表面到形成地殼生命人類，整個自然體系是越來越復雜，物質(zhì)的專門的排列，從量子正電子，中子，質(zhì)子，核子，原子，分子到無機碳到結晶的和膠體分出兩支來，到結晶礦物和有機膠體質(zhì)點，那么那個結晶礦物那個無機界最后進展出巖石最后形成礦床，那么有機界就顯現(xiàn)蛋白質(zhì)、化合物、細胞到動植物到有機質(zhì)最后顯現(xiàn)人類，這是兩個分支，那么我們講有機界最高的復雜性的確實是人類，那么在無機界里最高的無機界確實是礦床，礦床實際上是一種有用金屬的堆積體，我們講那個金銀銅鐵錫，他來自哪里呢他就來自礦床。那個確實是一個宇宙地質(zhì)年代，我們用11年每單位，那么大致在我們現(xiàn)在不太確定的，160億年的時候呢，那個發(fā)生了宇宙大爆炸，形成了銀河系，那個叫BIGBANG，然后在十億到四十五億年間行星中核合成形成的元素，形成了各種元素，在45億46億年前形成了我們的太陽系，然后就進入了地質(zhì)時代，那么人類是在第四紀才開始顯現(xiàn)的，因此我們?nèi)绻僭O地球的歷史是一年的話，人類顯現(xiàn)在第十二個月最后一天的晚上十二點，人類我們講是偉大的，但也是微小的，這確實是新的自然觀，你要與大自然和諧相處，我們國家提出的天人合一的觀點。那么前面是一個概述，我們講什么是地球科學，那么從地球化學的角度，也確實是我們講從化學的觀點來看地球的話，地球他是一個龐大的化學機器，也能夠叫他一個地球化學工廠，他的驅(qū)動力確實是地球內(nèi)部的熱和太的熱，那個圖解就反映了這么一個循環(huán)。第一我們看地幔，第一地幔他對流以后，他的深部物質(zhì)能夠帶到大洋中脊，溫度壓力降低，組分分離形成玄武巖，這些巖石要緊是富含硅、鉀、鈣、鈉、鋁鐵以及堿金屬，這些元素了，固結成了洋殼，那么這種大洋板塊會離開大洋中脊在俯沖帶向下進入地幔，又連續(xù)產(chǎn)生化學分離，那么形成了流體或者溶體，我們講向上遷移因為他密度比較低，如此的話就出現(xiàn)富二氧化硅的花崗巖類固結成了我們所講的陸殼。那么地表的巖石暴露于陽光下以后，水和空氣會浸透巖石產(chǎn)生水巖反映，就會發(fā)生又一次的化學分離，那個時候二氧化硅會集中于型砂和水尺中，鋁會進入黏土礦物鈣進入輝巖，重金屬進入礦石，這是又一個化學機器，我們講地球內(nèi)部的對流和地表的分化是兩部化學機器半獨立的運行發(fā)生了明顯的聯(lián)系，當新地幔的物質(zhì)被帶到并暴露在地表，分化沉積物再次被帶到地下進入地幔對流，那么來自兩種作用的能量就建立了物質(zhì)進入巖石圈，物質(zhì)的循環(huán)。地球的兩部化學機器他他是充滿物理化學咨詢題的，第一個確實是地幔對流，他怎么講如何進行？何時產(chǎn)生？第二確實是地球的分異，上地幔的玄武巖是如何從橄欖巖中形成的他又如何形成了花崗巖，地球上大面積分布的花崗巖是如何形成的？水和空氣如何腐蝕了花崗巖中的礦物？第三個咨詢題確實是更深層次的，地幔對流和分異的最終結果是什么？地殼從地幔中分離的過程是如何樣的？地殼物質(zhì)通過消減作用回到地幔它達到了一種平穩(wěn)狀態(tài)了嗎？地殼增長的總量如何？第四個咨詢題確實是時刻咨詢題，在地質(zhì)歷史中，地幔對流分異和消減作用進行了多么長的時刻？他們最初是在何時何地開始的？是如何開始的？第五個咨詢題確實是現(xiàn)實主義的咨詢題，我們?nèi)祟愒诖箨懮辖⒘思覉@和文明世紀，那么上述過程是如何阻礙著大陸地表，化學機器是如何將一些巖石中的金屬集中成礦，又如何將另一些巖石中的烴類富集為石油、天然氣和煤炭，隨著人口增長和對地球物質(zhì)利用量的增加，那個行星的資源還能堅持多久，人類活動對地球化學機器產(chǎn)生了如何樣的阻礙？對人類生存環(huán)境產(chǎn)生了如何樣的阻礙？這些咨詢題地球化學能夠進行回答，下面我們就談一下什么是地球化學。地球是一個極其復雜的物質(zhì)體系，地球科學具有眾多的分支學科，他們是分不從不同側面認識地球的過去和現(xiàn)在，地球化學著重是從地球的化學組成化學作用和化學演化，也確實是物質(zhì)的化學運動形式方面來研究地球，地球化學英文叫geochemistry，“geology”是我們所講地質(zhì)學的詞頭，“chemistry”確實是我們明白，大伙兒都清晰的化學，因此講那個詞最初是瑞士化學家Schonbein于1838年提出的，從詞源學上講，地球化學確實是地質(zhì)學和化學的聯(lián)姻那么地球化學確實是用化學的原理和方法技術來解決地球科學咨詢題，也確實是能夠如此認識，是從化學的角度來明白得地球和地球的演化。這一張圖解就反映了我們所講的幾門基礎科自然科學化學、地球科學和物理學之間，化學合地球科學他們之間的融合就形成了地球化學，地球科學確實是我們傳統(tǒng)的地質(zhì)學，地球和物理學的結合就形成了地球物理學，那么這三門學科分不對應的確實是地球化學要緊研究地球的物質(zhì)科學，確實是地球物質(zhì)科學，地質(zhì)學它涉及的要緊是歷史地質(zhì)學，而地球物理呢，要緊系物理地質(zhì)學，因此地球化學確實是研究地球以及有關宇宙體的化學組成化學作用和化學演化的科學，我們舉一個例子，確實是現(xiàn)在我們研究月球，我們現(xiàn)在不能講，現(xiàn)在我們叫月球化學，我們還叫地球化學，確實是地球化學他是研究地球及有關宇宙體的化學組成、化學作用和化學演化的科學。地球化學是研究地球物質(zhì)組成的基礎科學，地球化學有四個目的，第一個是認識元素，在地球和太陽系中的分布規(guī)律，第二個是探究地球和宇宙化學組成形成的緣故，什么緣故是如此，而不是那樣，第三是研究地球表面地球內(nèi)部以及太陽系發(fā)生的化學反應，第四個綜合上述建立地球化學的循環(huán)，認識這些循環(huán)在過去地質(zhì)時代是如何起作用，今后又可能如何變化。因此地球化學研究的差不多咨詢題是四個，第一個確實是研究地球系統(tǒng)中元素和同位素的組成，包括元素及其同位素的含量在空間時刻及不同產(chǎn)狀地質(zhì)體中的變化，也確實是元素中的平均含量，我們叫豐度和分布分配咨詢題。這是地球化學的我們稱作叫地球化學之父，Goldschmidt他的一段話，那么地球化學的要緊目的是什么呢，確實是定量的確定地球和它的其他部分的組成以及發(fā)覺操縱元素分布的規(guī)律，那個Goldschmidt我們先簡單介紹一下，他1911年畢業(yè)于挪威奧斯陸大學，他畢業(yè)時候做的博士論文對地球化學基礎理論的奉獻，他研究了地球化學的各個方面，包括接觸變子現(xiàn)象的物理化學講明以及化學元素的分布等咨詢題，他在德國哥廷根大學建立了第一個地球化學研究所，他的要緊奉獻確實是提出了晶體化學第一定律，運用原子和離子半徑以及極化效應成功的闡明了元素公生組合和類質(zhì)同像，提出了元素的地球化學分類。他去世后部分成果由A·Muir編輯成了地球化學，這是地球化學的經(jīng)典著作，因此Goldschmidt被尊稱為地球化學之父。這一張圖解確實是反映出我們要研究元素在地球及其各層圈，包括地殼、地幔、地核中的平均含量也確實是豐度咨詢題，那么那個分布和分配是指什么呢，例如講一個元素，他在橄欖巖玄武巖是如何分配的，在輝石，斜長石之間是如何分配的，這是一個分配咨詢題。第二個，研究元素的共生組合和賦存形式，元素在地球中他不是單個元素存在的，他是成為化合物存在的，那么更形象的講確實是成為礦物存在的，因此元素的賦存形式又叫做存在形式，賦存狀態(tài)，確實是指元素在地質(zhì)體中以什么形式存在，例如講化合物形成，氧化物，硫化物，硅酸鹽，碳酸鹽等等，另外呢，還能夠成類質(zhì)同象混入物，機械混入物，包裹體吸附物等等，由于那個元素的結合形狀是地質(zhì)作用物理化學條件的指示劑，因此元素的存在形式他具有成因意義。第三個我們要研究元素的遷移，元素的地球化學遷移是指什么呢，是指元素的重新組合相伴著元素在空間上的位移，或者一個元素在一個系統(tǒng)不同子系統(tǒng)之間的集中或者分散的就叫元素的地球化學遷移。那么元素的地球化學遷移是地球化學研究的核心咨詢題，舉一個例子我們講礦床的形成確實是成礦元素集中的結果。第四個研究元素遷移的歷史以及地球的演化，我們講地球的演化歷史是一個漫長的時刻序列，元素和同位素的遷移寓于這種演化過程中的地質(zhì)作用之中，同時被儲存下來，通過微量元素或者同位素我們能夠揭示這種演化歷史，這就叫做微量元素或者同位素的示蹤，這些元素合乎同位素就被稱為示蹤劑，例如講我們前面提到的板塊構造與大洋中脊的擴張，我們能夠進行同位素定年來確定大洋中脊擴展的時刻。地球化學的研究思路是什么呢？有四個字能夠概括，就叫見微知著，確實是自然地質(zhì)作用除形成宏觀地質(zhì)體外，他還造成了大量肉眼難以辨認的常量、微量元素和同位素成分的變化，以及它們之間相互結合和賦存狀態(tài)的微觀蹤跡，這些微觀蹤跡包含著重要的地質(zhì)作用信息，我們應用現(xiàn)代分析測試手段進行觀看研究，就能夠深入揭示地質(zhì)事件的隱秘。這一張圖反映出地球化學所處的位置，地球化學是化學和地質(zhì)學的結合，因此講化學的基礎理論是地球化學的基礎理論，包括化學物理化學量子化學結構化學等等，那么另一個分支確實是地質(zhì)學，那么地球化學又是我們在地質(zhì)學中研究地球物質(zhì)科學的像礦物學，巖石學，礦床學的基礎學科，這是地球化學按照不同觀點對地球化學進行了分類。那么地球化學呢，也能夠把它分成若干個分支，那個我們現(xiàn)在給大伙兒展現(xiàn)的那個圖解是六個分支，實際上還能夠分得更細，有不同的研究對象，有不同的研究內(nèi)容，能夠把它分得更細，分為晶體化學，低溫地球化學，高溫地球化學，宇宙地球化學，有機地球化學和同位素地球化學，這是意大利的一個地球化學家，Ottonello講的一段話，地球化學是一門令人著迷的一個學科，他什么緣故著迷呢，就在于它處在我們所講的精確科學，什么是精確科學呢，化學物理學和數(shù)學和自然科學之間的一個過渡位置，這是地球化學所處的位置，什么緣故令人著迷就在此。地球化學的研究對象要緊是地球和太陽系或者是我們宇宙中的元素，那么剛才談到的低溫地球化學，高溫地球化學實際上又能夠稱為所謂軟巖地球化學，硬巖地球化學，地球化學的研究內(nèi)容有四個部分。我們能夠簡單如此分析，他是地球化學原理，地球化學的作用，地球化學的研究方法以及地球化學的應用。原理呢，涉及到原子的電子結構，周期表以及原子量，化學鍵，離子半徑，晶體，晶體中的離子替代，地球化學熱力學，反映速率和質(zhì)量遷移以及表面化學，地球化學作用包括沉積和陳巖作用，電子作用分化和土壤形成以及巖漿的結晶作用，礦床的形成作用。地球化學研究方法是地球化學對地質(zhì)學的專門的奉獻，包括兩個方面的內(nèi)容，確實是微跡元素地球化學和同位素地球化學，地球化學的應用能夠在化學分化作用，礦床的化學分化作用，地球化學的循環(huán)，大氣圈的化學，環(huán)球地球化學等等方面，等等領域。那個地點是二十一世紀地球化學十大挑戰(zhàn)這是美國國家科學研究理事會，2008年3月12號公布的一份最新的報告，確定了推動地質(zhì)學和行星科學需優(yōu)先解答的十個咨詢題。那么加州大學伯克利分校地球化學教授，起草報告的委員會主席唐納德·德帕羅表示，在過去二十年間各個方面均取得了不小的進步，我們現(xiàn)在能夠通過微觀和宏觀的角度給地球勾畫一幅更為美好的藍圖，為使這些領域連續(xù)前進，應回憶歷史，提出更為深刻的全然咨詢題，例如地球和生命的起源，行星結構和動力學，生命和氣侯的聯(lián)系等等。報告是在美國能源部，國家科學基金會，美國地質(zhì)勘測局和美國宇航局的聯(lián)合要求下起草的，起草委員會選擇了各種咨詢題覆蓋了各種各樣的空間尺度原子到行星和時刻尺度，過去到現(xiàn)在和今后，那么委員會對地質(zhì)學界進行了廣泛調(diào)查最后精選出的十個咨詢題。第一，地球和其他行星來自哪里？第二地球的黑暗時代，他是指地球產(chǎn)生后最初的五億年怎么講發(fā)生了什么情況？第三生命是如何開始的？第四地球內(nèi)部如何運轉(zhuǎn)及其對地表的阻礙？第五、為何地球擁有板塊構造和大陸？第六、地球進程如何受物質(zhì)特性的制約？第七、什么緣故引起了氣侯的變化，氣侯變化的幅度到底有多大？第八、生命如何改變地球，地球又是如何改變生命？第九、人類能夠推測地震火山噴發(fā)及其后果嗎？第十、流體流淌和輸送如何阻礙著人類的環(huán)境。二十一世紀地球化學的十大挑戰(zhàn)，這些咨詢題的最終解決都離不開地球化學。地球化學（二）張德會：下面我們講第二個咨詢題，確實是元素的地球化學分類，1923年國際原子量委員會決定化學元素確實是指具有相同核電荷的同一類原子。這是我們大伙兒都專門熟悉的周期表，周期表差不多對元素進行了分類，然而僅用周期表的元素分類關于地質(zhì)學和地球化學家來講還不夠，我們先看一看自然物理化學體系及其形成物的特點。地球化學我們講是研究自然化學作用和元素在自然體系中遷移演化規(guī)律的科學，那么自然條件下，元素間相互作用與認為操縱的化學反應是有專門大不同的，地殼和地球范疇內(nèi)的自然作用體系有以下要緊特點。第一，溫度壓力變化幅度與人為制備條件相比是有限的，從地表到地核溫度能夠從零下80度到4500攝氏度，壓力從0.0N到36萬Mpa，地殼和上地幔溫度變化幅度也是零下80度到1800攝氏度，壓力是0.0n到一萬個mpa也確實是相當于十萬個大氣壓，而現(xiàn)在試驗設備，人工他能夠制備的溫度極限是從接近絕對零度到超高溫確實是5乘10的4次方攝氏度就等離子火焰的溫度，以致100M度這確實是聚合反應的溫度，壓力由真空到1.2×10的11次方的Pa，12萬的Pa，那么自然體系與實驗體系溫壓條件變化幅度是差異專門大的，那這一張圖解是一張地殼中的一些地質(zhì)作用的溫度壓力的范疇，我們看一下我們常見的地表的分化沉積，他差不多上是一種常溫低壓，然后第二種情形確實是，第二個環(huán)境確實是成巖的環(huán)境，那么溫度能夠上升到將近300攝氏度，壓力到兩個千Pa，然后溫度再升高，然而壓力變化不大了，我們叫接觸變質(zhì)作用這確實是低壓高溫的地質(zhì)過程，那么溫度再升高的確實是我們所講的火山作用，因此火山作用的壓力他是地表的壓力，然而溫度能夠高達3000度，巖漿作用處在高壓高溫的范疇內(nèi)，然后呢，是區(qū)域變質(zhì)，區(qū)域變質(zhì)是高壓然而溫度是中等的溫度，那么還有一個區(qū)間確實是高壓變質(zhì)我們所講的那個藍片巖相，地質(zhì)學中叫藍片巖相變質(zhì)作用，也確實是我們剛才談到的，前面談到的板塊構造俯沖帶他形成的溫壓條件確實是如此的條件，壓力專門大，然而溫度不是專門高，確實是高壓低溫條件。這一張圖解反映了地殼中的一些地溫氣度，我們看一看，迅速沉降的俯沖帶確實是體現(xiàn)出它的壓力專門大，然而溫度上升不大，而接觸變質(zhì)作用的特點是正好相反，他是溫度上升專門快，然而壓力變換不大，那么那個地點面反映的是變質(zhì)下面的一些特點，這是第一個特點。第二個特點確實是多相多組分的復雜體系，自然體系中成多相存在，我們所講的固相、液相、氣相另外還有一些過渡相，這是第一個，第二個他是大量化學組分共存的，而濃度卻相差懸殊，我們能夠如此講，任何一個地質(zhì)作用都能夠看成是由九十種元素和354種核素參加的體系，元素以各自的豐度決定的量比來參加化學反映，這跟我們?nèi)斯さ膶嶒炇乙愿呒冊噭邢藿M分按照理論量比設計的化學反應是有專門大差不的。那么在體制體系中我們所講的巖石礦物土壤水體，那么俄羅斯的學者提出過一個觀點，一個定律，叫元素無處不有定律，也叫做克拉克維爾納茨基定律，那個定律指出地面上每一點滴或者每一微粒的物質(zhì)無一不是宇宙總成分的反映，也確實是在這些巖石土壤水體等等中包括氣體中我們講，所有的元素在周期表上的，除了那個人工的那些放射性元素以外，所有的元素90種元素還有300多種的同位素你都能夠測出來，只要你測試水平足夠高，那么巖石或者水中能夠測到任何一種元素的含量，因此講那個定律又叫元素無處不有定律。第三個確實是開放式體系，這是地球化學體系中專門重要的一個特點，確實是自然過程他的體系與環(huán)境是有充分的能量和物質(zhì)交換的，大持續(xù)的改變著系統(tǒng)內(nèi)的作用的性質(zhì)和條件，我們在實驗室把那個碳酸鈣放在鹽酸中發(fā)生化學反應，發(fā)生分解反映以后會阻礙二氧化碳，在實驗室我們能夠讓二氧化碳不能逃逸的方式進行那個實驗，反映達到平穩(wěn)的時候就會有過量的二氧化碳與氯化氫鹽酸共存，然而自然條件下不是如此的，二氧化碳他是能夠逃逸的，那么二氧化碳的逃逸就使得反映不能達到平穩(wěn)，反映會連續(xù)的向前進方向進行，那非自然界就會形成大規(guī)模的夕卡巖及其礦床，我們這一張圖解確實是如此的，實際上那個作用確實是我們所講的夕卡巖化或者叫接觸變質(zhì)作用，確實是一個花崗巖成分的巖漿侵入到輝巖地層中那么就會形成在大理巖和花崗巖的接觸帶上形成夕卡巖，那個反映確實是caco3+maco3×2sio2那么形成camgsi2o6加上二氧化碳，或者碳酸鈣加上碳酸鎂加上二氧化硅會形成透輝石加上二氧化碳，如果那個二氧化碳能夠逃逸，因此那個反映能夠連續(xù)進行那么就會形成大量的caMgSi2O6，透輝石這兩種礦物是典型的夕卡巖礦物。第四，地球化學反映差不多上自發(fā)進行的不可逆的過程，反映進行的方向、速率、限度受能量的制約，由于地質(zhì)作用能量他的作用的能源來自地球本身，因此地球熱量的空間分布他操縱著地球化學過程進行的規(guī)模和強度，我們看一下這一張圖和表，那么我們明白，在地質(zhì)作用演化中，放射性的產(chǎn)熱元素是大量集中于地殼的上部，而下地殼的巖石會更基性，那么產(chǎn)熱元素就會降低，如此的話放射性元素的含量隨深度的降低必定相伴著地球底部的溫度降低。那么我們看那個表，確實是各種巖石的U，TH，K的含量與熱的產(chǎn)生，還有較多產(chǎn)熱元素的U，TH，K的巖石的確實是我們所講的花崗巖類，這一圖解就反映出來，大陸地殼的低溫梯度隨著深度他是增大的，我們這一條直線反映是以每公里25度的地溫梯度運算，在地殼的深度35公里處，溫度能夠達到885度，但實際上由于放射性熱產(chǎn)生，他要緊是在淺部，因此講該處的實際溫度達不到885度，只有600度，那個確實是地殼的上部賦及產(chǎn)熱元素。我們再看看那個板塊，這一張圖反映了在北美有一個叫JUANDEFUCA板塊，這是叫圣德富卡板塊，這是在加拿大西部，那么那個板壞了，這一張圖反映是海底巖殼的年齡，那個紅的顏色確實是年齡比較新的，我們看得出來，剛才那個板塊是新形成的板塊，在他的西邊是比較老的太平洋的板塊，那么那個新形的板塊我們能夠測他的熱流，我們同那個圖表上能夠看得出來，這是加拿大南部穿過太平洋北美消減帶的一個熱流剖面，那個年輕的板塊具有高的熱通量，熱通量與每平方米毫瓦來表示，那么那個熱通量跟老的太平洋板塊低的熱流形成鮮亮的對比，另外在海溝的地點熱流是低的，這是因為大洋板塊攜帶了大量的冷物質(zhì)向下俯沖所致的。島弧和弧后盆地熱流差不多上高的，這要緊是大洋巖石圈沉降與地幔相互作用使得巖漿在那個位置發(fā)育造成了熱流的升高。那么由于地球化學作用的特點，那么造成了自然過程產(chǎn)物的特點也是專門有特點的。第一個確實是自然穩(wěn)固相，我們所指的確實是礦物，以及各種流體相的總數(shù)是有限的。那么現(xiàn)在了，實驗室人工能夠制取的化合物能夠達到數(shù)十萬種，動植物數(shù)量達到數(shù)萬種，然而自然界元素和組分種類專門多，然而豐度差異明顯，這就造成了自然化合物單質(zhì)的種類是有限的，迄今我們發(fā)覺的礦物總數(shù)也就約3500種，因此不包括天然的有機化合物，礦物的化合物只有七的類，總族數(shù)是小于200種，因此自然界礦物總數(shù)受制于地球的組成和物理化學條件的有限變化范疇。第二個元素成組分類形成自然組合。那么元素了，要緊是按照陰離子進行分類，地殼中只有含氧的化合物，硫化物，鹵化物，自然元素類以及稀少的砷化物，硒化物，碲化物這類礦物。與各種陰離子結合的陽離子就形成特點各異的共生元素，反映自然作用體系中元素按陰離子結合而分類的習性。這一張圖確實是氧化物，我們各種氧化物，這是幾個典型的，我們明白的磁鐵礦以及剛玉都屬于氧化物，這張圖解反映三種礦物，確實是硫化物，例如方鉛礦，黃鐵礦差不多上屬于硫化物，那個地點還有一個硬石膏，但實際上它不應該是硫化物，他應該是硫酸巖類礦物，他是硫酸鈣，這一張圖解確實是碳酸巖類礦物，例如講我們所講的方解石，白云石。第三，與各種陰離子結合的陽離子組成特點各異的共生元素組合。我們明白那個元素他要緊是以化合物的形式存在的，例如講銅鉛鋅這些元素他要緊是形成硫化物像剛才我們所看到的方鉛礦，黃銅礦，差不多上如此的礦物。鉀鈉鈣鎂這些元素要緊是形成硅酸鹽，也確實是我們所講的氧化物，Nb，Ta，Zr，Hf系統(tǒng)元素這些元素傾向于形成硅酸鹽或者是含氧的巖類，金銀多種元素要緊是呈單質(zhì)和金屬互化物存在的。第四個特點，自然界礦物都不是純的化合物，每一種礦物都構成一個成分復雜含量變化的混入系列，那個跟人工的制造的化合物是完全不一樣的，人工的他差不多上化學純，因此制出的化合物絕對是純的化合物，而自然界不是純的化合物。第五，在地殼物理化學條件下，相似的物質(zhì)組成和類似的作用過程，會使得自然作用產(chǎn)物類型他會重復顯現(xiàn)在一定程度上達到平穩(wěn)，不同巖石的大類和不同礦床類型分不由各具特點的礦物組合構成，礦物之間他是按照一定環(huán)境形成有規(guī)律的共生組合。這一張表確實是地球上間的巖漿巖，沉積巖和變質(zhì)巖中的一般礦物，我們看這三類巖石中都有石英都有斜長石，另外還有云母，輝石，方解石等等，在不同的巖石中重復顯現(xiàn)，這是一個火成巖也確實是我們所講的巖漿巖的分類，那么巖漿巖他要緊是規(guī)律二氧化硅的含量來分的，那么從下面那個坐標我們看70一直到40，那么它分不70%左右差不多上花崗巖類，60%是花崗閃長巖類，50%左右是輝長巖類，40%左右是橄欖巖類。下面我們談一下元素的地球化學親和性，自然體系中元素結合的方式是陽離子與陰離子之間結合，他構成了化合物，也確實是我們所講的礦物，按照化學計量比來運算，地球和地殼中陰陽離子的總數(shù)是不相等的，陰離子的總數(shù)遠遠小于陽離子，這就造成了一種競爭性的環(huán)境，因為陽離子要遷移一定要與陰離子結合，那么如果陰離子的含量遠遠小于陽離子那么就會形成一種關于陰離子爭奪的競爭性的環(huán)境。地球地殼中的元素的豐度會導致地球化學過程中陽離子之間對陰離子形成爭奪，元素間的結合關系與元素形成陽離子的能力有關系，那么這種能力呢，既與元素本身的性質(zhì)結構有關系，也與元素相互結合是體系的物理化學條件，也確實是能量效應有關系，這是地球化學專門重要的概念，確實是元素地球化學親和性的概念，他是指元素形成陽離子的能力和顯示出的有選擇性與某陰離子結合的特性就叫地球化學親和性。元素的地球化學親和性是操縱元素在自然界相互結合的對差不多的規(guī)律，那么這就有了新的元素的地球化學分類，那么最經(jīng)典最常用的確實是個戈爾·斯密特在1923年提出的分類，這種分類呢，他是通過對礦石冶煉和隕石的觀看，戈爾·斯密特發(fā)覺，存在的四個相，硅酸鹽溶體相，硫化物溶體相，金屬溶體相和氣相，那么元素呢，將按照對各項要緊離子的親和性在四個相之間進行分配這確實是元素的地球化學分類。進入氣相的元素確實是親氣的元素，要緊是氫氦氮以及我們所講的惰性氣體，進入硅酸鹽溶體的確實是親石元素又叫親氧元素，包括堿金屬，堿土金屬，鹵素，硼氧鋁硅鈧肽礬鎘錳銥鋯鋰藍系，確實是我們所講的稀土元素，鉿碳釷鈾。進入硫化物溶體的要緊是親銅元素也叫親硫元素，銅鋅夾銀鎘銦汞鉈砷锍銻釬碲這些元素，進入金屬溶體的就叫親鐵元素，包括鐵鈷碾鐐鐒鈀砵銥鉑鉬錸金碳磷鍺錫等元素。這一張表確實是地球化學的元素分類，確實是我們談到的戈爾德斯密特的地球化學分類那個地點面有一個要注意的，有些元素是能夠在兩相甚至三個相之間作為三個相的那個分類，確實是跨類的分類，例如講鐵，又能夠是親鐵，他又能夠親氧，同時還親硫。那么親鐵元素要緊是富集于隕石金屬相和鐵隕石中的化學元素。這一類元素與氧和硫的結合能力弱，易溶于熔融鐵中，有關于地殼地幔，這些元素要緊是地核中集合，他的外側電子數(shù)，離子最外側電子數(shù)是8到18，典型的親鐵元素確實是鎳、鈷、金、鉑族元素。親石元素要緊是在隕石硅酸鹽相中富集。在地球中他們明顯富集在地殼中，要緊是以氧化物，含氧鹽專門是是以硅酸鹽形式顯現(xiàn)的。親銅元素要緊是在隕石的硫化物相和隕硫鐵中富集的，在自然界要緊與二鉀硫離子結合成硫化物和復雜的零硫化物的，例如講硫、銅、鋅、鉛、鎘等等，那么這些離子的最外層電子是18個。親氣元素要緊是組成了地球大氣圈的要緊元素，那么還有一類了，后來又分出了，親生物的元素，要緊集中在有生命的動植物的元素，包括碳、氫、氧、氮、磷、硫、鋁、碘等等，這是一個戈爾德斯密特第一句話，地球化學元素分類的一個表，那么這一張圖解也是反映出來地球和隕石中元素的親和性，其中重疊的區(qū)域表示元素常見于兩個或更多相。下面講第三個咨詢題，確實是元素在地球和地殼中的分配咨詢題，那個咨詢題是地球化學家差不多任務之一，什么緣故如此講，什么緣故要研究元素的地球化學分布，我們第一從化學上的一個差不多定律談起，化學上有一個聞名的定律叫質(zhì)量作用定律，他是描述濃度關于化學反應速度的阻礙，當溫度恒定的時候，均相體系化學反應速度與反映物的質(zhì)量成正比。我們看一個顆粒反映，那個A加B形成了E加F，向右有一個反映速度，向左有一個反映速度，那么向右和向左的反映速度相等的時候，也確實是講反映達到了平穩(wěn)，那么有這么一個關系，確實是生成物的質(zhì)量或者是濃度的沉積除以反映物的濃度的沉積等于向右的反映速率K1除以向左的反映速率K2，那么那個是一個常數(shù)等于一個大的K，K1和K2確實是反映速度常數(shù)，K確實是我們所講的化學中的化學反應平穩(wěn)常數(shù)。那個質(zhì)量作用定律表明，元素的質(zhì)量濃度、豐度這些因素在地球化學反映中起著重要甚至是決定性的作用，那個豐度反映了地質(zhì)體中元素平均化學成份及其元素的質(zhì)量他決定了地球或者地殼作為一個物理化學體系的總特點以及各種地球化學過程中元素的總背景，元素的豐度或者克拉克值既是阻礙元素地球化行為的重要因素，又為地球化學提供了衡量元素集中或分散程度的一個標尺。那么那個地點頭有兩個概念，我們談一下，第一個確實是豐度的概念，任何一種自然體的物質(zhì)差不多上由化學元素組成的，那么該自然體的總質(zhì)量確實是等于組成他的全部化學元素的總質(zhì)量，什么是豐度呢，豐度確實是每一種化學元素在自然體中的質(zhì)量占自然體總質(zhì)量或者講全部化學元素總質(zhì)量的相對份額，例如是百分比確實是該元素在該自然體中的豐度。第二個概念確實是克拉克值的概念，元素在地殼中的豐度值被稱為元素的克拉克值，那么提出那個概念確實是幾年克拉克于1924年首次運算發(fā)表了50種元素的地殼元素豐度，因此講地殼的元素豐度我們叫做元素的克拉克值，用質(zhì)量表示了，就叫做質(zhì)量克拉克值，能夠采納10的負6次方，10的負9次方，10的負12次方，或者是每噸克來表示。我們先看一下太陽系的元素豐度，太陽系的元素豐度我們要緊是按照太陽的大氣光譜來確定的，那么確定的要緊是太陽表層的元素豐度，而太陽系中的揮發(fā)性的元素我們要緊是確定隕石組成來確定的，1937年戈爾德斯密特編制了第一個適用的元素及其同位素在太陽系中的豐度表，以后又持續(xù)的有新的作者發(fā)表新的豐度表，那么比較太陽系豐度表和分布可知，這張圖橫坐標確實是宇宙中的元素豐度，縱坐標是含量的范疇，縱坐標是元素的豐度，橫坐標是元素的周期表，我們所講的92種元素，那么那個地點頭我們能夠看得出來有幾個特點，第一個氫和氦組成了太陽系中的要緊元素他占的量是專門大，在那個圖解上反映出了是10的9次方到10的10次方，第二個，整個元素的各種元素的豐度他是隨著元素原子量的增長而大幅度的降低，因此講原子系數(shù)越小他的豐度是越大的。第三縱元素的豐度相對比較恒定，就指的是原子系數(shù)大于40以上的元素豐度比較穩(wěn)固，盡管有小幅度的降低。第四個特點，在那個圖上能夠看到，原子系數(shù)比較低的像鋰鈹硼他的元素的豐度是比較低的，那么鐵和鎳這種元素的豐度是比較高的，差不多上顯現(xiàn)了專門。第五個特點確實是叫做奧多哈根斯法則，指的是偶數(shù)原子系數(shù)的元素豐度要大于相鄰的奇數(shù)元素的豐度，什么緣故會產(chǎn)生這么一個效應呢，他要緊是受原子核的結構操縱的，確實是當元素的質(zhì)子和中子數(shù)比例適當?shù)臅r候，原子核是穩(wěn)固的，元素的分布就廣，例如講我們的氧16，鎂24，硅28這些元素最穩(wěn)固，元素的豐度高，確實是質(zhì)子和中子數(shù)的比例恰當?shù)臅r候。隨著元素的原子系數(shù)的增大中數(shù)的增加要比質(zhì)子數(shù)快，那么那個時候原子核處于不穩(wěn)固，元素在自然界的豐度就降低，因此總的來講太陽系的元素豐度與元素的化學性質(zhì)沒有關系，要緊依舊受原子核結構的操縱，我們明白原子核是由中子和質(zhì)子組成的，其間既有合力，也確實是我們所講的結合力，又有庫侖斥力，排斥力。當中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)比例適當時核是穩(wěn)固的，具有穩(wěn)固核結構的元素分布就廣，豐度就高。那么原子系數(shù)低的親核容易達到質(zhì)子中子數(shù)的平穩(wěn)，剛才看到的氧16，鎂24，硅28，鈣40，他們原子核中，中子數(shù)質(zhì)子數(shù)等于1因此講核是最穩(wěn)固的，具有較大的豐度。那么偶數(shù)元素的原子核他的核子傾向成對，是偶數(shù)，按照量子力學原理那個時候核能降低，核穩(wěn)固性增大，因此講那個地點的元素在自然界分布較廣，另外一些規(guī)律也是由那個元素本身的性質(zhì)決定的，例如講元素的合成過程決定了它的豐度大小，例如講鋰鈹硼，它是作為氫燃燒的一部分轉(zhuǎn)化為氦了，因此講他的豐度降低，導致宇宙中鋰鈹硼虧損，而氧和鐵的高豐度是由于這兩種元素，要緊是氫燃燒的穩(wěn)固產(chǎn)物因此講豐度較高。這一張圖是碳質(zhì)球粒隕石，這是地球上發(fā)覺的碳1，C1型碳質(zhì)球粒隕石的元素豐度與太陽系元素豐度的對比在那個地點面包括太陽系的揮發(fā)性元素和非揮發(fā)性元素都有，那么我們能夠看得出來，球粒隕石的元素豐度幾乎同太陽系的非揮發(fā)性元素的豐度完全一致，他在一條線上分布。那么與揮發(fā)性那個元素豐度差不比較大，那個規(guī)律呢，專門有意思，也是專門有意義的在地球化學中，我們能夠使用碳質(zhì)球粒隕石化學成份來估量太陽系中的非揮發(fā)性元素的豐度，因為他是一致的和地球形成之初的元素豐度。第二個確實是地球和地殼的元素豐度，我們明白地球是目前所知的唯獨適合生命生存的星球，地球有著專門的不同于其他行星的地球化學特點，正是如此的特點使得他充滿生氣和人類居住的家園，那個圖是從月球上看到的地球，這是1972年阿波羅斯七號宇航員從距離地球三萬五千公里處看到的藍色的地球，這是地球系統(tǒng)，空氣、水、土地和生命這是漂亮的星球的景象，那么地球是一個分異中的星球，他的分異，早期地球是混沌的也是均一的，那個圖解是一個均一的星球，那么地球形成之初就開始分異，第一他是形成地核和地幔，在那個形成的過程中，是輕物質(zhì)上升重物質(zhì)下沉，然后呢，在分成了不同的層圈也確實是我們所講的地殼從地幔中生長形成了地殼，那么就有了地殼、地幔、地核不同的層圈，這是一個地球的結構示意圖，那么我們關注的確實是地球元素的豐度，地球元素的豐度有幾種研究的方法。那么，現(xiàn)在總結有三種。一種叫隕石類比法，第二種確實是地球模型和隕石類比法，第三種確實是地球物理類比法。隕石類比確實是直截了當用隕石的化學成份通過算出平均來求出地球的元素豐度，地球模型和隕石類比確實是在一定的地球模型基礎上求出各圈層質(zhì)量及比值，然后選擇隕石類型和隕石相化學成份代表各圈層元素豐度，最后用質(zhì)量加權平均法求整個地球元素豐度。地球物理類比確實是成殼模型的地球物理類比法。那么，地球的元素豐度及其規(guī)律是什么呢？我們看一看這一張圖，地殼是分為大陸地殼和大洋地殼，大陸占地球表面的面積的41%，質(zhì)量是占整個陸殼質(zhì)量的79%，大陸是人類生活和獵取資源的要緊場合，因此大陸地殼是地殼化學組成研究的中心，大陸地殼的密度是每立方厘米是2.8克，而洋殼的密度是每立方厘米3.2克，軟流圈的密度每立方厘米3.3克，這確實是我們前面談到的板塊構造，什么緣故大陸板塊漂在軟流圈之上的緣故，也是什么緣故俯沖帶大洋板塊都深深扎魯入到大陸板塊之下的緣故。大陸地殼是由氧化的低密度的巖石組成的，也使得大陸高于海平面，大陸地殼這種特點在太陽系是獨一無二的，也明顯有不于洋殼和地幔的成分，大陸地殼他僅占地球總質(zhì)量的0.35，然而最重要的是不相容元素，在大陸地殼中的總量占這些元素在地球中總量的20%以上，因此講大陸地殼是一個重要的地球化學儲庫，大陸地殼的平均厚度是37到40公里，最厚的喜馬拉雅山脈能夠達到80公里，大陸又分為花崗質(zhì)的上部陸殼和較基性的下部陸殼，大陸地殼不容易返回地幔，已知最老的大陸地殼年齡是44億年，而洋殼，大洋地殼的厚度不足10公里，另外現(xiàn)有洋殼差不多上中生代以來的產(chǎn)物差不多上沒有花崗巖同時不存在如大陸那樣的明顯垂向的分層。目前世界上最深的科拉半島大陸超深鉆確實是俄羅斯的超深鉆他的深度也只有12公里，因此講離我們探究那個地殼，整個地殼的那個組成特點還差專門遠，因此講人們能夠直截了當觀看和研究的部分，通常僅限于大陸的上地殼，大陸的中下地殼難以直截了當觀看，代表性的樣品也不易獲得，這就使得確定深部地殼，專門是下地殼的組成成為大陸地殼研究的一個難點，大陸地殼的化學成份有幾種研究的方法，一種叫巖石平均化學組成法，這確實是克拉克他們的研究方法。第二個叫細粒碎屑沉積巖法，那個方法專門有意思，我們簡單的看一看圖，在那個圖解上這是一個稀土元素的配分圖，在那個圖解上反映了澳大利亞的后太古宙的泥質(zhì)巖，北美的頁巖，歐洲的頁巖組合樣以及中國東部后太古宙的泥質(zhì)巖組合樣。那么這些泥質(zhì)巖的稀土元素組成模式跟現(xiàn)今大陸上地殼，下面那個圖是現(xiàn)今大陸上地殼的那個稀土元素配分模式他的形狀是完全一樣的，如果我們將泥質(zhì)巖的稀土元素含量再降低20%到30%那么跟現(xiàn)今大陸上地殼的稀土元素含量就相當了，那么大陸上地殼稀土元素含量之因此比泥質(zhì)巖低，那是因為大陸上地殼還有稀土元素專門低的碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖，這一張圖解是講明什么呢？確實是戈爾德斯密特當時在挪威工作，就發(fā)覺挪威南部冰川熔化沉淀的細粒黏土，細粒冰川黏土，是冰川所經(jīng)地區(qū)初露原始的一個天然平均樣品，代表了大面積結晶巖石的平均化學成份，因此他只分析了77個樣品，同時運罷了平均值，那么大部分元素的含量與克拉克與華盛頓的研究結果一致，那么那個就反映出，那個泥質(zhì)巖的化學成份能夠反映出大陸地殼的平均成分，因此那個方法是專門巧妙的。然而那個方法呢，他的缺點確實是不能給出大陸上地殼主量元素的分布，對微量元素的研究也只限于稀土元素，銥、釷、鈧、鈷這些呢，確實是元素在海水和上地殼的比值比較低的，比較低的就不容易進入海水，確實是不溶的元素，或者中等程度的不容元素，那么專門多作者基于這么一個缺點，專門多學者對大陸上地殼主量以及許多微量元素豐度的估值均取自那個Shawetal等人在上世紀六十到八十年代對加拿大地盾的研究。第三個確實是大陸地殼生長歷史法，第四個大陸地殼剖面法，第五是區(qū)域大規(guī)模去取樣和分析，這方面我們國家的高山等學者在這方面做了專門多的研究，包括中國地質(zhì)科學院“廊坊音譯”，物化碳研究所的鄢明才和遲清華也獲得了中國東部元素的豐度。那么那個方法的優(yōu)點確實是上地殼元素研究豐度研究最可靠也是能夠同時研究所有主量微量元素的唯獨方法，然而缺點確實是他又費時費勁費鈔票，因此講世界上迄今也只在加拿大地盾和中國東部開展過如此的地殼元素豐度的研究。另外還有火山巖的深部地球包體研究法和地球物理學。那么通過對出露地表大陸地殼剖面，深部地殼包體、實驗巖石學和地球物理測深等多學科的研究，揭示出大陸的地殼的結構和組成具有以下的特點。這是一個大陸地殼的組成模型，我們看那個紅線的，把大陸地殼分為上地殼中地殼和下地殼，那么下地殼和地幔之間確實是我們所講的莫霍不連續(xù)面，那么從溫度來講，地溫梯度向下是增大的，只只是造山帶的溫度梯度，地溫梯度要比年輕的地殼地溫梯度要大，那么地盾的那個地溫梯度實際上確實是老的那種溫度梯度更小，那個地殼組成的模型也是按照地球物理來測得的，我們能夠看右邊的那個地震波，他的波束逐步的從上地殼的5.9到6.5每秒公里到那個下地殼的每秒6.5到7.5公里，到了地幔就更增大到每秒8公里，那么大陸地殼就由上中下地殼組成，平均厚度是37公里，那么地震波P波的速度是每秒6.55公里，全球的大陸上地殼平均厚度12公里，中地殼11公里，下地殼厚度是14公里，這是第一個特點。第二個，隨著深度增大，溫度壓力加大，變質(zhì)程度升高，巖石對應不同的變質(zhì)相，那么上地相要緊是立天巖相和微電子的巖石組成，包括那個沉積巖和花崗巖侵入體，中地殼要緊是一些較散巖層組成，下地殼是成分不同的麻粒巖相組成，從上地殼到下地殼侵入巖的成分由酸性變成基性，這是大洋地殼的組成模型，那么從上向下，它的深度大洋地殼也確實是10公里左右，那么最上部是沉積物和沉積巖，然后是正狀熔巖，成狀的巖石，再向下確實是垂直稀狀的巖墻，再下面確實是輝長巖，再深處確實是成狀輝長巖，然后確實是莫霍面，現(xiàn)在人家表明了，大陸地殼成分是中性花崗山長質(zhì)的，二氧化硅的含量達到59.1%，而大洋地殼的成分是基性玄武質(zhì)的，它的二氧化硅含量低，49.5%。這一張圖是一個稀土元素配分圖，確實是上中下地殼的，球粒隕石標準化曲線，那么我們能夠看得出來，那個上地殼富集了氫稀土圖，那么下地殼虧損氫稀土，同時上地殼有明顯的鈾的負專門。這是一個總地殼組成一個表，那么這是總地殼組成的元素的含量表，這一張圖是總地殼組成中不相容元素富集程度的表，關于相容元素和不相容元素我們后面還能夠再給大伙兒詳細的講，那么在這一張圖上，有一個專門有意思的特點，確實是銣、釷、鈾、銥、鉛這些元素差不多上在地殼上富集的元素，看他那個相對含量差不多上比較高的，那么這些確實是我們所講的放射性元素或者是不相容元素，那么鉛的含量增高，他是釉土的放射性衰變產(chǎn)物有關，那么虧損的元素，地殼中虧損的元素要緊是鈦、鈮和鉭這些元素，那個大陸地殼的成分原始地幔標準化分布型式也是一樣，能夠看得專門清晰，因此他跟原始地幔相比了，大陸地殼明顯富集大離子的腐蝕元素和氫稀土的元素，富集鉛、鋁、釫、鎨、鋰、鉭、鈦這是島弧巖漿巖的特點，這也正是提出了大陸地殼增長要緊發(fā)生發(fā)島弧環(huán)境的，那個認識的一個重要的地球化學依據(jù)，他是從地球化學那個元素的分布來反映出來的，我們看這一張圖，那么大陸地殼的那個紅的那個曲線和那個藍的那個島弧玄武巖的曲線形狀差不多上是一致的，反映出來島度的巖漿巖和大陸地殼的巖漿巖的特點是類似的，而關于大洋中脊的玄武巖正好跟他們是一個近相的關系，那個大陸地殼富集不相容元素而造成了大洋中脊的玄武巖他是虧損的，那個不相容元素，因此講大洋中脊玄武巖是那部分，確實是地幔中生長出地殼以后，留下的那個，我們叫做虧損地幔，那么虧損地幔那個巖石的部分中形成了巖漿侵入形成的玄武巖，叫大洋中脊玄武巖。下面我們研究一下克拉克值研究的地球化學意義，怎么講它有什么樣的化學意義。第一談一下化學反應制動原理。揮發(fā)性的陰離子在地球表層富集。據(jù)克拉克值陰離子（O，S，F(xiàn)，Cl等）與陽離子總摩爾數(shù)大體相當或略有盈余，而加上地?；蛴玫厍蚩傮w運算，陰離子總量不足。按照熱力學原理，元素參加化學反應順序按反應生成自由能（-△G）由大到小順序進行。那些形成氧化物和硫化物（-△G）都小的元素，陰離子不足時只能呈自然元素，如∑Pt，Au，Hg，Ag等—親鐵元素。在陰離子中，O豐度大大高于S，F(xiàn)，Cl等，自然界氧化物種類遠大于其他化合物。Fe在陽離子中豐度專門大，在爭奪陰離子的“競爭”中，F(xiàn)e它同時具有親硫、親氧和親鐵三重性。O不足時，元素與O化合按-△G值由大到小順序進行，到Fe因豐度高，耗盡剩余O，余外Fe與硫化合或呈自然鐵，使自由能排在FeO后面的元素不能與氧結合。鐵起了“制動劑”作用。在與硫化合的順序中，鐵同樣起“制動劑”作用。因此在自然界中我們能夠看到黃鐵礦確實是鐵的硫化物；也能夠看到赤鐵礦、褐鐵礦，確實是鐵的氧化物；在一定的環(huán)境下，你還能夠看到自然體。地殼元素分布特點：對地殼元素分布研究表明元素相對平均含量極不平均，豐度最大（O-45.6%）比豐度最小元素（Rn，7×10-17%）大1017倍，相差十分懸殊。按克拉克值遞減順序排列，含量最多的前3種元素（O，Si，Al）占地殼總重量81.3%；含量最多的前8種元素（O，Si，Al，F(xiàn)e，Ca，Na，K，Mg）占總重量99.1%，其他元素只占0.9%。地殼種微量元素分布極不平均，豐度相差107倍。這是一個示意的，整個地球合地球地殼中元素的相對豐度，最多的是鐵，然后是氧、硅、鎂、鎳、硫、鈣、鋁，其他元素的含量不足1%。在地殼中最多的是氧，然后是硅、鋁、鐵、鎂、鈣、鉀、鈉，其他元素合起來不足1%。那個也是地殼的化學組成、巖石組成合礦物組成的一個特點。從化學組成，8種元素：氧、鋁、硅、鐵、鈣、鎂這些元素的含量豐度占99.1%，而其他元素組成小于0.9.我們看一看元素的組成要緊是氧、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀，其他元素分不小于0.9%。跟元素的組成相對。我們巖石的組成，下面是巖石的組成，巖石組成要緊是花崗巖，然后是片麻巖，從成分上講，片麻巖也是花崗巖的一類，花崗片麻巖；另外確實是玄武巖、灰藏巖、角產(chǎn)巖（音譯）等等，這些占了百分之八十幾。從礦物組成來講，也是跟我們講的元素的分布是有關系的，要緊是以石英，堿性倉石、協(xié)倉石和灰石為主，差不多上以氧、硅、鋁礦為主。第二個地殼中元素分布變化的規(guī)律是隨著原子序數(shù)增大克拉克值減小。偶數(shù)元素的總分布量大于奇數(shù)元素的總分布量，這也是符合奧多-哈根斯法則的。與太陽系元素分布規(guī)律差不多相同。講明地球、地殼在物質(zhì)組成上同太陽系其他部分具有統(tǒng)一性。第三個確實是地球、地幔、地殼10種元素的分布。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；地幔：O＞Mg＞Si＞Fe＞Ca＞Al＞Na＞Ti＞Cr＞Mn；地殼：O＞Si＞Al＞Fe＞Ca＞Na＞K＞Mg＞Ti＞H。與太陽系相比，地球、地殼貧H，He，Ne，N等氣體元素，表明宇宙物質(zhì)形成地球時氣態(tài)元素散失。與地球地幔相比，地殼貧Fe，Mg，富Ai，K，Na，Si等元素—較輕易熔堿金屬和鋁硅酸鹽在表層富集，較重難熔鎂鐵硅酸鹽和鐵下沉在地幔地殼富集。第四確實是大陸地殼總體成分為安山質(zhì)或花崗閃長質(zhì)。微量元素。不管上中下地殼或地殼整體均明顯虧損Nb，Ta等高場強元素合富集Pb。這種特點與島弧巖漿巖相同，而不同于板內(nèi)巖漿巖，講明現(xiàn)今大陸地殼主體形成于島弧環(huán)境。第六個對應于地震波速隨深度增加，大陸地殼成分存在明顯垂向分層，從上地殼至下地殼隨著SiO2含量降低，不相容元素含量也逐步降低，相容元素含量逐步升高。第七，大陸上地殼具有明顯Eu負專門，大陸上地殼具有明顯Eu正專門。結論：元素克拉克值不僅取決于元素原子核的結構和穩(wěn)固性（決定宇宙中元素豐度的因素），同時又受地球形成前、形成時以及地球存在時期物質(zhì)演化和分異阻礙?，F(xiàn)今地殼元素豐度特點是由元素起源到地殼形成和存在這一漫長地質(zhì)時期內(nèi)元素演化歷史的總體體現(xiàn)。元素克拉克值反映了地殼的平均化學成分，決定著地殼作為一個物理化學體系的總特點及地殼中各種地球化學行為的重要因素，又為地球化學提供了衡量元素集中或分散程度的標尺。相容性因素：指在礦物巖漿分配過程中要緊富集在礦物中的元素。不相容因素：指要緊富集在巖漿中的元素?；舴蚵岢觯捎诖箨懙貧な窃嫉蒯２糠秩廴谛纬傻?，因此將大陸地殼的元素豐度對原始地幔標準化后的比值能夠定量衡量元素的相容性。比值越大，元素的相容性越小，越不相容，相對地幔在地殼中越富集。克拉克值阻礙元素參加地球化學過程的濃度(強度)，從而支配元素地球化學行為。分布量最多的前7種元素（O，Si，Al，F(xiàn)e，Ca，Na，K）在地殼中易于富集成礦，行成數(shù)量眾多、分布廣泛且規(guī)模龐大的礦床。如鐵礦床、鋁土礦床、石灰?guī)r和鹽類礦床等。堿金屬Na，K，Rb，Cs,因克拉克值差異在地殼中出現(xiàn)不同地球化學行為。Na和K有較大濃度，形成各種獨立礦物或沉淀出易溶氯化物，形成巖鹽和鉀鹽礦床。相反，Rb和Cs克拉克值低，(Rb：0.015%，Cs：3.7×10-7)，濃度亦低，難于達到飽和，不形成獨立礦物，分散在要緊含K礦物中。第四，元素形成礦物的數(shù)目受克拉克值制約。實驗室人們能夠制備出元素的任意濃度，但在地殼各種體系中，元素濃度受到克拉克值專門大的限制。這不僅造成化學性質(zhì)相近而地球化學行為各異的情形，也導致人造化合物數(shù)目達數(shù)萬、數(shù)十萬種，而自然界化合物數(shù)目卻專門有限。目前自然界已知礦物只有3500多種，且要緊為氧化物、硫化物、碳酸鹽以及自然金屬等7大類。科維亞特科夫斯基（1977）統(tǒng)計了元素克拉克值與形成獨立礦物數(shù)目的關系，指出元素形成礦物的數(shù)目與其豐度呈正有關。求得回來方程：N=200≤√K×1.5±1。N-形成礦物的數(shù)目；K-原子克拉克值（%）；N與K成正比。在雙對數(shù)坐標圖上擬合為一條直線，約有一半因素處于直線上下×1.5±1范疇內(nèi)。第五，克拉克值是阻礙元素遷移和集中、分散等地球化學行為的重要因素。①克拉克值為闡明地球化學省提供了標準，而地球化學省則是礦床集中產(chǎn)出的地區(qū)。我國南嶺地區(qū)為鎢錫的地球化學省，也是大中型鎢錫礦的集中區(qū)。南嶺地區(qū)是世界上最大的鎢錫成礦省。中國鎢礦等于國外全部鎢礦探明儲量的3.6倍，而南嶺地區(qū)鎢礦占全國探明儲量80%，錫礦占55%，是世界上最大的鎢錫成礦省。1999年開始在全國開展多目標生態(tài)地球化學調(diào)查。農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為對象，研究地球表層介質(zhì)-土壤、水等中元素及化合物對作物生長發(fā)育所產(chǎn)生的阻礙和最終成效（生態(tài)效應）。這張圖是哺乳動物差不多營養(yǎng)元素地球化學分類，黑三角是差不多營養(yǎng)元素，H，C，N，O，Na，Mg，K，Ca，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zn，Au等等，其中Se是專門重要的。這是一張人體致病因素地球化學分類—致癌、致畸形和致死胎的元素。黑三角是差不多證明的致癌元素，右下黑三角是致畸形元素。中國新一輪國土資源大調(diào)查1999起始1：250000多目標地球化學調(diào)查：地質(zhì)調(diào)查為主，生態(tài)環(huán)境為主體。目的：地學研究、資源、環(huán)境。1.第四紀地質(zhì)。2.資源潛力，礦產(chǎn)資源-油氣、地熱，土地資源-土地資源質(zhì)量。3.生態(tài)環(huán)境-地球化學生態(tài)效應關于農(nóng)業(yè)、環(huán)保、都市、衛(wèi)生、地點病產(chǎn)生的作用和阻礙。打算從1999年到2010年完成，通過11年的時刻。研究結論：（1）、大量元素要緊是有害和重金屬元素在表層土壤中富集，人類活動和近代工業(yè)污染了土壤。（2）、沿長江流域發(fā)覺了長達數(shù)百公里的鎘等重金屬專門，源自云貴川等西南低溫礦化帶。（3）、我國南北長江黃河兩大流域帶因地理氣候不同，形成截然不同的元素表生遷移規(guī)律和生態(tài)特點。（4）、不同生態(tài)地球化學區(qū)有特點的表生遷移特點。（5）、發(fā)覺了大片地點病病原區(qū)和致害元素。（5）、查明了多處富營養(yǎng)元素地區(qū)，為合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)種植和開發(fā)綠色無公害農(nóng)業(yè)區(qū)提供依據(jù)。②濃度克拉克值：某元素在某地質(zhì)體中的平均含量與其克拉克值之比。濃度克拉克值是衡量元素集中或分散程度的良好標尺。當濃度克拉克值＞1時，意味著該元素在某地質(zhì)體中比在地殼中相對集中，當濃度克拉克值＜1時，意味著分散。第六，克拉克值是進行礦產(chǎn)資源評判的重要指標。礦床是有用礦物和有用元素的結合體。當元素富集到能夠在經(jīng)濟上開采而獲利后就構成了礦床。①元素濃集系數(shù)—元素在礦床中的最低可采品位與其克拉克值的比值。濃集系數(shù)表明該元素形成礦床的難易程度。Fe的濃集系數(shù)6，只要比克拉克制富集6倍就能夠形成鐵礦床。Cu濃集系數(shù)位80，形成礦床的難度比鐵大得多。鉬460，汞是10000，鉍是1250000，講明這些元素形成礦床的難度越來越大。因此如果它們形成礦床，講明它們的活動性也是專門大的。稀有和貴金屬濃集系數(shù)數(shù)百、數(shù)千、甚至數(shù)萬。形成礦床需要專門高的富集程度。Mo需要富集460倍，汞10000倍，鉍1250000倍，這些元素在克拉克值基礎上富集數(shù)百到數(shù)萬倍才能成礦。成礦難度大，找礦難度也大。元素富集成礦不完全取決于克拉克值，還取決于其地球化學性質(zhì)即元素遷移能力和活動性等。如Au的濃度系數(shù)6000，但金的大型超大礦床專門多，表明其活動和遷移能力專門強。元素在地殼某些地段富集成礦講明它們具有強烈的集中能力。這是世界上最大的斑巖銅礦床-Cu金屬儲量6900萬噸。地球化學（四）微跡元素地球化學及其研究意義張德會：我們現(xiàn)在講第四個咨詢題，講第四部分內(nèi)容，確實是微元素地球化學及其研究意義。由于那個時刻短，我們剛才講的是元素的豐度，元素在地球太陽系中的分布和分配。那么在地球化學中有兩個專門重要的確實是地球化學關于地質(zhì)學的最大的奉獻，確實是有兩個它的方法，一個確實是微跡元素地球化學，第二個確實是同位素，因為剩下的時刻不多，我們要緊講這兩個咨詢題。它的原理和方法第一是微跡元素及其分類我們把在各種地質(zhì)體系中成微量或者恒量確實是一樣小于，質(zhì)量百分比小于0.1%的元素叫做微量或者微跡元素。那么微量元素微跡元素在體系中的濃度專門低，因此講它們一樣難以形成一種獨立相，因此這些元素是以次要的組分存在于其他組分所形成的礦物中，包括礦物的固溶體、溶體或者溶液中，前面這一張圖我們差不多看到了微量元素確實是除了那幾個常量元素以外，總量加起來小于1%的這些元素，那么按照含量能夠?qū)υ剡M行分類，確實是主量，元素中間占絕對含量的確實是大于0.1%的元素，少量元素確實是不太豐富的主量元素包括鈦錳磷這些元素，微跡元素也叫微量元素，是指巖石中含量小于0.1%的元素一樣用PPM，PPM確實是10的負6次方，或者是每克、微克或者是PPB，PPB確實是10的負9次方，又叫每克納克來表示，這是元素周期表，我們看到那個黃色的確實是主量元素，那個碳、氧、鋁、硅、磷、鈉、鉀、鎂、鈣、鈦、錳、鐵確實是這些元素，除此以外差不多上在地殼中，地球中都屬于微跡元素。我們還能夠按照元素的巖漿作用的行為進行分類，確實是我們前面談到的相容元素和不相容元素，確實是當巖石發(fā)生了部分熔融或者接近分異的時候，會顯現(xiàn)溶體相和結晶相兩相，礦物相兩相，微量元素就能夠選擇性進入這兩相，那么相容元素確實是分配系數(shù)遠遠大于1，優(yōu)先進入礦物相，或者是那個在部分熔融中插6相，固相，不相容的元素是優(yōu)先進入溶體相，那么他的相容性是取決于共存的礦和溶體的，我們這張表確實是一些一般使用的在玄武巖鞍山巖中的元素的分配系數(shù)，XS除以XL確實是固相和溶體相的分配系數(shù)，我們能夠看得出來大部分，銣、鍶、鋇、鎳、鎘，那個銣、鍶、鋇差不多上差不多上小于1的，然而那個鎳和鎘能夠大于1，而藍系也確實是我們所講的稀土元素一樣都小于1，確實是所謂不相容元素。不相容元素還能夠進一步進行劃分，那么確實是小原子半徑、高電荷的高場強元素一樣都相對不爽朗，像稀土元素，像釷、鈾、鍶、釬、鎬、鉿、鈦、鈮、鉭這些差不多上相對不爽朗的元素，叫高場強又叫HFS1，那么第二種確實是低場強的大離子親石元素，這些元素是專門活動的，專門是有流體相存在的時候，像鉀、銣、铦、鋇、鍶、鈾差不多上如此的。那么什么是場強呢，那個元素的電荷和其半徑的比值我們叫場強，實際上相當于我們在化學上講的電離勢或者離子電位，一樣來講電荷與半徑的比值大于3.0確實是高場強元素，小于3.0確實是低場強元素，我們能夠用一張圖來反映那個離子電位，確實是場強的咨詢題，那么橫坐標是離子電荷，縱坐標確實是離子半徑，那么那個離子半徑呢，他是有關于，實際講分配系數(shù)是一個相對的，相容元素不相容元素是一個相對的概念，我們以什么呢，確實是那個元素呢，能夠類質(zhì)同相替代礦物中的鈣鎂鐵為標準，因此現(xiàn)在我們這張圖上，那個黑色星號的確實是鈣鐵鎂這些元素，要緊是顯現(xiàn)在單斜輝石的，那么這張圖確實是元素在單斜輝石和溶體之間分配系數(shù)的等值線，那么他的離子半徑和離子電荷越靠近鈣鎂鐵的相容性就越強，遠離的確實是相容性越小，也確實是越不相容，因此我們剛才看到的大離子腐蝕元素確實是那個左上方的銣、鉀、鋇、鍶都屬于不相容元素，那么右上方，靠下一點上方的都屬于高場強元素，像鈮、鏜。那么操縱微跡元素的行為地球化學規(guī)律，專門經(jīng)典的叫能斯特分配定律和分配系數(shù)，那么操縱元素微跡元素行為的第二規(guī)律包括微觀的規(guī)律和宏觀的規(guī)律，微觀的規(guī)律有地球化學親和性，類質(zhì)同相法則，晶體場理論，過渡金屬，那么歸納為確實是不晶體化學因素，包括原子離子半徑，配位數(shù)，原子離子極化、最緊密堆積等等。那么宏觀規(guī)律確實是體系的性質(zhì)和熱力學規(guī)律的阻礙，像體系的化學組成，溫度、壓力、氧化還原電位等等。我們講地球化學過層的氧化實際上是元素在共存各相，液相、固相、固相固相，液相氣相，固相氣相等等之間的分配過程，自然過程中，主量元素和微跡元素在各相間的分配行為是不一樣的，主量元素他是形成自己的獨立礦物，那么它在各相的分配它要緊是受相率操縱，我們明白化學中的相率，f=K-Φ+2，F(xiàn)是自由度數(shù)，Φ是相數(shù)，K是主分數(shù)，那么這是常量元素，而微量元素由于它不形成獨立相，那么它們在固溶體，溶體和溶液中濃度專門低，因此他分配不受相率的限制，而服從的是稀溶液定律，我們也叫亨利定律，即在分配達到平穩(wěn)的時候這些元素在各相間的化學位置是相等的，那個確實是一個關于拉烏爾定律和亨利定律一個圖解，橫坐標共是元素的摩爾濃度，縱坐標是活動，那么如果是摩爾濃度高就在高Xi的非理想溶液中，我們看那個圖的右上方，元素i的行為服從拉烏爾定律，那么高摩爾濃度實際上確實是他的含量專門大，就不是微量應該是常量元素，那么拉烏爾定律a-Xi指的是什么意思？確實是理想溶液中組分的活動在數(shù)值上等于他的摩爾濃度，活度a-Xi。我們再看左下角，那個紅的圈的部分，確實是在低摩爾濃度的高度稀釋的溶液中，這確實是稀溶液了，元素的行為服從亨利定律，亨利定律是a=Hi×Xi，那么那個時候Xi要趨向于0的時候，確實是Xi摩爾濃度專門低，趨于0的時候有這么一個公式，那個地點頭Hi確實是亨利定律的常數(shù)，因此講我們所講的微跡元素都服從那個定律，亨利定律因此微跡元素的定義我們能夠如此講，只要元素在所研究的課題，低質(zhì)體巖石礦物中的含量低到能夠近似于用稀溶液定律描述他的行為的我們就叫它是微跡元素。那個地點邊有一個關于亨利定律的確實是微跡元素不形成以自己為主而成分的相，且它們在固溶體，一個溶體一個是水溶體中濃度是比較低的，差不多行為符合稀溶液定律。那么微跡元素的行為必將遵循亨利定律，也確實是在極稀薄溶液中微跡元素溶質(zhì)的活度，ai正比其與溶質(zhì)的摩爾濃度ai=khxi，我們剛才用的是h，這邊用Kh是一樣的，那非當Xi趨向于0的時候，且溫度壓力固定，那個kh確實是亨利定律常數(shù)，那個常數(shù)取決于溶質(zhì)的溶劑雙方的性質(zhì)。然后我們再看看能斯特定律和能斯特分配系數(shù)，從熱力學上講當一種礦物α相與一種液相β相，處于化學平穩(wěn)的時候，微跡元素i就將在兩相間進行分配，而分配