地球化学期末考试重点.doc

(完整版)地球化学期末考试重点
地球化学：研究地球及子系统的化学组成、化学机制和化学演化的科学.地球化学研究内容：元素在地球及各子系统中的组成；元素的共生组合和存在形式；元素的迁移；元素的地球化学演化;元素在自然界中的行为
元素丰度：元素在宇宙体或较大的地球化学系统中的平均含量称为丰度。元素的丰度取决于核素的性质
克拉克值：各种元素在地壳中平均含量的百分数。
浓度克拉克值：某元素在某一地质体中的平均含量与该元素克拉克值的比值。
宇宙中元素丰度特征规律:①H。He最多，H/He为12。5，总含量98％；②轻元素丰度随原子序数曾加指数递减,Z〉50,丰度低且几乎不变，丰度曲线近水平；③原子序数为偶数其丰度远高于相邻奇数元素；④与He相邻的Li，Be，B丰度低，在较轻元素丰度范围，是非常亏损的元素,在元素丰度曲线，O,Fe呈明显峰出现,是过剩元素；⑤Tc,Pm无稳定同位素，宇宙不存在，序数大于83（Bi）的元素也没有稳定同位素，都是Th，U的长寿命放射成因同位素，丰度曲线上空缺；⑥质量数为4的倍数的核素或同位素有较高丰度.
陨石分类：（1）球粒陨石质陨石：①碳质球粒陨石②普通球粒陨石③顽辉球粒陨石（2）非球粒陨石质陨石：①原始无球粒陨石②分异的无球粒陨石（无球粒陨石，石铁陨石，铁陨石）
陨石研究意义：陨石物质的平均成分为非挥发性元素的相对丰度提供了最好的信息，元素的宇宙丰度表在很大程度上是基于陨石分析的基础上确定的。
月球的化学成分：月球整体是由硅酸盐矿物组成的固态球体。月球高地岩体类型：斜长岩、富镁的结晶演、克里普岩。月海岩石玄武岩类型：高钛,低钛、极低钛。月海玄武岩主要矿物：辉石、富钙长石及富镁橄榄岩。
地球组成：地壳、地幔、地核、水圈、大气圈
九大行星的分类:地球和类地行星，包括地球、水星、金星和火星;巨行星，包括木星和土星；远日星星，包括天王星、海王星和冥王星
大陆占地球表面的41％，大陆一般分为：①花岗质的上地壳②云英闪长质的中地壳③玄武质的下地壳
大陆的化学成分意义:认识地球形成和演化、制约化学地球动力模型的基本边界条件。
地壳的研究方法：1、通过对大区域出路的不同岩石进行系统取样和分析。2、对细粒碎屑沉积岩进行研究（缺点：不能给出大陆地壳上主量元素的丰度）。
地幔分类:①原始地幔（地幔+地壳）②亏损地幔 .
地幔占地球质量的2/3；
地幔化学组成研究方法：宇宙地球化学方法、来自地幔火山岩中的地幔包体、产于造山带来自地幔的阿尔卑斯型橄榄岩、代表部分熔融岩浆提取形成洋壳后残余地幔的深海橄榄岩、对幔源火山岩的研究、高温高压实验研究、地球物理研究.
原始地幔元素分类:难溶元素；主要组分（过渡族元素）；中等挥发元素;高度挥发元素
太阳中造岩元素丰度最高六元素：Mg，Si，Fe,S，Al，Ca，
亏损地幔：指产生未受富集地幔和地幔柱组分污染的MORB地幔
对地核的研究方向：对其化学组成研究主要通过地球物理、陨石、地球整体和地幔的化学组成以及高温高压试验等方面开展。地核主要由Fe-Ni合金组成，含有5％—10％的轻质量元素，占地球质量的32.4%。
地核元素丰度:Fe：85.5%Si：6.0%Ni：5。20%S：1.90％
地壳元素的丰度特征:1）。 地壳中元素的相对平均含量是极不均一的，丰度最大的元素是O：47％，与丰度最小的元素Rn的6x10—16相差达1017倍。相差十分悬殊。 2）。 对比地壳、整个地球和太阳系元素丰度数据发现,它们在元素丰度的排序上有很大的不同.3）. 地壳中元素丰度不是固定不变的，它是不断变化的开放体系
元素结合主要规律：地球化学亲和性、类质同相。
自然体系中元素赋存形式(赋存状态)定义：指元素在一定的自然过程中或演化历史中某个阶段的状态及其共生元素之间的结合关系.
自然体系基本特征：地球化学研究的是自然化学元素在自然体系中迁移演化的规律.
元素赋存形式：①元素在固相中:独立矿物;类质同像；超显微非结构混入物;吸附形式；与有机质结合的形式。②元素在水流体相中：离子;分子；胶体;微细颗粒物
微量元素主要结合规律——类质同像
元素赋存形式的研究方法：矿物学观察及X射线衍射法、电子探针的应用、萃取法.
元素的地球化学分类原则:地球化学类是在元素周期表基础上和元素的自然组合及各种地球化学特征进行分类
元素结合基本规律：晶体化学因素是元素结合规律的核心内容，在元素的地球化学亲和性，类质同像等基本规律也明显受到这一核心因素的控制。
元素地球化学亲和性:在地球化学作用过程中元素形成阳离子的能力和所显示出有选择地与某种阴离子结合的特性。戈尔施德密特分类是以地球起源和内部构造的假说为基础，根据化学元素的性质及其在各地圈内的分配将元素分为五类：亲和性包括: 亲石元素、亲铜元素、亲铁元素、亲气元素、亲生物元素
类质同相:矿物在一定的物化条件下结晶时，晶体结构中某种质点被其他类似的质点所代替，结果只引起晶格常数的微小变化，而晶体的构造类型、化学键类型等均保持不变的现象。
类质同象置换的条件：内部控制因素（晶体化学条件):化学键性相同或相似；院子或离子半径相同或相近；正负离子保持电荷平衡；松散的矿物晶体构造.外部环境物化条件：组分浓度；温度压力；氧化还原电位。
类质同像置换法则:戈尔德施密特类质同相法则：①当两种离子电价相同、半径相似时，半径较小的离子优先进入矿物晶格，导致有较小离子半径的元素集中于较早期结晶的矿物中，而离子半径较大的矿物则集中于较晚期结晶的矿物中②当两种离子的半径相似而电价不等，则较高价的离子优先进入较早结晶的矿物晶体，而集中于较早期结晶的矿物中，称“捕获”；较低价离子集中于较晚期的矿物中,称为被“容许”③隐蔽法则：若两种离子具有相似的半径和相同的电价，丰度高的主量元素形成独立矿物，而丰度低的微量元素将按丰度比例进入主量元素的矿物晶格，称为被主量元素所“隐蔽".林伍德电负性法则：当阳离子的离子键成分不同时，电负性较低的离子形成较高离子键成分的化学键，它们优先被结合进入矿物晶格。
标型元素组合:同一种矿物在特定的成因下往往只富含某些特征的类质同相元素组合,据之可以推断矿物的形成环境。故可以将有成因意义的元素组合称为标型元素组合.
过渡元素21Sc—30Zn十个，其中 Fe（26）最重要
晶体场理论概要:晶体场理论是研究过渡族元素化学键的理论,它在静电理论的基础上,应用量子力学和对称性理论、群论的一些观点，重点研究配位体对中心离子d轨道或f轨道的影响,以解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质。
晶体场理论内容:过渡族元素原子电子层结构特点；晶体场分裂和晶体场分裂能；五重简并;晶体场稳定能；电子的高、低自旋状态；八面体择位能。
微量元素的定义：指构成物质的常量元素之外的，用现代分析技术可以检测出来的所有元素.微量元素存在形式:矿物快速结晶过程中陷入囚禁带内；主晶格间隙的缺陷中；固熔体中以类质同像替代主要元素的原子/离子。微量元素在矿物中的存在形式：固溶体、吸附、显微晶体.
微量元素地球化学示踪作用：①岩浆成岩过程和演化过程的鉴别；②变质岩原岩组成及烟花历史示踪③壳-幔循环作用的微量元素示踪④成岩构造环境的判别⑤成岩成矿物理化学条件的示踪⑥地球历史中灾变事件的微量元素地球化学证据⑦微量元素在古文化传播及刑侦方面的示踪作用⑧微量元素的生物学效应
稀溶液性质：在稀溶液中，溶质之间的作用是微不足道的，溶质与溶剂之间的相互作用，制约溶质的性质。
亨利定律：微量组分活度与其摩尔浓度称正比。αi=K×χi溶质，K为亨利常数，χ为组分浓度
亨利定律适用范围取决于通过相同替换机制进入该晶体的所有微量元素浓度。
能斯特定律定量描述了微量元素在平衡共存两相之间的分配关系
在给定T、P条件下，溶质i在两项之间的活化度为一常数
Χαi/χβi=D*i（P,T）
部分熔融作用：地壳形成和分异演化过程中最重要的地质作用.
模式平衡部分熔融模型规律：
不相容元素（￣D i〈1）在熔体中富集的最大浓度不超过￣D i=0的曲线；当￣D i=0时，Cil/Ci0=1/F
相容元素：（￣D i〉1)在熔体中贫化的速度随F值的增大呈现出变缓的特征。
当F→0时（部分熔融程度很小）Cil/Ci0→1/￣D i即微量元素在所形成的熔体中富集或贫化程度最大
结晶分异过程中随结晶程度增大(F↓）为判别火成岩是通过岩浆结晶分异产物还是由不同程度部分熔融作用的重要标志之一
稀土元素(REE）:元素周期表中第三副族中的15个镧系元素.
稀土元素分组方法：①两分法：La→Eu轻稀土(LREE);Gd→Lu重稀土（HREE)②三分法:La→Nd轻稀土；Sm→Ho中稀土;Er→Lu重稀土。
稀土化学性质：物理化学性质相近，分馏作用灵敏，有良好的示踪作用
REE组成模式图:以原子序数为横坐标，样品中REE含量除以参照物质中各REE含量后获得的数据的对数为纵坐标。
REE比值：表征稀土元素整体的分异程度或某个元素相对于其他元素的分异程度。
Eu 异常：Eu 异常常用δEu表示，δEu= Eu／Eu＊ ；峰：δEu>1正异常；谷:δEu<1负异常。Eu异常的产生常常与斜长石的分离结晶或稳定残余有关。Ce 异常：δCe =2×［Ce］N／（［La]N+［Pr]N)。海水具有更强的Ce负异常，而海洋沉积物则具有Ce正异常。
同位素分类:放射性同位素;稳定同位素。稳定同位素:一般认为凡原子能稳定存在的时间大于1017年的核素就称为稳定同位素，反之则称为放射性同位素.
核衰变:自然界中的不稳定核素自发地不断放射出质点和能量，从而转变为稳定的核素。
放射性衰变反应分类：α衰变，β衰变，γ衰变，电子捕获,重核裂。
α衰变 2、β衰变
放射性同位素衰变反应性质：①衰变作用是发生在原子核内部的反应，反应结果由一种核素变为另一种核素②衰变自发的不断的进行,并有恒定的衰变比例③衰变反应不受温度、压力、电磁场和原子核存在形式等物理化学条件的影响④衰变前后核素的原子数只是时间的函数,衰变前的核素称为母体，衰变后的为子体
同位素丰度:致癌组成元素的各种同位素的原子个数的百分比例,也代表同位素的组成；如：自然界中14N：99.63％,15N：0。37％.
主要地质体中氢氧同位素组成:大气圈：氢：水蒸气:0。1％～2.8%，氢分子：0。00005%，大气中氢的同位素组成为-200‰—25‰；氧:O2中20％ CO2中0.03%大气中氧的同位素组成为23‰。
同位素分馏:体系内共存的两种物质或两种物相间，元素的同位素组成存在差异的现象.
同位素分馏分类：同位素平衡分馏，同位素动力学分馏,同位素非质量相关分馏。
影响同位素分馏的因素：①同位素质量的影响，是发生同位素分馏的根本原因，差异大,分馏大②反应温度的影响，温度越高，分馏效应减小，温度足够大时，趋近于1 ③化学键性质的影响，一般重同位素优先富集于较强的化学键中
稳定同位素地质温度计原理：运用公式：1000lnα=A×106/T2+B Α：分馏系数 T：绝对温度 A、B:常数，计算得:1000lnαA－B≈δA－δB=A×106/T2+B
放射性同位素衰变定律:－dN/dt=λN 注：N为t时刻存在的母体原子数；dN/dt为t 时刻的衰变速率;“－”:N随时间减小；λ为衰变常数
同位素地质年代学方法基本公式：
D/Ds=（D/Ds)0+N/Ds(eλt－1） D/Ds为样品现今的同位素原子数比值；（D/Ds）0为样品初始同位素原子数比值;N/Ds为母体同位素与参照子体同位素原子数比值；
求得t=1/λln｛［（D/Ds）－(D/Ds)0］/(N/Ds）+1｝
Rb—Sr法年龄测定原理：87Rb经过一次β衰变生成稳定的87Sr ，即：
87Rb→87Sr +B－+V+E初始样品中含有87Sr 同位素，则87Sr→(87Sr）0+87Rb（eλt－1）
（87Sr/86Sr）=（87Sr/86Sr)0+（87Rb/86Sr）s(eλt－1）
等时线图 MSWD值可用来评价时线的质量，MSWD越小等时线线性越好
各样品点的离散程度较大时,拟合等时线的MSWD>1；各样品点的离散程度较小时,MSWD〉1。
(87Sr/86Sr）0比值用途：①划分岩石成因类型：S型花岗岩87Sr/86Sr〉0.707，I 型花岗岩87Sr/86Sr〈0.707②研究成分和成矿物质来源。
稳定同位素组成表达方式：δ/％0=［（R样品/R标准）－1］×1000 R样品、R标准分别表示所分析样品和选定标准物质的同位素比值
稳定同位素标准物质有：①标准平均海水(SMOW）：太平洋、大西洋和印度洋500～2000m深度范围水样铵等体积混合而成,作为氢、氧、同位素的国际标准物质。②维也纳标准平均海水（V—SMOW）由蒸馏的海水与少量其他水混合而成，用于代替标准平均海水.想对于SMOW标准物质δDV-SMOW=－0。2%0，δ18OV—SMOW=0%0③碳酸盐标准物质（PDB）由美国南卡罗来纳州白垩系PeeDee组中拟箭石碳酸盐还是制成的二氧化碳,作为碳酸盐样品的碳、氧同位素标准物质。④硫同位素标准物质（CDT)分选自美国亚利桑那州铁陨石中陨硫铁.
同位素效应：组成元素的不同同位素间犹豫原子质量不同而引起它们在化学和物理性质上存在微小差异的现象成为同位素效应.
稳定同位素地质温度计原理:1000lnα=A×106/T2+B Α：分馏系数 T：绝对温度 A、B：常数，计算得：1000lnαA－B≈δA－δB=A×106/T2+B
物质循环:自然界的各种化学元素在自然动力和生命动力的作用下不断地在生态系统内进行着流动和循环的过程,构成了生物地球化学的循环.
生命元素：C、H、O、N占原子总数的99％或总质量的96%，少量元素:P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl也称为电解质。人体所需少量元素和微量元素来源于地壳表生环境,也称为人体所需的矿质元素.
地方病：硒的缺乏：克山病：地方性心肌病，谷物中硒的含量低于0.04mg/Kg.大骨节病：地方性关节病，井水中硒的含量低于0.11μg/L.
硒：硒是具有重要的生物功能的谷胱甘肽过氧物酶的组成部分，是阻止组织老化的抗氧化剂。
生物地球化学循环:自然界的各种化学元素在自然动力和生命动力作用下，在不同层次，不同大小的生态系统内,包括生物圈内，沿着特定的途径从环境到生物体,又从生物体大回归到环境中，不断地进行流动和循环的过程。
持久性有机污染物特征：①能在环境中持久的存在②能蓄积在食物链中,对有较高营养等级的生物造成影响③能够经过长距离迁移到达偏远的极地地区④在一定的浓度下会对接触该物质的生物造成有害或者有毒影响
重金属污染物：主要为砷、汞、铬、镉、铅，还有锌、铜等
重金属污染源：①工业“三废”引起的重金属污染②化石燃料的燃烧③交通来源
库:某一物质在生物或非生物环境相中被暂时固定或贮存的场所。
交换库:一些物质交换比较快的场所
生物标志物:也被称为分子化石或化学化石，是指来自生物体，经历了成岩过程而能够保持原来的碳骨架的有机化合物。
分子标志物:是指可用于相关关系研究的指标化合物,它们具有确定的化学结构，直接或间接的与母源的变化作用有关。