地球化学复习
第一部分课后习题及答案
绪论
1. 简要说明地球化学研究的基本问题。
1）地球系统中元素及同位素的组成问题；
2）地球系统中元素的组合和元素的赋存形式；
3）地球系统各类自然过程中元素的行为（地球的化学作用）、迁移规律和机理；
4）地球的化学演化，即地球历史中元素及同位素的演化历史。
2. 简述地球化学学科的研究思路和研究方法。
1）自然过程在形成宏观地质体的同时也留下了微观踪迹，其中包括了许多地球化学信息；2）自然界物质的运动和存在状态是环境和体系介质条件的函数；
3）地球化学问题必须至于地球或其其子系统中进行分析，以系统的组成和状态来约束作用的特征和元素的行为。
地球化学研究方法：反序法和类比法
第一章太阳系和地球系统的元素丰度
1.简述太阳系元素丰度的基本特征.
1）原子序数较低的范围内，元素丰度随原子序数增大呈指数递减，而在原子序数较大的范围内（Z＞45）各元素丰度值很相近。
2）原子序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素。具有偶数质子数（A）或偶数中子数（N）的核素丰度总是高于具有奇数A或N的核素。
3）质量数为4的倍数的核类或同位素具有较高的丰度，原子序数或中子数为“约数”（2、8、20、50、83、126等）的核类或同位素分布最广、丰度最大。
4）锂、铍、硼元素丰度严重偏低，属于强亏损的元素。
5）氧和铁元素丰度显著偏高，它们是过剩元素。
6）含量最高的元素为H、He，这两种元素的原子几乎占了太阳中全部原子数目的98％。
2.简介地壳元素丰度特征.
1）地壳元素丰度差异大：丰度值最大的元素（O）是最小元素（Rn）的1017倍；
丰度值最大的三种元素之和达82.58%；
丰度值最大的九种元素之和达98.13%；
2）地壳元素丰度的分布规律与太阳系基本相同。
与太阳系或宇宙相比，地壳和地球都明显地贫H, He, Ne, N等气体元素；而地壳与整个地球相比，则明显贫Fe和Mg，同时富集Al, K和Na。
3. 地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？
1)太阳系，地球，地壳元素丰度共同遵循太阳丰度的基本规律，奇偶行随元素原子序数增大元素丰度递减等，说明其形成具有同一性；
2)地壳元素丰度值最大的10个元素与太阳系、地球的相比，其组成及排列顺序有差别。地壳元素分布规律与太阳系存在差异是由于在地球形成的过程中轻元素的挥发产生；而与地球元素分布规律相比存在差异，则为地球演化过程中元素的重新分配造成，具体表现为较轻易熔的碱金属铝硅酸盐在地球表层富集，而较重的难熔镁、铁硅酸盐和金属铁则向深部集中。
4.克拉克值？浓度克拉克值？地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？
克拉克值：元素在地壳中的丰度；
浓度克拉克值：元素在某一地质体中的平均含量与其克拉克值之比，反映元素在地质体中的浓集程度；
研究意义：1）作为比较的基准，判别元素集中和分散的依据；（２）克拉克值影响元素的地球化学行为（3）编制某元素地球化学省图，研究元素成矿的可能性，进行成矿预测（4）在环境研究方面，对于污染源的追溯及治理、地方病防治，都有重要作用。
5.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律.
从超基性岩-基性岩-中性岩-酸性岩：1）Fe、Mg、Ni、Co、Cr和Pt族元素等含量逐步降低；2）Ca、Al、Ti、V、Mn、P和Se等元素在基性岩中含量最高；3）K、Na、Si、Li、Be、Rb、REE等元素含量逐渐增高；4）Ge、Sb、As等元素含量分配变化不明显。
6. 简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律.
主量元素变化规律：随物源不同而异，与火成岩和变质岩相比，在元素均一化的背景下的高度分异现象是沉积岩化学成分的重要特征。
微量元素分布规律：1)绝大多数微量元素在页岩和粘土类岩石中富集，除了在含大量铁、锰氧化物、氢氧化物，有机质硫化物和暗色岩屑的情况下，微量元素的含量一般按页岩→粉砂岩→砂岩→碳酸岩→蒸发岩依次序相继降低。只有少量元素例外，如Sr、Mn、Ca主要富集在碳酸岩石中，碱金属元素和卤族元素在蒸发岩中含量较高，Si在砂岩中含量能够最高等；
2)微量元素在富含碳质/有机质或沥青质的岩石中的含量明显增高；
3)微量元素在碎屑沉积岩中含量的变化程度与粒度成正比；
4)二氧化硅对微量元素的“稀释作用”；
5)微量元素主要富集在重粒级（比重〉3g/cm3）和高分散微粒（Φ〈1μm）的沉积岩中；
6)在单矿物岩中，与有关常量元素地球化学性质相近的微量元素含量明显增高；
7)后太古宙碎屑岩的稀土元素分布模式具有高度的一致性。
7. 区域元素研究方法及意义：区域元素丰度研究思路：（1）区域范围的确定—靶区的选择。根据工作任务和区域特征来选择工作范围（2）研究元素空间上分布规律，采集不同时代和类型的岩石样品进行测试，按各岩石在区域中所占比例求元素丰度。（3）研究元素在时间上的分布规律。（4）研究元素的分布特征的原因。区域元素丰度的研究意义：（1）它是决定地壳体系的物源、物理化学特征的重要数据。（2）为研究各类地质：地球化学作用、分析区域构造演化历史及区域成矿规律提供重要的基础资料。（3）为研究区域生态环境，为工业、农业、畜牧业，医疗保健等事业提供重要信息。
第二章元素结合规律与赋存形式
1.元素地球化学亲和性：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选着地与某种阴离子结合的特性。
2.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？
亲硫元素（又称亲铜元素）：有18或18＋2的外电子层结构，电负性较高，与硫形成高度共价键，亲硫元素和硫结合生成的硫化物、硫盐等常常和铜的硫化物共生，易熔于硫化铁熔体，主要集中于硫化物—氧化物过渡带；
亲氧元素（又称亲石元素）：有惰性气体的电子层结构，即离子的最外电子层具有8电子惰性气体型（s2p6）的稳定结构，电负性较小，与氧形成高度离子键，亲氧元素与氧结合以
后形成的氧化物、含氧盐等矿物是构成岩石圈的主要矿物形式，易熔于硅酸盐熔体，主要集中在岩石圈。
随着第四周期从左向右金属阳离子电负性增大，元素形成化合物时离子键成分减少，共价键成分增多，因此元素的亲氧倾向性减弱，亲硫倾向性增强。
3.类质同像？基本规律？
类质同像：某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变。
规律：（1）戈尔德施密特类质同象法则：①隐蔽法则：有相近的半径和相同的电荷，则它们因丰度的比例来决定自身行为。丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素进入矿物晶格，为主量元素所隐蔽。②优先法则：两种离子电价相同，半径不同，半径小的离子集中于较早的矿物中。半径较大的离子在晚期中富集。③捕获允许法则：两个离子半径相近，电价不同，较高价的离子优先进入较早期结晶的矿物晶体中，称“捕获”；低价离子被“允许”进入晚期矿物。（2）林伍德法则：对于两个价数和离子半径相似的阳离子，具有较低电负性者将优先被结合。(3)异价类质同象的对角线规律
4.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成住宅土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异。为什么？
ZnCO3矿开采后在地表形成大量矿渣，Cd以类质同像的形式存在于ZnCO3矿物中，所以造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但是由于ZnCO3在表生环境下是稳定的，不会形成可溶性的Cd2+，从而相对于为受污染的地方无太大的区别。
第三章元素的迁移
5.举例说明元素地球化学迁移的定义.
在某个物理化学条件下，随着物质的不断运动和物理化学环境的改变，元素将以各种方式发生活化转移，并以一种新的形式再相对稳定下来，元素在自然界（地壳）的这种作用就称为元素的地球化学迁移。
6.化学元素迁移的标志、影响因素及类型
标志1）矿物组合的变化（出现了蚀变岩石或蚀变矿物—矽卡岩化、云英岩化、黄铁矿化等）；（2）岩石中元素含量的变化—通过元素含量的系统测定和定量计算确定；（3）物理化学界面—氧化还原界面，压力释放带，温度界面，pH界面，水位线，土壤湿度界面等。（地球化学障）
影响因素1. 元素迁移前存在形式2. 元素地球化学性质3. 体系中的相伴组分4. 体系内物理化学强度参数的空间变化5. 环境pH和Eh
元素的迁移类型（1）化学和物理化学迁移；（2）生物和生物化学迁移；（3）机械迁移
补充：1）水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？
水溶液中元素的迁移形式主要有：离子（络离子）、分子；胶体；悬浮液。三者间可用滤纸和半透膜分开。其中成矿元素的主要迁移形式是在高温水溶液中，除简单离子（卤化物）外，络合物（络离子）是成矿元素在水溶液中的重要迁移形式.
2）元素地球化学迁移过程
活化（解体）─迁移（空间位移，伴随存在形式变化）─重新结合（沉淀、结晶：
7.络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义.
络离子的稳定性，用不稳定常数(k不)表示，它取决于电离能力的大小，这种电离可以表示为下面的一般形式:
[Men+AXm -]y- →Men+ + XAm - （Me：中心离子A：配位体）
当电离达到平衡时，离子浓度(严格地说是离子活度)之间存在着以下关系：
K不= [Men+ ][Am -] X / [MeAX]y-
K不表示络合物的平衡常数称为络合物离解常数，亦称络合物的不稳定常数。K不表示了络合物稳定性的大小，对于相同配位体的络合物，K不值越大，络合物在溶液中越不稳定（易离解），迁移越近；K不值越小，络合物越稳定，搬运得越远。
络离子的稳定性在地球化学迁移中的意义：
1) 有利于成矿元素的稳定迁移（络离子不稳定常数K不一般较小，溶解度大）；
2) 可用于研究矿床元素分带；
3) 可用于解释相似元素分异。
9.同离子效应？盐效应？
同离子效应：在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时，使原难溶化合物的溶解度降低。
盐效应：当溶液中存在易溶盐类时，溶液的含盐度对元素的溶解度有影响。溶液中易溶电解质的浓度增大，导致其他溶解度增大的现象。
10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响.
pH值影响：如自然界有两种Fe帽类型：纯铁帽和铁锰帽。在表生作用过程中，当水介质为偏酸性时, Mn大部分淋失, 而Fe(OH)2, Fe(OH)3是稳定的，形成纯铁帽；而当水介质呈弱碱性时, Fe、Mn氢氧化物都沉淀，而形成铁锰帽。
Eh值影响：早期形成于还原环境中的黄铜矿矿体（铜以独立矿物CuFeS2的形式存在），在后期的地壳抬升过程中与围岩一起隆起，转入遭受地表风化剥蚀的阶段。矿体逐步暴露于地表，其中的Cu元素在表生氧化条件下以溶于水的Cu2+离子形式，随地表和地下水向低处迁移。
11.溶度积原理及其化学意义。
溶度积原理：在天然水中金属元素首先选择形成活度积最小的化合物的阴离子化合，形成沉淀。溶度积原理可用于：1）确定各盐类溶液中被研究元素的最大浓度；2）判断化合物迁移能力的大小3）判断自然体系中元素溶解或沉淀的方向
12. .天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义?
在自然界，水溶液是接近中性的，在弱酸性至弱碱性范围内变化，其PH值一般是4-9. 意义：
1) 不同元素迁移要求的pH不同；2) 影响氢氧化物自盐类溶液中沉淀，碱性条件下沉淀，酸性溶液下溶解；3) 影响元素共生或分离；4) 影响两性元素的迁移形式；5) 影响酸碱反应的方向；6) 影响盐类的水解。
第四章微量元素地球化学
1.微量元素、主量（常量）元素？微量元素的主要存在形式有哪些？
微量元素：元素在所研究客体(地质体、岩石、矿物等)中的含量低到可以近似地用稀溶液定律描述其行为，该元素可称为微量元素。特点：在体系中含量低（< 0.1%），通常不形成自己的独立矿物，其行为服从稀溶液定律和分配定律。在不同条件下演化规律基本一致，可以指示物质的来源和地质体的成因。
常量元素：体系中元素含量高（>0.1%），通常以独立矿物形式存在，其行为服从相律和化学计量比。在不同条件下演化规律不一致，指示地质、地球化学作用进行的条件和演化过程。
微量元素在矿物中主要存在形式有：
①快速结晶过程中陷入囚禁带内；
②赋存在晶格的缺陷；
③在固溶体中替代主相的原子。
2. 什么是微量元素地球化学？其研究意义是什么？
微量元素地球化学是地球化学的重要分支学科，它研究在各种地球化学体系中微量元素的分布、分配、共生组合及演化的规律，其特色之处就是能够近似定量地解决问题，使实际资料和模型计算结合起来。微量元素可作为地质、地球化学过程示踪剂，在解决当代地球科学面临的基本理论问题—天体、地球、生命、人类和元素的起源及演化，为人类提供充足的资源和良好的生存环境等方面发挥重要的作用。
3.能斯特分配定律、能斯特分配系数的概念及其研究意义。
定律内容：在一定的温度压力下，微量组分在两共存相中的分配达平衡时，其在两相中的化学位相等。
能斯特分配系数：在温度、压力恒定的条件下，微量元素i (溶质)在两相分配达平衡时其浓度比为一常数(KD)，此常数KD称为分配系数，或称能斯特分配系数。
能斯特分配定律及分配系数的研究有着极其重要的地球化学意义。可应用于如下多方面的研究：
1)定量研究元素分配；2）为成矿分析提供了理论依据；3）判断成岩和成矿过程的平衡；4）微量元素地质温度计；5）微量元素地质压力计；6）指示沉积环境；7）岩浆作用过程微量元素分配和演化定量模型的研究；8）岩浆形成机制的研究；9）判断岩石的成因。
4.稀土元素的主要特点是什么？其在地球化学体系中行为差异主要表现有哪些方面？
主要特点可归纳为：1）它们是性质极相似的地球化学元素组，在地质、地球化学作用过程中作为一个整体而活动；2）它们的分馏作用能灵敏地反映地质、地球化学过程的性质（良好的示踪剂）；3）稀土元素除受岩浆熔融作用外，其它地质作用基本上不破坏它的整体组成的稳定性；4）它们在地壳岩石中分布较广。
5.稀土元素的研究意义。
1)岩石成因：不同成因的岩石具有不同的稀土特征。如花岗岩类的成因主要归结为三类：
(a)基性岩浆分异：Eu负异常型；
(b)地壳硅铝层重熔：Eu轻缓平滑型；
(c)花岗岩化：Eu右倾型；
2)变质岩原岩恢复：许多变质过程中，稀土元素保持原岩特征；
3)研究地壳演化：如不同时代页岩有明显不同特征，稀土元素特征能反映地壳演化规律。
第五章同位素地球化学
1.稳定同位素、轻稳定同位素和重稳定同位素
根据核素的稳定性，自然界中的同位素分两大类：
1）放射性同位素: 其核能自发地衰变为其它核的同位素；
2）稳定同位素: 其核是稳定的，到目前为止，还没有发现它们能够衰变成其它核的同位素。稳定同位素又分为：a 轻稳定同位素：原子序数Z＜20，ΔA/A≥10% (ΔA 为两同位素质量差)，其发生同位素组成变化的主要原因是同位素分馏作用，其反应是可逆的；b 重稳定同位素：原子序数Z＞20，ΔA/A＜10%；其发生同位素同位素组成变化的主要原因是放射性核素不断衰变的结果所造成的，这种变化是不可逆的。
2.造成稳定同位素组成变化的原因是什么？
轻稳定同位素（Z〈20）的相对质量差较大（ΔA/A≥10%），在地质作用中由于这种质量差所引起的同位素相对丰度的变异，称为同位素分馏作用。根据分馏作用的性质和条件可区分如下：
1）．物理分馏：也称质量分馏，同位素之间因质量引起一系列同质量有关的性质的不同，如密度、比重、熔点、沸点等微小的差别，使用使之在蒸发、凝聚、升华、扩散等自然物理过程中发生轻重同位素的分异
2）．动力分馏：含有两种同位素的分子，由于质量不同导致它们参加化学反应活性的差异。3）．平衡分馏：在化学反应中反应物和生成物之间由于物态、相态、价态以及化学键性质的变化，使轻重同位素公别富集在不同分子中而发生分异叫做平衡分馏，也称同位素交换反应。达到同位素交换平衡时共存相同位素相对丰度比值为一常数，称分馏系数α。
4）．生物化学分馏：生物活动和有机反应的同位素分馏效应更强。如植物通过光合作用使12C更多地富集于生物合成有化合物中。
3.放射性同位素年龄测定公式（推导），各符号的含义。（以Rb-Sr等时线法为例说明同位素年龄测定公式。）
假设：以D表示由经过t（T0→T）母核衰变成的子核数
D=N0-N 把N0=Neλt代入D=Neλt—N＝N（eλt-1）
经整理得：t=（1/λ）ln（1+（D/N））
D/N是现存子核和母核的原子数比值。
上述两式同位素年龄测定基本公式，不同同位素年龄测定方法都是以此为计算公式的。
4.利用衰变定律来测定岩石、矿物的年龄，应满足的哪些前提条件？
1) 应有适当的半衰期，这样才能积累起显著数量的子核，同时母核也未衰变完。如果半衰期太长，就是经过漫长的地质历史也积累不起显著数量的子核；如果半衰期太短，没有多久母核几乎衰变完了；
2) 所测定同位素的衰变常数的精度能满足要求；
3) 放射性同位素应具有较高的地壳丰度，在当前的技术条件下，能以足够的精度测定它和它所衰变的子体含量；
4) 矿物、岩石结晶时，只含某种放射性同位素，而不含与之有蜕变关系的子体或虽含部分子体，其数量亦是可以估计的；
5) 保存放射性同位素的矿物或岩石自形成以后一直保持封闭系统，即没有增加或丢失放射性同位素及其衰变产
5.以Rb-Sr等时线法为例说明同位素测年的样品采集过程中应注意的事项。
1）一组样品采集在同一母体上(保证是同源，才能有一致的87Sr/86Sr初始值)；
2）样品布点的空间分布合理(以免样品Rb/Sr比值接近，形成不了等时线)；
3）尽力保证样品新鲜，不受后期作用影响(保持封闭体系)；
4）K含量低的样品(超基性岩)不应用此法，沉积岩样品应是同生沉积矿物。
6.同位素地球化学在解决地学领域问题的独到之处：（1）计时作用：每一对放射性同位素都是一只时钟，自地球形成以来它们时时刻刻地，不受干扰地走动着，这样可以测定各种地质体的年龄，尤其是对隐生宙的前寒武纪地层及复杂地质体。（2）示踪作用：同位素成分的变
化受到用用环境和作用本身的影响，为此，可利用同位素成分的变异来指示地质体形成的环境条件、机制，并能示踪物质来源。（3）测温作用：由于某些矿物同位素成分变化与其形成的温度有关，为此可用来设计各种矿物对的同位素温度计，来测定成岩成矿温度。另外亦可用来进行资源勘查、环境监测、地质灾害防治等。
7.选择同位素标准样品的条件
同位素分析资料要能够进行世界范围内的比较就必须建立世界性的标准样品。世界标准样品的条件：1）在世界范围内居于该同位素成分变化的中间位置，可以做为零点；2）标准样品的同位素组成要均一；3）标准样品要有足够的数量；4）标准样品易于进行化学处理和同位素测定。
8. Rb-Sr等时线法样品满足的条件：1）所研究的一组样品具有同时性及同源性；2)体系封闭以前Sr同位素组成在体系内已均一化，具有相同的87Sr/86Sr初始比值；3)自结晶以来，Rb，Sr体系封闭；4)体系内化学成分不均一，Rb/Sr比值有差异（不能太高，否则初始锶比值误差大；也不能太低，否则放射成因锶太低），各样品之间的87Rb/86Sr值差别远远大于样品的87Rb/86Sr值误差范围。
。
第二部分基础知识汇总
1定义概念
地球化学：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成，化学作用和化学演化的科学。地球化学指标（指纹）：反映和表述研究对象地球化学特征的信息的统称,如各种指示元素、气体、各种地球化学参数,pH、Eh、同位素等。
丰度：指元素在宇宙体或较大的地质体中整体（母体）的含量
克拉克值：元素在地壳中的丰度。
浓度克拉克值：是元素在某一地质体中的平均含量与其克拉克值之比，反映元素在地质体中的浓集程度。
元素的浓集系数：元素在矿床中的最低可采品位与克拉克值的比值。
元素的地球化学亲和性：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特征，称为元素的地球化学亲和性。
元素的赋存状态: 也称为元素的存在形式、结合方式、相态、迁移形式等，指元素在其迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态与共生元素的结合性质。
元素的共生组合：具有共同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定的地质体中形成有规律的组合，称为元素的共生组合。
类质同像：某些物质在一定的外界条件结晶时，晶体中的部分构造位置随机的被介质中其他质点所占据，结果只引起了晶格常数的微小变化，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变，这一现象叫“类质同像”。进入晶体中的微量物质称为“类质同象混入物”，含有类质同象混入物的晶体被称为“固熔体”。
亲氧性元素：只能与氧形成高度离子键的元素称为亲氧性元素。
亲硫性元素：只能与硫形成高度共价键的元素称为亲硫性元素。
元素的地球化学迁移：当元素发生结合状态变化并伴随有元素的空间位移时，称元素发生了地球化学迁移。或元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并经常伴随元素组合和分布上的变化以及空间位移的作用称为地球化学迁移。
电负性：电负性X=I(电离能）+E(电子亲和能之和，可用于度量中性原子得失电子的难易程度。
地球化学障：在元素迁移途中，如果环境的物理化学条件发生了急剧变化，导致介质中原来稳定迁移的元素其迁移能力下降，元素因形成大量化合物而沉淀，则这些引起元素沉淀的条件或因素就称为地球化学障。
氧化障：大部分元素再以氢氧化物形式存在时，低价易迁移，当环境突然转变为氧化环境时，元素迁移能力急剧降低，环境突然转变处就构成氧化障。
还原障：当元素呈酸根或络合物形式存在时，易高价迁移，当环境突然转变为还原环境时，元素迁移能力急剧降低，环境突然转变出就构成还原障。
微量元素地球化学中的简单分配系数KD：在温度、压力一定的条件下，微量元素在两相平衡分配时其浓度比为一常数（KD），KD成为分配系数。
微量元素地球化学中的总分配系数D：用于研究微量元素在矿物集合体及与之平衡的溶体之间的分配关系，常用岩石中所有矿物的分配系数与岩石中各矿物含量乘积之和表达，称为总分配系数。
相容元素：在岩浆结晶作用过程中，那些容易以类质同像的形式进入固相的微量元素，称为相容元素。
不相容元素：在岩浆结晶作用过程中，那些不容易以类质同象的形式进入固相的微量元素，称为不相容元素。
大离子亲石元素：如K、Rb、Cs、Sr、Ba等，它们的离子半径大、离子电荷低、离子电位π<3，易溶于水，化学性质活泼，地球化学活动性强。
高场强元素：如Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE等，它们的离子半径小离子电荷高、离子电位π>3，难溶于水，化学性质稳定，为非活动性元素。
同位素分馏：是指在一系统中，某元素的同位素以不同的比值分配到两种物质或两相中的现象。
同位素分馏系数：达到同位素交换平衡时，共存相间同位素相对丰度比值为一常数，称分馏系数。
稳定同位素：凡原子能稳定存在的时间大于1017a的就称为稳定同位素。
放射性同位素：凡原子稳定存在的时间小于1017a的就称为放射性同位素。
δ18O值：δ值指样品同位素比值（Rsa）相对于标准样品的同位素比值（RSt）的千分差，表示
式为：δ18O(‰)= ×1000
K不稳定常数：K不稳定常数，即络合离子的溶解平衡常数
( 87Sr / 86Sr ) 0:样品形成时的初始锶同位素比值
等时线：具有相同年龄（t）和初始(D/DS)0比值的一套同成因岩石或矿物形成一条直线，称之等时线。
衰变定律：单位时间内放射性同位素衰变的原子数与现存的放射性母体原子数成正比，或衰变速率正比于现存母体原子数。设某自然体系现在的母体同位素原子数为P，在自然体系形成时的母体同位素原子数为P0，体系形成到现在的时间间隔为t：式中: －衰变常数，表示单位时间内原子发生衰变的概率.
δEu：反映Eu异常的程度。
普通铅: 自然界的铅按铅同位素的演化可分为原生铅、原始铅、普通铅和异常铅。
原生铅与不同比例的放射成因铅相混合的铅叫普通铅，也叫正常铅。普通铅通常是指U/Pb，Th/Pb很低的体系中的铅。
普通铅同位素组成的变化主要发生在岩石或矿物形成之前。
2重点知识
太阳系元素丰度规律：（1）原子序数较低的范围内，元素丰度随原子序数增大呈指数递减。而在原子序数较大的范围内（Z>45）各元素丰度值相近。（2）原子序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素丰度。具有偶数质子数或偶数中子数的核素丰度总是高于具有奇数质子数或奇数中子数的核素丰度。这一规律称为奥多—哈根斯法则，亦即奇偶规律。（3）H和He是丰度最高的两种元素。这两种元素的原子几乎占了太阳中全部原子数目的98%。（4）与He相邻近的Li、Be和B具有很低的丰度，属于强亏损的元素。（5）在元素丰度曲线上的O和Fe呈现明显的峰，它们是过剩元素。（6）质量数为4的倍数（即α粒子质量的倍数）的核素式同位素具有较高的丰度。此外，还有人指出原子序数式中子数为“幻数”（2,8,20,50,82和126等）的核素或同位素丰度最大。
自然界元素结合的基本规律：1.元素的地球化学亲合性（如何分类聚集）2.类质同像（同类元素在同一矿物占位的关系）3.晶体场理论对过渡族元素行为的控制(特殊元素）
戈尔德施密特得元素地球化学分类：戈尔德施密特根据元素的性质及其在各个地球层内的分配之间的关系，将元素可分为5个地球化学组①亲石元素：离子最外层具有2个或8个电子，与氧容易形成离子键。呈惰性气体性稳定结构，主要集中与硅酸盐相。②亲铜元素：离子最外层具有18个电子铜型结构，与S、Se、Te亲和性强，多形成硫化物和复杂硫化物。③离子最外层具有8-18个电子的过渡型结构，与O及S的亲和能力较好，主要分配在金属相中。
④亲气元素：原子最外层具有8个电子，原子半径大，主要呈现原子或分子状态集中在地球大气圈中。⑤亲生物元素：主要是C、N、H、O、P、B等，多富集在生物圈中。
简述盐效应与同离子效应的区别：盐效应适当溶液中存在易溶盐类时，溶液的含盐度对化合物的溶解度会产生影响，表现为随溶液中易溶电解质浓度的增大将导致其他难容化合物的溶解度增大。同离子效应适当在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时，原难溶化合物的溶解度就会降低。同离子效应因实质受活度积原理的制约，是活度积原理特定条件下的表现。盐效应与平衡移动无关。
影响胶体物质凝聚与沉淀的因素
（1）当两种带有不同性质电荷的胶体相遇时，由于电荷的中和会发生胶体的凝聚与沉淀。（2）电解质作用：在胶体溶液中加入电解质后能使胶体发生凝聚沉淀。当水溶液中携带的胶体与富含电解质等的其他水体混合时，可以形成大量凝胶沉淀。
（3）胶体溶液浓度增大时可以促使胶体凝聚
（4）溶液的酸碱度对胶体的搬运与沉淀有很大的影响。
（5）增温可加速聚沉速度。其它的如放射线照射、毛细管作用、振荡等都可导致胶体的凝聚
体系物理化学环境：PH、Eh、T、P、地球化学障
胶体对离子的吸附规律：
1胶体优先吸附构晶离子；2离子电价越高越易被吸附；3同价离子，离子半径越大或水合离子半径越小越易被吸附
影响配合物稳定性的因素
1）以离子键为主的配合物中，中心阳离子电价愈高，半径愈小，即离子电位愈高，配合物愈稳定。
2）随化学键中共价键程度的增高、中心离子电负性的增加，配合物的稳定程度将明显增高。3）配离子的稳定性还受介质环境的温度、压力、组分浓度、pH值、fo2、Eh值等的影响，配合物只能稳定在一定浓度的溶液中，随着配位阴离子浓度的降低，配离子将迅速分解。
K不稳定常数及其意义：K不稳定常数是络合物的平衡常数，也成络合物离解常数，表示络合物稳定性的大小。K不稳定常数越大，表示配离子越不稳定，越易离解，以配离子形成搬运的距离越近；配离子越稳定，搬运距离越远。
简述相率及其应用：相率是体系处于平衡状态时，体系中相，组分和变量间的关系。当主体系处于平衡态时，体系内的相数服从相率。吉布斯相律：F=K- +2 哥德斯密特相率F>2，Φ≤K独立。柯尔任斯基相率Φ≤K惰（F为自由度，K为组分数，Φ为相数，K惰为惰性组分数）。相率的应用有两个方面：一是推测某种岩石、矿物是否达到平衡；二是利用相率汇制和揭示地球化学相图。
不相容元素的分类及其示踪意义：不相容元素分为大离子亲石元素、高场强元素两类。意义：如大离子亲石元素易溶于水，活动性强，在自然作用过程中活泼，易迁移，可作为地始”物质组成特征的指示剂。
REE的主要特点及其应用：①性质相似的地球化学元素组，整体活动；②示踪作用；③除经受岩浆熔融外，稀土元素基本上不破坏它们的整体组成特征；④地壳岩石中广泛分布。应用：稀土元素在岩石成因、成矿物源、成岩成矿物理化学条件、地壳和地球等天体的形成和演化中广泛应用。
稳定同位素的表示方法及标准样品选择：（1）稳定同位素丰度的变异通常用R值来衡量和比较，如大气中的φ（16O）/φ（18O）的比值，R=φ（18O）/φ（16O）.R值只代表同位素丰度的相对变化。取一给定的样品的R值为标准可测得各地质样品中R值与标准的绝对变差，以δ表示：δ（‰）=（R样-R标）/R标×1000=（R样/R标-1）×1000。习惯以微量同位素作为分子，可以从样品的δ值直接看出样品中微量同位素比标准富集和负化的程度；δ>0，微量更富集，δ<0，微量负化，δ=0相同丰度化。（2）与分馏系数的关系：αA-B=RA/RB=(1+δA/1000)、（1+δB/1000）.
放射性同位素年龄测定：D/DS=(D/DS)0+N/DS(eλt-1)→t=1/λln ｛[(D/DS)-(D/DS)0 ]/(N/DS)+1｝。Rb-S法：（87Sr/86Sr）S=（87Sr/86Sr）0+（87Rb/86Sr）S（eλt-1）。
同位素地质年代学：依据放射性同位素的衰变进行地质体系记时；根据放射性成因产物-子体同位素组成示踪，研究地壳、地幔和其他星体的地质作用过程。
稳定同位素地球化学:研究地质体中稳定同位素的分布及其在各种条件下的运动规律；应用这些规律来解释岩石和矿石的形成过程、物质来源和成因等问题。
陨石研究的重要意义：①它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质；②也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源；③陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的“前生物物质”，对探索生命前期的化学演化开拓了
新的途径；④可作为某些元素和同位素的标准样品（稀土元素，铅、硫同位素）。
陨石类型―――陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按金属含量分为三类：
1）铁陨石（siderite）主要由金属Ni, Fe（占98%）和少量其他元素组成（Co, S, P, Cu, Cr, C 等）。
2）石陨石（aerolite）主要由硅酸盐矿物组成（橄榄石、辉石）。这类陨石可以分为两类，即决定它们是否含有球粒硅酸盐结构，分为球粒陨石和无球粒陨石。
3）铁石陨石（sidrolite）由数量上大体相等的Fe－Ni和硅酸盐矿物组成，是上述两类陨石的过渡类型。
控制类质同象置换的晶体化学因素
①化学键类型相同或相似：只有化学健类型相同或相似的元素易于互相置换。
②原子（离子）结合时的几何关系：在化学健相同的情况下，是否能发生类质同象还取决于原子（离子）结合时关系---半径，配位数。
在共价健化合物中，键长相似是类质同象置换的重要条件；共价健化合物配位数相同也是类质同象置换的重要条件
③代换前后总电价平衡---化合物的电中性原则：“电价补偿”：对于离子化合物来说，类质同象代换前后，正负离子电荷保持平衡，均保持化合物的电中性。不同电价的离子必须按一定比例配合进行置换。
④有利的的矿物晶体构造：被代换的矿物晶体构造愈复杂、松弛(偏离最紧密堆积愈远)，类质同象的可能性愈大。
研究元素类质同象代换的地球化学意义：1、确定了元素的共生组合（包括微量元素和常量元素间的制约、依赖关系）2、决定了元素在共生矿物间的分配3、支配微量元素在交代过程中的行为4、类质同象的元素比值可作为地质作用过程和地质体成因的标志 5. 地球化学中的“指纹”—标型元素组合6、影响微量元素的集中与分散.
元素的赋存形式
元素的赋存形式指元素在一定自然过程或其演化历史中的某个阶段所处的状态及与共生元素间的结合关系。在固相在形式可分为五种状态：
1)独立矿物; 2)吸附3 )超显微非结构混入物：4 )与有机质结合的形式：5 )类质同象
水－岩化学作用的基本类型（1）氧化还原反应（2）水解和脱水反应：水解作用的实质是水电离的H+或OH－进入矿物的晶格，分别取代其中的阳离子和阴离子，从而矿物解体形成新的矿物。（3）水和作用：实质是水分子整体进入矿物的晶格，使矿物的体积增大。（4）碳酸盐化和脱碳酸盐化。碳酸盐化--水中的碳酸根（CO32- ）和重碳酸根(HCO3-)离子与矿物或岩石间发生的反应。结果是使矿物被部分或全部溶解。脱碳酸盐化---矿物或岩石间发生作用并放出（CO32-）和(HCO3-)（5）阳离子交换反应：主要发生在粘土矿物或胶体的交换吸附过程中。
水-岩化学作用的影响因素
1）与元素本身性质有关的因素：体系中元素本身的丰度；元素在固相中的赋存形式（化合物类型、溶解度）；元素进入水流体后的存在形式（离子、络合物、胶体、悬浮物）。
2）与环境有关的因素：体系中其它元素的组成；体系的物理化学条件
体系组成对水-岩作用的影响：化合物本身性质所决定的因素：如活度积；体系中其它化合物或组分的类型或浓度控制的因素：共同离子效应、盐效应；体系中组分的特殊存在形式：胶体作用(1活度积原理；2共同离子效应；3盐效应；4胶体：颗粒细并带电（和同型带电离子电荷性质一致）；5体系物理化学环境：PH、Eh、T、P)
稀土分类及性质
57La 58Ce 59Pr* 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu 39Y
镧铈镨钕钜钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥钇
轻稀土---具有较低的原子序数和较小的质量；重稀土---具有较高的原子序数和较大的质量
稀土元素的主要性质
1）这15个元素的化学性质相似，在自然界密切共生，成组进入矿物晶格；
2）稀土元素原子易失去6s25d1或6s24f1三个电子，故均呈正三价产出；稀土元素中的变价元素：Eu、Yb有+2价，Ce、Tb有+4价。
3）稀土元素最外层电子构型相同，易失去6s亚层上的两个电子，然后丢失1个5d或4f电子；
4）稀土元素在矿物中的配位多面体多种多样，从6次配位到12次配位，甚至更高配位。5）REE的原子容积显示出随原子序数增大而逐渐减小的趋势，称为“镧系收缩”
稀土元素的存在形式：被吸附状态、类质同象、独立矿物。
微量元素的示踪意义
1、岩浆成岩过程的鉴别；
2、成岩成矿构造环境的判别
3、成岩成矿物理化学条件的示踪；
4、地球历史中灾变事件的微量元素地球化学证据
放射性衰变-----自然界中不稳定的核素不断自发地放射出质点和能量，转变为稳定的核素。
衰变前的核素------母体；衰变后的核素------子体
放射性同位素经过自然衰变，转变为其它元素的同位素，结果母元素同位素不断减少，而子元素同位素不断增加，从而改变着母元素和子元素同位素的成分，它是放射性核素原子核的一种特性，不受外界物化条件的影响。
1)α---衰变：放射性母核放出α粒子（α粒子由两个质子和两个中子组成，α粒子实际上是）：
X---母核，Y---子核；Z---原子序数，A---质量数，E---能量
(镭) （氡）
由上式可见，新核的同位素原子序数比母核少2，质量数少4。自然界的重同位素235U、238 U、232Th等以α衰变为主。
2)β——衰变：自然界多数为β—衰变，即放射性母核中的一个中子分裂为1个质子和1个电子（即β—粒子），同时放出反中微子g ，通式为：
衰变结果，核内减少1个中子，增加1个质子，新核的质量数不变，核电荷数加1，变
成周期表上右侧相邻的新元素。例如：
3)电子捕获：是母核自发地从核外电子壳层捕获1个电子，通常在K层上吸取1个电子（e），与质子结合变成中子，质子数减少1个（是β—衰变逆向变化），通式为：这样，其衰变产物核质量数不变，质子数（核电荷数）减1，变成周期表上左邻的新元素：
4)重核裂变：重放射性同位素自发地分裂为2—3片原子量大致相同的“碎片”，各以高速度向不同方向飞散，如238U，235U，232Th都可以发生这种裂变。
在自然界中，有些同位素只需通过一次某种固定形式的衰变，即可变成某种稳定同位素：但是，有些放射性同位素需经过一系列的各种衰变才能变化成稳定同位素：
；；
地球化学复习总结题
《地球化学》复习题 一、各章重点 PPT第0章重点： 地球化学发展简史（尤其是引领地球化学发展的关键学者的学术观点） 地球化学的发展趋势，包括学科生长点，及理论突破点。 PPT第1章重点： 地球化学分带的依据，各个分带地球化学特征以及相互之间的差异性； 元素和核素在地壳中分布的计量单位，元素在地壳中的分布特征，元素在主要岩石类型中的分布； 元素在地球其它圈层，如水圈（尤其是海水）、大气圈、生物圈中的分布特征。 元素在地球演化的各大地质时期中的成矿特点。 PPT第2章重点： 元素结合规律 类质同像 过渡元素的结合规律 了解戈尔德施密特的元素地球化学分类方法和按照元素的地球化学亲合性分类方法。 PPT第3章重点： 元素在水溶液中存在状态和迁移的主控因素； 主要造岩元素在岩浆结晶分异过程中的演化 岩浆作用中微量元素的定量模型 PPT第4章重点： 掌握讲解的每一种放射性同位素定年方法的原理及适用范围 稳定同位素在地球各个储库中的分布特征，影响稳定同位素分馏的主要控制反应。 PPT第5章重点： 太阳系元素分布特征，陨石分类体系及依据。 二、练习题 ---------------------------------------------------------------------------------- 1. 概述地球化学学科的特点。 2. 简要说明地球化学研究的基本问题。 3. 简述地球化学学科的研究思路和研究方法。 4. 地球化学与化学、地球科学其它学科在研究目标和研究方法方面的异同。-----------------------------------------------------------------------------------------
应用地球化学复习题总结
应用地球化学复习题总结 1、化探：地球化学找矿法简称化探，是以地球化学和矿床学为理论基础，以地球化学分散晕（流）为主要研究对象，利用矿床在形成及以后的变化过程中，成矿元素或伴生元素所形成的各种地球化学分散晕进行找矿的方法。 2、元素的地球化学亲合性：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的倾向性。 3、Goldschmit 的元素地球化学分类：亲石元素（即亲岩元素或亲氧元素) 、亲硫元素（即亲铜元素）、亲铁元素、亲气元素、亲生物元素 4、地球化学异常：是相对于地球化学背景区而言的，是指与地球化学背景区相比有显著差异的元素含量富集区或贫化区 5、地球化学指标：指一切能提供找矿信息或者其他地质信息的、能够直接或间接测量的地球化学变量。 6、地球化学场：如果把地球化学背景和发育在其中的地球化学异常当作一个整体看待，元素在该体系中的分布构成了地球化学场。 7、勘查地球化学：是地球化学的实践应用，是一门运用地球化学基本理论和方法技术，解决人类生存的自然资源和环境质量等实际问题的科学。是研究地球表层系统物质组成与人类生存关系，并能产生经济效益和社会效益的学科。 8、原生环境：指天然降水循环面以下直到岩浆分异和变质作用发生的深部空间的物理化学条件的总和。 9、次生环境（或表生环境）：是地表天然水、大气影响所及的空间所具有物理化学条件的总和。 10、地壳元素丰度：是指地壳中化学元素的平均含量，也称克拉克值，是为了表彰在这方面作出卓越贡献的美国化学家克拉克而命名的。 11、浓度克拉克值（相对丰度）：化学元素在某一局部地段或某一地质体中的平均含量与地壳丰度的比值。 12、矿石浓集系数：矿石的平均品位与该元素地壳丰度之比。 13、最低浓集系数：矿床的最低可采品位与其地壳丰度之比。 14、表生地球化学环境的特点：是一个温度压力低，以含二氧化碳和多组分水为介质的物理化学综合环境。 15、地球化学景观：是指所有影响表生作用的外部元素的总和。 16、景观地球化学：就是研究化学元素在各种景观条件下迁移沉淀的规律。 17、检出限：定义为某一分析方法或分析仪器能可靠地测试出样品中某一元素的最小重量或质量（μg或n g）。
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地球化学复习题 绪论 1、地球化学的定义。 答：地球化学是研究地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学。 2、地球化学的任务。 答：1）地球及其子系统中元素及其同位素的组成，即元素的分布和分配问题；2）元素的共生组合和赋存形式；3）元素的迁移和循环；4）地球的历史和演化。5）基础理论和应用的发展。 3、地球化学的研究思路和工作方法。 答：研究思路：以化学、物理化学等基本原理为基础，以研究原子（包括元素和同位素）的行为为手段，来认识地球的组成、历史和地球化学作用。工作方法：野外：地质考察+样品采集（代表性、系统性、统计性、严格性）。 室内： --岩矿鉴定 --分析测试：早期容量法、离子色谱法和比色法，现今X射线荧光光谱XRF、ICPAES、--ICPMS、固体质谱、AAS等。 --元素结合形式和赋存状态的研究：化学分析、晶体光学、X射线衍射、拉曼谱、微区分析（电子探针、离子探针）等。 --作用过程的物理化学条件的测定：温度（包裹体、矿物、同位素）、压力、pH、Eh、盐度等。 --自然作用的时间参数：同位素测年。 --模拟实验。 --多元统计计算和数学模型。 4、地球化学学科的特点。 答：1、基础科学成果的应用.2、地质科学的发展.3、更广泛的数字模拟。 第一章太阳系和地球系统的元素丰度 1、对比元素在地壳、地球和太阳系中分布规律的异同点，并解释其原因。 答：相同点：元素的丰度均随原子系数增大而减小。均符合奇偶定律。 不同点：与太阳系或宇宙相比，地壳和地球都明显地贫H, He, Ne, N等气体元素；而地壳与整个地球相比，则明显贫Fe和Mg，同时富集Al, K和N a。 原因： 2、研究克拉克值有何地球化学意义。 答：可作为元素集中、分散的标尺。控制元素的地球化学行为。A)影响元素参加地壳中地球化学过程的浓度。B)限定自然界的矿物种类及种属。C) 限制了自然体系的状态。 3、地球各圈层化学组成的基本特征。 答：地壳：①地壳中元素的相对平均含量是极不均一的。②元素的克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。地幔：元素分布不均，铁镁含量增高。地核：铁镍含量占绝大部分，其它元素仅占极少部分。水圈、大气圈和生物圈在地球总质量中所占的比例很小，对地球总体成分的影响不大。 4、陨石研究的意义 答：①它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质；
应用地球化学考试重点(经典)
应用地球化学考试重点 绪论 1、应用地球化学：运用地球化学基本理论和方法技术，解决人类生存的自然资源和环境质量的实际问题的学科。地球化学是其理论基础。 2、应用地球化学研究内容： 元素分布与矿产资源 元素在各介质中的含量 元素的分布与分配 地球化学异常与指标 矿床的成因（矿床学为主） 矿床的储量（找矿勘探课程为主） 3、地球化学找矿与其它探矿方法的比较： （1）与地球物理相比，地化方法已成为其有效的辅助手段之一，在评价和解释地球物理异常时，可排除其多解性。 在某种意义上说是一种直接的找矿方法，因而成果的推断解释较物探法简单、直接。 （2）同时，它较地质钻探等投资少。 （3）地质物化探综合运用，则更能提高找矿的效果。 （4）传统的地质找矿方法，以矿物学和岩石学的观察为基础，要求要有可见标志。所以必须要求矿物的粒度在光学显微镜的分辨能力以上。而地球化学方法是依靠分析测试手段探测其微观标志 （5）任何一种找矿方法，都有一个应用条件问题，都要根据研究区地形地貌自然景观条件的不同，以及目标矿种的地球化学特征的不同，选择相宜的方法技术。 4、应用地球化学研究领域 第一章 1、地球化学旋回：地幔物质分异出的岩浆及地壳重熔物质形成的岩浆上升结晶形成岩浆岩，经构造运动进入表生环境，经风化剥蚀，搬运沉积，形成沉积岩，沉积岩经沉降或俯冲作用到达地壳深部，发生变质或重熔作用，形成岩浆，完成一个大循环。 2、常组组分分布特征： 地壳的物质成分与上地幔最有成因联系。起源于地幔。 地壳：便于采样→数据较多。 地幔：不能采样→数据少。 遵循化学计量原则形成自然矿物
地壳：易熔的硅铝长英质成分（Si、Al、Ca）和Ｋ、Na、水增加，以长英质浅色矿物为主。 地幔：难熔组分Mg、Fe、Ni、Co、Cr；以铁镁暗色矿物为主。 岩石圈中十余种常量元素占总量的绝大部分。 常量元素在地壳中总量占99. 9%以上 3、微量元素的分布规律：（判断/填空） 不受化学计量原则控制 ?微量元素分布服从概率分布规律，既有随机性，又有统计性。 ?从地核到地壳的垂直方向上，分散在结晶矿物中的微量元素在地球化学旋回中产生了分异作用，有些元素(亲石元素)具有明显的从地核，下地幔向上地幔，最终在地壳中富集。 ?微观上受元素类质同象置换条件制约，少部分以超显微非结构混入物（在矿物结晶生长时混入晶格缺陷或机械包裹）。 ?宏观上受元素分配系数制约，以某种统计规律反映富集贫化趋势。 元素的地球化学分类 4、谢尔巴科夫分类方法： 谢尔巴科夫用元素的向心力和离心力描述这种向地球外圈贫化或富集的趋势 谢尔巴科夫分类方法：向心元素、最弱离心元素、弱离心元素、离心元素 ?每次重熔，不相容元素和相容元素都产生一次分离，从而使晚期的岩浆较早期的岩浆更富集不相容元素。5、巴尔科特把岩浆岩演化的这种规律总结为极性演化，即酸性岩越来越酸性，基性岩越来越基性。这为矿产评价 与找矿提供了思路，即在时代最新的花岗岩类岩体中寻找不相容元素的矿床。 6、戈尔德施密特提出划分为亲铁、亲硫(亲铜)、亲氧(亲石)、亲气、亲生物元素的分类方案 7、从超基性岩到酸性岩，还具有由相容元素组合变为不相容元素组合的特征。 8、正常分布与异常分布： 一般将遵从常规、不悖常理、无特别异举即为正常，其核心是从众，相反即为异常。 地球化学的正常分布，也就是某一空间中多数位置上元素含量所具有的相对波动不大的特征。 地球化学中的异常，是指某一区段的地球化学特征明显不同于周围无矿背景区的现象。 9、背景区元素含量：背景上限、背景值、背景下限 10、把异常区内高于正常上限Ca的样品数n’与总样品数n的比值n’/n称为异常率。 异常率的大小，不仅与成矿作用的强度、规模有关，成矿作用越强，越接近矿化中心，异常率越高。 11、背景值分为四级：全球的背景值、地球化学省的背景值、区域的背景值、局部的背景值。 12、地球化学省：在地壳的某一大范围内，某些成分富集特征特别明显，不止是一两类岩石中元素丰度特别高，而 且该种元素的矿床常成群出现，矿产出现率也特别高。通常将地壳的这一区段称为地球化学省。地球化学省实质上是一种地球化学异常，它是以全球地壳为背景的规模巨大的一级地球化学异常。 13、地球化学指标：是指一切能提供地球化学信息或地质信息的，能直接或间接测定的地球化学变量。地球化学指 标在三度空间和时间上的分布与演化称为地球化学场。 14、地球化学场有以下特征： （1）与地球物理场相比，它没有严格的数学公式或化学定律进行准确的描述、推断、或延拓，它是具体点上地球化学环境（化学、热力学、动力学）综合制约的结果，可以定性推测而不能准确推算。 （2）地球化学场是一个连续的非均匀场。 （3）地球化学场是一个不可逆动态演化的非稳定场。 （4）地球化学场的指标不具有传递性。 15、地球化学障：凡是浓度梯度极大值所在的点，叫做地球化学障，其实质就是地球化学环境发生骤然变化，元素 活动性发生急剧改变的地段（A·И·彼列尔曼）。它是一种地球化学环境的边界。 16、50年代阿伦斯（1954，1957）提出常量元素服从正态分布，微量元素服从对数正态分布规律，概括了当时最 有影响的认识。地质体中元素含量的概率分布型式与该地质体经历的地质作用过程有关。 维斯捷里斯(V.B.Visteeius.1960)的“地球化学过程的基本定律”最有代表性：单一地球化学过程所形成的地质体，元素含量服从正态分布；由数个地球化学作用过程叠加所形成的复合地质体中元素含量偏离正态分布，并且多为正偏分布（其中有些服从对数正态分布）。
地球化学期末考试总结
第一章绪论 1.地球化学的定义：地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学（涂光炽）。 2.地球化学研究的基本问题 第一: 元素（同位素）在地球及各子系统中的组成（量） 第二: 元素的共生组合和存在形式（质） 第三: 研究元素的迁移（动） 第四: 研究元素（同位素）的行为 第五: 元素的地球化学演化 第二章自然体系中元素的共生结合规律 1.元素地球化学亲和性的定义：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。 2.亲氧元素、亲硫元素与亲铁元素的特点 （1）亲氧元素：能与氧以离子键形式结合的金属（半金属）元素称为亲氧元素。 特点：惰性气体结构；电负性小；离子键为主；生成热>FeO；主要集中在岩石圈。（2）亲硫元素：能与硫结合形成高度共价键的金属（半金属）元素称为亲硫元素特点：铜型离子；电负性较大；共价键为主；生成热 绪论： 1.地球化学：地球化学是研究地球及其子系统(含部分宇宙)的化学组成、化学作用和化学演化的科学. 2.地球化学研究的基本问题： ①元素（同位素）在地球及各子系统中的组成 ②元素的共生组合和存在形式 ③研究元素的迁移 ④研究元素（同位素）的行为 ⑤元素的地球化学演化 3.地球化学的研究思路： “见微而知著”。通过观察原子、研究元素（同位素），以求认识地球和地质作用地球化学现象。 4.简述地球化学的研究方法： A.野外工作方法： ①宏观地质调研 ②运用地球化学思维观察、认识地质现象 ③在地质地球化学观察的基础上，根据目标任务采集各种地球化学样品 B.室内研究方法： ④量的测定，应用精密灵敏的分析测试方法，以取得元素在各种地质体中的含量值 ⑤质的研究，也就是元素结合形态和赋存状态的研究 ⑥动的研究，地球化学作用过程物理化学条件的测定和计算。包括测定和计算两大类。 ⑦模拟地球化学过程，进行模拟实验。 ⑧测试数据的多元统计处理和计算。 第一章：基本概念 1.地球化学体系：我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的时间连续，具有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（T、P等） 2.丰度：一般指的是元素在这个体系中的相对含量（平均含量）。 3.分布：元素的分布指的是元素在一个化学体系中（太阳、陨石、地球、地壳、某地区）整体的总的含量特征。 4.分配：元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域、各个区段中的含量。 5.研究元素丰度的意义： ①元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据 以在同一体系中或不同体系中用元素的含量值来进行比较，通过纵向（时间）、横向（空间）上的比较，了解元素基本特征和动态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移等系列的地球化学概念。是研究地球、研究矿产的重要手段之一。 ②研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一。 宇宙天体是怎样起源的？地球又是如何形成的？地壳中主要元素为什么与地幔中的主要元素不一样？生命是怎么产生和演化的？这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和分布规律。 6.获得太阳元素丰度的主要途径： 光谱分析；直接分析；利用宇宙飞行器分析测定；研究宇宙射线 7.陨石研究的意义： ①它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质； ②也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源； ③陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的“前生物物质”，对探索生命前期的化学演化开拓了新的途径； ④可作为某些元素和同位素的标准样品（稀土元素，铅、硫同位素）。 8.陨石的类型： 陨石主要是由镍-铁合金、结晶硅酸盐或两者的混合物所组成，按成份分为三大类 铁陨石 石陨石 石铁陨石 9.太阳系元素的丰度特征： ①H和He是丰度最高的两种元素。这两种元素的原子几乎占了太阳中全部原子数目的98％。 ②Li、Be和B具有很低的丰度，属于强亏损的元素（核子结合能低，形成后易分解），而O和Fe呈现明显的峰，它们是过剩元素（核子结合能最高，核子稳定） ③原子序数较低时，元素丰度随原子序数增大呈指数递减，而在原子序数较大的范围内（Z＞45）各元素丰度值很相近。 课程号：013201 《地球化学》期末考试试卷(A卷) 考试形式：闭卷考试考试时间：120分钟 班号学号姓名得分 一、概念题(每题5分，共50分) 1、元素的丰度值 2、类质同象混入物 3、载体矿物和富集矿物 4、地球化学障 5、八面体择位能 6、戈尔德斯密特相律 7、相容元素和不相容元素 8、δCe值(列出计算公式并说明) 9、同位素分馏系数 10、衰变定律 二、问答题(每题8分，共40分)： 1、当以下每种物质形成时，其氧化电位是高还是低？(1) 陨石；(2)煤；(3)海底锰结核；(4)钒钾铀矿；(5)页岩中的黄铁矿；(6)鲕绿泥石。 2、为什么硅酸盐矿物中K的配位数经常比Na的配位数大？(离子半径：K＋的为1.38A，Na＋的为1.02A，O2-的1.40A)。 3、研究表明，岩浆岩和变质岩中的不同矿物具有不同的18O/16O比值，例如岩浆岩中石英一般比钾长石具有更高的18O/16O比值，试阐明控制矿物18O/16O比值大小的原因是什么？ 4、用Rb-Sr或Sm-Nd法对岩石定年时，为什么当岩石矿物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差别越大结果越好？ 5、试分析下图中稀土元素球粒陨石标准化模式中各个曲线可能代表的岩石类型及造成分配型式特征的原因。 三、论述题(任选1题，10分) 1、试述稀土元素数据的处理步骤和表示方法。 2、要获得准确的同位素地质年龄必须满足的条件是什么？ 答案： 一、 1.每种化学元素在自然体中的质量,占自然体总质量(或自然体全部化学元素总质量)的相对份额(如百分数),称为该元素在该自然体中的丰度值. 2.某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质的其它 质点(原子、离子、络离子、分子)所占据，结果只引起晶格常数的微小变化，而使晶体构造类型、化学键类型等保持不变的现象。由类质同像形式混入晶体中的物质称为类质同像混入物。含有类质同像混入物的混合晶体称为固溶体。 3. 载体矿物是指岩石中所研究元素的主要量分配于其中的那种矿物。但有时该 元素在载体矿物中的含量并不很高，往往接近该元素在岩石总体中的含量。 富集矿物是指岩石中所研究元素在其中的含量大大超过它在岩石总体中的含量的那种矿物。 4、地球化学障指地壳中物理或化学梯度具有突变的地带，通常伴随着元素的聚 集或堆积作用。即在元素迁移过程中经过物理化学环境发生急剧变化的地带时，介质中原来稳定的元素迁移能力下降，形成大量化合物而沉淀，这种地带就称为地球化学障。 5．任意给定的过渡元素离子,在八面体场中的晶体场稳定能一般总是大于在四面体场中的晶体场稳定能.二者的差值称为该离子的八面体择位能(OSPE). 这是离子对八面体配位位置亲和势的量度。八面体择位能愈大，则趋向于使离子进入八面体配位位置的趋势愈强，而且愈稳定。 6．在自然条件下，矿物常形成于一定的温度、压力变化范围，并在此范围内保持稳定。因此，F≥2，据吉布斯相律，F＝K－Φ＋2，有Φ≤K，即平衡共存的矿物数不超过组分数，即为戈尔德斯密特矿物学相律。 7．相容元素(Compatible elements):岩浆结晶或固相部分熔融过程中偏爱矿物相的微量元素；不相容元素(Incompatible elements):岩浆结晶或固相部分熔融过程中偏爱熔体或溶液相的微量元素.也称为湿亲岩浆元素(hygromagmatophile). 8．δCe或(Ce/Ce*)。是表征样品中Ce相对于其它REE分离程度的参数.Ce除 元素地球化学分类 yuansu diqiu huaxue fenlei 元素地球化学分类 geochemical classification of the elements 在元素周期表的基础上，结合元素的自然组合及各种地球化学特征，对化学元素进一步的分类。它反映了化学元素在自然界的分布规律及其相互间的共生组合特征与其原子结构的密切关系。元素的地球化学分类较多，被广泛采用的是V.M.戈尔德施密特及A.H.扎瓦里茨基的分类。 戈尔德施密特的分类是以其地球起源和内部构造的假说为基础的，他根据化学元素的性质与其在各地圈内的分配之间的关系，将元素分为4个地球化学组，如图1戈尔德施密特元素地球化学分类图所示。①亲石元素，离子最外层具有2个或8个电子，呈惰性气体型稳定结构，与O、F、CL亲合力强，多组成氧化物或含氧盐，特别是硅酸盐,形成大部分造岩矿物,并主要集中在岩石圈；②亲铜元素，离子最外层具有 18个电子的铜型结构，与S、Se、Te亲和力强，多形成硫化物和复杂硫化物；③亲铁元素，离子最外层具有8～18个电子的过渡型结构，与O及S的亲和力均较弱,主要集中在地球深部的铁镍核中；④亲气元素，为惰性气体，呈原子或分子状态集中在地球的大气圈中。此外，戈尔德施密特还划分出亲生物元素，这些元素多富集在生物圈中。 扎瓦里茨基的分类能够从原子结构这一最本质的原因去理解元素在自然界的分布与组合规律。按这种分类，化学元素被分成 12族（图2扎瓦里茨基元素地球化学分类图）:①氢族；②造岩元素族(Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Rb、Sr、Cs和Ba)；③惰性气体族 (He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)；④挥发分元素族(B、C、N、O、F、P、S、Cl)；⑤铁族(Ti、V、Cr、Mn、F e、Co、Ni);⑥稀土稀有元素族 (Sc、Y、Zr、Nb、TR、Hf、Ta等)；⑦放射性元素族(Fr、Ra、Ac、Th、Pa、U等）；⑧钨钼族 (Mo、Tc、W、Re)；⑨铂族(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)；⑩硫化矿床成矿元素族 (Cu、Zn、Ge、Ag、Cd、In、Sn、Au、H g、Tl、Pb等)；□半金属元素族(As、Sb、Bi、Se、Te、Po)；□重卤素元素族(Br、I、At)。 除了上述这些系统的分类外，还有根据特定的地质作用对元素进行地球化学分类的。如在描述岩浆分异结晶作用或部分熔融过程中，把进入结晶相或残留相的称为相容元素，而进入熔体相的称为不相容元素等。 参考书目南京大学地质学系编：《地球化学》（修订本），科学出版社，北京，1979。赵伦山、张本仁编著：《地球化学》，地质出版社，北京，1988。 （王中刚） 1，应用地球化学：研究地球表层系统的物质组成与人类生存关系，并能产生经济效益和社会效益的学科 2，不相容元素：是指那些在结晶分异过程中倾向于残余流体相中聚集的元素。 3，相容元素：相容易进入结晶相而在残余流体中迅速降低的元素 4，亲和性：地球化学上把阳离子有选择的与阴离子结合的倾向性称为元素的亲和性。 5，戈尔德斯密特分类：亲铁元素（Au，Ge Sn C P Fe Cr等）亲硫元素（Cu Ag Zn Hg）亲氧（Li Na K Rb Cs等）亲气（H C N O I等）亲生物（H C N O P S d） 6,正常分布：是某一空间中多数位置上元素含量所具有的相对波动不大的特征。 7，异常分布：是指矿化区段的地球化学特征明显不同于周围无矿背景区的现象，包含了三方面的含义：地球化学特征不同，具有一定的空间范围，元素含量或地球化学指标值偏离背景值，简言之，由异常现象异常范围，异常值三层含义构成。 8背景值：背景区n件样品的平均值。 9，地球化学省：地壳中金属矿产分布是不均匀的，在地壳的某一大范围某些成分富集特别明显，该区域不止是一两类岩石中该元素丰度特别高，该种元素的矿床常成群出现，而且在历史演化中，该种元素的矿床常成群出现而且在历史演化中，该元素的矿产出现率也特别高，通常将地壳的这一区段称为地球化学省。 10，地球化学指标：是指一切能够提供找矿信息或其他地址信息的能够直接或间接测量的地球化学变量。 11，我们把地球化学指标i在三度空间和时间上的分布与演化称为地球化学场。 12变化系数是相对于一个单位均值的百分变化率，它反映了这组数据的均匀性程度。 13原生环境，指天然降水循环面以下知道岩浆分异和变质作用发生的深部空间的物理化学条件总和。 14次生环境：是地表天然水，大气影响所及的空间所具有的的物理化学条件的总和。 15克拉克值：地壳元素丰度是指地壳中化学元素的平均含量，又称克拉克值。 16浓度克拉克值：化学元素在某一局部地段或某一地质体中的平均含量与地壳丰度之比叫做相对丰度，也叫浓度克拉克值。 17最低浓度系数：矿石的平均品位因不同矿床而异，进而采用最低可采集品位与其地壳丰度之比，称为最低浓度系数 18岩石及矿石风化后，主要呈三种形式存在：残余的原生矿物，在表生环境中稳定存在的次生矿物以及被循环水带走的可溶性物质。 19采样单元：元素在地球化学场的分布是不均匀的，研究区按一定面积分割成若干足够小的单元时，可以近似把这一单元内元素看作是均匀分布的，这个最小单元，叫做采样单元。20化学分析：是一种经典的传统分析方法。由于化学反应通常是在溶液体系中进行的，因此这种分析方法被称为湿法分析，常用到的有容量法，比色分析法，和重量法。 21样品分析方法分为两大类：化学分析和仪器分析。 22确定背景值与异常界限的方法可归为图解法（剖面图解法，直方图揭发，概率格纸图解法多重母体分解法）和计算法两类。 23、分配系数：元素在矿物晶体中浓度分数与在熔体相中的浓度分数之比，常用它来定量刻划微迹元素在两相中的分配特征。 22、指示元素：就是天然物质中能够提供找矿线索和成因指示的化学元素。 23、描述地球化学异常的参数：异常峰值—异常中的量高含量值；平均异常强度—异常范围里元素含量的平均值；异常衬度—异常清晰度的度量，也叫异常清晰度；异常连续性，异常的均匀性，异常渐变性。线金属量—根据一条测线来估算矿化强度的参数，它是异常范围里，各采样点元素的剩余含量与该点所控制的距离乘积之和；面金属量—根据一个异常面积来估 1、应用地球化学的概念:它是一门运用地球化学基本理论和方法技术，解决人类生存的自然资源和环境质量等实际问题的学科。简而言之，是研究地球表层系统物质组成与人类生存关系，并能产生经济效益和社会效益的学科。 2．用地球化学的研究内应容及方法 （1）矿产勘查地球化学方面，研究成矿元素及其伴生元素的空间分布规律与矿产的联系。研究元素在集中分散过程中与矿体周围各类介质中形成的地球化学异常与矿床的联系，异常形成机制、影响因素、发现异常和解释评价异常的方法技术。 （2）环境地球化学方面，研究对人类生存与发展、对人类健康有影响的化学元素的分布分配及其存在形态。 （3）农业土壤地球化学方面，研究对作物生长有益或必需元素在土壤中的丰缺程度以及有毒、有害元素在土壤中的富集程度。 （4）研究一切化学元素及其化合物在地球表层系统中的分布分配、活动演化可能给人类生存带来直接或间接影响，例如地震、地热、环境改造与治理，利用地球化学作用于土壤改良、土壤施肥等等。 应用地球化学的研究方法基本可分为两方面，其一是现场采样调查评价研究，其二是实验研究。 ①地质观察与样品采集； ②样品加工及分析测试； ③数据的统计分析； ④地球化学指标及异常研究； ⑤地球化学图表的编制； ⑥异常评价及验证、探矿工程布置；资料研究，指导农业种植结构调整，地 方病发病机理研究及环境问题研究等。 3、第四套应用地球化学方法命名系统：地球化学岩石测量、地球化学土壤测量、水系沉积物测量、水化学测量、地球化学气体测量和地球化学生物测量。 4、丰度值一般均在10-2％以上元素称之为“常量元素”。 丰度均在10-2％以下。故称之为“微量元素”。常用重量百万分率（10-4％）表示，书写用ppm（part per million）代表。 lppm=10-6=10-4％=0.0001％=1 元素地球化学 第一章：导论 ◆地球化学的三个主要分支：①元素地球化学②同位素地球化学③实验地球化学 ◆元素地球化学：是地球化学最主要的分支学科，它通过逐一阐明个别元素的地球化学和宇宙化学特征及其与其它元素的组合关系来研究自然界化学演化规律的学科,是地球化学的传统研究内容和主干学科。它力求完整地了解元素的地球化学旋回及其演化历史和原因,揭示元素含量变化对自然过程的指示意义 ◆元素地球化学主要研究内容和任务： （1）每个或每组化学元素的地球化学性质； （2）元素或元素群在自然界的分布、分配情况； （3）元素相互置换、结合、分离的规律和机制； （4）元素的存在形式、组合特点、迁移条件； （5）每个元素的地球化学旋回及其演化历史和原因 （6）应用于地球资源、环境和材料的研究、预测、开发和保护。 ◆元素地球化学的研究方法： （1）地质研究方法； （2）高灵敏度、高精度、快速和经济的测定和分析手段：ICP-MAS、ICP-AES、X荧光、电子探针等等； （3）各种地球化学模拟实验研究； （4）一些物理化学、热力学等理论的应用； （5）计算机技术在处理大量数据方面的广泛应用。 ◆戈尔德施密特的元素地球化学分类： 亲铁元素Siderophile：富集于陨石金属相和铁陨石中的化学元素。它们与氧和硫的结合能力均弱,并易溶于熔融铁中；在地球中相对于地壳和地幔,明显在地核内聚集。其离子最外层电子数在8～18之间。典型的秦铁元素有镍、钴、金、铂族元素。 亲石元素lithophile：在陨石硅酸盐相中富集的化学元素;在地球中它们明显富集在地壳内,有较大的氧化自由能。在自然界中都以氧化物,含氧盐，特别是硅酸盐的形式出现。如硅、铝、钾、钠、钙、镁、铷、锶、铀、稀土元素等。其离子最外层电子数为2或8。 亲铜元素chalcophile：在陨石硫化物相和陨硫铁(FeS)中富集的化学元素；在自然界中,它们往往易与S2-结合成硫化物和复杂硫化物。如硫、铜、锌、铅、镉、砷、银、硒、碲、锑等。其离子最外层有18个电子。 亲硫元素sulphophile：指不易与氧、氟和氯结合，而易于形成硫化物、硒化物、碲化物、砷化物等矿物的元素。该术语现一般理解为与“亲铜元素”同义，并包括一些亲铁元素。 亲气元素atmophile：组成地球大气圈的主要元素,惰性气体元素,以及主要呈易挥发化合物存在的元素。如氢、氮、碳、氧、及惰性气体元素等。 亲生物元素biophile：集中在有生命的动植物内的元素。C, H , O, N, P, S, Cl, I, (B), (Ca, Mg, K, Na), (V, Mn, Fe, Cu) ◆有关其他元素分类的常用术语： 常量元素：组成物质主要结构和成分的元素，它们常占天然物质总组成的99%以上，并决定了物质的定名和大类划分。 微量元素(trace element, microelement)：物质中除了那些构成主要结构格架所必须的元素之外，所有以低浓度存在的化学元素。其浓度一般低于0.1%，在大多数情况下明显低于0.1%而仅达到ppm乃至ppb数量级。 次要元素(minor element)：在文献中单独出现时时与微量元素同义；当两者同时出现时，一般指含量为1～5的化学元素。 稀有元素(rare element)：在低壳中分布量较低，但易于在自然界高度富集形成较常见的矿物和独立工业矿床的的化学元素。如REE、Nb、Ta、Be、Li、（W）等。 分散元素(dispersed element)：在地壳中元素丰度低，并且其离子半径和电荷等化学性质与地壳中的高丰度元素(硅、铝、钙、铁、钾、钠等)相似的一类微量元素。因上述性质，它们在自然界中大多以类质同像置换形式分散存 名词解释 1.浓度克拉克值：概念系指某元素在某一地质体（矿床、岩体或矿物等）中的平均含量与克拉克值的比值，表示某种元素在一定的矿床、岩体或矿物内浓集的程度。当浓度克拉克值大于1时，说明该元素在地质体中比在地壳中相对集中；小于1时，则意味着分散 2.亲氧性元素：倾向于与氧形成高度离子键的元素称亲氧元素。特征是：离子半径较小，有惰性气体的电子层结构，电负性较小。如K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE等；易形成惰性气体型离子； 3.元素的地球化学迁移：即元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并经常伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移 4.普通铅（或正常铅）：普通铅（或正常铅）：指产于U/Pb、Th/Pb比值低的矿物和岩石中任何形式的铅（如方铅矿、黄铁矿、钾长石等），在矿物形成以前，Pb 以正常的比例与U、Th共生，接受U、Th衰变产物Pb的不断叠加并均匀化。 5.不相容元素：趋向于在液相中富集的微量元素。由于其浓度低，不能形成独立矿物相，并且因离子半径、电荷、晶场等性质与构成结晶矿物的主元素相差很大，而使其不能进入矿物相。它们的固相/液相分配系数近于零。 6.同位素分馏系数：达到同位素交换平衡时共存相同位素相对丰度比值为常数，称分馏系数α，或者指两种物质(或物相)之间同位素比值之(α)，即αA-B=RA / RB，式中A，B表示两种物质(或物相)，R表示重同位素与轻同位素比值，如34S/32S，18O/16O。α表示同位素的分馏程度，α值偏离1愈大，说明两相物质之间同位素分馏程度愈大；α=1时物质间没有同位素分馏 7.K(不稳定常数)：金属离子与配位体生成络合物的逆反应是络合物的解离反应，达成平衡时的常数，称为不稳定常数。它与稳定常数互为倒数。不稳定常数越大，络合物越不稳定。 8.δEu:反映Eu异常的强。. 9.稀土元素（REE）：原子序数57-71的镧系元素以及与镧系相关密切的钪和钇共17种元素，包括：La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Sc，Y 10.高场强元素 (HFSE)：指离子半径小、电荷高，难溶于水，地球化学性质稳 普通地球化学 选择、名词解释、简答题、计算题 第一章绪论 一、地球化学的定义 地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学。 二、地球化学研究的基本问题 第一: 元素（同位素）在地球及各子系统中的组成（量） 第二: 元素的共生组合和存在形式（质） 第三: 研究元素的迁移（动） 第四: 研究元素（同位素）的行为 第五: 元素的地球化学演化 第二章自然体系中元素的共生结合规律 一、元素地球化学亲和性的定义 在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。 二、亲氧元素与亲硫元素的特点 亲氧（石）元素：离子的最外电子层具有8电子(s2p6)惰性气体型的稳定结构，具有较低的电负性，所形成的化合物键性主要为离子键，其氧化物的形成热大于FeO的形成热，与氧的亲和力强，易熔于硅酸盐熔体，主要集中于岩石圈。 亲硫（铜）元素：离子的最外层电子层具有18电子(s2p6d10)的铜型结构，元素的电负性较大，其所形成的化合物键性主要为共价键，氧化物的生成热小于FeO的形成热，与硫的亲和力强，易熔于硫化铁熔体。主要集中于硫化物－氧化物过渡圈。 三、其它的概念 电负性：中性原子得失电子的难易程度。或者说原子在分子中吸引价电子的能力叫电负性。电离能：指从原子电子层中移去电子所需要的能量。电离能愈大，则电子与原子核之间结合得愈牢固 电子亲和能：原子得到电子所放出的能量（E)叫电子亲和能。E越大，表示越容易得到电子成为负离子。 离子电位：是离子电价与离子半径的比值 四、元素的地球化学化学分类（戈式分类） 亲氧（亲石）、亲硫（亲铜）、亲铁、亲气 五、类质同象的定义 某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点（原子、离子、配离子、分子）所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变，这一现象称为“类质同象”。 六、类质同象的置换法则 1.戈式法则（适于离子键化合物）①优先法则：两种元素电价相同，半径较小者优先进入矿物晶格。②捕获允许法则：两种离子半径相似而电价不同时，较高价的离子优先进入矿物晶格。③隐蔽法则：两个离子具有相近的半径和相同的电荷，则它们因丰度的比例来决定自身的行为，丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素进入矿物晶格，为主量元素所“隐蔽”。 2.林伍德提出对戈氏法则（更适于非离子键化合物）对于二个价数和离子半径相似的阳离子，具有较低电负性者将优先被结合，因为它们形成一种较强的离子键成分较多的化学键。 应用地球化学复习思考题 1.应用地球化学的概念及主要任务。 2.应用地球化学的主要特点是什么？ 3.三种试验工作的内容和分类。 4.复习各种方法的取样介质及取样方法 5.如何防止样品加工的污染。 6.水解、水合和氧化还原的概念和地球化学作用。 7.影响风化作用的因素及其产物。 8.表生带中元素的存在形式及其研究方法。 9.土壤的分层及其元素的分布特征。 10.背景值及背景上限的概念及其确定方法。 11.化探样品的特点及对测试方法的要求。 12.检出限、灵敏度、精确度、准确度的概念。 13.随机误差、系统误差的概念。 14.地球化学工作方法的选择及样品的布局。 15.异常圈定时应考虑的原则。矿异常与非矿异常各自的特征。 16.成晕元素在热液中的存在形式。 17.金属矿床成晕元素的迁移方式和元素沉淀方式 18.在金属矿床地球化学勘查中，背景与异常的概念及异常的分类。 19.在金属矿床地球化学勘查中，什么叫指示元素，可以分几类？ 20.用哪些参数来描述原生晕的内部结构？ 21.原生晕外部形态特征分哪四类，其地质意义如何？ 22.原生晕分带性及其研究原生晕分带性的意义及方法。 23.各种地球化学找矿的应用领域及效果。 24.异常检查的目的和方法。 25.油气异常的形成作用及其主要地球化学指标。 26.环境地球化学调查的目的、分类和内容 27.农业地球化学调查的概念及基本内容，植物营养元素与有害元素 28.原生晕与次生晕、分散流的联系与区别（从形成作用、异常物质来源、空间 关系、含量特征、影响因素等）。 29.各种分散晕的概念、形成作用和影响因素。 30.指示元素的含量特征及其选择的原则和方法。 成都理工大学 《地球化学》期末考试试卷 大题 一 二 三 四 总分 得分 一、名称解释 克拉克值：元素在地壳中的丰度。 浓度克拉克值：元素在某一地质体中的平均含量与其克拉克值之比，反映元素在地质体中的浓集程度。 类质同像：某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变。 地球化学：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成，化学作用和化学演化的科学。 元素的赋存形式：元素在一定自然过程或其演化历史中的某个阶段所处的状态及与共生元素间的结合关系。 地球化学障：在元素迁移途中，如果环境的物理化学条件发生了急剧变化，导致介质中原来稳定迁移的元素其迁移能力下降，元素因形成大量化合物而沉淀，则这些引起元素沉淀的条件或因素就称为地球化学障。 （不）相容元素：在岩浆结晶作用过程中，那些（不）容易以类质同像的形式进入固相的微量元素，称为（不）相容元素。 同位素分馏：是指在一系统中，某元素的同位素以不同的比值分配到两种物质或两相中的现象。 元素地球化学亲和性：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选着地与某种阴离子结合的特性。 能斯特分配系数：在温度、压力恒定的条件下，微量元素i (溶质)在两相分配达平衡时其浓度比为一常数(KD)，此常数KD 称为分配系数，或称能斯特分配系数。 亨利定律（稀溶液定律）：在无限稀释的溶液中，溶质的浓度n 与溶质摩尔浓度N 成正比。 浓度系数：元素在矿床中最低工业品位与克拉克值之比。 活度积：当T 一定时，难溶强电解质溶液中离子活度的乘积为一常数。 同离子效应：在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时，使原难溶化合物的溶解度降低。 盐效应：当溶液中存在易溶盐类时，溶液的含盐度对元素的溶解度有影响。溶液中易溶电解质的浓度增大，导致其他溶解度增大的现象。 院（系） 班级 姓名 学号 …… … … … …… … … … … … … … … … … 密… … … … 封 … … … … 线 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 中国地质大学(北京)成人高等教育试卷 ( 2014 / 2015学年二学期) ( 应用地球化学) ( A ) 函授站：云南国土资源职业学院学习形式：函授□夜大□脱产□ 考核方式：考试□考查□层次：□高起本□专升本□高起专□高职考试形式：闭卷□开卷□机试□笔试□(统考、非统考) 专业年级______________________学号________________ 姓名____________ 一、填空题（每空2分，共28分） 1. 一项完整的地球化学调查，一般可以分为三个阶段：、 、。 2. 目前，背景值及背景上限的确定方法有、、 、。 3. 常用的地球化学指标种类有、、、 、。 4. 根据异常与赋存介质形成的相对时间关系可以分为和。 二、是非判断（对－√，错－×，不一定－O，每题1分，共10分） 1、背景区就是没有受到人为污染的地区（） 2、屏障植物是地植物异常中指示较好的指示植物（）； 3、水系沉积物的地球化学异常形态是线状的（） 4、元素平均含量相同的两个地质体具有同源性（） 5、原生晕就是赋存于岩石中的地球化学异常（） 6、叠加晕和多建造晕具有相同的成晕成矿过程（） 7、按勒斯特水系分级规划，一个二级水系与两个一级水系合并后属三级水系（） 8、成矿作用可以造成比矿体大得多的原生晕（）9、矿体穿越潜水面时会表现季节性的水化学异常（） 10、轴向分带是原生晕空间分带的重要类型之一（） 三、名词解释（每题3分，共18分） 1. 表生环境： 2. 检出限： 3. 多建造晕： 4. 上移水成异常： 5. 面金属量 6. 原生晕： 四、简答题（共21分） 1.简述土壤地球化学测量在找矿中的应用（9分） 2.异常评价的依据主要有哪些？（12分） 五、论述题（共23分） 1. 如何在各种介质中取到有代表性的样品。（23分）地球化学复习重点
06地球化学试卷A
施密特元素分类
应用地球化学复习重点
应用地球化学总结
元素地球化学
地球化学考试题
普通地球化学期末复习
应用地球化学复习题
成都理工大学地球化学考试试卷
应用地球化学A试卷