地球化学答案文档格式.docx
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2）“质”的研究，即元素的结合形式和赋存状态的鉴定和研究；
3）地球化学作用的物理化学条件的测定和计算；
4）归纳、讨论：
针对目标和任务进行归纳、结合已有研究成果进行讨论。
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。
地球化学与与研究地球物质成分的矿物、岩石、矿床学和化学的关系如下表
从表中我们可以看出：
1）地球化学是研究元素在地球、地壳中演化活动的整个历史，而矿物、岩石、矿床等学科仅研究元素全
部活动历中的某个阶段；
2）地球化学是在自然界，又具有空间上条件的不均一性，时间上单向演化和阶段性，体系的多组分，多变度及总体的开放性；
3）地球化学研究不能脱离基础地质工作，它的一般工作程序仍然是在研究任务的指导下采用先野外，后室内的工作顺序，并注意从对地质体的观察来提取化学作用信息，建立地球化学研究构思。
而化学主要是在实验室中，它是人为控制的体系，可以任意调节t、p、ph、eh、c和纯化杂质。
第一章答案
1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。
我们地球所在的太阳系是由太阳、行星、行星物体（宇宙尘、彗星、小行星）组成的，其中太阳的质量占太阳系总质量的99.8%，其他成员的总和仅为0.2%，所以太阳的成分是研究太阳系成分的关键。
获得太阳系丰度资料的主要途径有：
1）光谱分析，对太阳和其它星体的辐射光谱进行定性和定量分析；
2）直接分析，如测定地壳岩石、各类陨石和月岩、火星样品；
3）利用宇宙飞行器分析测定星云和星际物质及研究宇宙射线。
2.简述太阳系元素丰度的基本特征。
对太阳系元素的丰度估算各类学者选取太阳系的物体是不同的。
有的是根据太阳和其它行星光谱资料及陨石化学成分，有的根据i型球粒陨石，再加上估算方法不同，得出的结果也不尽相同。
1）氢和氦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％；
2）随元素的原子序数增大，元素丰度呈指数下降，原子序数45的元素，元素丰度变化不明显；
3）原子序数为偶数的元素，其元素丰度大于相邻的奇数元素；
4）锂、铍、硼元素丰度严重偏低，氧和铁元素丰度显著偏高；
这是一种估计值，反映的是目前人类对太阳系的认识水平，因此这个估计值不可能是准确的，随着人们对太阳系以至于宇宙体系探索的不断深入，这个估计值会不断的修正。
同时，从总的方面来看，虽然还是很粗略的，但它反映了元素在太阳系分布的总体规律。
3.说说陨石的分类。
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。
按陨石中金属的含量可将陨石分为三类：
1）铁陨石，主要由金属ni、fe和少量其它元素组成；
2）石陨石，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，铁石陨石由数量上大体相等的fe、ni和硅酸盐矿物组成。
4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？
1）月球的主要岩石类型为玄武岩和辉长岩类，没有花岗岩和沉积岩，但有一种特殊的岩石（克里普岩），是一种含钾、稀土元素和磷的岩石；
2）月球没有铁镍核，也没有大气圈和水圈（所以月球表面无风化作用）；
3）与地球化学成分相比较，月岩中碱金属和挥发性元素，富耐熔元素和稀土元素。
5.讨论陨石的研究意义。
研究陨石主要从陨石的成分、年龄、成因出发，其研究成果不仅对研究太阳系的化学成分、起源和演化、有机质起源和太阳系空间环境等有着重要意义，而且对研究地球的形成、组成演化以及地球早期生命系统的化学演化也有重要意义。
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）是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源，可以用陨石类比法，地球模型和陨石的类比法来研究地球元素的丰度；
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）。
6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？
地球是由地壳、地幔和地核等不同圈层组成。
由于地球物质组成具不均一性，不能用地球表层（如地壳）或某一研究区成分代表地球化学组成，所以地球的结构模型成为研究地球的总体成分的基础。
7.阐述地球化学组成的研究方法论。
一）分层研究法：
分别获取地球各层的成分，按各层的相对质量百分比计算地球平均成分；
二）总体研究法：
1）陨石相成分分类;
2）地球相成分分类及不同相成分质量百分比;
3）据各相质量百分比计算地球平均成分。
8.地球的化学组成的基本特征有哪些？
首先，地球的元素丰度也遵守太阳系元素丰度的基本规律（递减规律和奇偶规律）；
其次，地球的元素丰度还具有以下特征：
1）地球中含量大于10%的元素有fe、o、si、mg；
大于1%的元素有ni、s、ca、al；
其次为na、k、cr、co、p、mn和ti，可以认为地球几乎是由15种元素组成的；
2）与太阳系化学成分相比，地球富fe、mg、s和贫气态物质组分；
3）与地壳化学成分相比，地球富mg、fe和贫al、k、na。
9.讨论地壳元素丰度的研究方法。
1）克拉克法:
收集尽可能多的研究样品，进行系统的样品分析；
将样品按种类和地区分组，求平均成分；
确定各类样品的权值；
加权平均求地壳元素丰度；
2）戈尔德斯密特法：
挪威南部细粒冰川粘土；
3）维诺格拉多夫法：
岩石比例法，用二份酸性岩加一份基性岩；
4）泰勒法：
花岗岩和玄武岩质量比为1:
1进行计算；
5）黎彤法：
在计算中国岩浆岩平均化学成分的基础上，并采用全球地壳模型，对各构造单元的质量加权平均。
10.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、地球元素丰度的分布规律具有类似性，但地壳元素丰度值最大的10个元素与太阳系、地球的相比，其组成及排序有很大的不同。
太阳系：
hheonencsimgfes地球：
feomgsiniscaalcona地壳：
osialfecanakmgtih
与太阳系或宇宙相比，地壳和地球都明显贫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）地壳中元素丰度不是固定不变的，它是不断变化的开放体系。
11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？
1）元素丰度对元素原子序数作图，可看出地壳元素丰度的分布规律与太阳系的基本相同，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。
12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？
1）确定了地壳体系的总体特征；
2）为研究地球的形成、化学分异及地球、地壳元素的成因等重大问题提供信息，如大陆地壳化学组成对壳幔分异的指示；
地壳元素的克拉克值在某种程度上影响元素参加许多化学过程的浓度，从而支配元素的地球化学行为；
限定了自然界的矿物种类及种属；
限制了自然体系的状态；
对元素亲氧性和亲硫性的限定；
3）元素克拉克值可作为衡量元素相对富集或贫化的标尺，如可以为阐明地球化学省（场）特征提供标准；
4）根据地壳元素克拉克值可获得地壳中不同元素平均比值，可以提供重要的地球化学信息，如某些元素克拉克比值是相对稳定的，一旦某地区、某地质体中的这些元素组比值偏离了地壳正常比值，示踪着某种地球化学过程的发生。
13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。
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。
14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法.
1）区域范围的确定——靶区的选择，应根据工作任务和区域特征来选择工作范围；
2）建立区域地壳结构-组成模型；
3）区域地壳元素丰度的计算方法：
（1）分别计算不同类型岩石中元素的平均含量；
（2）按不同类型岩石在地壳结构层中的质量比，加权平均计算各结构层的元素丰度；
（3）按区域地壳结构-组成模型计算区域地壳元素丰度。
15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？
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。
16.简述沉积岩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→蒸发岩俄次序相继降低。
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在砂岩中喊来能够最高等；
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”；
1.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。
以第四周期部分元素的离子为例，如下表：
由表可以看出：
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。
2.简述类质同像的基本规律。
1）goldschmist类质同像法则：
该法则从相互置换的质点的电价、半径的角度判断，适用于离子键化合物。
（1）若两种离子电价相同，半径相似，则半径较小的离子优先进入矿物晶格，即较小离子半径的元素集中于较早期的矿物中，而较大离子半径的元素集中于较晚期矿物中。
（2）若两种离子半径相似而电价不同，则较高价离子优先进入较早结晶的矿物晶体，集中于较早期的矿物中，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：
两个离子具有相近的半径和相同的电荷，则它们将按丰度的比例，决定它们的行为，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）ringwood法则：
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，该电负性法则更适用于非离子键性化合物。
3.阐述类质同像的地球化学意义。
类质同像是自然界化合物中一种十分普遍的现象，它是支配地壳中元素共生组合的一个重要因素，特别是对一些微量元素，是决定它们在自然界活动状况的主要因素。
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）标型元素组合；
6）影响微量元素的集中或分散（晶体化学分散或残余富集）；
7）为地质找矿及环境研究服务。
4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。
1）赋存形式：
独立矿物、类质同像形式、超显微非结构混入物、胶体吸附状态和与有机物结合的形式。
【篇二：
地球化学复习要点及答案】
定义、研究对象、学科性质、研究的基本任务√
定义：
韦尔纳茨基（苏）于1922年提出：
地球化学科学地研究地壳中的化学元素，即地壳的原子，在可能的范围内也研究整个地球的原子。
地球化学研究原子的历史、它们在空间上和时间上的分配和运动，以及它们在地球上的成因关系。
费尔斯曼（苏）在同年也提出了定义：
地球化学科学地研究地壳中的化学元素—原子的历史及其在自然界各种不同的热力学与物理化学条件下的行为。
德国著名的地球化学家戈尔德施密特于1933年认为：
地球化学的主要目的，一方面是定量地确定地球及其各部分的成分，另一方面要发现控制各种元素分配的规律。
美国地球化学委员会于1973年对地球化学的定义为：
地球化学是关于地球和太阳系的化学成分及化学演化的一门科学，它包括了与它有关的一切科学的化学方面。
1985年涂光炽提出的地球化学定义为：
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。
研究对象：
地球化学以地球及其子系统为直接研究对象。
性质：
地球系统和太阳系的物质运动可以表现为力学的、物理学的、化学的和生物学的运动形式，而且各种运动形式相互作用，构成综合、复杂的高级运动。
对地球及各子系统中各类基础运动形式的综合研究，是地球科学的目标和任务。
地球物质的各种运动形式可互相依存、互相制约和互相转化。
寓于地球物质运动中的不同运动形式总是相互依存、相互影响和相互制约，有着不可分割的联系。
地球化学同地球物理学和地质学同为地球科学支持学科，他们均应考虑多种形式运动的因素，从而需要寓于地球系统物质运动中的某种形式基础运动的学科作为支撑。
地球化学实质是研究地球物质化学运动的学科，他的产生与发展也是应地球科学为了实现自身的现代化，精确而重视吸收现代自然基础学科成果的表现之一。
基本任务：
地球化学的基本任务为研究地球的化学组成、化学作用及化学演化。
2.地球化学体系
3.地球化学与其他地质类学科的联系与区别
地球化学的实质是研究地球物质化学运动的学科，是以地球物质运动和地质运动中客观存在的化学运动形式为依据，将地学需要与化学结合的边缘学科，并不断吸收现代自然基础科学，使之实现自身的现代化和精确化。
地球化学的研究目标与其它地球科学一致，它与其它地球科学之间只是在解
决问题的途径上有所不同。
以地球及其子系统为直接研究对象的地学类学科均应考虑影响多种运动形式的因素，从而需要寓于地球系统物质运动中的某种形式基础运动的学科作为支撑。
因此，地球化学与地球物理、地质学同为地球科学的支撑学科。
第一章
1.元素分布与分配概念
元素分布是指元素在某个宇宙体或地质体（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地壳）中的整体（平均）含量。
分配是指元素在各宇宙体或地质体内部不同部分或区段中的含量。
对元素分配进行观察的参考点来自元素的分布。
2.元素丰度概念
通常将化学元素在任何宇宙体或地球化学体系（如地球、地球各圈层或各个地质体等）中的平均含量称之为丰度。
3.元素在地壳中的克拉克值和浓度克拉克值概念
4.太阳系、地球及地壳中元素丰度的研究方法
1）太阳和其它星系的辐射谱线研究
2）陨石的研究
3）宇航事业
4）根据星体的密度和行星表面天文观察资料间接推断化学成分
5.太阳系、地球及地壳中元素丰度特征并讨论它们的异同√
1）元素的丰度随着原子序数增大而降低。
在低原子序数段，元素丰度降低较快；
在原子序数z45的区间则变为近似水平线。
元素丰度与原子核的质量数和中子数之间也分别存在类似关系。
2）原子序数为偶数的元素的丰度明显高于相邻原子序数为奇数的元素的丰度。
同时具有偶数质量数（a）或偶数中子数（n）的同位素或核素的丰度也总是高于相邻具有奇数a或n的同位素或核素。
3）质量数为4的倍数的核素或同位素具有较高的丰度，原子序数或中子数为“幻数”（2、8、20、50、83、126等）的核素或同位素分布最广、丰度最高。
4）宇宙（太阳系）中丰度最高的元素为h和he；
5）三种低原子序数的元素li、be和b在丰度曲线上相对周围的元素表现为明显亏损，与宇宙形成时这些元素的合成量较少有关；
6）在元素丰度曲线上，相对于周边元素，fe和o显示出含量“过剩”的高丰度特征。
hheonencsimgfes
地球：
a地球的成分为原始地幔与地核成分之和。
b.地球中丰度最高的四种元素是fe，o，mg，si，他们构成了地球总质量
的93%，地球与球粒陨石具有相似的元素丰度随挥发性变化而变化的趋势，尽管地球相当于球粒陨石更亏损。
c.地球的fe/al比值为20+（—）2。
feomgsiniscaalcona
地壳：
a.地壳中元素的相对平均含量极不均一。
b.随着原子序数的增大，元素丰度曲线下降。
与太阳系元素分布规律相似；
多数偶数元素丰度大于奇数元素丰度。
但这些规律远不如太阳系元素丰度曲线所反映的规律那么明显。
c.对比地壳、整体地球和太阳系元素丰度特征可发现，它们在元素
丰度的排序上有很大的不同：
d.现今地壳中元素丰度特征是由元素起源到太阳系、地球、地壳的形成和演化至今漫长时间累积的结果，并将继续发展变化。
6.元素克拉克值的地球化学意义并举例说明
1）控制元素的地球化学行为
a.支配元素的地球化学行为
例如：
地球化学性质相似的碱金属（丰度高）k,na天然水中高浓度，形成各种独立矿物（盐类矿床）（丰度低）rb,cs天然水中极低浓度,不能形成各种独立矿物，呈分散状态。
b.限定自然界的矿物种类及种属
实验室条件下：
可合成数十万种化合物。
自然界：
只有3000多种矿物。
矿物种属有限（硅酸盐25.5%；
氧化物、氢氧化物12.7%；
其他氧酸23.4%；
硫化物、硫酸盐24.7%；
卤化物5.8%；
自然元素4.3%；
其它3.3%）
c.限制了自然体系的状态
可对体系赋予不同物理化学状态
自然界：
体系的状态受到限制，其中一个重要的因素就是元素丰度的影响o2（游离氧）氧化还原环境
h+（ph）溶液的酸碱度
d.对元素亲氧性和亲硫性的限定
在o丰度高、s丰度低的地壳环境中，ca元素显然是亲氧的。
（地壳岩石中钙的主要矿物有哪些？
）
在类似地幔的环境中，陨石缺o富s，能形成cas（褐硫钙石）
2）地壳克拉克值可作为微量元素集中、分散的标尺
a.可以为阐明地球化学省（场）特征提供标准。
环境：
克山病病区：
土壤有效mo、饮水mo含量、主食中mo含量普遍低于地壳背景，导致人体中mo含量水平低，可诱发地方性心肌病b.指示特征的地球化学过程
某些元素的克拉克比值相对稳定，当发现这些元素比值发生了变化，可指示曾经发生过特定性质的地球化学过程，即元素地球化学示踪。
在地壳环境下，比值th/u（3.3~3.5）、k/rb、zr/hf和nb/ta中的元素性
质相似，难以彼此分离（分异作用），即有相对稳定的比值。
若某地区、某地质体中的某元素组比值偏离了地壳正常比值，
则意示着某种地质过程的发生。
th/u2铀矿化
th/u8-10钍矿化
c.浓度克拉克值和浓集系数
浓度克拉克值=某元素在某一地质体中平均含量
某元素的克拉克值
＞1意味该元素在地质体中发生了富集
＜1意味该元素在地质体中发生了分散
区域浓度克拉克值=某元素在区域内某一地质体中平均含量
某区域元素的丰度值
浓集系数=某元素最低可采品位
浓集系数反映了元素在地壳中倾向于发生富集的能力：
浓集系数：
sb=25000;
hg=14000;
fe=6
7.地球和硅酸盐地球、原始地幔的元素丰度、相互关系与区别√
1）地球的成分为原始地幔与地核成分之和，难容亲石元素在地球中的量与原始地幔中的量相同。
2）地幔和地壳圈层的总和成为原始地幔，也成硅酸盐地球。
3）与地球相比，原始地幔复函fe-ni元素，二缺乏硅酸盐相。
8.区域地壳丰度的研究方法及研究意义
1）它是决定区域地壳（岩石圈）体系化学特征的重要基础数据；
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（各省区的多目标地球化学调查项目）。
9.地壳中各类岩浆岩元素丰度的基本特征
大陆地壳在垂向上存在明显的变质分层：
上地壳主要由未变质至绿片岩相的岩石和花岗质侵入体组成；
中地壳主要由角闪岩相岩石组成（如英云闪长－奥长花岗－花岗闪长质片麻岩）；
下地壳主要由麻粒岩相岩石组成。
根据源区性质，大洋玄武岩可分为两类：
产于洋中脊、代表亏损地幔来源的洋中脊玄武岩morb（mid-oceanridgebasalt）；
产于大洋盆地、代表富集地幔来源的洋岛玄武岩oib（oceanislandbasalt）。
大洋地壳与大陆地壳的微量元素组成存在差异：
大洋morb和oib都表现出pb的亏损（负异常）和nb的富集（正
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