2022年地球化学.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思第一章1. 克拉克值： 元素在地壳中的丰度,称为克拉克值； 元素在宇宙体或地球化学系统中的平均含量称之为丰度 ；丰度通常用重量百分数（%）,PPM（百万分之一）或 g/t 表示；2. 富集矿物 : 指所争论元素在其中的含量大大超过它在岩石总体平均含量的那种矿物；3. 载体矿物 : 指岩石中所争论元素的主要量分布于其中的那种矿物；4. 浓集系数 =工业利用的最低品位 / 克拉克值；为某元素在矿床中可工业利用的最低品位与其克拉克值之比；5. 球粒陨石： 是石陨石的一种； （约占陨石的84%）：含有球体,具有球粒

2、构造,球粒一般为橄榄石和斜方辉石；基质由镍铁、陨硫铁、斜长石、橄榄石、辉石组成；划分为： E 群顽火辉石球粒陨石,比较稀有； O群一般球粒陨石 : H 亚群高铁群,橄榄石古铜辉石球粒损石；L 亚群低铁群,橄榄紫苏辉石球粒陨石； LL 亚群低铁低金属亚群；C群碳质球粒陨石,含有碳的有机化合物和含水硅酸盐,如烷烃、芳烃、烯烃、氨基酸、卤化物、硫代化合物等；为争论生命起源供应重要信息；分型、型和型；发性元素丰度；型其非挥发性组成代表了太阳系星云的非挥6. 浓度克拉克值 =某元素在地质体中的平均含量 / 克拉克值 , 反映地质体中某元素的浓集程度；1. 陨石在地化争论中的意义：（一）陨石的成分是争论和

3、估量太阳系及地球系统元素成分的重要依据：（1）用来估量地球整体的平均化学成分；1 陨石类比法,即用各种陨石的平均成分或用球粒陨石成分来代表地球的平均化学成分；2 地球模型和陨石类比法来代表地球的平均化学成分,其中地壳占质量的 1%,地幔 31.4%,地核 67.6%,然后用球粒陨石的镍铁相的平均成分加 5.3%的陨硫铁可以代表地核的成分,球粒陨石的硅酸盐相平均成分代表地壳和地幔的成分,用质量加权法运算地球的平均化学成分；（ 2）I 型碳质球粒陨石其挥发性组成代表了太阳系中非挥发性元素的化学成分；（二）陨石的类型和成分是用来确定地球内部具层圈结构的重要依据：由于陨石可以分为三种不同的陨石石陨石、

4、石铁陨石和铁陨石,因而科学家设想陨石是来自某种曾经分异成一个富含金属的核和一个硅酸盐外壳的行星体,这种行星经破裂后就成为各种陨石,其中铁陨石来自核部,石铁陨石来自金属核和硅酸盐幔的界面,而石陨石就来自富硅酸盐的幔区；这种设想成为估量地球内部结构和化学成分的重要依据之一；（三） 碳质球粒陨石的有机化合物成分是争论地球早期生命系统的化学演化及来源的重要依据和信息,在碳质球粒陨石中已发觉有机化合物 60 多种； 有人认为地球早期生命系统的化学演化不肯定来源于行星的大气,而有可能来自太阳星云凝结时已合成的有机质；2 比较太阳系、地球、地壳主要化学元素丰度特点的异同点,说明自然界元素丰度的基本特点和打算

5、自 然 体 系 中 元 素 丰 度 的 最 基 本 因 素 : （ 1 ） 特 征 的 异 同 ： 太 阳 系 ： HHeONCSiMgS地球;FeOMgSiNiSCaAlCaNa地壳： OSiAlFeCaNaKMgTiH硅酸盐在地球表层富集,较难熔的镁铁硅酸盐和金属铁下沉； （ 2）自然界元素丰度的基本特点： 1 个元素丰度随原子序数的增大而呈指数下降；在 Z45 之后丰度值又相近； 2 原子序数为偶数的同位素丰度大于奇数者（中子数、质量数同）奥多 - 哈根斯法就； 3 四倍原就：如O（A=16）,质子数为 4 的倍数 4 Li 、P、B 丰度很低,为亏损元素（核子结合能低,形成后易分解）5

6、 Fe 和 O过量（核子结合能最高,核子稳固）6 原子序数（质子数或中子数）是“ 幻数” 的元素丰度高（氦、氧、钙等：2、8、14、 20、2850、82、126）（3）打算自然体系中元素名师归纳总结 丰度的最基本因素： 1 与原子结构有关具有最稳固原子核的元素分布最广,当中子数和质子数比例适当时第 1 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思核最稳固；如在原子序数20 的轻核中,中子质子等于一是,核最稳固,由此可以说明O、 Mg、Si 、Ca的丰度较大的缘由；随原子序数增大,核内质子间的斥力大于核力,核

7、子的结合能降低,原子核就趋于不稳固,所以元素同位素的丰度就要降低；偶数元素或同位素的原子核内,核子倾向成对,他们自旋力矩相等,而方向相反,量力力学证明：这种核的稳固性最大,因而这种元素或同位素在自然界分布最广；中子数等于幻数的同位素,其原子核中的壳层为核子所布满,形成最为稳固的原子核,因而具有高的丰度；2与元素起源、形成过程及元素形成后的化学分异有关；在恒星的高温条件下；可以发生有质子参与的热核反应,这使 Li 、Be、B 快速的转变为4He 的同位素,因此, Li 、Be、B 丰度明显偏低就同他们在恒星热核反应过程中被消耗的历史有关；在内行星和陨石物质中气态元素（H、He 等）的丰度极大的低

8、于太阳系中各该元素的丰度, 造成这种差别的缘由为这些元素在行星和陨石母体形成或存在过程中逃逸到宇宙空间所致；3. 元素克拉克值的意义：（ 1）元素克拉克值确定着地壳作为一个物理化学体系的总特点以及地壳中各种地球化学过程的总背景；它为地球化学供应了衡量元素集中分散及其程度的标尺；是影响元素地球化学行为的重要因素,支配着元素的地球化学行为；2 争论地壳的化学成分可以用来估量地球内部成分 , 用来与其它星球比较 . 3 克拉克值是影响元素地球化学性质的重要因素 :1 克拉克值高的元素易形成独立矿物 ,并可富集成矿 : 例如 :Na、K、Rb、Cs 四元素中, Na、 K 丰度大可以成矿；Rb、 Cs

9、 就不能； 2 克拉克值高的元素形成矿物种类也多：例如：O、Si 、 Al 、 Fe 元素的矿物种类特别多；而克拉克值低的元素形成矿物种类也少,例如： Li 、Re、Hf 等不形成独立矿物；所以,自然界仅 3000 种矿物,而试验室可有数十万种化合物； N独立矿物数 =200 4 K 原子克拉克值； 4 生物体内 , 克拉克值高的元素丰度大（Si 例外 , 克拉克值小的 元素丰度也小,甚至有害；5 克拉克值是确定区域地球化学反常和地球化学省的背景值；地球化学省 : 地壳上某元素含量明显偏高的地段；浓度克拉克值 =某元素在地质体中的平均含量 / 克拉克值 , 反映地质体中某元素的浓集程度；浓度克

10、拉克值 1 元素富集 ; 浓集系数 = 工业利用的最低品位 / 克拉克值 6 依据元素对比值确定矿化类型 : 克拉克值之比 : Th/U 3.3-3.5; Th/U 2 铀矿化 ;2.5 Th/u 4 铀和钍矿化； Th/u 5 钍矿化（ 7）利用克拉克值估算矿产资源的储量 1Au的克拉克值 3.5 PPb, 地壳质量 24 1018 吨;2 地壳中 Au 为 24 1018 3.5 10-9 吨 = 84 109 吨 ;3陆地质量为地壳的 62.9%, 就陆地 Au 为 84 109 62.9% =53 109 吨 4 美国占世界陆地的 1/17.3, 所以美国陆地的 Au 为 53 109

11、 17.3 =3.064 109 吨 5 陆壳平均深 36.5KM, 人类可采矿深 1KM,所以美国 1KM深陆地的 Au 为 3.064 109 36.5=84 106 吨；专家估量美国可回收 Au 资源为 8.6 103 吨； 6 目前, 美国已探明 Au 储量为 R=2098 吨, 美国 Au 资源 潜力和储量之比为 F=8.6 103 2098 =4.1 ；说明尚有较大的勘探潜力；其次章1. 元素地球化学亲和性：1）定义 ：指元素形成阳离子的才能及阳离子在自然体系中有挑选地与某阴离子化合的倾向性； 2）亲和性包括 : 亲氧性 亲石性 - 阳离子和氧结合成离子键为主的氧化物和硅酸盐的性质

12、；亲氧元素离子最外层具有 S2P6惰性气体型的 8 电子结构 , 电负性小 , 多为顺磁性 , 氧化物生成热 FeO的生成热 , 集中分布于岩石圈；与氧亲和力强；亲氧元素主要有- 碱金属、碱土金属、稀土元素、稀有元素等 -Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 、 Mg 、Ca 、Sr 、 Ba 、Al 、 Zr 、 Hf 、Nb 、Ta 、 REE等；亲氧元素主要熔于硅酸盐熔体；亲硫性 亲铜性 - 阳离子和硫结合成共价键为主的硫化物和硫盐的性质；亲硫元素其离子最外层具有 S2P6d10的铜型 18 电子结构 , 具较大的电负性和离子半径、较低的电价； 多为逆磁性 ,氧化物生成热 阳离子 - 阳离

13、子高价态 ; 地幔 : 阴离子 阳离子 - 阳离子低价态 ; 整个地球 : 阴离子 1 为岩浆热液成因矿床;wCo/wNi 0.001 mm,有特定化学性质, 用肉眼或显微镜可见 , 可用物理方法分别出单矿物的赋存形式；2）类质同象形式- 特点是进入晶格, 构成结构混入物如要分别须破坏矿物的晶格；3 超显微非结构混入物形式- 直径 离子键 分子键 ; 半径 : 半径越大 , 外电子易失, 溶解于水的才能越大 ; 电价 : 电价越高越难溶；阳离子 : 一价 -NaCl 、 K2SO4、 NH4+ 易溶 二价-CaSO4 、 BaSO4三价 -Al3+、Fe3+四价 -Si4+、Ti4+ 、Zr4

14、+ 、Hf4+ 难溶 阴离子 : 一价 -Cl - 、HO- 、NO3 - 易溶 二价 -SO4 2- 、CO3 2- 三价 -PO4 3-; 四价 -SiO44- 难溶（ 2）元素的存在形式； （3）溶液中组分的类型和浓度；（4）环境的物理化学条件等,如温度,PH、EH值的变化；2. 介质 pH 值对元素迁移的掌握规律：1 介质 pH 值掌握金属离子的溶解迁移：pH7, 碱性条件下相反；但 Se+6、Mo+6、 V+5、 As+5呈高价离子迁移 ; 两性元素在强酸强碱下溶解迁移,在正常水体 PH=4-9 内难溶 2 介质的 pH掌握氢氧化物从溶液中的沉淀,如 MnOH2 pH=9.0；MgO

15、H2 pH=10.5 ； KOH pH11； NaOH 与 氢 氧 化 物 溶 度 积 的 小 大 ： Hg2+Ni2+Cu2+Zn2+Fe2+ Pb2+Co2+Cd2+ Mn2+ 偏碱性的元素有可能在较高的 PH范畴迁移； 3 同一元素不同价态的氢氧化物沉淀时的 pH值不同 : 例如： FeOH3 pH=2.48; FeOH2 pH=5.54 弱电解质 CO2、 H2S等在不同 pH的水中溶解形式不同 . 例如 :CO2 在水中溶解形式有 HCO3-、CO3-、 H2CO3等5 溶液 pH 变化时 , 对不同性质组份的溶解度产生不同的影响 : 当 pH 由小大时 , 有三种情形溶解度削减 :

16、Fe OH3,FeOH2,CaCO3 碱性物质 溶解度增大 :SiO2 酸性物质 溶解度开头变小而后增大 :A12O3 两性物质 pH=4-10 时几乎不溶 6 介质 pH值的变化掌握全部包括 H+及 OH-反应的平稳移动方向 电离反应、复分解反应、水解、中和及络合反应 3.Eh 对元素迁移的掌握：介质 环境 的氧化仍原电位对变价元素的共生组合起打算作用 : 环境的氧化仍原电位是体系中总体的电位Eh,假如某些离子与该体系电位不符,就必定要发生自发的氧化仍原反应, 即凡是高于此值的价离子自发地仍原；而低于此值的氧化仍原反应的低价离子自发地氧化；例如 :Fe2+ 、Mn2+在内生作用中是共生元素

17、, 仍原状态时都是二价； a. 酸性介质： I ；当环境的 Eh 介质的 Eh0.771ev 时,式可以反应,式不能进行反应,就 Fe3+ 沉淀与Mn2+共存；实际上,在酸性介质中,即 pH=1_7时 , 氧化的上限为 1.16_ 0.82 ev（ EH= 1.22 _ 0 .059 .pH） , 小于 1.28ev ,达不到 Mn4+的条件,所以酸性介质中只有 Mn2+存在,而不行能有 Mn4+存在； b. 碱性介质 pH7时,可以显现 Mn4+O2沉淀 :FeOH2+OH-FeOH3+e Eho= -0.56 Mn OH2+2（ OH ；Mn 4+ O2 +2H2O+2 e ；Eho= -0.05 所以,任何时候都见不到 FeOH2 与 MnO2共生4. 判定能否共存：Fe2+与 Cu2+（1）a. 酸性介质： Cu=Cu2+2e- Eho=0.337eV; Cu+=Cu2+e- Eho=0.167eV- 1 Fe3+3H2O=FeOH3+3H+3e- Eho=0.98eV- 2 ; Fe=Fe2+ +2e- Eho=-0.44eV; 名师归纳总结 Fe2+=