地球化学基础PPT课件.ppt

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1、关于地球化学基关于地球化学基础第一张，PPT共七十页，创作于2022年6月绪论绪论主要内容主要内容 地球化学的基本问题及定义；地球化学的基本问题及定义；地球化学发展简史；地球化学发展简史；现代地球化学及其发展趋势；现代地球化学及其发展趋势；地球化学研究方法；地球化学研究方法；第二张，PPT共七十页，创作于2022年6月赵伦山和张本仁编：地球化学地球化学1988，适用于地球化学与勘查专业本科，计划学时100，可作为地质类专业教学参考书。12章，60万字韩吟文和马振东主编：地球化学地球化学2003，面向21世纪课程教材。9章，46万字陈俊和王鹤年主编：地球化学地球化学2004，南京大学将其定为面向

2、21世纪教材，13章，88万字；地球化学教材体系地球化学教材体系 第三张，PPT共七十页，创作于2022年6月地球化学教材体系地球化学教材体系 1988版地球化学绪 论第一章地球、地壳中化学元素的分布与分配第二章元素结合规律与赋存状态第三章元素的地球化学迁移第四章微迹元素地球化学第五章同位素地球化学第六章 常温水-岩体系地球化学第七章 高温水-岩体系地球化学第八章 硅酸盐熔融体系地球化学第九章 有机地球化学第十章 外部地圈与环境地球化学第十一章 历史地球化学第十二章 区域地球化学第四张，PPT共七十页，创作于2022年6月地球化学教材体系地球化学教材体系 2003版地球化学绪 论第一章 太阳系

3、和地球系统的元素 丰度第二章 元素的结合规律与赋存状 态第三章 水-岩化学作用和水介质中 元素的迁移第四章 地球化学热力学与地球化 学动力学第五章 微量元素地球化学第六章 同位素地球化学第七章 岩浆化学作用第八章 有机地球化学第九章 地球的化学演化第五张，PPT共七十页，创作于2022年6月2004版地球化学地球化学教材体系地球化学教材体系 绪 论第一章 宇宙和地球的成因及组成第二章 地壳及地幔中化学元素的分布第三章 晶体化学第四章 地球化学热力学第五章 稳定同位素地球化学第六章 放射性同位素地球化学第七章 水溶液化学作用第八章 有机地球化学第九章 风化作用地球化学第十章 沉积-成岩作用地球化

4、学第十一章 岩浆作用地球化学第十二章 变质作用地球化学第十三章 元素地球化学循环第六张，PPT共七十页，创作于2022年6月 地球内部不稳定核素自发衰变，释放能量，提供地球物质运动的主要能源。于是岩石发生熔融，岩浆侵入，火山喷溢，构造运动，地表风化剥蚀，沉积作用等等，造成全球规模地质作用。持续数十亿年的地质构造变动不断改变着地球外貌和内部结构，也推动着元素及其同位素化合，分异，迁移，元素及其同位素化合，分异，迁移，活动活动。第七张，PPT共七十页，创作于2022年6月 地质作用经久不息，元素迁移演化不止。地球科学面对一个经历几十亿年发展演化、目前仍处于强烈变动中的“活”地球。地质作用不但形成各

5、种宏观地质体，地质作用不但形成各种宏观地质体，同时造成地质产物中不同的物质组成，以及元素和同同时造成地质产物中不同的物质组成，以及元素和同位素结合状态的微观现象位素结合状态的微观现象。正是这些宏观和微观地质现象记录着地球变迁历史。地球科学的任务就是准确判读准确判读这一宏伟的自然“史卷”。绪 论第八张，PPT共七十页，创作于2022年6月地球内部热驱动地幔对流，将深部物质带到大洋中脊地表，温度压力降低导致组分分离或分异形成玄武质熔岩，富Si、K、Ca、Na、Al、Fe和碱金属，然后固结为组成洋壳的岩石，作为大洋岩石圈板块的一部分离开大洋中脊。在消减带向下再次进入地幔。与此伴随的是进一步的化学分离

6、，产生的流(熔)体向上进入大陆地壳作为富SiO2的花岗岩类固结，成为陆壳的主要组成部分。作为化学工厂的地质循环第九张，PPT共七十页，创作于2022年6月作为化学工厂的地质循环在活动性气体和有机质参与下，与地壳岩石发生反应，产生又一次化学分异。这种情况下化学分离特别清晰，SiO2集中于石英砂和燧石中，铝进入粘土矿物，钙进入灰岩，重金属进入矿石。当新的地幔物质被带到地表暴露在地表营力下，分异岩石再次被带到地下进入对流地幔中，来自两种作用的能量建立了进入岩石圈岩石流体的循环。第十张，PPT共七十页，创作于2022年6月第十一张，PPT共七十页，创作于2022年6月地幔对流：地幔对流：地幔对流怎样进

7、行？何时产生？分异作用：分异作用：上地幔中玄武岩怎样从橄榄岩中形成？玄武岩又是如何形成花岗岩的？水和空气如何侵蚀花岗岩中的矿物？更深层次问题更深层次问题：对流和分异的最终结果是什么？地壳从地幔中分离的过程是怎样的？地壳物质通过消减作用回到地幔达到一种平衡状态了么？拟或地壳增长的总量如何？这两种过程充满物理化学问题：第十二张，PPT共七十页，创作于2022年6月这两种过程充满物理化学问题：时间问题：时间问题：地幔对流，分异作用和消减作用进行了多长时间？它们最初是在何时和何地开始的？是怎样开始的？具有实际意义的问题：具有实际意义的问题：上述过程如何影响大陆地表？金、铜、镍等有用金属如何成矿？人类活

8、动对地球的化学机器产生了怎样的显著影响？对于人类生存环境产生了怎样的影响？地球化学第十三张，PPT共七十页，创作于2022年6月绪 论不同地质历史时期形成的地壳物质也不相同。不同地质历史时期形成的地壳物质也不相同。为什么不同时间，不同空间形成的地质体的物质组成不同？地球化学必须回答的问题第十四张，PPT共七十页，创作于2022年6月自从Goldschmidt和Vernadsky的早期阶段以来，地球化学已经成为一门成熟的科学，在地球科学中起着中心科学的作用(plays a central role in the Earth Sciences Allegre,1995)，在过去50年中发展相当迅速

9、，从建立岩石，土壤，水，地壳和地幔物质化学组成的分析方法角度出发，已经成为地球科学中解疑释惑(explanatory)的学科(Allegre,1995)。绪 论第十五张，PPT共七十页，创作于2022年6月掌握地球化学的基本原理，基本知识和基本技能。学会将地球科学问题转换为地球化学问题，使用学会将地球科学问题转换为地球化学问题，使用地球化学的思维方法和方法技术将地球化学中的地球化学的思维方法和方法技术将地球化学中的感性推断转变为理性理解，见微知著感性推断转变为理性理解，见微知著，然后返回地质学研究，站在新的科学高度理解地质学问题。地球化学思维地球化学思维第十六张，PPT共七十页，创作于2022

10、年6月1 1 地球化学的基本问题及定义地球化学的基本问题及定义地球是个及其复杂的物质体系。地球科学具有众多分支学科，它们从不同侧面认识地球的过去和现在。地球化学着重从地球的化学组成、化学作用和化学演化，即物质的化学运动形式方面研究地球。第十七张，PPT共七十页，创作于2022年6月1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 自然地质作用除形成宏观地质体外，还造成大量肉眼难以辨认的常量，微量元素和同位素成分的变化成分的变化，以及它们之间相互结合相互结合和赋存状态赋存状态方面的微观踪迹，包含重要的地质作用信息。应用现代分析测试手段观察这些宏观和微观踪迹，可以深入揭示地质事件的奥秘。第十八张，PPT共

11、七十页，创作于2022年6月自然物质的运动和存在状态是所处介质条件的函数。地球化学把任一地质作用都看成是一一种热力学体系种热力学体系，反映地质环境的体系物理化学条件，作用于具有独立性格的原子，使之产生有规律的变化。根据现代基础科学理论解释变化的原因和条件，使地球化学有可能在更深层次更深层次上认识地质作用的机制。地球化学问题必须置于地球或其子系统(区域岩石圈,壳,幔)中进行分析，以系统的组成和状态来约束作用过程的特征和元素的行为。1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 第十九张，PPT共七十页，创作于2022年6月 围绕原子在地质环境中多方面的变化结果及其地质意义的分析，形成地球化学研究中的几

12、个基本问题：I.I.研究地球和地质体中元素及其同位素的组成。研究地球和地质体中元素及其同位素的组成。包括元素及其同位素含量在空间，时间及不同产状地质体中的变化。元素的平均含量(丰度)和分布分配问题abundanceabundance，distributiondistribution，partitioningpartitioning。元素在地球及各层圈(壳、幔、核)中平均含量丰度丰度问题。1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 第二十张，PPT共七十页，创作于2022年6月研究元素及其同位素含量在不同地质构造单元，岩石，矿物和矿床中的变化-元素分布和分配元素分布和分配问题。不同地质构造单元，不

13、同岩石，矿床和矿物中，元素含量不同，这是因不同地球化学体系化学组成差异造成的。相同类型地质构造单元，不同岩石，矿床和矿物中，元素含量也不完全相同，这是体系所处热动力学条件差异造成的。探讨元素在地球化学体系中不同相(矿物)之间含量变化及其与热力学条件的依存关系，是元素分配元素分配的研究范畴。从动态角度动态角度研究可以获得元素自然演化的认识。1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 第二十一张，PPT共七十页，创作于2022年6月II.研究元素共生组合和赋存形式研究元素共生组合和赋存形式共生组合:(associationorparageneticassociation)前者指组合，无成因含义。后者

14、有成因含义。-具有共同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定地质体中形成有规律的组合-元素共生组合。Cu，Pb，Zn在热液矿床中；Cr，Ni，Co和PGE在基性超基性岩中形成共生组合。赋存形式(存在,状态)(occurrence)：指元素在地质体中以什么形式存在。常见形式：化合物，类质同像混入物，机械混入物，包裹体及吸附物等。元素结合状态是地质作用物理化学条件的指示剂指示剂，元素存在形式具有成因意义成因意义。1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 第二十二张，PPT共七十页，创作于2022年6月III.研究元素的迁移研究元素的迁移(transportation):元素地球化学迁移或搬运：元素

15、地球化学迁移或搬运：指元素因其性质不同，在自然界各种外界条件影响下不断结合，分离，集中和分散的运动。例如：元素集中矿物矿物集合体(岩石,矿体)矿床。元素分散地球化学负异常。集中与分散对立统一，有集中必有分散，反之亦然。南岭W，Sn地球化学省W，Sn矿床W，Sn矿集区大型,超大型W，Sn矿床元素迁移是地球化学研究的核心问题元素迁移是地球化学研究的核心问题.1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 第二十三张，PPT共七十页，创作于2022年6月IV.元素迁移历史与地球演化元素迁移历史与地球演化(History，Evolution):地球的历史是一个有大量地质事件(events)构成的漫长时间序列

16、，具灾变和渐变相间，分阶段循环叠加，总体单向总体单向发展发展的特征。对此化学元素具有“示踪作用示踪作用”，即元素和同位素的迁移寓于地质作用之中。作用于微迹元素和核素地质作用的影响有可能越过后期叠加作用而被保留，通过微迹元素或同位素变异揭示地质作用过程的特征，称为微迹元素或同位素微迹元素或同位素“示踪示踪”，这些元素或同位素被称为示踪示踪剂剂(tracer)。1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 第二十四张，PPT共七十页，创作于2022年6月toknow thedistribution回答怎样和什么？How?和What?todiscoverthecauses回答为什么,Why?tostud

17、yreactions回答怎样进行反应,processestoassemblethereactionsintogeochemicalcycles.简称:KDSA.1.1 地球化学基本问题地球化学基本问题 第二十五张，PPT共七十页，创作于2022年6月1.2 地球化学定义地球化学定义 地球化学是研究地球及有关宇宙体的化学地球化学是研究地球及有关宇宙体的化学组成组成(chemical composition,chemical constitution)、化学作用化学作用(chemical action,chemical process)和化学演化和化学演化(chemical evolution)的

18、科学的科学。第二十六张，PPT共七十页，创作于2022年6月1）从研究对象来看：是地球及其子系统（地壳、地幔）及其自然作用体系（岩浆作用、沉积作用、变质作用、成矿作用、表生作用、生态环境）)，目前正在向宇宙天体拓展；2）从研究形式来看：主要是元素（同位素）在自然界的化学运动形式；3）从研究时间来看：包涵了整个地球、地壳演化和全部地质作用时期；对单个元素（同位素）来讲，是研究它们的发生、不断发展及螺旋式演化的全部历史。为此，地球化学是地质学与化学相结合的一门边缘学科，地球化学是地质学与化学相结合的一门边缘学科，但本质上是隶属地球科学。但本质上是隶属地球科学。1.2 地球化学定义地球化学定义第二十

19、七张，PPT共七十页，创作于2022年6月 地球科学的一个分支 地球化学主要研究对象是地球、地壳及其地质作用，因此它是地球科学的一部分，其研究途径、思维方法更接近地质学，常是针对自然作用过程提出问题，通过地球化学理论和方法进行研究，最后得出对自然作用的认识。地球科学（广义）：大气与气象、地理学、地质学、地球物理学、地球化学固体地球科学：地质学、地球物理学、地球化学1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第二十八张，PPT共七十页，创作于2022年6月1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第二十九张，PPT共七十页，创作于2022年6月着重研究地质作用中的化学运动形式及其规律以区别于构

20、造地质学和古生物学；以观察原子为出发点以观察原子为出发点，研究原子活动的整个历史，包括元素富集与分散、固结形式及流体状态迁移等，重视研究微量元素及同位素重视研究微量元素及同位素，以此区别于矿物学、岩石学及矿床学的研究内容。地球化学基本原理具有更为普遍、更为深刻的意义。地球化学是地球物质科学（materialscienceoftheearth）中研究物质成分的主干学科，兼具分支学科和基础理论学科的双重特点。1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第三十张，PPT共七十页，创作于2022年6月 以化学类学科科学为理论基础 广泛深入应用基础科学的理论和方法研究地球物质运动是地球化学的优势，包括无

21、机化学、有机化学、物理化学、热力学、胶体化学、化学动力学等，而量子地球化学、配合物地球化学等等新兴学科的出现，是地球化学与化学基础理论发展紧密结合的产物。在推动地质科学定量化,理论化和预测化的进程中地球化学起着带头学科的作用。1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第三十一张，PPT共七十页，创作于2022年6月与相邻学科间相互渗透包括与传统地质学、海洋学、天文学、土壤学等的相互渗透，繁衍出众多的地球化学分支学科。地球化学兼具理论性和应用性应用性体现在从对矿产资源的勘查利用到关系人类健康的环境规划与治理、生态保护等等，如应用地球化学、环境地球化学、农业地球化学、地球化学工程学-Geoche

22、mical Engineering等等.1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第三十二张，PPT共七十页，创作于2022年6月年轻的发展中的科学地球化学的诞生自20世纪20年代开始，至今只有80多年的历史，由于具有边缘学科的优势，在短短的历史中取得了突飞猛进的发展，其作用已经到了传统地质学研究传统地质学研究如果没有地球化学的参与许多问题将难以解决。如果没有地球化学的参与许多问题将难以解决。1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第三十三张，PPT共七十页，创作于2022年6月地球化学在自然科学中的位置和分支学科地球化学在自然科学中的位置和分支学科 1.3 地球化学的学科特点地球化学的

23、学科特点第三十四张，PPT共七十页，创作于2022年6月地球化学在地质科学中的位置粗线框内：狭义地球化学；虚线框内：广义地球化学；虚线框内：强调自然界物质状况的地球化学1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第三十五张，PPT共七十页，创作于2022年6月按照不同观点对地球化学的分类1.3 地球化学的学科特点地球化学的学科特点第三十六张，PPT共七十页，创作于2022年6月2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 2.1地球化学开创时期18世纪随着地质学理论和原子理论的发展，地球化学资料和认识在矿物学、矿床学研究中迅速地积累起来，1838年瑞士化学家申拜因(Schonbein)第一次提出了

24、“地球化学”这个名词，1842年他预言“一定有了地球化学，才能有真正的地质科学”.第三十七张，PPT共七十页，创作于2022年6月20世纪后半叶，地球化学家从曾被认为是穿着白大褂向地质学家提供年龄数据或向采矿工程师提供品位化验数据的实验室工作人员，变为今天被地质学家接受的有权发展自己的研究领域，检验自己提出的模式以及引进和使用最需要最先进的化学和物理概念的科学家。然而，由于地球化学家更多地以岩石和流体的化学或同位素分析的形式生成大量的原始数据，因此分析技术的发展对于地球化学学科具有特别重要的意义(Albarede,2003)。2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第三十八张，PPT共七十页

25、，创作于2022年6月地球化学根基的许多发现形成于18001910年间，例如周期表的完成，放射现象的发现，以及非均匀体系热力学的建立。使用太阳光谱确定太阳和太阳系的组成，与陨石研究相结合使我们得以窥见浩大广漠的宇宙。20世纪前半叶，许多科学家尝试许多方法来测定地壳常量元素(majorelements)的组成。而Goldschmidt使用发射光谱技术测定少量和微量元素地球化学，使用X射线衍射技术测定了许多矿物的晶体结构，放射测年技术开始限定绝对地质时间表。2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第三十九张，PPT共七十页，创作于2022年6月自从1884年美国地质调查所成立和克拉克(F.W.C

26、larke)任主要化学师以来，一个对地球进行化学研究的中心就在美洲大陆建立了起来。1908年克拉克所著地球化学资料(DataofGeochemistry)一书出版，此后25年中再版5次。被公认为是经典地球化学著作。克拉克是地球化学最早奠基人之一。2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十张，PPT共七十页，创作于2022年6月20世纪初，一个新的地球化学学派在挪威形成。该学派由沃格特(J.H.L.Vogt)和布罗格(W.C.Brogg-er)创立。后来由于戈尔德斯密特(Goldschmit)及其同事的工作而驰名世界。戈尔德斯密特1911年毕业于奥斯陆大学，他的论文是对地球化学基础理论的贡

27、献。1933年他总结提出了晶体化学第一定律，成功地运用原子和离子半径以及极化效应阐明元素共生组合和类质同像，并拟定了元素的地球化学分类。去世后，他的部分成果由缪尔(A.Muir1954)编辑成专著地球化学，被公认为经典地球化学著作.2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十一张，PPT共七十页，创作于2022年6月Father of Modern Geochemistry 2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十二张，PPT共七十页，创作于2022年6月1903年(15岁)时的Vector Moritz Goldschmidt2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十三张，

28、PPT共七十页，创作于2022年6月Goldschmidt的骨灰盒(美丽的绿色纯橄榄岩制作)(高36cm)2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十四张，PPT共七十页，创作于2022年6月l20世纪20和30年代，另一个重要地球化学学派在苏联发展起来。.和.是该学派的创始人。维尔纳斯基发展了矿物成因及其历史的方向，对元素共生和迁移元素共生和迁移等问题作了许多研究，创立了生物地球化学和放射性元素地球化学分支。1924年出版专著地球化学概论。l费尔斯曼在20世纪30年代对大量地球化学资料进行了系统全面的理论总结，创立了地球化学过程能量分析地球化学过程能量分析的原理和方法。写成地球化学及矿物

29、学找矿方法专著和地球化学四卷集。我们不仅要热爱我们的国家，而且还要改造它，创造一个新生活。被前苏联人民称为“石头诗人”。2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十五张，PPT共七十页，创作于2022年6月l上述几个研究学派已经发展成为地球化学的几个主要研究方向，由克拉克开创的地球化学丰度研究已经发展成为勘查地球化学和分析地球化学、由戈尔德斯密特开创的晶体化学已经发展成为理论地球化学、由维尔纳茨基和费尔斯曼开创的矿物成因及其历史研究成为历史地球化学方向。l总之，在地球化学发展的历史中，曾经经历了较长时间的资料积累，然后主要由于克拉克、戈尔德斯密特、维尔纳斯基和费尔斯曼的巨大工作，才使地球化

30、学从原来分散的资料描述发展成为有系统的理论和独立方法的科学。2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十六张，PPT共七十页，创作于2022年6月2.2地球化学发展时期开始于20世纪50年代，地球化学家越来越多地研究地球化学反应和地球化学作用过程。1952年，B.Mason出版PrinciplesofGeochemistry作为大学教科书被广泛使用。它有助于地球化学作为地球科学的合理组成部分的地位。60年代，M.Garrels和B.Krauskopf应用热力学和溶液化学确定地球表面矿物的稳定性和它们离子的活动性，训练出一批现代地球化学家。建立在比色学colorimetry基础上，Geoch

31、emicalprospectingorGeochemicalExploration，由美国地调所Hawkes和Lakin创立于1947年。1953年用在联合王国和南非土壤调查中。伦敦帝国理工学院地球化学勘查中心已成为该领域的活动中心。2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十七张，PPT共七十页，创作于2022年6月近年来出现的环境地球化学用于监测因人类污染带入环境的金属和各种有机物的扩散，这一造福于人类的应用地球化学、水文地球化学、遥感地球化学、生物地球化学和医学地球化学紧密相关。因此对人类持续繁衍勘查地球化学和环境地球化学将作出非常重要的贡献。近代分析测试技术大大提高了地球化学数据的

32、精度和分析速度，如电子能谱、红外光谱、核磁共振等等，为查明元素在矿物中的赋存状态创造了条件；近代结构化学、物理化学和量子化学等与地球化学结合，大大推动了地球化学的发展。而在板块构造理论变革了地球科学的同时，也对地球化学产生了重大影响。这一切都极大地推动了现代地球化学的发展。2 2 地球化学发展简史地球化学发展简史 第四十八张，PPT共七十页，创作于2022年6月2.3我国地球化学的发展概况春秋战国时期的管子地数篇书中记载：山上有赫者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹砂这，其下有金；上有磁石者，其下有金铜。同其它地球科学学科一样，我国地球化学的发展与国民经济发展紧密联系。1958年，中科院地

33、质所成立地球化学研究室，随后发展成地化所。50年代末到60年代初，几所高等院校相继设立地球化学教研室或系。专业队伍不断扩大。加强了中科院地化所，广州地化所，国土资源部物化探所等几个研究中心。成立中国矿物岩石地球化学学会，出版地球化学，ChineseJournalofGeochemistry等多种刊物。矿岩地化学会有20余个专业委员会，中国地质学会下设勘查地球化学专业委员会。国际地球化学填图研究中心国际地球化学填图研究中心第四十九张，PPT共七十页，创作于2022年6月3 3 现代地球化学及其发展趋势现代地球化学及其发展趋势 20世纪70年代开始，在方法上：X光荧光分析，等离子光度计，精密质谱仪

34、，电子探针，离子探针，质子探针，电子计算机的应用和改进；理论上：化学热力学，化学动力学和量子力学的引入，以及当板块构造理论崛起和随之而来的对地幔的兴趣，登月、探测火星、陨石资料积累等多方面因素的促进下，地球化学研究异常活跃。现代地球化学主要特点：建立了较完整的地球化学理论体系，形成了独具特色的地球化学研究思路，制定出一套成熟的工作方法，在解决一些理论和实际问题中起着重要作用。第五十张，PPT共七十页，创作于2022年6月3 3 现代地球化学及其发展趋势现代地球化学及其发展趋势 1.同位素年代学2.稳定同位素地球化学3.微迹元素地球化学4.实验地球化学5.地质流体地球化学-包裹体地球化学6.物理

35、地球化学7.有机地球化学8.配合物地球化学9.地球化学动力学-geochemistry dynamics geochemistry dynamics 10.量子地球化学11.应用地球化学-Applied GeochemistryApplied Geochemistry第五十一张，PPT共七十页，创作于2022年6月3 3 现代地球化学及其发展趋势现代地球化学及其发展趋势 当代地球化学发展动向的主要特征：各种精密、灵敏、高效分析技术的引入，微区、微量观测方微区、微量观测方法法的开拓，实验模拟技术的改进与提高及电子计算机的普遍应用，已至宇航、深钻、深海探测等极大地开阔了人们的视域，增大了信息量，人

36、类得以从全新的角度更全面更深入地观察我们所居住的这个星球。现代基础科学成果的引入和广泛应用，提高了地球化学的理解能力和认识深度，使地质科学向定量化、模型化、预测化的方向大大推进了一步。第五十二张，PPT共七十页，创作于2022年6月3 3 现代地球化学及其发展趋势现代地球化学及其发展趋势 （1）广泛吸收相邻学科成果，相互结合渗透，开拓新领域，共同促进自然科学的发展繁荣。（2）地球化学正进入一个全面对自然过程解析广泛的数字数字模拟模拟阶段，它包含了与它有关的一切科学的化学方面。而研究一切自然过程的化学机制是现代地球化学的突出趋向。（3）地球化学对解决与人类息息相关的诸如矿产资源、能源、环境以及地

37、质灾害(火山、地震、泥石流等)等问题提供了实际成果。与兄弟学科一起为解决自然科学重大基础理论问题生命起源、地球与天体演化、元素的合成等起着越来越大的作用。第五十三张，PPT共七十页，创作于2022年6月4 4 地球化学研究方法地球化学研究方法和其它地质科学一样，地球化学研究必须采用“类比”和“反序”法，即根据作用产物来研究并恢复其作用过程的历史和条件。地球化学和其它地质作用都是同一地质活动的不同侧面。地球化学研究决不能脱离基础地质工作而单独进决不能脱离基础地质工作而单独进行。行。一般工作程序仍然是先野外，后室内，根据专题要求，观察，收集实际材料，然后进行系统能够反映地球化学信息的岩矿鉴定和元素

38、测试，来分析和回答所从事课题中的问题。第五十四张，PPT共七十页，创作于2022年6月4 4 地球化学研究方法地球化学研究方法4.1 地球化学野外工作方法1.宏观地质现象的时空结构观察 在原有地质工作基础上查明区内地层、岩体、构造活动以及矿化和蚀变空间展布、时间顺序和相互关系等；地质体产状，岩体的分期分相，蚀变和矿化的分带，矿化的分期等等。基础基础地质资料都有地球化学意义。地质资料都有地球化学意义。第五十五张，PPT共七十页，创作于2022年6月4.1 地球化学野外工作方法4 4 地球化学研究方法地球化学研究方法2.野外地球化学问题研究 直观地球化学现象观察和研究能解决许多问题。地球化学学者应

39、具有地球化学思维，学会从元素迁移、化学反应以及地球化学背景角度看问题。石英绢云母化：长石与流体中质子和钾反应:NaAlSi3O8-CaAlSi2O8+H+K+KAl3Si3O10(OH)2+2SiO2+Na+Ca2+生成含水铝硅酸盐矿物和石英。中酸性岩和碳酸盐岩接触带的矽卡岩化：3CaCO3+Al2O3+3SiO2=Ca3Al2Si3O12(钙铝榴石钙铝榴石)+CO2 CaCO3+MgCO3+2SiO2=CaMgSi2O6(透辉石透辉石)+2CO2第五十六张，PPT共七十页，创作于2022年6月4 4 地球化学研究方法地球化学研究方法3.地球化学样品采集是地球化学非常特征的研究方法，即通过对地

40、球化学样品元素，氧化物以及同位素含量等的测试，从微观角度研究地质作用过程中元素赋存状态，迁移形式和沉淀方式，揭示作用的地球化学机理。要以对研究区地质特征认识和测试要以对研究区地质特征认识和测试方法的了解为前提。针对科学研究的目的进行样品布局设计方法的了解为前提。针对科学研究的目的进行样品布局设计注意3个问题：代表性；代表性；系统性；系统性；对研究对象空间上、时间上和不同成因系列的样品构成一个系列；统计性；统计性；代表性样品常由一组样品构成。在地质多元统计中大子样n50，小子样n15。第五十七张，PPT共七十页，创作于2022年6月4 4 地球化学研究方法地球化学研究方法1234567无蚀变、无

41、脉体、无表皮、矿物组成均匀的新鲜样品第五十八张，PPT共七十页，创作于2022年6月4 4 地球化学研究方法地球化学研究方法4.2 室内研究方法1.灵敏精确的分析测试方法地球化学经常处理的元素含量为克拉克值级次，需要精密的分析技术,灵敏度要求达到10-410-9。现代分析测试仪器可以获得所需精度和灵敏度。常用分析方法：发射光谱，原子吸收光谱，火焰光谱，离子选择电极,极谱，X荧光光谱，中子活化，等离子体光量计，等离子质谱以及各种专项分析技术。2.元素结合形式和赋存状态鉴定和研究对不形成独立矿物的元素，应研究其赋存状态。晶体光学法，物性和物相分析，X射线分析及各种微区分析如电子，离子及质子探针，同

42、步加速X射线衍射分析等。第五十九张，PPT共七十页，创作于2022年6月4 4 地球化学研究方法地球化学研究方法4.2 室内研究方法3.物理化学条件测定和计算包括测定法和计算法。流体包裹体测温，测压技术；微量元素温度计，矿物温度计，同位素温度计等。热力学参数还包括体系pH、Eh、fo2、盐度、离子强度、矿质浓度等参数的计算。4.实验模拟自然作用实验室条件下重现自然作用过程。5.观测资料多元统计处理和计算包括多元统计在地球化学中的应用，多变量和多组分反应地球化学开放体系的数值模拟计算，地理信息系统在地球化学研究中的应用等崭新领域。第六十张，PPT共七十页，创作于2022年6月precision:

43、分析数据的重现率.用相对标准偏差RSD%=/c100%.即标准差被平均值除（重复样）（重复样）.准确度-accuracy:测试含量值与真实含量值接近的程度（标（标样）样）检测限-detection limit:测试方法能够测试的最低含量,是背景噪音相对于元素信号的函数.假定数据的分析误差呈正态分布时精度与准确度关系示意图.4.3 地球化学数据分析第六十一张，PPT共七十页，创作于2022年6月元素周期表法-元素活动性取决于原子的构造性质，利用周期表元素位置确定元素在地质过程中的相互联系。据已知分布预测可能存在的特征组合。晶体化学分析法-原子大小，配位数，极化性质，键性，晶体场效应等，阐述微迹元

44、素活动历史和运动规律，图解法-根据浓度，比值，温度，取样深度等相互关系，探讨体系成因和演化。直角坐标，三角形，立体图解以及标准化图解-球粒陨石标准化。示踪剂法-由地球化学性质相近或相反元素对组成，或同位素比值等。Rb/Sr比值等地球化学计算和模拟-计算地球化学4.3 地球化学数据分析第六十二张，PPT共七十页，创作于2022年6月一个人的精神发育史实质上就是一个人的阅读史，一个民族的精神境界，在很大程度上取决于全民族的阅读水平。在一定意义上，读书就意味着教育，甚至意味着学校。学校里最重要的是教师与图书教师与图书，学校提供了一个理想的读书空间在教师指导下读书的空间。4.4 地球化学文献阅读朱永新

45、（苏州大学教授）朱永新（苏州大学教授）第六十三张，PPT共七十页，创作于2022年6月4.4 地球化学文献阅读一个人的精神发育史就是他的阅读史；一个民族的精神境界取决于这个民族的阅读水平；一个没有阅读的学校永远不可能有真正的教育；教给学生一生有用的东西；教给学生一生有用的东西；朱永新（苏州大学教授）朱永新（苏州大学教授）第六十四张，PPT共七十页，创作于2022年6月4.4 地球化学文献阅读1.1.韩吟文韩吟文,马振东马振东.地球化学地球化学,2003,2003,地质出版社地质出版社.2.2.陈俊陈俊,王鹤年王鹤年,地球化学地球化学,2004,2004,科学出版社科学出版社.3.3.赵伦山赵伦

46、山,张本仁张本仁.地球化学地球化学,1988,1988,地质出版社地质出版社.4.4.涂光炽等涂光炽等,地球化学地球化学.1984,.1984,上海科技出版社上海科技出版社.5.5.中国科学院地球化学研究所中国科学院地球化学研究所,高等地球化学高等地球化学.1998,.1998,科学出版科学出版社社.6.6.戚长谋等戚长谋等,地球化学通论地球化学通论.1994,.1994,地质出版社地质出版社.7.7.布朗洛布朗洛,A.H.,A.H.,地球化学地球化学(中译本中译本),1982,),1982,地质出版社地质出版社.8.8.戈尔德斯密特戈尔德斯密特,V.M.,V.M.,地球化学地球化学(中译本中

47、译本),1954,),1954,科学出版科学出版社社.第六十五张，PPT共七十页，创作于2022年6月4.4 地球化学文献阅读1.Henderson,P.InorganicGeochemistry,1982,PergamonPress.2.Mason,B.,Moore,C.B.PrinciplesofGeochemistry.(4thed.).1982,JohnWiley&Sons.3.Krauskopf,K.B.IntroductiontoGeochemistry.(3rded.).1995,McGraw-HillBookCompany.4.Brownlow,A.H.Geochemistry

48、.(2nd.).1996.PrenticeHall.5.Ottonello,G.PrinciplesofGeochemistry.1997,ColumbiaUniversityPress.6.Faure,G.PrinciplesandApplicationsofGeochemistry.(2nd.).1998,PrenticeHall.7.Yuan-HuiLi.AcompendiumofGeochemistry.2000,PrincetonUniversityPress.8.FancisAlbarede,Geochemistry.Aintroducion.2003,CambridgeUnive

49、rsityPress.9.RobinGill,ChemicalFundamentalsofGeology,1996,Chapman&Hall.第六十六张，PPT共七十页，创作于2022年6月4.4 地球化学文献阅读1.地球化学地球化学,中国矿物岩石地球化学学会中国矿物岩石地球化学学会,中科院广州地化所中科院广州地化所.2.Chinese Journal of Geochemistry.中国矿物岩石地球化学学会中国矿物岩石地球化学学会,中科院地球化学研究所中科院地球化学研究所.3.矿物学报矿物学报,中国矿物岩石地球化学学会中国矿物岩石地球化学学会,中科院地球化学研究所中科院地球化学研究所.4.G

50、eochimca et Cosmochimica Acta.美国出版美国出版,12期期/年年.国际地球化学与宇宙化学家协会主办国际地球化学与宇宙化学家协会主办.GCA5.Applied Geochemistry.美国出版美国出版,国际地球化学与宇宙化学家协会主办国际地球化学与宇宙化学家协会主办.6.Chemical Geology.荷兰出版荷兰出版,2卷卷8期期/年年.欧洲地球化学家协会刊物欧洲地球化学家协会刊物.7.Journal of Geochemical Exploration.荷兰出版荷兰出版,国际应用地球化学家协会刊物国际应用地球化学家协会刊物.8.Earth and Planet