地球化学讲义第一章1.ppt

地球科学学院地球化学教研室 第一章 太阳系和地球系统的元素丰度 本章内容 基本概念 元素在太阳系中的分布规律 地球的结构和化学成分 (自学） 地壳元素的丰度 具体区域元素丰度的研究 小结及思考题 一、基本概念 地球化学体系 分布和丰度 分布与分配 绝对含量和相对含量 研究元素丰度的意义 1.地球化学体系 2.分布和丰度 3.分布与分配 4.绝对含量和相对含量 5.研究元素丰度的意义 二、 元素在太阳系中的分布规律 获得太阳丰度资料的主要途径 陨石的化学成分 太阳系元素丰度规律 （一） 获得太阳丰度资料的主要途径 ? 大家都知道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）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。获得太阳元素丰度资料的途径主要有以下几种：??? 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，但这些资料有两个局限性：一是有些元素产生的波长小于2900?，这部分谱线在通过地球大气圈时被吸收而观察不到；二是这些光谱产生于表面，它只能说明表面成分，如太阳光谱是太阳气产生的，只能说明太阳气的组成。 （一） 获得太阳丰度资料的主要途径 ? 2.直接分析:如测定地壳岩石、各类陨石和月岩、火星的样品.上个世纪七十年代美国“阿波罗”飞船登月，采集了月岩、月壤样品，1997年美国“探路者”号，2004年美国的“勇敢者”“机遇”号火星探测器测定了火星岩石的成分。 3.利用宇宙飞行器分析测定星云和星际间物质及研究宇宙射线。? 由此可见，太阳系丰度是通过以上各种途径得到的。 太阳系景观 （二） 陨石的化学成分 1.陨石类型? 1.陨石类型? 这些陨石大都是石质的，但也有少部分是碳质。碳质球粒陨石有一个典型的特点：碳的有机化合分子和主要由含水硅酸盐组成。它对探讨生命起源的研究和探讨太阳系元素丰度等各个方面具有特殊的意义。由于Allende碳质球粒陨石的元素丰度几乎与太阳中观察到的非挥发性元素丰度完全一致，碳质球粒陨石的化学成分已被用于估计太阳系中挥发性元素的丰度。 图1.1 CⅠ型碳质球粒陨石元素丰度与太阳元素丰度对比(据涂光炽，1998) 1.陨石类型? 2.陨石的平均化学成分 要计算陨石的平均化学成分必须要解决两个问题：首先要了解各类陨石的平均化学成分；其次要统计各类陨石的比例。各学者采用的方法不一致。（V.M.Goldschmidt 采用硅酸盐：镍-铁：陨硫铁=10：2：1）。陨石的平均化学成分计算结果如下： 基本认识： （三）太阳系元素丰度规律 有关太阳系元素的丰度估算各学者选取太阳系的物体是不同的。有的主要是根据太阳和其它行星光谱资料及陨石物质测定；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，下表列出了GERM（1998）的太阳系元素丰度（单位：原子数/106Si原子）（部分）。 由表可知： 对于这样的数据我们应有一个正确的的评价： 首先这是一种估计值，是反映目前人类对太阳系的认识水平，这个估计值不可能是很精确的，随着人们对太阳系以至于宇宙体系的探索的不断深入，这个估计值会不断的修正； 它反映了元素在太阳系分布的总体规律，虽然还是很粗略的，但从总的方面来看，它反映了元素在太阳系分布的总体规律。 如果我们把太阳系元素丰度的各种数值先取对数，随后对应其原子序数作出曲线图（如下图）时，我们会发现太阳系元素丰度具有以下规律： ? 1.太阳系元素丰度规律图 把太阳系元素丰度的数值取对数lgC作纵坐标，原子序数（Z）作横坐标。 基本规律： 深入分析： 自学思考题： 为什么太阳系中只有前10种元素起主导作用？ 为什么太阳系元素丰度随元素序数增加而逐渐降低？ Li、Be、B的丰度为什么会亏损？（参考书：陨石、地球、太阳系.[法]阿莱格尔，地质出版社） 三 、地球的结构和化学成分 (自学） 自学思考题: 1. 地球的结构和各圈层的组成； 2. 地球元素丰度研究方法； 3. 地球元素丰度及其规律； 4. 地球的形成和早期分异。 四、地壳元素的丰度 研究地壳元素丰度是地球化学的一项重要的基础任务。地壳丰度是地球各层圈中研究最详细和较正确的。 地壳元素丰度确定的方法 地壳元素的丰度特征 地壳元素丰度研究的意义 地壳元素分布的不均一性 （一）地壳元素丰度的研究方法 ? 其作法如下： 2.简化研究法（取巧研究法） 图1.2出露地表的大陆地壳剖面的一般模式（据Percival等，1992）　 3.大陆地壳剖面法