lecture1—2元素的丰度和性质.ppt

思考：什么是离子半径？ 离子可视为球体，假设阴、阳离子半径之和等于离子键键长，从X射线晶体结构分析实测键长值中推引出离子半径。 离子半径的大小主要取决于离子电荷和离子本身的电子分布，但还要受离子化合物结构型式（如配位数等）的影响。 阴离子半径较大，1.3～2.5?；阳离子半径较 小，约为0.1～1.7?。 根据阴、阳离子半径值可导出阴、阳离子的半径和及半径比，这是阐明离子化合物性能和结构型式的两项重要因素。 镧 系 收 缩 镧系元素离子或者原子半径随着质子数增加而减小 由于镧系收缩，rHf4+-Pt4+?rZr4+-Pd4+。 镧系为什么收缩？ 为什么重要？－地球化学意义 Goldschmidt的分类：亲石元素，亲铁元素，亲铜元素，亲气元素。有用的补充：大离子亲石元素，高场强元素。 根据水溶性分类：可溶元素、中度可溶元素、难溶元素。地球化学意义：陆壳的风化和海水的形成。 按照元素的挥发性：高度挥发（600K），中度挥发(600-1240K)，难挥发(1240K) 根据离子在硅酸盐熔体中的位置：成网离子（元素）和解网离子（元素） 主要元素（major element）： 有哪些？ 次要元素(minor element)： 1－0.1 wt% 微量元素(trace element)： 0.1 wt%. 相容元素－不相容元素 分配系数： 最常见的定义－某元素在热力学平衡的两相之间含量的比值，矿物/熔体DM＝[M]矿物/[M]熔体 矿物/熔体DM1，相容元素 矿物/熔体DM1，不相容元素 矿物/熔体DM是温度、压力、矿物成分、熔体成分、氧逸度等的复杂函数 Chart of nuclides: 稳定谷，水滴模型。 Magic number：当中子或者质子个数符合魔术数的时候，原子核非常稳定。 阅读材料 《Geochemistry-An introduction》25－40页，地球化学的基本研究方法 作业《Geochemistry-An introduction》 第22页，第3，4，5，7，9，10 Due date：2014年2月25日上课前 Discussion：why do we care about terrestrial planets? * 中国科学技术大学 地球和空间科学学院 2014年2月21日 地球化学－Geochemistry 第一节元素的丰度 丰度的定义，为什么要了解丰度？ 储库和端元的概念 如何估计储库(例如太阳和陆壳）的元素丰度？ 代表性的储库：太阳系，球粒陨石，地球，地核，硅酸盐地球（原始地幔），陆壳（上中下），各类玄武岩，水圈，人为储库 课程提要 定义： 元素或者物质在较大体系中所占的相对份额。 为什么要研究元素的丰度？ 丰度（abundance） 史上被引用最多的地球化学文章： S.-s. Sun, W. F. McDonough,1989, Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Journal of Geological Society, London, Special Publication v. 42, p. 313-345. 截止2012年2月17，Cited by 7436. 截止2013年2月28日Cited by 8385 截止2014年2月20日Cited by 10996，一年增加2611次 丰度的地球化学意义 地球化学研究的首要任务： 太阳系和地球的化学组成 元素丰度为地球化学研究提供背景基础 丰度变化反映地质过程中的物质循环和分异 简化复杂的科学问题 稀土元素蛛网图（均一化图）问题：为什么要均一化？要用什么来均一化？思考：元素排列的顺序是什么？ 简化复杂的科学问题 星云物质 月球 大气和海洋 地壳 不均一 的地幔 外核 内核 如果假设地球的成分和CI球粒陨石一样，则元素在地球各个储库中的加权平均应该和球粒陨石一致，因此利用丰度反映地质过程中的物质循环和分异。 储库和端元 储库（reservoir） 一个相对独立的（子）系统，拥有相对其它（子）系统不一样的地球化学或者物理特征，有对应的实体 端元（end member）： 具有某种地球化学特征的组分，更多强调其地球化学意义 太阳系的元素丰度 太阳系的主要组成是H和He，最重要的金属是Fe、Ni。 问题：元素丰度变化的有哪些显著的特征？ 如何获得太阳的化学组成？ 绝大部分元素含量可以通过测量太阳的光球谱图获得 太阳色球、日冕、太阳高能粒子、太阳风、宇宙射线有助于测量含量低或者吸收谱图不明显的元素 碳质球粒陨石的测量