历史的第一章.ppt

第一章 自然体系中化学元素的丰度;§1 基本概念;1、地球化学体系 按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（C、T、P等），并且有一定的时间连续。 地球化学体系可大可小， 某个矿物包裹体，某矿物、某岩石可看作一个地球化学体系，某个地层、岩体、矿床（某个流域、某个城市）也是一个地球化学体系，从更大范围来讲,某一个区域、地壳、地球直至太阳系、整个宇宙都可看作为一个地球化学体系。 ;2、分布 是指元素在各个宇宙或地质体中（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地壳）整体中的含量。 元素在地壳中的原始分布量与下列因素有关： 1）? 元素的起源 2）? 元素的质量 3）? 原子核的结构、性质 4）? 地球演化过程中的热核反应;3、分配 是指元素在各宇宙体或地质体内部各个部分或区段中的含量。 地壳中元素的分配指的是地壳形成后，随着它的演化、造山运动的更体，元素在地壳的各个不同部位和各种地质体中的平均含量。这是元素在地壳各部分不同的物理化学条件下，不断迁移的表现。 元素的分配取决于下列因素： 1）? 地质作用中元素的迁移 2）? 元素的化学反应 3）? 元素电子壳层结构及其地球化学性质; 元素的分布与分配是一个相对的概念，它们之间具有一定的联系。化学元素在地壳中的分布，也就是元素在地球中分配的具体表现，而元素在地壳各类岩石中的分布，则又是元素在地壳中分配的表现。 ;4、? 元素的丰度 通常将化学元素在任何宇宙体或地球化学系统中（如地球、地球各圈层或各个地质体等）的平均含量称之为丰度。 ? 以上可见，元素的分布、分配及元素的丰度都是来度量元素的含量。 ;5.绝对含量和相对含量; 地球化学中对常量元素（或称主要元素）的含量一般用重量百分数（%），而对微量元素则一般用百万分之一来表示。 表示方法：g/t(克/吨)、μg/g、ppm 1g/t=1μg/g=10-4%=10-6 ;5.研究元素丰度的意义;§2 元素在太阳系或宇宙体中的丰度 ? 大量的科学事实已证明地球与太阳系是联系的，因此可以从太阳系的形成过程来研究地球的演化过程。从元素在太阳系中的丰度特征来研究元素在地球中丰度特征的变异。通过太阳系及其它星球及陨石、月球的认识，促进了对地球早期演化过程的了解。 ;一、太阳系或宇宙中元素丰度的研究方法 1、? 太阳其它星系的幅射谱线的研究 由于太阳表面温度极高，各种元素的原子都处于激发状态，并不断地辐射出各自的特殊光谱。例如： Pb 2170 ?，Ag 3281 ?，Au 2428 ? 太阳光谱的谱线数和它们的波长主要取决于太阳表层中所存在的元素，而这些谱线的亮度则取决于以下因素： 1）元素的相对丰度；2）温度平共处；3）? 压力 在温度和压力固定的条件下，元素丰度愈大，则谱线的亮度愈强。 ;2、陨石的研究 陨石是落到地球上的行星物体的碎块，天文学和化学方面的证据都说明，太阳系和地球具有共同的成因。因此，陨石的化学成分是估计太阳系元素丰度以地球整体和地球内部化学组成最有价值的依据。 ;陨石是空间化学研究的重要对象，具有重要的研究意义： 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 也是认识地球的组成、内部构造和起源的主要资料来源； 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，Pb、Nd、Os、S同位素等）。 ;陨石类型?; 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。; 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); 陨石的主要矿物组成：Fe、Ni 合金、橄榄石、辉石等。陨石中共发现140种矿物，其中39种在地球（地壳浅部）上未发现。 如褐硫钙石CaS，陨硫铁FeS。这说明陨石是在缺水、氧的特殊物理化学环境中形成的。;陨石的平均化学成分 ;基本认识：;3、宇航事业 50年代以来，人们相继发射了人造地球卫星和各种地球探测器，对地球高层大气的成分进行了测定。另外，还对水星、金星、火星、