第01章 元素丰度与分布ppt课件.ppt

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1、第一章元素的丰度与分布第一节元素的宇宙丰度第二节元素在地球中的分布第一节元素的宇宙丰度一、元素宇宙丰度的定义二、太阳系的成员三、宇宙丰度的研究四、太阳系宇宙丰度的规律一、元素宇宙丰度的定义元素的宇宙丰度＝太阳系的元素丰度这里的丰度＝A/B的比值，一般B为Si宇宙丰度是研究元素起源的理论依据，是解释各类天体演化过程的基础二、太阳系的介绍太阳系成员八大行星的相对大小太阳系组成太阳八大行星小行星－小行星带（火星与木星之间）彗星第一节元素的宇宙丰度一、元素宇宙丰度的定义二、太阳系的成员三、宇宙丰度的研究四、太阳系宇宙丰度的规律三、元素宇宙丰度研究实验室分析：地球、月球、陨

2、石和宇宙尘光谱和射电分析：太阳、恒星、星际介质星系空间探测器分析：行星大气、表面土壤、岩石太阳风和宇宙线分析：Suess和Urey（1956）：综合天体物理和宇宙化学的成果，提出了宇宙核素丰度－－B2FH假说的基础；Cameron（1968）提出太阳系的核素丰度，依据：非挥发性元素的初始丰度－－I型碳质球粒陨石；挥发性元素－－太阳光球的光谱成分Ganapathy和Anders（1974)：均一的太阳星云的平衡凝聚模式－－行星化学成分（表1.3）Palme、Suess和Zeh（1981)计算了初始太阳星云的元素丰度和初始的核素丰度（表1.7）Trimble（1975

3、），提出了陨石、太阳光球、日冕宇宙射线的元素丰度太阳系的成分非挥发性元素的初始丰度－－I型碳质球粒陨石挥发性元素－－太阳光球的光谱成分H.Palme第一节元素的宇宙丰度元素宇宙丰度的定义太阳系的成员宇宙丰度的计算太阳系宇宙丰度的规律四、太阳系元素丰度的规律Oddo-Harkins规则（偶数规则）－－O、Fe、Ni、Si、Mg、S、Ca等7种丰度最高的元素，全为偶数元素，总丰度达98.6％；在A为1~100的区域，核素丰度大致按指数规律下降；A>100，丰度曲线的斜率显著减缓；具有4倍数核素（如12C、16O、--40Ca、48Ti）丰度明显高于其相邻核素丰度；H和

4、He为丰度最大的元素，占原子总数的99%以上，而Li、Be和B等与邻近元素相比丰度特别低；以56Fe为中心的突出的峰值；在A为80和90、130和138、196和208等处，出现双峰；第一节元素的宇宙丰度第二节元素在地球中的分布第二节元素在地球中的分布地球元素平均成分地壳元素平均成分地幔成分第二节元素在地球中的分布一、地球的圈层构造及化学组成1.圈层构造地壳：上地壳和下地壳地幔：上地幔和下地幔地核：外核和内核地球内部P波和S波随深度变化.CompositionalsubdivisionsoftheEarthareontheleft,rheologicalsubdi

5、visionsontheright.AfterKeareyandVine(1990),GlobalTectonics.©BlackwellScientific.Oxford.CrustMantleOuterCoreVelocity(km/sec)0510100020003000400050006000Depth(km)SwavesPwavesInnerCoreLithosphereAstheno-sphereSolidLiquidMeso-sphereSwaves固体地球地幔:橄榄岩(超基性岩)63705145289866041060220CrustMantleC

6、oreUpperMantleTransitionZoneInnerCoreDepth(km)LowerMantle(solid)OuterCore(liquid)上地幔深达410km(olivine®spinel)LowVelocityLayer60-220km过渡带asvel.incr.~rapidly660spinel®perovskite-typeSiIV®SiVI下地幔hasmoregradualvelocityincrease第二节元素在地球中的分布2.地球元素丰度估算方法(1)陨石类比法以下列假设：a.陨石在太阳系内形成;b.陨石与小行星带的物质相同；

7、c.陨石是破坏了的星体碎片；d.产生陨石的星体其内部结构和成分分布与地球类似第二节元素在地球中的分布(2)地球模型-陨石类比法按地球的各主要圈层的比例计算：地核：32.4%，球粒陨石的镍铁金属相+5.3%陨硫铁（硫化物相）代表地幔+地壳：67.6%，球粒陨石的平均硅酸盐成分第二节元素在地球中的分布二、地壳的平均化学成分1.克拉克值的概念（1）重量克拉克值：地壳中元素的重量平均含量（2）原子克拉克值：地壳中元素的原子平均含量第二节元素在地球中的分布2、地壳平均化学成分的确定方法（1）克拉克法（5159样品，50元素，1924）a.岩石圈：水圈：大气圈93%7%0.0

8、3%b.岩