地球化学讲义绪论(中国地质大学)1

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1、地球科学学院地球化学教研室——多媒体课件地球化学geochem@cug.edu.cn地球化学1838年瑞士化学家Schönbein(申拜因)首次提出了“地球化学”这个名词；1842年他预言：“一定要有了地球化学，才能有真正的地质科学。”中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新绪论在学习地球化学这门课时，很自然地会提出如下几个问题：地球化学是怎样的一门学科？它主要研究哪些问题？地球化学的研究方法如何？它的主要特点是什么？地球化学学科的发展简史及现代地球化学发展趋势怎样？《绪论》将围绕这些问题对地球化学学科作一概略介绍。中国地质大学地球科学学院

2、地球化学系制作，更新本章内容地球化学定义及研究的基本问题地球化学的研究思路及研究方法地球化学的发展简史及发展趋势中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新一、地球化学定义及研究的基本问题地球化学的定义地球化学研究的基本问题地球化学学科的战略地位地球化学与其他学科的关系中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新1.地球化学的定义大家知道，人类赖以生存的地球是个极其复杂的物质体系。几百年来人们从不同的侧面来认识地球的过去和现在。而地球化学着重从地球及其组成部分的化学成分、化学作用和化学演化的这个侧面来认识地球；关于地球化学的定义，自上个世纪廿十

3、年代以来有不少的地球化学家通过适应当时科学技水平的精辟定义，随着基础理论、应用技术及地质科学的不断发展，对地球化学定义的认识也在不断地深化和提高。现代地球化学的定义：地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学机制(作用)和化学演化的科学。中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新深入理解地球化学的定义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

4、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，但本质上是隶属地球科学。中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新2.地球化学研究的基本问题概括起来有以下几个基本问题：第一:元素（同位素）在地球及各子系统中的组成（量）第二:元素的共生组合和存在形式（质）第三:研究元素的迁移（动）第四:研究元素（同位素）的行为第五:元素的地球化学演化中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新第一:元素（同位素）在地球及各子系统中

5、的组成;简而言之为“量”的研究中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新第一:元素（同位素）在地球及各子系统中的组成也就是元素（同位素）的含量及含量在空间、时间及不同地质产状地质体中的变化；这一问题是地球化学研究的出发点和基础资料；中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新第二:元素的共生组合和存在形式在化学课本中了解到原子是构成自然物质的具有独立性质的最小单位，各种原子构成了客观的地质体。地质体内部的各种原子的结合和存在形式不是任意的、静态的，而是有条件的、变化的。它们受地质作用物理化学状态的控制，是随着地质历史的变动而变化的。因此，元素

6、的共生组合和存在形式是地质作用物理化学条件及变动历史的指示剂。简而言之为“质”的研究。中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新例1：早期处于原生还原环境的黄铜矿(独立矿物形式)；晚期由于地壳抬升，黄铜矿处于表生氧化环境（O2、H2O等），最终氧化为可溶的CuSO4；从黄铜矿变为硫酸铜是环境从还原状态转化为氧化状态的指示剂。)(CuSO)(CuFeS42溶于水的离子态黄铜矿独立矿物表生环境¾¾¾®¾中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新第三:研究元素的迁移简而言之是“动”的研究，也就是元素在自然作用体系中的含量和存在形式在时间、空间上的

7、变化。例2：元素从矿源层中活化迁移到沉淀成矿（左图）①某金属元素（Cu）呈分散状态赋存于矿物颗粒表面。该元素含量较高，形成矿源层；②某个时期，其深部发生了某地质作用，沿裂隙发生了热液活动，矿源层裂隙两侧物理化学状态发生了改变，矿源层中的元素被萃取至流体中迁移；③热液迁移至上部由于物理化学条件的变化（岩石渗透率、pH……)，流体中元素又以新的结合方式沉淀下来。中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，更新例2分析与总结从这个例子可见：元素的地球化学迁移包含了以下三个要素：①环境物理化学条件的变化；②元素结合方式的改变；③导致元素在空间上的位移及元素

8、集中、分散的转化。因此，元素的迁移过程能指示元素发生变化的动态过程，以及各种物理化学条件的制约关系，从而揭示地质、地球化学作用机制。中国地质大学地球科