第一章太阳系和地球系统的元素丰度(教案)

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1、第一章太阳系和地球系统的元素丰度第一节基本概念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彖看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都冇一定的空间，都处于特定的物理化学状态（c、t、p等），并n冇一定的时间连续。这个体系可大可小。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，从更大范围來讲，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。地球化学的基本问题之一就是研究元素在地球化学体系中的分布（丰度）、分配问题，也就是地球化学体系小“量”的研究。2.分布与丰度

2、所谓元素在体系中的分布，一般认为是指的是元素在这个体系中的相対含量（平均含量），即元素的“丰度”，体系中元素的相对含量是以元素的平均含量来表示的，其实“分布”应当比“丰度”具有更广泛的涵义。体系小元索的丰度值实际上只能对这个体系里元素真实含量的i种估计，它只反映了元素分布特征的一个方面，即元素在一个体系屮分布的一种集中（平均）倾向；元素在一个体系中的分布，特别是在较大体系中决不是均一的。因此，元素的分布还包含着元素在离散程度（不均一）的特征，因此元素的分布：①元素的相对含量（平均含量）二“丰度”；②元素含量的不均一性（分布离散特征数、分布所服从统计模型）。需要指

3、出的是，从目询的情况来看，地球化学对元素特征所积累的资料（包括A阳系地球地壳）都仅限于丰度的资料，关丁•元素分布的离散程度及元素分布统计特征研究，仅限于少量范围不人的地球化学体系内做一些工作。2.分布与分配分布指的是元素在一个化学体系种中（A阳陨石地球地壳某地区）整体总含量。元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域区段中的含量。分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念，既有联系也有区别.例如，地球作为整体，元素在地壳中的分布，也就是元素在地球中的分配的表现，把某岩石作为一个整体,元索在某纽成矿物中的分布，也就是元索在岩石屮分配的表现.4.绝对含量喝相对

4、含量T吨%百分之….xlO-2Kg千克%。千分之••.•xlO-3g克mg基克递（Y）微克ppm、丫/g、曲/g、g/T百力•分之x10-6ng毫微克ppb、ng/g十亿分之xlO-9Pg微微克PPt、pg/g万亿分ZxlO-124.研究元素丰度的意义①元素丰度是每一个地球化学体系的基木数据。可在同一或不同体系中进行用元素的含量值来进行比较，通过纵向（时间）、横向（空间）上的比较，了解元素动态情况，从阳建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过程中，逐渐建立起近代地球化学。②研究元素丰度是研究地球化学基

5、础理论问题的重要素材乙一。宇宙天体是怎样起源的？地球乂是如何形成的？地売屮主要元索为什么与地幔屮的不一样？牛命是怎么产牛和演化的？这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和规律。第二节太阳系的组成和元素的丰度2.1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）组成的，其屮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主耍途径主耍有以下几种：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，但这些资料冇两个局限性

6、：一是有些元素产生的波长小于2900A,这部分谱线在通过地球化学大气圈吋被吸收而观察不到；二是这些光谱产牛于表血，它只能说明表血成分，如太阳光谱是太阳气产生的,只能说明太阳气的纽成。2.直接分析。如测定地壳岩石、各类陨石和月岩、火星的样站•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.利丿IJ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。2.2陨石的化学成分陨石是从星际空间降落到地球表面上来的行星物

7、体的碎片。陨石是空间化学研究的重要对彖，具冇重要的研究总义：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、数量最人的地外物质；②也是认识地球的纟R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牛物合成的“丽牛:物物质”，对探索纶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，铅、硫同位索）。一.陨石类型陨石主要是山傑-铁合金、结品硅酸盐或两者的混合物所组成，按成份分为三类：1）铁陨石（siderite）主要由金属Ni,Fe（占98%）和少量其他元素组成（Co,S,P,Cu,Cr,C等）。2）石陨石（ae

8、rolite）主要由硅酸