元素克拉克值是元素一项重要的地球化学参数，作为背境，它能提供元素在地壳某区段富集和分散及其程度的信息。元素的克拉克值也是影响元素地球化学行为的重要因素。元素的丰度在某种程度上制约了元素参与地球化学过程的浓度，从而支配着元素的地球化学行为。例如，化学性质相当近似的碱金属元素Na，K，Rb，Cs，由于它们的丰度不同，在地壳地球化学过程中有很不相同的行为。对于丰度高的K和Na，它们在各种体系中都可有较大的浓度，可以形成独立矿物。
在某些特殊的环境下发生过饱和而沉淀出自己的盐类，甚至是易溶的氯化物，形成岩盐和钾盐矿床。对于丰度低的Rb，Cs，由于其在各种体系中浓度低，终是难以达到饱和，而呈分散状态存在于其他元素的矿物中。不能形成自己的独立矿物。这就是为什么人造化合物的数量可达数万、数十万，自然界的化合物（矿物）数量非常有限的原因。迄今为止，自然界尚未发现低丰度元素的阳离子和低丰度元素阴离子所组成的化合物。因此，在考虑地壳中元素迁移、集中和分散的地球化学行为和过程时，必须注意元素克拉克值这一重要的影响因素。根据地壳丰度值可以计算出地球化学性质相似或地球化学有关的元素对之间的平均比值。如
V/Fe，Ni/Cr，Ni/Co，Se/S，Te/Ce，Zr/Hf，Nb/Ta，K/Rb，U/Pb，Th/U，Rb/Sr，Sm/Nd等等。岩石、矿床中这些元素的比值比它们的绝对量要重要得多。因为它们是相关元素或化学上难以分离的共生元素。如果它们的比值偏离了按照元素克拉克值计算出来的平均比值，就常常成为一种地球化学标志，说明已经发生过某些特点的地球化学过程。在同位素和微量元素地球化学领域中就经常采用这种元素对比值的变化来追踪发生过的过程。
最简单的例子是如果被测岩石的Sm/Nd比值偏离了0.23～0.24，则该岩石或其物源区便可认为遭受了轻稀土的亏损或富集。又如Th/U比一般在3.5左右，如果某地区岩石普遍出现Th/U比小于2，则可认为该区存在着铀的矿物。反之，若Th/U比大于5或更高，则可能存在钍的矿化（钍石，独居石等）。在讨论元素的集中和分散（富集和贫化）时，维尔纳茨基提出了“浓度克拉克值”的概念。某元素的浓度克拉克值为其在某一地质体（矿床、岩体等）的平均含量与克拉克值之比。浓度克拉克实际上就是以地壳丰度作为背境值的丰度系数。它也是地球化学过程中元素富集和贫化的标志。在找矿实践和地球化学基础理论研究中具有一定意义。
如果以某元素在矿床中的最低可采品位作为元素在该地质体中的平均含量，可以发现，不同元素形成可供利用的矿床时，其浓度克拉克值差异很大。对丰度高的元素，如铁，浓度克拉克值为5时即成矿。对于丰度低的元素，如汞，浓度克拉克需达到14000才成矿。这说明元素在地壳中某些地段的富集能力是很不一样的。2.5 大气圈、水圈和生物圈的化学组成包围着地球的外部地圈包括大气圈、水圈和生物圈，它们的总质量仅占整个地球的0.024％，但是它们对于控制地球表面的环境及物质和能量的交换起着巨大的作用。大气圈、水圈、生物圈通过彼此间相互作用及同岩石圈的物质和能量交换，不断地改变着各自的成分和状态。在各圈之间和其内部建立起物质和能量交换的动态平衡。
人类社会就是在近代地球表面的这种环境中发展起来的。人类依赖于这种环境而生存和发展，但又在通过自己日益扩大的各类生产与生活活动来影响和改变着这种自然环境，使得地球外部地圈的性质逐渐发生变化。当前，人类的活动已影响和改变全球及地区性自然物质的正常交换，破坏生态平衡，严重的环境污染正在威胁着生物的生存和人类的健康。关于大气圈、水圈和生物圈的化学组成和化学作用的知识，不仅是深入理解表生作用地球化学和表生地球化学循环所必需，而且也是建立和发展环境地球化学所不可缺少的基础。
地球化学复习题 绪论 1、地球化学的定义。 答：地球化学是研究地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学。 2、地球化学的任务。 答：1）地球及其子系统中元素及其同位素的组成，即元素的分布和分配问题；2）元素的共生组合和赋存形式；3）元素的迁移和循环；4）地球的历史和演化。5）基础理论和应用的发展。 3、地球化学的研究思路和工作方法。 答：研究思路：以化学、物理化学等基本原理为基础，以研究原子（包括元素和同位素）的行为为手段，来认识地球的组成、历史和地球化学作用。工作方法：野外：地质考察+样品采集（代表性、系统性、统计性、严格性）。 室内： --岩矿鉴定 --分析测试：早期容量法、离子色谱法和比色法，现今X射线荧光光谱XRF、ICPAES、--ICPMS、固体质谱、AAS等。 --元素结合形式和赋存状态的研究：化学分析、晶体光学、X射线衍射、拉曼谱、微区分析（电子探针、离子探针）等。 --作用过程的物理化学条件的测定：温度（包裹体、矿物、同位素）、压力、pH、Eh、盐度等。 --自然作用的时间参数：同位素测年。 --模拟实验。 --多元统计计算和数学模型。 4、地球化学学科的特点。 答：1、基础科学成果的应用.2、地质科学的发展.3、更广泛的数字模拟。 第一章太阳系和地球系统的元素丰度 1、对比元素在地壳、地球和太阳系中分布规律的异同点，并解释其原因。 答：相同点：元素的丰度均随原子系数增大而减小。均符合奇偶定律。 不同点：与太阳系或宇宙相比，地壳和地球都明显地贫H, He, Ne, N等气体元素；而地壳与整个地球相比，则明显贫Fe和Mg，同时富集Al, K和N a。 原因： 2、研究克拉克值有何地球化学意义。 答：可作为元素集中、分散的标尺。控制元素的地球化学行为。A)影响元素参加地壳中地球化学过程的浓度。B)限定自然界的矿物种类及种属。C) 限制了自然体系的状态。 3、地球各圈层化学组成的基本特征。 答：地壳：①地壳中元素的相对平均含量是极不均一的。②元素的克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。地幔：元素分布不均，铁镁含量增高。地核：铁镍含量占绝大部分，其它元素仅占极少部分。水圈、大气圈和生物圈在地球总质量中所占的比例很小，对地球总体成分的影响不大。 4、陨石研究的意义 答：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；
第一章 太阳系和地球系统的元素丰度 元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据，可在同一或不同体系中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，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一系列地球化学概念。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。 研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一。宇宙天 体是怎样起源的？地球又是如何形成的？地壳中主要元素为什么与地幔中的不一样？生命是怎么产生和演化的？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。 1.1 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。 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
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中元素“量”的研究。 2.分布与丰度 所谓元素在体系中的分布，一般认为是元素在这个体系中的相对含量（以元素的平均含量表示），即元素的“丰度”。其实“分布”比“丰度”具有更广泛的涵义： 体系中元素的丰度值实际上只是对这个体系里元素真实含量的一种估计，它只反映了元素分布特征的一个方面，即元素在一个体系中分布的一种集中（平均）倾向。但是，元素在一个体系中，特别是在较大体系中的分布决不是均一的，还包含着元素在体系中的离散（不均一）特征，因此，元素的分布包括: ①元素的相对含量（平均含量=元素的“丰度”）；②元素含量的不均一性（分布离散特征数、分布所服从的统计模型）。 需要指出的是，从目前的情况来看，地球化学对元素特征所积累的资料（包括太阳系、地球、地壳）都仅限于丰度的资料，关于元素分布的离散程度及元素分布统计特征研究，仅限于在少量范围不大的地球化学体系内做了一些工作。 3.分布与分配 元素的分布指的是元素在一个化学体系中（太阳、陨石、地球、地壳、某地区等）的整体总含量； 元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域或区段中的含量； 分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念，既有联系又有区别。 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分配的表现，把某岩石作为一个整体，元素在某组成矿物中的分布，也就是元素在岩石中分配的表现。 4.绝对含量和相对含量 各地球体系中常用的含量单位有两类，绝对含量和相对含量。 1.2太阳系的组成和元素丰度
恩《地球化学》练习题 第一章太阳系和地球系统的元素丰度（答案） 1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。 2.简述太阳系元素丰度的基本特征。 3.说说陨石的分类及相成分的研究意义. 4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？ 5.讨论陨石的研究意义。 6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？ 7.阐述地球化学组成的研究方法论。 8.地球的化学组成的基本特征有哪些？ 9.讨论地壳元素丰度的研究方法。 10.简介地壳元素丰度特征。 11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？ 12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？ 13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。 14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法。 15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？ 16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律。 第二章元素结合规律与赋存形式（答案） 1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？ 2.简述类质同像的基本规律。 3.阐述类质同像的地球化学意义。 4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。 5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义。 6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异，为什么？ 第三章自然界体系中元素的地球化学迁移（答案） 1.举例说明元素地球化学迁移的定义。 2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。 3.列举自然界元素迁移的标志。 4.元素地球化学迁移的研究方法。 5.水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？ 6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义。 7.简述元素迁移形式的研究方法。 8.什么是共同离子效应？什么是盐效应？ 9.天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义？ 10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响。 11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh，在研究元素地球化学行为方面有什么作用？ 12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。 13.自然界中地球化学热力学体系基本特点是什么？ 14.自然体系中哪些特征可作为体系达到平衡态的证据与标志？ 15.讨论相律及其应用。
第7章生物地球化学循环第1节土壤的组成 第2节土壤的性质 第3节物质循环与土壤形成 第4节土壤分类与土壤类型 第4节生态系统的组成与结构 第6节生态系统的能量流动 第7节生态系统的物质循环 第8节地球上的生态系统
引子：生物地球化学循环概述 一、何谓生物地球化学循环？ 1.概念：生命有机体及其产物与周围环境之间反复 不断进行的物质和能量的交换过程。 2.过程：物能的吸收-同化-排放-分解-归还-流失 3.性质：非封闭的循环（进入土壤、岩层、海底） 4.主体：生物和土壤 5.循环的介质：水和大气 二、人类对生物地球化学循环的影响 1.大气、水体、土壤的污染 2.污染物质的迁移、转化和集散 3.对人类健康的威胁
第1节土壤的组成 引言：土壤与土壤肥力 1. 土壤：在陆地表层和浅水域底部、由有机和无机物质组成、具有肥力、能生长植物的疏松层。 2.土壤的本质是肥力，指土壤中水、热、气、肥（养分）周期性动态达到稳、匀、足、适地满足植物需求的能力。 3. 土壤是一种类生物体 代谢和调节功能比生物弱（如温度） 不具有生长、发育和繁殖的功能 不具有功能各异的器官
一、土壤的无机组成 1. 原生矿物：在物理风化过程中产生的未改变化学成分和结晶构造的造岩矿物。 土壤中各种化学元素的最初来源； 土壤矿物质的粗质部分； 经化学风化分解后，才能释放并供给植物生长所需养分。 2. 次生矿物：岩石在化学风化过程中新生成的土壤矿物，如粘土矿物。 土壤矿物质中最细小的部分； 具有吸附保存呈离子态养分的能力，使土壤具有一定的保肥性。
二、土壤的有机组成 1.原始组织：包括高等植物未分解的根、茎、叶；动物分解原始植物组织，向土壤提供的排泄物和死亡之后的尸体等。 土壤有机部分的最初来源 2.腐殖质：有机组织经由微生物合成的新化合物，或者由原始植物组织变化而成的、比较稳定的分解产物，呈黑色或棕色，性质上为胶体状（颗粒直径<1μm）。 具有极强的吸持水分和养分离子的能力，少量的腐殖质就能显著提高土壤的生产力。
地球化学找矿习题集 一、填空题 1．地球化学找矿具有对象的微观化，分析测试技术是基础，擅于寻找隐伏矿体和准确率高、速度快、成本低。的特点。 2．地球化学找矿的研究物质主要是岩石、土壤、水系沉积物、水、气体和生物。 3．地球化学找矿的研究对象是地球化学指标（或物质组成）。 4.应用地球化学解决地球表层系统物质与人类生存关系。 5.应用地球化学研究方法可以分为现场采样调查评价研究与实验研究。 6.元素在地壳的分布是不均匀的，不均匀性主要表现在空间和时间两方面。 7.克拉克值在0.1％以下的元素称为微量元素，其单位通常是ppm（或10-6）。 8.微量元素的含量不影响地壳各部分基本物理、化学性质，但是在特定的条件下，可以富集而形成矿床。 9.戈尔德施密特根据元素的地球化学亲和性，将元素分为亲铁元素、亲硫（亲铜）元素、亲氧（亲石）元素、亲气元素和亲生物元素。 10.元素迁移的方式主要有化学-物理化学迁移、机械迁移和生物-生物化学迁移。 11.热液矿床成矿过程中，成晕元素主要呈液相迁移，迁移方式主要有渗透迁移和扩散迁移两种。 12．影响元素沉淀的原因主要有PH变化、Eh变化、胶体吸附、温度变化和压力变化。 13.地壳中天然矿物按阴离子分类，常见有含氧化合物、硫化物、卤化物和自然元素。 14.地球化学异常包括异常现象、异常范围、异常值三层含义。 15.地球化学省实质是以全球地壳为背景的规模巨大的一级地球化学异常。 16.地壳元素的丰度是指地壳中化学元素的平均含量，又称为克拉克值。 17.地壳中元素的非矿物赋存形式包括超显微非结构混入物、类质同象结构混入物、胶体或离子吸附和与有机质结合。
《地球化学》复习题 一、各章重点 PPT第0章重点： 地球化学发展简史（尤其是引领地球化学发展的关键学者的学术观点） 地球化学的发展趋势，包括学科生长点，及理论突破点。 PPT第1章重点： 地球化学分带的依据，各个分带地球化学特征以及相互之间的差异性； 元素和核素在地壳中分布的计量单位，元素在地壳中的分布特征，元素在主要岩石类型中的分布； 元素在地球其它圈层，如水圈（尤其是海水）、大气圈、生物圈中的分布特征。 元素在地球演化的各大地质时期中的成矿特点。 PPT第2章重点： 元素结合规律 类质同像 过渡元素的结合规律 了解戈尔德施密特的元素地球化学分类方法和按照元素的地球化学亲合性分类方法。 PPT第3章重点： 元素在水溶液中存在状态和迁移的主控因素； 主要造岩元素在岩浆结晶分异过程中的演化 岩浆作用中微量元素的定量模型 PPT第4章重点： 掌握讲解的每一种放射性同位素定年方法的原理及适用范围 稳定同位素在地球各个储库中的分布特征，影响稳定同位素分馏的主要控制反应。 PPT第5章重点： 太阳系元素分布特征，陨石分类体系及依据。 二、练习题 ---------------------------------------------------------------------------------- 1. 概述地球化学学科的特点。 2. 简要说明地球化学研究的基本问题。 3. 简述地球化学学科的研究思路和研究方法。 4. 地球化学与化学、地球科学其它学科在研究目标和研究方法方面的异同。-----------------------------------------------------------------------------------------
地球化学(专升本)阶段性作业1 总分：100分得分：0分 一、单选题 1. 克拉克值是指元素在(1) 中的平均含量(5分) (A) 地壳 (B) 地球 (C) 所研究的任意对象 (D) 球粒陨石 参考答案：A 2. (2) 的化学成分被认为最接近原始的太阳系化学组成(5分) (A) 铁陨石 (B) 碳质球粒陨石 (C) 火星陨石 (D) 太阳光谱 参考答案：B 3. 从元素化学组成角度，大陆地壳可分为上部的(3) 层和下部的硅镁层(5分) (A) 硅酸盐 (B) 硅铝 (C) 碳酸岩 (D) 沉积岩 参考答案：B 4. (4) 被认为是代表了古大洋地壳组成的典型岩石组合(5分) (A) 橄榄岩 (B) 辉长岩 (C) 蛇绿岩套 (D) 碳酸盐岩+石英砂岩 参考答案：C 5. 以下不是地幔组成岩石类别的一种岩石是(5) (5分) (A) 二辉橄榄岩 (B) 麻粒岩 (C) 方辉橄榄岩 (D) 辉石岩 参考答案：B 6. 元素的(6) 研究是地球化学研究的第一根本要务(5分) (A) 丰度 (B) 种类 (C) 分布规律 (D) 化学性质 参考答案：A 二、多选题 1. 陨石的主要类型包括(7) 。(5分) (A) 石陨石 (B) 铁陨石 (C) 石铁陨石
(D) 月球陨石 参考答案：A,B,C 2. 就分层结构而言，地球自地表向其内部包括(8) 等主要圈层。(5分) (A) 地壳 (B) 地幔 (C) 软流圈 (D) 地核 参考答案：A,B,D 3. 全球大陆地壳整体的化学组成为(9) 。(4分) (A) 酸性 (B) 安山质 (C) 花岗闪长质 (D) 基性 参考答案：B,C 4. 以下属于研究深部地壳物质及其化学组成的手段和方法的是(10) 。(4分) (A) 火山岩中的各类捕获岩石包体 (B) 构造侵位而暴露在地表的深部地壳断面 (C) 地球物理探测技术反演 (D) 人工区域大规模采集地表岩石样品 参考答案：A,B,C 5. 地球化学是研究地球（包括部分天体）的(11) 的科学。(4分) (A) 岩石组成 (B) 化学作用 (C) 化学组成 (D) 化学演化 参考答案：B,C,D 三、判断题 1. 橄榄岩是组成下地壳的主要岩石类型_____ (4分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 2. 陨石主要是指来自星际空间的地球以外星体的岩石碎片_____ (4分) 正确错误 参考答案：正确 解题思路： 3. 地球化学属于化学学科，主要认识和解决地球上元素的化学性质及行为等问题_____ (4分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 4. 运用细粒碎屑沉积物法能更精确地获取大陆上部地壳的全部元素化学组成_____ (4分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路：
地球化学赵伦山张本仁 韩吟文马振东等 P 1：地球化学基本问题) P 5：克拉克值，地球化学发展简史（几个发展阶段） P31：元素丰度，表示单位元素在地壳平均化学丰度―――确定方法，克拉克值， P37：元素克拉克值的地球化学意义 P68：类质同象和固溶作用 P81：元素的赋存状态――1，5种 P88: 元素迁移 P 123: 相律 P169: 衰变定律 P181：痕量元素地球化学，稀土元素的研究方法和意义（痕量元素=微量元素） 复习内容及答案汇总 一、地球化学研究的基本问题、学科特点及其在地球科学中的地位（P1－） 地球化学是研究地球及相关宇宙体的化学组成、化学作用和化学演化的科学，在地球化学发展历史中曾经历了较长时间的资料积累过程，随后基于克拉克、戈尔施密特、维尔纳茨基、费尔斯曼等科学家的出色工作，地球化学由分散的资料描述逐渐发展为有系统理论和独立研究方法的学科。目前地球化学已发展成为地球科学领域的重要分支学科之一，与岩石学、构造地质学等相邻学科相互渗透与补充，极大地丰富了地球科学研究内容，在地质作用过程定量化研究中已不可或缺。 地球化学的研究思路和学科特点是：（1）通过分析常量、微量元素和同位素组成的变化，元素相互组合和赋存状态变化等追索地球演化历史；（2）利用热力学等现代科学理论解释自然体系化学变化的原因和条件，探讨自然作用的机制；（3）将地球化学问题置于地球和其子系统（岩石圈、地壳、地幔、地核等）中进行分析，以个系统的组成和状态约束作用过程的特征和元素的行为。 围绕原子在自然环境中的变化及其意义，地球化学研究主要涉及四个基本问题：（1）研究地球和动质体中元素和同位素的组成；（2）研究元素的共生组合和赋存形式；（3）研究元素的迁移和循环；（4）研究元素和同位素迁移历史和地球的组成、演化历史、地球化学作用过程。 二、简述痕量元素地球化学研究解决的主要问题 痕量元素地球化学理论使许多地质难题迎刃而解，其可解决的主要问题有：
元素地球化学迁移研究实例 矿床地质特征： 锡矿体为锡石石英脉，根部插入花岗岩中。花岗岩主体为黑云母花岗岩，矿体下部部分黑云母已经白云母化-二云母花岗岩，花岗岩钠长石化。 剖面中矿脉及蚀变带具分带结构。矿脉内的矿物组合为锡石-石英；矿脉旁的矿物组合为事变矿物组合-云英岩化：长石蚀变为钠长石，黑云母蚀变为白云母，含蚀变矿物黄玉和萤石。 矿脉上部，两侧对称发育云英岩化，向外由钠长石化和白云母化花岗岩过渡为未变质黑云母花岗岩，在脉旁云英岩中分布有锡石、萤石和黄玉；含矿脉下部，云英岩蚀变带宽度变窄，钠长石化和白云母化花岗岩宽度加大，向外过渡为未变质的黑云母花岗岩。 花岗岩中Sn的活化： 含矿花岗岩中锡含量16-30ppm，高出酸性岩克拉克值4-5倍。不含矿花岗岩含锡3-5ppm。 赋存形式：80%-100%的Sn集中于黑云母（Bi）中，黑云母中Sn含量均匀，80-400ppm。显微镜下未发现锡石颗粒。将Bi研细到200-300目，用碘化钾溶剂无法提取到其中的锡，说明黑云母花岗岩中锡主要以类质同象形式进入Bi晶格： Li+ + Sn4+→ Mg2+ + Fe3+ 黑云母发生白云母化蚀变后，白云母中的锡含量大大低于黑云母中的锡含量。暗示发生了元素的迁移。 巴尔苏科夫认为Bi的白云母化过程为： 含Sn黑云母 + K+→白云母 + Sn4+ + (Mg,Fe)2+ 交代的同时Sn被排出晶格，花岗岩中大量Sn被淋滤带出进入蚀变溶液，据计算没m3白云母化花岗岩约带出10-60gSn，这是锡石-石英脉Sn的主要来源。也造成锡石-石英脉下部花岗岩中呈现锡的负异常。
在综合分析上述资料基础上，巴尔苏科夫认为，在富集Sn方面起主要作用的是岩浆期后自变质作用。 Sn的搬运和沉淀： 矿脉上部矿物组合显示有K、Ca、Na带入，下部矿物组合显示有Na置换Ca。 矿脉下部花岗岩的钠长石化和白云母化表明自变质溶液早期富Na并具有碱性。锡石-石英脉以及云英岩中的萤石（CaF2），黄玉（Al2[SiO4](F,OH)2）等反映了氟对锡的搬运作用。F的活动以及云英岩化作用中Ca、Mg、K等的淋滤表明在锡石沉淀时，热液的pH值已有所下降。 包裹体成分测定表明：成矿热液含大量F、Na、K、Ca、Cl、HCO3-等，锡石形成温度250-300℃，溶液pH<6-8.3。 为证实F对Sn的搬运及可能的F-Sn络合物，进行了成矿模拟实验。配置了与包裹体成分相近的溶液，在含氟钠-钾-氯化物溶液中，在300℃，500×105Pa及pH=8-10条件下，同时存在重碳酸，硼酸和二氧化硅时，形成稳定[Sn(F6-X,OH X)]型氟-氢氧络离子。pH降到7.5-8.0时，络离子水解，Sn呈锡石析出。 实验所得氟-氢氧络合物形成，稳定和分解条件同形成过程物理化学条件基本吻合。成矿溶液由碱性逐渐中和，释放出HF与其它组分作用形成含氟矿物。 锡成矿模型： 巴尔苏科夫指出：富Na和F的岩浆期后碱性溶液由深部沿裂隙向上运移，使花岗岩发生自变质作用，长石发生钠长石化，黑云母发生白云母化，黑云母晶格中的Sn被活化。Sn 进入溶液形成Na2[Sn(F6-X,OH X)]络合物向上运移，此时溶液具碱性，络合物稳定。黑云母被白云母交代的同时释放出Fe2+和Mg2+，它们与溶液中的B、SiO2、As、S结合形成电气石(Na，Ca)(Mg，Fe)3B3Al6Si6(O,OH,F)31和毒砂（FeAsS）。 含Na2[Sn(F6-X,OH X)]溶液继续上升，经钠长石化，溶液中Na浓度降低，pH值下降。当溶液变为弱碱性至中性时，氟锡络合物不稳定，通过高温水解形成锡石和游离HF： Na2[Sn(F6-X,OH X)] SnO2+ 2NaF + 2HF（3.1） 这将引起热液迅速酸化，酸性溶液作用于上部花岗岩，导致碱金属淋滤带出形成云英岩：3KAlSiO3O6＋2HF KAl2[AlSi3O10][OH]2＋2KF ＋6SiO2 钾长石白云石石英（3.2） KAlSiO3O6＋4HF Al2[SiO3]F2＋5SiO2＋2KF ＋H2O 钾长石黄玉（3.3）HF与围岩Ca作用形成萤石；这样，巴尔苏科夫系统说明了Sn在深部带出和在上部的集中，解释了矿脉及蚀变的垂直分带、各带矿物组合及Sn在矿脉两侧的分配。 总结： 由此例可见，元素迁移过程常常包含几个环节和集中作用机制，它们之间相互制约，每个环节的作用机制都可以用代表性化学反应表述：如锡矿形成中Sn的活化机制时花岗岩中黑云母的白云母化，反应方程式为： 含Sn黑云母 + K+→白云母 + Sn4+ + (Mg,Fe)2+ Sn4+在含矿溶液中络合迁移及水解沉淀用下式表示： Na2[Sn(F6-X,OH X)] SnO2 + 2NaF + 2HF 两个反应方程概略地说明了Sn从活化到迁移沉淀的基本化学过程及其所反映的地质因素，成为元素迁移的化学模型。 元素迁移的化学模型虽然只定性（或半定量）地说明迁移的性质，但是最基本的作用机制，是进一步深入研究的必要前提。
水文地球化学习题 第一章 第二章水溶液的物理化学基础 1．常规水质分析给出的某个水样的分析结果如下（浓度单位：mg/L）： Ca2+=93.9；Mg2+=22.9；Na+=19.1；HCO3-=334；SO42-=85.0；Cl-=9.0；pH=7.2。求： （1）各离子的体积摩尔浓度（M）、质量摩尔浓度（m）和毫克当量浓度（meq/L）。 （2）该水样的离子强度是多少？ （3）利用扩展的Debye-Huckel方程计算Ca2+和HCO3-的活度系数。 2．假定CO32-的活度为a CO32- =0.34?10-5，碳酸钙离解的平衡常数为4.27?10-9，第1题中的水样25℃时CaCO3饱和指数是多少？CaCO3在该水样中的饱和状态如何？ 3．假定某个水样的离子活度等于浓度，其NO3-，HS-，SO42-和NH4＋都等于10-4M。反应式如下： H+ + NO3- + HS- = SO42- + NH4＋ 问：25℃和pH为8时，该水样中硝酸盐能否氧化硫化物？ 4．A、B两个水样实测值如下（mg/L）： 组分Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-NO3- A水样706 51 881 310 204 4 5．请判断下列分析结果（mg/L）的可靠性，并说明原因。 组分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-pH A水样50 6 60 18 71 96 183 6 6.5 B水样10 20 70 13 36 48 214 4 8.8 6．某水样分析结果如下： 离子Na+Ca2+Mg2+SO42-Cl-CO32-HCO3-含量(mg/l) 8748 156 228 928 6720 336 1.320 试计算Ca2+的活度(25℃)。 4344 含量（mg/l）117 7 109 24 171 238 183 48 试问： （1）离子强度是多少？ （2）根据扩展的Debye-Huckel方程计算，Ca2+和SO42－的活度系数？ （3）石膏的饱和指数与饱和率是多少？ （4）使该水样淡化或浓集多少倍才能使之与石膏处于平衡状态？ 8．已知温度为298.15K（25℃），压力为105Pa（1atm）时，∑S=10-1mol/l。试作硫体系的Eh-pH图（或pE-pH图）。 9．简述水分子的结构。 10．试用水分子结构理论解释水的物理化学性质。 11．温、压条件对水的物理、化学性质的影响及其地球化学意义。 12．分别简述气、固、液体的溶解特点。
中国地质大学《地球化学》练习题及答案 中国地质大学《地球化学》练习题绪论 1. 概述地球化学学科的特点。2. 简要说明地球化学研究的基本问题。3. 简述地球化学学科的研究思路和研究方法。4. 地球化学与化学、地球科学其它学科在研究目标和研究方法方面的异同。第一章太阳系和地球系统的元素丰度 1.概说太阳成份的研究思路和研究方法 2.简述太阳系元素丰度的基本特征.3.说说陨石的分类及相成分的研究意义.4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？5.讨论陨石的研究意义.6. 地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？7. 阐述地球化学组成的研究方法论.8. 地球的化学组成的基本特征有哪些？9. 讨论地壳元素丰度的研究方法.10.简介地壳元素丰度特征.11. 地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？ 12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？13.概述区域地壳元素丰度的研究意义.14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法.15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律. 第二章元素结合规律与赋存形式1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？ 2.简述类质同像的基本规律. 3.阐述类质同像的地球化学意义. 4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法. 5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义. 6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成住宅土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异。为什么？ 第三章水-岩化学作用和水介质中元素的迁移 1.举例说明元素地球化学迁移的定义. 2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。 3.列举自然界元素迁移的标志. 4.元素地球化学迁移的研究方法. 5.水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？ 6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义. 7.简述元素迁移形式的研究方法. 8.什么是共同离子效应？什么是盐效应？9.天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义？10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响. 11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh，在研究元素地球化学行为方面有什么作用？12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。 第四章地球化学热力学和地球化学动力学 1.自然界中地球化学热力学体系基本特点是什么？ 2.自然体系中哪些特征可作为体系达到平衡态的证据与标志？ 3.讨论相律及其应用。 4.编制相图的原理和方法。 6.简述化学反应制动原理的宏观解释7.简述热力学在地球化学中的应用。8.简述地球化学热力学与地球化学动力学的异同。9. 简述水溶液中元素的迁移方式。第五章微量元素地球化学 1.什么是微量元素地球化学？其研究意义是什么？ 2.了解微量元素地球化学的研究思路及研究方法。 3.什么叫微量元素、什么是主量（常量）元素？微量元素的主要存在形式有哪些？ 4.阐述能斯特分配定律、能斯特分配系数的概念及其研究意义。 5.稀土元素的主要特点是什么？其在地球化学体系中行为差异主要表现有哪些方面？。 6.讨论稀土元素的研究意义。7.你认为岩浆作用过程中决定元素浓集成矿的主要机制和决定因素是什么？8 根据微量元素的特点,说明那些元素适合于研究沉积岩物源区特征,为什么? 第六章同位素地球化学 1. 同位素地球化学在解决地学领域问题中有何独到之处？ 2. 何谓稳定同位素、何谓轻稳定同位素和重稳定同位素。 3. 选择同位素标准样品的条件。 5. 造成稳定同位素组成变化的原因是什么？ 6. 放射性同位素年龄测定公式，各符号的含义。
元素的宇宙丰度 序号元素丰度单位 1 H 2.72E+10 atoms/10^6 atoms Si 2 He 2.18E+09 atoms/10^6 atoms Si 3 Li 59.7 atoms/10^6 atoms Si 4 Be 0.78 atoms/10^6 atoms Si 5 B 24 atoms/10^ 6 atoms Si 6 C 1.21E+0 7 atoms/10^6 atoms Si 7 N 2.48E+06 atoms/10^6 atoms Si 8 O 2.01E+07 atoms/10^6 atoms Si 9 F 843 atoms/10^6 atoms Si 10 Ne 3.76E+06 atoms/10^6 atoms Si 11 Na 5.70E+04 atoms/10^6 atoms Si 12 Mg 1.08E+06 atoms/10^6 atoms Si 13 Al 8.49E+04 atoms/10^6 atoms Si 14 Si 1.00E+06 atoms/10^6 atoms Si 15 P 1.04E+04 atoms/10^6 atoms Si 16 S 5.15E+05 atoms/10^6 atoms Si 17 Cl 5240 atoms/10^6 atoms Si 18 Ar 1.04E+05 atoms/10^6 atoms Si 19 K 3770 atoms/10^6 atoms Si 20 Ca 6.11E+04 atoms/10^6 atoms Si 21 Sc 33.8 atoms/10^6 atoms Si 22 Ti 2400 atoms/10^6 atoms Si 23 V 295 atoms/10^6 atoms Si 24 Cr 1.34E+04 atoms/10^6 atoms Si 25 Mn 9510 atoms/10^6 atoms Si 26 Fe 9.00E+05 atoms/10^6 atoms Si 27 Co 2250 atoms/10^6 atoms Si 28 Ni 4.93E+04 atoms/10^6 atoms Si 29 Cu 514 atoms/10^6 atoms Si 30 Zn 1260 atoms/10^6 atoms Si 31 Ga 37.8 atoms/10^6 atoms Si 32 Ge 118 atoms/10^6 atoms Si 33 As 6.79 atoms/10^6 atoms Si 34 Se 62.1 atoms/10^6 atoms Si 35 Br 11.8 atoms/10^6 atoms Si 36 Kr 45.3 atoms/10^6 atoms Si
球类陨石：主要由基质、球粒、金属和一些特殊矿物集合体等组成。 碳质球类陨石是球粒陨石中的一个特殊类型，含有碳的有机化合物分子，并且主要由 含水硅酸盐组成。 CI型陨石为什么能够作为太阳系元素丰度标准？ I型碳质球类陨石中难挥发元素的丰度与太阳一致，且未经受热变质作用影响、形成于远离太阳的较低温区域，是最原始的太阳星云凝聚物资。因而，它能保持着太阳星云 中非挥发元素的初始丰度。 第二章复习题 1、元素的地球化学亲和性 元素地球化学亲和性：主要指阳离子在自然体系中趋向同某种阴离子化合的倾向。又可指在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的 特性。 2、戈尔德斯密特的元素地球化学分类 1）、亲石元素：离子的最外层电子层具有8电子（S2P6）惰性气体型的稳定结构， 与氧容易成键，主要集中于硅酸盐相。 2）、亲铜元素：离子的最外层电子层具有18铜型结构（s2p6d10)在自然界中容易与 硫形成化合物，这些元素在分配时，主要分配在硫化物相中。 3）、亲铁元素：离子最外层电子层具有8-18过渡型结构，这种元素同氧、硫的化合 能力较差，倾向于形成自然元素，因此，这类元素倾向分配在金属相中 4）、亲气元素：原子最外层具有8个电子，原子半径大，具有挥发性或易形成挥发性化合物，主要分布在大气圈中。 5）、亲生物元素：这类元素主要富集在生物圈中。 3、类质同像的概念 类质同像概念：某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质中的其他质点（原子、离子、络离子或分子）所占据而只引起晶格常数的微小改变，晶格构造类型、化学键类型、离子正负电荷的平衡保持不变或相近，这种现象称类质 同像。 5、影响元素类质同像的物理化学条件 1）、组份浓度 ---“补偿类质同像”一种熔体或溶液中如果缺乏某种组份，当从中晶出包含此种组份的矿物时，熔体或溶液中性质与之相似的其他元素就可以类质同像 代换的方式加以补充。2）氧化还原电位.
石油地质学思考题 第一章石油、天然气及油田水的成分和性质 一、解释概念：石油，天然气，正烷烃分布曲线，生物标志化合物，石油的荧光性，石油的旋光性，气藏气，气顶气，凝析气，油田水，矿化度。 二、回答问题 1.石油的元素组成和化合物组成有哪些特征？ 2.正烷烃分布曲线的特征取决于哪些因素？ 3.什么是石油的组分组成和馏分组成？ 4.你所了解的常见生物标志化合物有哪些？ 5.如何对石油进行分类？试述石油的地球化学分类方案及各类的成分特点。 6.海相油和陆相油在化学组成上有何区别？ 7.化学成分、温度、压力等对石油的颜色、比重、粘度等有何影响？ 8.石油、天然气的溶解性各有何特点？ 9.为什么石油具有荧光性？ 10.为什么石油具有旋光性？ 11.与常规油相比，重质油和沥青砂在物理性质和化学特征上有何特别之处？ 12.天然气有哪些产状类型？ 13.油田水的赋存状态和来源有哪些？ 14.油田水的主要化学组成有哪些？如何对油田水进行水型划分？水型与环境有何关系？ 12.碳、氢同位素丰度表示方法如何？石油、天然气的碳氢同位素组成有何特征？ 13. 海相与陆相石油的基本区别。 14.某油田水分析结果如下（毫克当量数/升）： Cl ：16.12, SO4：1.55, HCO3：16.05, Na 4：0.0, Mg： 0.2, Ca ：0.15;试确定其水型。 第二章现代油气成因理论 一、概念：干酪根沥青成熟温度门限深度门限温度生油窗液态窗（液态石油存生）石油的死亡线 TTI 石油热裂解石油热焦化湿气指数二次生油生油岩生油层生油层系剩余有机碳氯仿沥青“A”总烃含量细菌气生物气煤层气煤型气煤成气煤气发生率低熟油 二、回答问题 1. 石油成因说有几大学派，各自的实质是什么？ 2. 早晚有机成因说的区别是什么？ 3.生油的原始物质是什么？为什么？ 4.直接生油物质是什么？其结构和成分有什么特点？根据化学成分将干酪根分几种类型，各自是什么？根据干酪根的H/C，O/C你能区分其类型吗？ 5. 油气生成需要什么样的岩相古地理环境和大地构造条件 6. 细菌、催化剂和放射元素在油气生成过程中都起什么作用？ 低熟油气的成因机理有哪些？
第29卷 第5期 成都理工学院学报 V ol .29N o .5 2002年10月 JOU RNAL O F CH EN GDU UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY O ct .2002 [文章编号]100529539(2002)0520567204 一种新的元素迁移形式及其地球化学环境效应 [收稿日期]2001207210 [基金项目]国家自然科学基金资助项目(49673202) ()() 童纯菡 李巨初 葛良全 (成都理工大学应用核技术与自动化工程学院,成都610059) [摘要]提出了地壳中存在一种新的元素迁移现象,即由于地壳内存在的上升气流将非气态元 素以纳米微粒形式垂直迁移至地表,迁移距离可达几百米,甚至几千米。通过室内模型实验证明,元素纳米微粒以上升气流垂向迁移形式为主,扩散迁移只占极小部分。列举了宣汉气田及成都平原隐伏断裂上汞污染的二个实例,初步讨论这种新的元素迁移现象对地表地球化学环境的影响。 [关键词]上升气流;纳米微粒;元素迁移;地球化学环境[分类号]P 632 [文献标识码]A 地球化学研究表明,地表某些元素的分布,往往与深部地质体的存在有关。在金属矿、油气藏、断裂带等地质体上方,形成各自的地球化学异常或元素特异分布,因此地表地球化学环境的研究有必要重视研究深部来源元素的迁移及其影响。 1 概 述 近几十年来,对元(核)素迁移的研究,主要有三个方面 第一,核能的发展不可避免地产生大量放射性废物。对高放废物处置方法,是将废物固化后,置于地下500～1000m 深地质工程体的废物库 中(Hoff m an ,1980),加上种种屏障,阻止核素迁移到环境中,以达到与生命圈的安全隔离。但是这种屏蔽不能保证绝对安全,经过千万年后,核废物库的分崩瓦解,放射性核素或多或少可迁移至生物圈。因此,放射性核素迁移行为规律研究[1]成为废物安全性处置中的一个中心问题。在这方面,中国学者做了不少工作,研究地质介质、地下水、核素体系的相互作用(马明燮、陈式,1995)。在核素迁移过程的研究中,大都着重研究固、液相之间的分配系数K d 。 第二,石油、天然气化探工作者有关烃类迁移的探索结果,提出烃类的垂向迁移理论作为油气 化探的理论基础[2],也有人提出烃类依托载气流向上迁移的设想。60年来大量的勘探实践和油气田、储气库上实验已得到证实,并形象地将垂向迁移喻为“烟囱效应”。此外,微量金属元素也被应用在油气化探中作为指示元素,研究者把在空间吻合一致的地球化学场视为与垂向迁移共成因现象。 第三,20世纪50年代以来,铀矿勘探工作者普遍持氡以扩散形式向地表迁移论点。利用汞砷异常找金属矿的化探工作者,同样持气体扩散理论。但是,在20世纪70年代,利用固体径迹探测器找到200m 深的铀矿时,气体扩散迁移方式观点受到挑战。因为根据元素氡的半衰期不可能被迁移如此大的距离。瑞典学者K .K ristian ss on 及L .M al m qvist 提出了是地壳中存在的上升气流将 氡载至地表[3],从而提出了氡的新的迁移方式,较 好地解释了氡的迁移。 2 一种新的深部元素迁移方式 近几年地气法地研究[4]揭示了在地壳内存在
第一章 地壳的物质组成及元素丰度 第1节基本概念 第2节地球的内部结构及地壳的物质组成第3节地壳的元素丰度 LOGO 第1节基本概念 （一）地球化学旋回 （二）地球化学体系 （三）分布和丰度 （四）分布与分配 （五）绝对含量和相对含量 （六）地球化学省
（一）地球化学旋回 ?元素演化是以元素的赋存介质的变 迁实现的。 ?地幔物质分异出的岩浆及地壳物质 重熔形成的岩浆上升，结晶形成岩 浆岩，经构造运动隆升至地表或近 地表，进入表生环境，遭受风化、 剥蚀，搬运到湖、海盆地沉积成岩。 ?沉积岩经沉降或俯冲到地壳深处， 发生变质或部分重熔而形成新的岩 浆，完成一个大旋回。 （一）地球化学旋回 ?地球化学旋回不是简单的机械重复，它始终伴随着物质形态的转变，化学成分的变化； ?地球化学旋回所导致的化学元素的分异和演化是有规律的。
（二）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（V、T、P等），并且有一定的时间（t）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。 ?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中“量”的研究。 （三）分布和丰度 ?体系中元素的分布：一般指的是元素在这个体系中的相 对含量（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。 ?体系中元素的丰度值实际上只能对这个体系里元素真实 含量的一种估计，它只反映了元素分布特征的一个方面， 即元素在一个体系中分布的一种平均倾向;
高等矿床学思考题 1.岩浆矿床的主要特点是什么？ （1）成矿和成岩作用基本上是同时进行的； （2）矿体主要产在岩浆岩母岩体内； （3）浸染状矿体与围岩一般呈过渡关系（渐变过渡或者迅速过渡），贯入式矿体有清楚明显的界限，围岩蚀变不发育，但自变质作用较普遍； （4）矿石的矿物组成与母岩的基本相同，仅矿石中矿石矿物相对富集； （5）多数岩浆矿床的成矿温度较高，达1200~1500℃； （6）矿床主要和镁铁质岩-超镁铁质岩等有成因联系，少数矿床与碱性岩或碳酸岩有关2.岩浆矿床有什么成矿专属性？这些专属性是受什么因素控制？ 成矿专属性主要表现在：与超基性岩有关的岩浆矿床主要为铬铁矿矿床，与超基性-基性岩有关的岩浆矿床主要为铂族元素矿床，与基性-超基性岩有关的岩浆矿床主要为Cu-Ni 硫化物矿床，基性岩有关的是钒钛磁铁矿矿床，深成碱性岩有关的是磁铁矿-磷灰石矿床，金伯利岩浆有关的是金刚石矿床，蚀变花岗岩有关的是稀有及稀土元素矿床，安山岩有关的是磁铁矿-赤铁矿矿床等； 受控因素： （1)原始岩浆的性质和所含有有用组分的多少，对能否形成岩浆矿床有重要影响。例如铬、镍、钴、铂和钛等元素在基性、超基性岩中的含量远比中性岩和酸性岩中的高，所以这些矿产与基性、超基性岩有密切空间和成因上的联系。 （2)岩浆岩挥发分含量和微量元素地球化学特征等的控制，岩浆中含有适量的挥发性组分对形成岩浆矿床是有利的。挥发性组分容易与成矿金属络合，防止其分散到早期晶出的造岩矿物中去。 （3）岩浆的岩石地球化学特征、酸碱度变化; （4）大地构造背景，不同的岩浆矿床与特定的岩浆岩有关，而一定类型的岩浆岩又与特定类型的大地构造背景有关。例如伸展构造背景有利于幔源岩浆的形成，形成的超基性岩，金伯利岩，碳酸岩等分别对应不同岩浆矿床的形成。 3.岩浆岩含矿性受什么因素控制？如何判别含矿性好坏？ 岩浆源区，初始岩浆/母岩浆的性质及其所含有用组分的多少，部分熔融程度