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地球化学（Geochemistry） 中国科学技术大学地球与空间科学学院 2009年2月24日 地球化学授课提纲（I） 第二讲 元素地球化学 2.1. 元素地球化学分类 2.2. 地壳地球化学组成 2.3. 地幔地球化学组成 2.4. 地核地球化学组成 2.5. 地球与太阳系地球化学组成 2.6. 地球化学热力学平衡与微量元素应用 可视化元素周期表网站/viselements// 1. 元素地球化学分类 一、哥尔德施密特分类 二、查瓦里茨基分类 三、费尔斯曼分类 四、其它分类 依据：地球宏观圈层结构＋物相直观猜测 地核：金属相；地幔：硫化物相；地壳：硅酸盐相；大气圈：气相 方法I：陨石物相间接分析 金属相：Fe-Ni合金；硫化物相：FeS；硅酸盐相：橄榄石、辉石等 方法II：Mansfeld含铜天然板岩熔融实验（I.和W. Noddack，Berlin） 金属Fe；Fe、Cu硫化物；硅酸盐等 结果：亲铁元素、亲硫（铜）元素、亲石元素、亲气元素 一、哥尔德施密特分类（1923） 一、哥尔德施密特分类亲铁元素（Siderophile） 一、哥尔德施密特分类亲硫（铜）元素（Chalcophile） 一、哥尔德施密特分类亲气元素（Atmophile） 一、哥尔德施密特分类亲石元素（Lithophile） LILE vs. HSFE 10-4大气压条件下50％凝聚温度 元素分类 凝聚温度（K） 难熔元素 ? 1400 过渡元素 1350 ? 1250 中等挥发元素 1250 ? 800 高度挥发元素 ? 800 哥尔德施密特元素地球化学综合分类 名 称 元 素 亲铁元素 难熔元素 Mo, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt 过渡元素 Fe, Co, Ni, Pd 中等挥发元素 P, Cu, Ga, Ge, As, Ag, Sb, Au 高度挥发元素 Tl, Bi 亲硫（铜）元素 高度挥发元素 S, Se, Cd, In, Te, Hg, Pb 亲石元素 难熔元素 Be, Al, Ca, Ti, V, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, REE, Hf, Ta, Th, U 过渡元素 Mg, Si, Cr 中等挥发元素 Li, B, Na, K, Mn, Rb, Cs 高度挥发元素 F, Cl, Br, I, Zn 亲气元素 高度挥发元素 H, He, C, N, O, Ne, Ar, Kr, Xe 依据：化学元素在自然界分布和共生组合特征及其在成岩成矿过程行为差异 方法：自然观测＋经验归纳 结果：惰性气体族、氢族、造岩元素族、矿化剂元素族、铁族元素、稀有稀土元素族、钨钼元素族、铂族元素、硫化物成矿元素族、半金属和重化剂族、重卤素族以及放射性元素12个族 二、查瓦里茨基分类 依据：化学元素在岩浆地质演化过程行为差异 方法：自然观测＋经验归纳 结果：酸性岩浆元素、中性岩浆元素、硫化矿床元素以及超基性岩元素 三、费尔斯曼分类 I 定义I：不作为体系中任何相主要组份存在的化学元素（P. W. Gast）。 定义II：可以用稀溶液定律描述其行为的化学元素。 Henry定律：fi＝ki?xi 四、其它分类 2. Nernst配分（分布）系数与元素分类 四、其它分类 3. 溶解度：可溶性元素 vs. 中等可溶性元素 vs. 不溶元素 4. 化学反应速率：活动（泼）元素 vs. 不活动（泼、惰性）元素；流体活动性元素 vs. 熔体活动性元素 5. 软硬酸碱理论：酸性元素 vs. 碱性元素 四、其它分类