cugwh地化緒論

1、,地 球 化 學(xué)Geochemistry,李蕭 ShengLi College,China University of PetroleumQQ:136930394Mobile: 15254642677,國(guó)內(nèi)參考教材《地球化學(xué)》，2003，地質(zhì)出版社。韓吟文和馬振東等編。面向21世紀(jì)課程教材。9章，46萬(wàn)字《地球化學(xué)》,1988，地質(zhì)出版社。趙倫山和張本仁編。適用于地球化學(xué)與勘查專(zhuān)業(yè)本科，學(xué)時(shí)100，地質(zhì)類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)參考

2、書(shū).。12章，60萬(wàn)字《地球化學(xué)》，2004，科學(xué)出版社。陳俊和王鶴年主編。面向21世紀(jì)教材，13章，88萬(wàn)字涂光熾等,地球化學(xué).1984,上海科技出版社.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所,高等地球化學(xué).1998,科學(xué)出版社.郝立波,戚長(zhǎng)謀.地球化學(xué)通論.2005,地質(zhì)出版,課程參考教材體系,2003版《地球化學(xué)》,緒 論第一章　太陽(yáng)系和地球系統(tǒng)的元素豐度第二章　元素的結(jié)合規(guī)律與賦存狀態(tài)第三章 水-巖化學(xué)作用和水介質(zhì)中元素

3、的遷移第四章 地球化學(xué)熱力學(xué)與地球化學(xué)動(dòng)力學(xué)　第五章 微量元素地球化學(xué)第六章　同位素地球化學(xué)第七章 巖漿化學(xué)作用第八章 有機(jī)地球化學(xué)第九章 地球的化學(xué)演化,緒 論第一章 宇宙和地球的成因及組成第二章 地殼及地幔中化學(xué)元素的分布第三章 晶體化學(xué)第四章 地球化學(xué)熱力學(xué)　第五章 穩(wěn)定同位素地球化學(xué)第六章 放射性同位素地球化學(xué)第七章 水溶液化學(xué)作用第八章 有機(jī)地球化學(xué)第九章 風(fēng)化作用地球

4、化學(xué)第十章 沉積-成巖作用地球化學(xué)第十一章 巖漿作用地球化學(xué)第十二章 變質(zhì)作用地球化學(xué)第十三章 元素地球化學(xué)循環(huán),陳俊,王鶴年2004版《地球化學(xué)》,國(guó)外參考教材,Krauskopf K B and Bird D K: Introduction to Geochemistry.(3rd ed.)1995,McGraw-Hill Book CompanyBrownlow,A H: Geochemistry.(2nd

5、.). 1996,Prentice HallOttonello G: Principles of Geochemistry, 1997, Columbia University Press Faure G: Principles and Applications of Geochemistry. (2nd.), 1998, Prentice HallAlbarede, F: Geochemistry:An introdu

6、cion. 2003, 2009, Second Edition, Cambridge University PressWalther J V: Essentials of Geochemistry. 2005, 2009, Second Edition. Jones and Bartlett Publishers,Chemical EquilibriumAqueous solutionsSolution-Mineral Eq

7、uilibrium: Part 1:CarbonatesSolution-Mineral Equilibrium: Part 2:SilicatesCrystal Chemistry　Surface Chemistry: The solution-Mineral InterfaceChemical Thermodynamics: Fundamental PrinciplesChemical Thermodynamics: Ph

8、ase EquilibriaOxidation and ReductionIsotope GeochemistryReaction Rates and Mass TransferThe Fluid EnvelopesWeathering and SoilsSedimentation and Diagenesis: Inorganic GeochemistrySedimentation and Diagenesis: Org

9、anic GeochemistryMetamorphismFormation and Crystallization of MagmasVolatiles and MagmasHydrothermal Ore DepositsDistribution of the ElementsHistorical Geochemistry,K B.Krauskpf and D K.Bird Introduction to Geoch

10、emistry.McGraw-Hill Book Company1995(3rd.)647p.,The ElementsIsotope GeologyThermodynamics Water Chemistry　Crystal ChemistryOrganic Geochemistry Sedimentary RocksIgneous RocksMetamorphic Rocks,A H. Brownlow Ge

11、ochemistry. Prentice Hall (2nd.).1996.580p.,Elements, An International Magazine of Mineralogy, Geochemistry, and Petrology. 6期/年，Since2005.高級(jí)科普.Geochimica et Cosmochimica Acta. 美國(guó)出版,12期/年.國(guó)際地球化學(xué)與宇宙化學(xué)家協(xié)會(huì).Applied Geochem

12、istry. 美國(guó)出版,國(guó)際地球化學(xué)與宇宙化學(xué)家協(xié)會(huì).Chemical Geology. 荷蘭出版,8期/年.歐洲地球化學(xué)家協(xié)會(huì).Journal of Geochemical Exploration. 荷蘭出版,國(guó)際應(yīng)用地球化學(xué)家協(xié)會(huì)刊物.Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis.Geochemical International.譯自Геохимия. Geochemi

13、cal Journal, 日本.Earth and Planetary Science Letters.荷蘭出版.Annual Review of Planet and Earth Science. Since1932.加州-非盈利科學(xué)出版機(jī)關(guān).20余種學(xué)科年評(píng)-文章特邀地球化學(xué),中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì),中科院廣州地化所.Chinese Journal of Geochemistry. 中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì),中科院地球化

14、學(xué)研究所.,地球化學(xué)期刊,課程要求,平時(shí)成績(jī),上課考勤,,遲到(早退)三次，算一次曠課；曠課一次扣2分,課后作業(yè),評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)行5分制,遲交作業(yè)每次扣1分,,,5+ →100分； 5 →95分； 5￣ →90分； 4+ →85分； 4 →80分； 4￣ →75分；3+ →70分； 3 →65分； 3￣ →60分； 2 →50分。,總計(jì)學(xué)時(shí)： 48 教學(xué)內(nèi)容：緒論、第1章 ~ 第7章 學(xué)期成績(jī)：期末考試 70%，平時(shí)成績(jī) 30

15、%,答疑時(shí)間：?答疑地點(diǎn)：西配樓——3013,學(xué)期論文,論文成績(jī),學(xué)期論文：形式：① 讀書(shū)報(bào)告;② 項(xiàng)目設(shè)計(jì);③ 問(wèn)題質(zhì)疑。閱讀參考書(shū)和期刊。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：文獻(xiàn)數(shù)量、對(duì)某方向研究現(xiàn)狀和進(jìn)展的總結(jié)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的科學(xué)性、依據(jù)及問(wèn)題質(zhì)疑的證據(jù)1.選題好; 2.論述緊扣主題; 3.有獨(dú)立見(jiàn)解; 4.條理清晰; 5.文字流暢，邏輯性強(qiáng),Thinking big, BUT never overlook the many details,Earth S

16、cience has a bright future,Advice to young students: a discerning(洞察力) geochemist,Never take the words by the “famous” as truth or gospel(真理) without considering “?”!!!!,Thinking – question ourselves: what, why, how, whe

17、n, where etc.,Diligence – hard working 勤勉和努力,Persistence & dedication 執(zhí)著和獻(xiàn)身,Enthusiasm & motivation 熱情和動(dòng)力,,考研學(xué)校（070902）,緒 論,地球化學(xué),1838年瑞士化學(xué)家Schönbein(申拜因)首次提出了“地球化學(xué)”這個(gè)名詞；1842年他預(yù)言：“一定要有了地球化學(xué)，才能有真正的地質(zhì)科學(xué)

18、?！?,緒論,,,在學(xué)習(xí)地球化學(xué)這門(mén)課時(shí)，很自然地會(huì)提出如下幾個(gè)問(wèn)題： 地球化學(xué)是怎樣的一門(mén)學(xué)科？它主要研究哪些問(wèn)題？ 地球化學(xué)的研究方法如何？它的主要特點(diǎn)是什么？地球化學(xué)學(xué)科的發(fā)展簡(jiǎn)史及現(xiàn)代地球化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)怎樣？ 《緒論》將圍繞這些問(wèn)題對(duì)地球化學(xué)學(xué)科作一概略介紹。,本章內(nèi)容,地球化學(xué)定義及研究的基本問(wèn)題地球化學(xué)的研究思路及研究方法地球化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史及發(fā)展趨勢(shì),,一、地球化學(xué)定義及研究的基本問(wèn)題,地球化學(xué)的

19、定義地球化學(xué)研究的基本問(wèn)題地球化學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位地球化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系,,1. 地球化學(xué)的定義,,大家知道，人類(lèi)賴(lài)以生存的地球是個(gè)極其復(fù)雜的物質(zhì)體系。幾百年來(lái)人們從不同的側(cè)面來(lái)認(rèn)識(shí)地球的過(guò)去和現(xiàn)在。而地球化學(xué)著重從地球及其組成部分的化學(xué)成分、化學(xué)作用和化學(xué)演化的這個(gè)側(cè)面來(lái)認(rèn)識(shí)地球； 關(guān)于地球化學(xué)的定義，自上個(gè)世紀(jì)廿十年代以來(lái)有不少的地球化學(xué)家通過(guò)適應(yīng)當(dāng)時(shí)科學(xué)技水平的精辟定義，隨著基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)及地質(zhì)科學(xué)的不斷發(fā)展，對(duì)

20、地球化學(xué)定義的認(rèn)識(shí)也在不斷地深化和提高。 現(xiàn)代地球化學(xué)的定義： 地球化學(xué)是研究地球及子系統(tǒng)(含部分宇宙體)的化學(xué)組成、化學(xué)機(jī)制(作用)和化學(xué)演化的科學(xué)。,深入理解地球化學(xué)的定義,,1）從研究對(duì)象來(lái)看：是地球及其子系統(tǒng)（地殼、地幔及其自然作用體系（巖漿作用、沉積作用、變質(zhì)作用、成礦作用、表生作用、生態(tài)環(huán)境……），目前正在向宇宙天體拓展； 2）從研究形式來(lái)看：主要是元素（同位素）在自然界的化學(xué)運(yùn)動(dòng)形式； 3）

21、從研究時(shí)間來(lái)看：包涵了整個(gè)地球、地殼演化和全部地質(zhì)作用時(shí)期；對(duì)單個(gè)元素（同位素）來(lái)講，是研究它們的發(fā)生、不斷發(fā)展及螺旋式演化的全部歷史。為此，地球化學(xué)是地質(zhì)學(xué)與化學(xué)相結(jié)合的一門(mén)邊緣學(xué)科，但本質(zhì)上是隸屬地球科學(xué)。,2.地球化學(xué)研究的基本問(wèn)題,概括起來(lái)有以下幾個(gè)基本問(wèn)題：第一: 元素（同位素）在地球及各子系統(tǒng)中的組成（量）第二: 元素的共生組合和存在形式（質(zhì)）第三: 研究元素的遷移（動(dòng)）第四: 研究元素（同位素）的行為第五: 元

22、素的地球化學(xué)演化,,,第一:元素（同位素）在地球及各子系統(tǒng)中的組成;,簡(jiǎn)而言之為“量”的研究,,,第一:元素（同位素）在地球及各子系統(tǒng)中的組成,也就是元素（同位素）的含量及含量在空間、時(shí)間及不同地質(zhì)產(chǎn)狀地質(zhì)體中的變化； 這一問(wèn)題是地球化學(xué)研究的出發(fā)點(diǎn)和基礎(chǔ)資料；,,第二:元素的共生組合和存在形式,在化學(xué)課本中了解到原子是構(gòu)成自然物質(zhì)的具有獨(dú)立性質(zhì)的最小單位，各種原子構(gòu)成了客觀(guān)的地質(zhì)體。 地質(zhì)體內(nèi)部的各種

23、原子的結(jié)合和存在形式不是任意的、靜態(tài)的，而是有條件的、變化的。它們受地質(zhì)作用物理化學(xué)狀態(tài)的控制，是隨著地質(zhì)歷史的變動(dòng)而變化的。 因此，元素的共生組合和存在形式是地質(zhì)作用物理化學(xué)條件及變動(dòng)歷史的指示劑。 簡(jiǎn)而言之為“質(zhì)”的研究。,,,例1：,早期處于原生還原環(huán)境的黃銅礦(獨(dú)立礦物形式)；晚期由于地殼抬升， 黃銅礦處于表生氧化環(huán)境（O2、H2O等），最終氧化為可溶的CuSO4；

24、 從黃銅礦變?yōu)榱蛩徙~是環(huán)境從還原狀態(tài)轉(zhuǎn)化為氧化狀態(tài)的指示劑。,,第三:研究元素的遷移,,簡(jiǎn)而言之是“動(dòng)”的研究，也就是元素在自然作用體系中的含量和存在形式在時(shí)間、空間上的變化。 例2：元素從礦源層中活化遷移到沉淀成礦（左圖） ①某金屬元素（Cu）呈分散狀態(tài)賦存于礦物顆粒表面。該元素含量較高，形成礦源層； ②某個(gè)時(shí)期，其深部發(fā)生了某地質(zhì)作用，沿裂隙發(fā)生了熱液活動(dòng)，礦源層裂隙兩側(cè)物理化學(xué)狀態(tài)發(fā)生了改變，礦源層

25、中的元素被萃取至流體中遷移； ③熱液遷移至上部由于物理化學(xué)條件的變化（巖石滲透率、pH……)，流體中元素又以新的結(jié)合方式沉淀下來(lái)。,例2分析與總結(jié),從這個(gè)例子可見(jiàn)：元素的地球化學(xué)遷移包含了以下三個(gè)要素： ①環(huán)境物理化學(xué)條件的變化； ②元素結(jié)合方式的改變； ③導(dǎo)致元素在空間上的位移及元素集中、分散的轉(zhuǎn)化。 因此，元素的遷移過(guò)程能指示元素發(fā)生變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，以及各種物理

26、化學(xué)條件的制約關(guān)系，從而揭示地質(zhì)、地球化學(xué)作用機(jī)制。,,第四:研究元素（同位素）的行為,,指的是元素（同位素）在自然界所發(fā)生的各種地質(zhì)作用中的行為。 通過(guò)行為的研究可以揭示地質(zhì)體成因機(jī) 制。,,地質(zhì)現(xiàn)象： ①銅、硫礦體產(chǎn)在花崗閃長(zhǎng)斑巖的裂隙帶中； ②礦體上方有一個(gè)硅化（礦化）碎裂頂蓋； ③在地表3線(xiàn)剖面進(jìn)行巖石地球化學(xué)測(cè)量（原生暈）； ④其測(cè)定結(jié)果在礦體上方出現(xiàn)了Cu元素的低含量區(qū)。而在

27、花崗閃長(zhǎng)斑巖中卻出現(xiàn)了高值區(qū)。 為什么？原因何在？,例3 Cu的表生作用條件下行為的研究,,（1）銅、硫礦體上方的硬而脆的硅化碎裂頂蓋，其中裂隙發(fā)育，在地表氧化條件下（H2O、O2、CO2、有機(jī)酸......）。裂隙的原生黃銅礦等硫化物氧化分解，最終CuFeS2氧化（H2O、O2......）→ CuSO4 CuSO4易溶于水，部分往下淋濾，（進(jìn)入原生帶，還原成CuS），部分向兩側(cè)不斷遷移。Cu元素在表生

28、條件下淋失了，形成現(xiàn)存的低值區(qū)。 （2）銅、硫礦體的圍巖是花崗閃長(zhǎng)斑巖，其淺部由于巖體中長(zhǎng)石等礦物風(fēng)化形成了高嶺石等粘土礦物。取粘土礦物分析Cu的含量，高達(dá)×10-3 到10-4。Cu為什么富集在粘土礦物中呢？原來(lái)粘土礦物具陽(yáng)離子交換反應(yīng)：,例3分析,,例3分析,粘土—Ca2+ + Cu2+ + SO42- 　　 粘土—Cu2+ + Ca2+ + SO42- 　固　　　　　　液

29、 固 液 分析：由于Cu2+主極化能力大于Ca2+，粘土礦物吸附Cu2+的能力大于Ca2+，為此高嶺土等粘土礦物吸附了大量銅離子，致使在風(fēng)化閃長(zhǎng)斑巖中形成了Cu 的高值區(qū)，這是Cu 的表生作用地球化學(xué)行為所致。弄清楚了引起高值區(qū)的地球化學(xué)原因后，結(jié)合其他證據(jù)，我們即可布置鉆探工程（即忌將鉆探工程布置在Cu的高值區(qū)），這樣的研究還具有指導(dǎo)找礦的實(shí)

30、際意義。,,,,例3動(dòng)畫(huà)演化：,,第五:元素的地球化學(xué)演化,,宇宙、天體是怎樣形成、演化的？地球是如何形成、發(fā)展的？生命是如何起源的？由C、H、O、N等主要元素構(gòu)成的人類(lèi)又是如何產(chǎn)生的？元素又是如何合成的？以往，地球科學(xué)家對(duì)這些基礎(chǔ)理論問(wèn)題的認(rèn)識(shí)往往依靠傳統(tǒng)的方法，大量研究表明：要更一步認(rèn)識(shí)這樣一些復(fù)雜的問(wèn)題，必須依靠更深層次上事件所保留的蹤跡，地球化學(xué)中的元素（微量、常量元素）、同位素成分及賦存形式的變化是較為理想的事件的指示劑。因

31、為它們?cè)谧匀唤绲哪承┨卣饔锌赡茉竭^(guò)后期疊加作用而被保留下來(lái)，甚至宏觀(guān)的地質(zhì)體消失了，也不會(huì)影響某些微量元素、同位素記錄的保存。,例4：,,例如：白堊紀(jì)末期（6500萬(wàn)年前）巨大的陸生恐龍和大量的海洋浮游生物在短期內(nèi)突然滅絕！是什么原因呢？地球化學(xué)工作者從E/K界面上1cm厚粘土中測(cè)出Ir元素突然增加了20 倍； 當(dāng)時(shí)保存下來(lái)化石的氧同位素成分測(cè)定其海水溫度突然上升，最高可達(dá)10 ℃ ； 事件的宏觀(guān)地質(zhì)體很難尋找到了，但

32、事件的微觀(guān)蹤跡（微量元素、同位素）卻記錄下來(lái)了。,點(diǎn)擊觀(guān)看,恐龍時(shí)代,,,例4分析：,地球化學(xué)工作者從E/K界面上1cm厚粘土中測(cè)出Ir元素突然增加了20 倍。 當(dāng)時(shí)保存下來(lái)化石的氧同位素成分測(cè)定其海水溫度突然上升，最高可達(dá)10oC。 事件的宏觀(guān)地質(zhì)體很難尋找到了，但事件的微觀(guān)蹤跡（微量元素、同位素）卻記錄下來(lái)了。,,例4分析：,,是什么原因造成這一生物大滅絕事件呢？　    

33、60; 對(duì)這一事件產(chǎn)生原因眾說(shuō)紛紜，但有種假設(shè)得到了較多學(xué)者的認(rèn)同。     在6500萬(wàn)年前的某一天，一顆直徑約為10公里的小行星，從太空飛速地與地球相撞，巨大的沖擊力，使小行星擊穿地殼30公里的厚度，達(dá)到地幔，由于高溫高壓，巖石瞬間熔化，水蒸氣、二氧化硫所的產(chǎn)生的大量云霧、塵埃、煙霧直沖大氣圈，形成的濃霧遮住了陽(yáng)光，使全球氣溫劇烈降低，大面積、高濃度的酸雨，使植物不能進(jìn)行光合作用，導(dǎo)

34、致生物的嚴(yán)重破壞，食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物餓死的餓死，凍死的凍死。這一災(zāi)難致使稱(chēng)霸地球1億多年的恐龍滅絕了；海洋生物也遭受了巨大的災(zāi)難。根據(jù)推測(cè)這種“撞擊冬天”持續(xù)了幾年到幾十年。如果“災(zāi)變論”這一假設(shè)成立，將對(duì)達(dá)爾文的進(jìn)化論、漸變論提出嚴(yán)重挑戰(zhàn)。     E/K界面上銥等元素的地球化學(xué)異常是這一“災(zāi)變事件”的理想示蹤劑。,例4分析：,,地球上的隕石坑,3.地球化學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位,,地球化學(xué)作為地球科學(xué)

35、的支柱學(xué)科，既肩負(fù)著解決當(dāng)代地球科學(xué)面臨的基本理論問(wèn)題—天體、地球、生命、人類(lèi)和元素的起源和演化的重大使命，又有責(zé)任為人類(lèi)社會(huì)提供充足的礦產(chǎn)資源和良好的生存環(huán)境。 促進(jìn)科學(xué)發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)繁榮是地球化學(xué)作為一門(mén)學(xué)科存在的立足點(diǎn)，理論和應(yīng)用相交織是地球化學(xué)能發(fā)揮其戰(zhàn)略作用之所在。,,,,4.地球化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系,,,從圖中我們可以看到以下幾點(diǎn)： （1）地球化學(xué)是地質(zhì)學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的一門(mén)邊緣學(xué)科； （2）研究地殼物

36、質(zhì)成分的礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)等是地球化學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)，目前正在向土壤、生物、環(huán)境方向拓展； （3）化學(xué)類(lèi)的基礎(chǔ)學(xué)科（物理化學(xué)、膠體化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、量子化學(xué)等）是地球化學(xué)的理論基礎(chǔ)； （4）目前地球化學(xué)研究的范圍主要是巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈，并向深部（地幔、地核）及空間（宇宙天體）發(fā)展。,地球化學(xué)與研究地球物質(zhì)成分的礦物、巖石、礦床學(xué)和基礎(chǔ)學(xué)科化學(xué)的關(guān)系。,,從表中可見(jiàn)：,,①地球化學(xué)是研究元素在地球、

37、地殼中演化活動(dòng)的整個(gè)歷史，而礦物、巖石、礦床等學(xué)科僅研究元素全部活動(dòng)歷史中的某個(gè)階段； ②一個(gè)是在自然界，它具有空間上條件的不均勻性，時(shí)間上單向演化和階段性，體系的多組分，多變度及總體的開(kāi)放性。 化學(xué)主要是在實(shí)驗(yàn)室中，它是人為控制的體系，可任意調(diào)節(jié)T、P、pH、Eh、C和純化雜質(zhì)。,二．地球化學(xué)的研究思路及研究方法,地球化學(xué)的研究思路地球化學(xué)的研究方法,,（一）地球化學(xué)研究思路 ----,,那就是在地質(zhì)作用過(guò)程中形成宏

38、觀(guān)地質(zhì)體的同時(shí)，還形成大量肉眼難以辨別的常量元素、微量元素及同位素成分的組合的微觀(guān)蹤跡，它們包含著重要的定性和定量的地質(zhì)作用信息，只要應(yīng)用現(xiàn)代分析測(cè)試手段觀(guān)察這些微觀(guān)蹤跡以及宏觀(guān)的地球化學(xué)現(xiàn)象，便可深入地揭示地質(zhì)作用的奧秘。 概括一句話(huà)那就是“見(jiàn)微而知著”。通過(guò)觀(guān)察原子之微，以求認(rèn)識(shí)地球和地質(zhì)作用之著。,（二）地球化學(xué)的研究方法,地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn)研究程序和工作方法,,,1.地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn),,第一個(gè)特點(diǎn)，由于地球化

39、學(xué)本質(zhì)上是屬于地球科學(xué)，所以其工作方法應(yīng)遵循地球科學(xué)的思維途徑，歸納一下有以下幾個(gè)方面：    (1)第一手實(shí)際資料來(lái)自于對(duì)自然地質(zhì)現(xiàn)象的觀(guān)察和研究；    (2)在地球的時(shí)空結(jié)構(gòu)中整理和綜合資料；    (3)事實(shí)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)性特征；    (4)反序地追蹤歷史； 

40、60;  (5)結(jié)論的推斷性和多解性以及認(rèn)識(shí)的反復(fù)深化。    等等……,1.地球化學(xué)研究方法的特點(diǎn),,這一切都基于一個(gè)根本的出發(fā)點(diǎn)，即一切地球化學(xué)過(guò)程都是寓于宏觀(guān)的地質(zhì)作用之中的，基于這個(gè)特點(diǎn)，為此要求我們各類(lèi)地球化學(xué)樣品必須有明確的地質(zhì)產(chǎn)狀的代表性；地球化學(xué)的研究結(jié)果應(yīng)落實(shí)到解決地質(zhì)學(xué)認(rèn)識(shí)和應(yīng)用的實(shí)際中去。 第二個(gè)特點(diǎn)，要求每個(gè)地球化學(xué)工作者有一個(gè)敏銳的地球化學(xué)思維，也就

41、是要善于識(shí)別隱藏在各種現(xiàn)象中的地球化學(xué)信息，從而揭示地質(zhì)現(xiàn)象的奧秘（見(jiàn)圖）。 第三個(gè)特點(diǎn)是：具備有定性和定量測(cè)定元素含量及鑒別物相的技術(shù)和裝置。,例5：,,現(xiàn)象如右圖： ①石英鈾礦脈產(chǎn)在花崗巖頂部裂隙中； ②礦脈切穿煌斑巖脈地段鈾礦化富集； ③兩側(cè)花崗巖圍巖中長(zhǎng)石發(fā)生紅化。 這些現(xiàn)象中隱藏著那些地球化學(xué)信息呢？,,例5分析：,首先，在巖體頂部的開(kāi)放裂隙中，氧化條件充分，U為+6價(jià)的鈾銑絡(luò)離子[UO

42、2]2+，與其他元素結(jié)合成絡(luò)合物，它的溶解能力強(qiáng)，在溶液中遷移。 其次，當(dāng)遇到煌斑巖脈（煌斑巖是一種暗色礦物含量高的脈巖，其中黑云母，角閃石中含有低價(jià)的Fe2+、Mn2+、Mg2+）時(shí)就發(fā)生氧化還原反應(yīng)：U6+ + 2Fe2+ → U4+ + 2Fe3+ → UO2 ↓ U4+不穩(wěn)定，與O結(jié)合生成瀝青鈾礦（UO2 ）沉淀下來(lái)！ "紅化"是鈾從搬

43、運(yùn)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為沉淀狀態(tài)的標(biāo)志; 從這些信息中了解了這些現(xiàn)象形成的地球化學(xué)機(jī)制。,,,例5圖解：,,,2.研究程序和工作方法,地球化學(xué)的野外工作方法地球化學(xué)的室內(nèi)研究方法,,（１）地球化學(xué)的野外工作方法,1. 宏觀(guān)地質(zhì)調(diào)研：地質(zhì)調(diào)研是地球化學(xué)野外工作的重要環(huán)節(jié)，可以這樣形容兩者的關(guān)系：“皮之不存，毛將焉附”，皮都沒(méi)有了，毛在哪里長(zhǎng)呢？例如查明地質(zhì)體的時(shí)空結(jié)構(gòu)，這為地球化學(xué)作用的空間展布和時(shí)間順序提供依據(jù)。

44、 2.運(yùn)用地球化學(xué)思維觀(guān)察、認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象。 3.在地質(zhì)地球化學(xué)觀(guān)察的基礎(chǔ)上，根據(jù)目標(biāo)任務(wù)采集各種地球化學(xué)樣品。這一環(huán)節(jié)關(guān)系到地球化學(xué)研究工作的成敗，為此在樣品的布局和采樣時(shí)必須要注意以下三個(gè)問(wèn)題：,,樣品的布局和采樣要求,①明確的代表性：代表某一地質(zhì)作用的產(chǎn)物；代表某一成因的、某種產(chǎn)狀的地質(zhì)體；樣品盡量避免后期作用的疊加等。如花崗巖樣品代表巖漿作用，灰?guī)r樣品代表沉積作用，矽卡巖和大理巖樣品代表熱接觸變質(zhì)作用；,,樣品的

45、布局和采樣要求,②樣品的系統(tǒng)性：為了從比較中說(shuō)明問(wèn)題，對(duì)研究對(duì)象在空間上、時(shí)間上、不同成因上的樣品應(yīng)構(gòu)成一個(gè)系列。例如研究礦化特征，應(yīng)控制采集礦體、礦化、背景段的樣品；有如環(huán)境污染研究，對(duì)污染源、污染區(qū)、背景區(qū)的樣品進(jìn)行系統(tǒng)采集；,,樣品的布局和采樣要求,③樣品的統(tǒng)計(jì)性：地球化學(xué)現(xiàn)象同其它地質(zhì)現(xiàn)象一樣具有統(tǒng)計(jì)性規(guī)律，要定量地描述地球化學(xué)規(guī)律必須用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，因?yàn)橐粌蓚€(gè)樣品難以有代表意義，必須由一組樣品構(gòu)成，一組樣品的數(shù)量根據(jù)研究對(duì)象

46、復(fù)雜程度、規(guī)模大小及測(cè)試方法的難易程度而定。,,,（２）地球化學(xué)的室內(nèi)研究方法,1.“量”的測(cè)定，應(yīng)用精密靈敏的分析測(cè)試方法，以取得元素在各種地質(zhì)體中的含量值。 它是地球化學(xué)研究工作方法的基礎(chǔ)和起點(diǎn)。因此對(duì)分析方法的要求首先是準(zhǔn)確；其次，由于元素在各地質(zhì)體中的含量是不均勻的，有的高，有的是微量、超微量的，這樣對(duì)分析方法的第二個(gè)要求是高靈敏度，靈敏度一般要達(dá)到10-4%～10-7％，現(xiàn)代分析儀器已可以達(dá)到地球化學(xué)研究所需要的

47、精度和靈敏度，如用化學(xué)光譜法測(cè)金，靈敏度已可達(dá)0.1×10-9，中子活化法的測(cè)金靈敏度可達(dá)0.04×10-9；又由于地球化學(xué)樣品數(shù)量較大，故對(duì)分析方法的的三個(gè)要求是快速、成本低。,ICP-MS等離子體光-質(zhì)譜儀,化學(xué)光譜法測(cè)金：靈敏度達(dá)Au:0.1 × 10-9中子活化法測(cè)金：靈敏度達(dá)Au:0.04 × 10-9,,2.“質(zhì)”的研究，也就是元素結(jié)合形態(tài)和賦存狀態(tài)的研究,,,,例6：如右圖， P

48、b“質(zhì)”研究的工作步驟 1.肉眼使無(wú)法觀(guān)察的，就是在高倍的反光顯微鏡下也無(wú)能為力； 2.電子顯微鏡（×2200）下，發(fā)現(xiàn)了與黃鐵礦反射率有別的乳滴狀微粒；（下圖左） 3.電子探針進(jìn)行能譜分析，用Pb的能譜攝制的背散射成分圖獲得了與電子顯微鏡下相似的形態(tài)；（下圖右） 4.分析黃鐵礦中高含量Pb使乳滴狀方鉛礦引起的。,地質(zhì)現(xiàn)象    1.某地的炭質(zhì)頁(yè)巖 2.其中又具有微細(xì)層理

49、草莓狀黃鐵礦    3.黃鐵礦單礦物中Pb元素含量1540×10-6  Pb以什么樣的形式賦存在黃鐵礦中？,,,3.地球化學(xué)作用過(guò)程物理化學(xué)條件的測(cè)定和計(jì)算，包括測(cè)定和計(jì)算兩大類(lèi)。 如包裹體測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)成分，又有微量元素溫度計(jì)、礦物溫度計(jì)、同位素溫度計(jì)等測(cè)定和計(jì)算相結(jié)合的方法； 對(duì)體系的pH、Eh、fO2、鹽度、離子強(qiáng)度、礦質(zhì)濃度等參數(shù)進(jìn)行估算；另外還可進(jìn)行自然

50、作用時(shí)間參數(shù)的測(cè)定，如同位素年代學(xué)。,4.模擬地球化學(xué)過(guò)程，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。 這種方法在實(shí)驗(yàn)室條件下，使某些地球化學(xué)過(guò)程再現(xiàn)，以深入了解成巖成礦作用機(jī)制或檢驗(yàn)?zāi)承├碚撏茢啵@里包括高溫高壓體系的專(zhuān)門(mén)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及大量常溫常壓下的實(shí)驗(yàn)研究（溫度可以達(dá)到3000℃，超高壓可達(dá)1.3兆巴，相當(dāng)于200km深處地殼壓力）。   5.測(cè)試數(shù)據(jù)的多元統(tǒng)計(jì)處理和計(jì)算——計(jì)算地球化學(xué)。 多元統(tǒng)計(jì)理論和電子計(jì)

51、算機(jī)技術(shù)在地球化學(xué)研究的應(yīng)用，大大提高了資料整理的科學(xué)性、數(shù)據(jù)的利用率和計(jì)算工作效率；同時(shí)數(shù)學(xué)理論和方法的應(yīng)用對(duì)深入揭示地球化學(xué)規(guī)律、科學(xué)地描述地球化學(xué)現(xiàn)象起到了推動(dòng)作用，使之地球化學(xué)過(guò)程數(shù)字模擬化。    從以上的介紹中我們可以看出，地球化學(xué)的研究方法是綜合的、多樣的，它的涉及面很廣，而且發(fā)展也日新月異。,三．地球化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史及發(fā)展趨勢(shì),地球化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史地球化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),,（一）地球化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史

52、,,地球化學(xué)的誕生和發(fā)展是生產(chǎn)實(shí)踐的需要和總結(jié)，地球化學(xué)是上個(gè)世紀(jì)20年代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)年輕學(xué)科,歸納起來(lái)可以分為三個(gè)時(shí)期。   第一個(gè)時(shí)期：地球化學(xué)資料積累時(shí)期（20世紀(jì)初到20年代）。在這個(gè)時(shí)期內(nèi)地球化學(xué)研究主要局限于地殼巖石礦物中的化學(xué)成分進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)整理，其代表人物是美國(guó)的克拉克(F.W. Clarke)，由于克拉克的工作主要是對(duì)大量地殼巖石的地球化學(xué)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，因此他在地球化學(xué)發(fā)展歷史中就成了

53、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方向的創(chuàng)始人。,（一）地球化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史,,第二個(gè)時(shí)期:地球化學(xué)學(xué)科建立時(shí)期（20世紀(jì)30年代到50年代）。在歐美著重應(yīng)用晶體化學(xué)理論和方法研究礦物巖石中元素的分配規(guī)律，其創(chuàng)導(dǎo)和奠基人是戈?duì)柕率┟芴兀╒.M. Goldschemidt），他為地球化學(xué)研究創(chuàng)造了晶體化學(xué)方向。 在歐美地球化學(xué)發(fā)展的同時(shí)，在前蘇聯(lián)以維爾納茨基(B.И.Вернадский)和費(fèi)爾斯曼(A.E.Ферсман)為核心的一個(gè)重要的地球化學(xué)學(xué)派發(fā)展

54、起來(lái)了，他們特別強(qiáng)調(diào)　研究元素的原子在地殼各種物理化學(xué)條件下遷移運(yùn)動(dòng)的歷史，也就是研究原子的自然歷史方向。 經(jīng)過(guò)以上三個(gè)地球化學(xué)家的開(kāi)創(chuàng)性的研究工作，地球化學(xué)從此形成了一門(mén)獨(dú)立的現(xiàn)代理論科學(xué)。 第三個(gè)時(shí)期：地球化學(xué)發(fā)展時(shí)期（20世紀(jì)60年代到現(xiàn)階段）。這一階段的情況在地球化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)中闡述。,（二）地球化學(xué)發(fā)展趨勢(shì),20世紀(jì)60年代以來(lái)，由于世界現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)資源、能源、環(huán)境安全的需要與日俱增；另外現(xiàn)代分析測(cè)試技

55、術(shù)的革新；近代化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)科的引入，再加上地質(zhì)學(xué)科領(lǐng)域中的新理論的崛起，這就使得研究地殼中元素組成、作用和演化的科學(xué)——地球化學(xué)得到了飛躍的發(fā)展，地球化學(xué)理論和方法迅速滲透到地學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域; 地球化學(xué)的基礎(chǔ)理論體系不斷得到充實(shí)和系統(tǒng)化，地球化學(xué)的研究方法日趨成熟，形成了獨(dú)特的研究思路，從而使得地球化學(xué)發(fā)展成為地球科學(xué)的三大分支學(xué)科之一;   下面簡(jiǎn)略地介紹一下現(xiàn)代地球化

56、學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。,,,1.研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，分支學(xué)科不斷增多，地球化學(xué)目前有20多種得到過(guò)國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的分支學(xué)科。 按研究對(duì)象的物質(zhì)組分劃分：有同位素地球化學(xué)、元素地球化學(xué)、微量元素地球化學(xué)、稀土元素地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、生物地球化學(xué)等。 按地質(zhì)作用（自然作用體系）來(lái)劃分：巖漿作用地球化學(xué)、變質(zhì)作用地球化學(xué)、風(fēng)化作用地球化學(xué)等等，目前已向地?；瘜W(xué)、宇宙化學(xué)方向拓展。 按使用性質(zhì)來(lái)分：勘查地球化學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)、農(nóng)業(yè)

57、地球化學(xué)、地?zé)岬厍蚧瘜W(xué)等。 按實(shí)驗(yàn)手段劃分：實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)、包裹體地球化學(xué)等。 由此可見(jiàn)，地球化學(xué)是一個(gè)枝繁葉茂的學(xué)科，它已滲透到地球科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。,,2.不斷擴(kuò)大與其他學(xué)科的結(jié)合，地球化學(xué)與其它學(xué)科的融合、滲透，使地球化學(xué)的基礎(chǔ)理論和研究方法不斷地得到提高和發(fā)展，正在使以下幾個(gè)方面的研究取得進(jìn)展。 ①微觀(guān)理論方面：隨著量子化學(xué)的發(fā)展，新的化學(xué)鍵學(xué)說(shuō)正在不斷彌補(bǔ)原來(lái)價(jià)鍵學(xué)說(shuō)的不足，使元素的結(jié)合規(guī)律、遷移集中分散

58、的規(guī)律能夠得到更趨合理的解釋。 ②宏觀(guān)理論方面：非平衡熱力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)引入地球化學(xué)研究，這樣使得研究實(shí)體更趨于原始地質(zhì)作用過(guò)程。 ③開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)：模擬實(shí)驗(yàn)向高壓、超高壓和自由控制樣品分壓方向發(fā)展，已達(dá)到接近上地幔的物理化學(xué)條件，這對(duì)地幔柱性質(zhì)和演化的地球深部物質(zhì)狀態(tài)有了初步認(rèn)識(shí)。,,④地球化學(xué)研究的數(shù)字化。數(shù)字模型的建立和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，是地球化學(xué)研究正進(jìn)入一個(gè)對(duì)自然界過(guò)程進(jìn)行全面廣泛的數(shù)字模擬階段。