微量元素地球化學(xué)簡介

1、1.21.2地球化學(xué)的發(fā)展地球化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)代地球科學(xué)有三門基本學(xué)科：地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和地球化學(xué)。大致在本世紀(jì)40年代末期和50年代初期，地球化學(xué)才成為一門獨(dú)立成型的學(xué)科。這里，作為獨(dú)立學(xué)科的重要標(biāo)志是以學(xué)科命名的課程在一些大專院校開設(shè)，以學(xué)科命名的科研和教學(xué)單位開始出現(xiàn)，以及以學(xué)科命名的學(xué)術(shù)刊物問世等。當(dāng)前許多重大的地學(xué)理論問題的解決，如地球的起源、全球板塊構(gòu)造理論、區(qū)域成礦問題分析等，都有賴于這三門基本學(xué)科的緊密配合。地球化學(xué)的發(fā)展

2、大致經(jīng)歷兩個主要階段；一是經(jīng)典地球化學(xué)階段，著重研究元素的豐度、分布和遷移，研究的手段主要是無機(jī)化學(xué)、晶體化學(xué)和分析化學(xué)的方法；二是近代地球化學(xué)階段。隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展（宇航技術(shù)、高溫高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)、核物理探測技術(shù)等），地球化學(xué)的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，朝著地球內(nèi)部和宇宙空間發(fā)展，形成了以研究地幔為對象的深部地球化學(xué)和研究隕石、月球、宇宙塵的宇宙化學(xué)。除研究元素外，還發(fā)展了同位素研究，建立了同位素地球化學(xué)。在研究手段上更加注意了物理化學(xué)、熱力學(xué)

3、和動力學(xué)的理論和方法，發(fā)展了各種地球化學(xué)的模式研究，形成了地球化學(xué)全面發(fā)展的新時期。1.2.11.2.1經(jīng)典地球化學(xué)的三個代表人物經(jīng)典地球化學(xué)的三個代表人物1.克拉克（F.W.Clarke，1847—1931）美國化學(xué)家克拉克是地球化學(xué)的奠基者。他著重研究化學(xué)元素在地殼中的分布和豐度。他和他的同事華盛頓（H.S.Washin－gton）多次發(fā)表的《地殼的平均化學(xué)成分》和《地球化學(xué)資料》是最早的地球化學(xué)著作?？死说牡厍蚧瘜W(xué)研究主要在美國

4、地質(zhì)調(diào)查所進(jìn)行的。本世紀(jì)初在美國華盛頓的卡內(nèi)基研究院建立了地球物理實(shí)驗(yàn)室和后來的地磁系（DepartmentofTerrestrialMagis，DTM）開辟了實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)的新方向。2.維爾納茨基（В.И.Верналскиǔ，1863—1945）俄羅斯礦物學(xué)家維爾納茨基開創(chuàng)了生物地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)研究。發(fā)表了《地球化學(xué)概論》一書。他首先提出了地球化學(xué)旋迴的概念，并用它來闡述化學(xué)元素在前后相繼的地球化學(xué)作用中的演變歷史。他的學(xué)生費(fèi)

5、爾斯曼開創(chuàng)了區(qū)域地球化學(xué)和地球化學(xué)找礦方法。費(fèi)爾斯曼發(fā)表的《俄羅斯地球化學(xué)》是一本經(jīng)典的區(qū)域地球化學(xué)著作。費(fèi)爾斯曼為了說明元素在遷移過程中的地球理和方法；各種放射成因同位素示蹤體系的建立等。這些都表明地球化學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科，無論在理論上還是方法上都日趨成熟、完整和系統(tǒng)。2）人材、機(jī)構(gòu)不斷增加。經(jīng)典的地球化學(xué)研究工作主要集中在美國、俄羅斯和德國等少數(shù)幾個國家?，F(xiàn)代地球化學(xué)無論是在發(fā)達(dá)國家或是發(fā)展中國家都得到了迅速的發(fā)展，各個國家相繼建立

6、地球化學(xué)研究機(jī)構(gòu)、成立地球化學(xué)協(xié)會、出版地球化學(xué)專門刊物，積極培養(yǎng)地球化學(xué)專業(yè)人材。有許多國家合作開展的全球性研究計(jì)劃促進(jìn)了各國有關(guān)地球化學(xué)學(xué)科的發(fā)展和研究水平的提高。3）地球化學(xué)的分支學(xué)科不斷涌現(xiàn)和建立。隨著地球化學(xué)理論體系逐步建立及其和相鄰學(xué)科的互相結(jié)合和滲透，一些專門研究領(lǐng)域的地球化學(xué)分支學(xué)科迅速發(fā)展起來。地球化學(xué)的分支學(xué)科有不同的劃分方法。如按研究的空間范圍劃分，有地幔地球化學(xué)、區(qū)域地球化學(xué)、水圈地球化學(xué)等；按研究觀察對象劃分，

7、有同位素地球化學(xué)、微量元素地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、生物地球化學(xué)等；按照地質(zhì)作用分類，有巖漿作用地球化學(xué)、變質(zhì)作用地球化學(xué)、沉積作用地球化學(xué)、熱液作用地球化學(xué)等；以及環(huán)境地球化學(xué)、構(gòu)造地球化學(xué)、勘查地球化學(xué)、土壤地球化學(xué)、水文地球化學(xué)等各分支學(xué)科。因此，現(xiàn)代地球化學(xué)已成為一個枝葉繁茂的學(xué)科。另外應(yīng)該說明，劃分分支學(xué)科是地球化學(xué)發(fā)展的必然趨勢，但也有一定的人為性。有些分支學(xué)科的界線不是截然的，它們既有聯(lián)系，又有區(qū)別。有的只是研究問題的角度和

8、出發(fā)點(diǎn)有所不同。2.現(xiàn)代地球化學(xué)的成果這里不可能對地球化學(xué)的研究成果作出全面的評述，只想就有關(guān)分支學(xué)科和領(lǐng)域里的某些成果作一扼要的概述。1）同位素地質(zhì)年代學(xué)和同位素示蹤同位素地質(zhì)時鐘的成果已被地球科學(xué)普遍承認(rèn)和引用。K－Ar，U（Th）－Pb，Rb－Sr，Sm－Nd計(jì)時已完全成熟。最近，用釹同位素地球化學(xué)在解決前寒武紀(jì)古老變質(zhì)巖的演化，追蹤古老地殼的演化歷史，以及了解地幔的不均一性等提供了新證據(jù)。在世界上確定了幾處古大陸核，以此為基礎(chǔ)建

9、立了各區(qū)前寒武紀(jì)地質(zhì)年代表。重穩(wěn)定同位素演化和示蹤理論的成果使同位素年代學(xué)突破了單純計(jì)時的界線，成為地球科學(xué)家剖析復(fù)雜的地質(zhì)—地球化學(xué)歷史的有力手段。2）穩(wěn)定同位素地球化學(xué)獲得了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和精確的同位素分餾系數(shù)值。對同位素分餾的物理機(jī)制進(jìn)行了理論探討。碳、氫、氧、硫同位素分餾理論和實(shí)踐對解決成巖成礦作用過程中的物質(zhì)來源、流體相性質(zhì)、物理化學(xué)條件以及各種混合、疊加作用的判斷提供了有說服力的定量證據(jù)。3）微量元素地球化學(xué)建立了微量元素定量