第一章元素在地壳、地球中的分布分析.ppt

元素在地壳、地球中的分布 第一章?? 元素在地壳、地球中的分布 第一节 地壳的结构和组成 第二节 元素和核素在地壳中的分布 第三节 水圈、大气圈和生物圈的成分 第四节 地球发展历史中的化学演化 有关地球内部结构和组成方面的了解主要靠地球物理资料（地震波、重力等）、高温高压实验，天体物质，地幔和地壳中的岩石包体、正在喷发的火山物质以及科拉超深钻（11515米）等间接或直接了解地球内部结构的信息。中国的超深钻计划正在实施。 地球圈层结构的解释：地球物理模型+岩石学模型+高温高压实验 第一节 地壳的结构和组成 地球内部壳层分带的根本原因在于化学组成的不同，以及类似化学成分在不同深度上有着不同的稳定矿物组合与晶体结构。 地壳 水（层）沉积物玄武岩辉长岩 沉积物枕状熔岩席状岩墙杂岩镁铁质堆积岩 大洋地壳 蛇绿岩套 现代大洋地壳的岩石层序与产于大陆地壳上的蛇绿岩套比较一致，因而人们认为蛇绿岩套代表古洋壳的残片。大洋地壳总体上相当于玄武质成分。 大陆地壳 闪长质到英云闪长质成分。 绿片岩相：花岗闪长岩—花岗岩成分，不同构 造环境的岩性有所不同 角闪岩相：花岗闪长岩—英云闪长岩 麻粒岩相：主要是双峰式组合，即以基性麻粒岩 和酸性麻粒岩为主，总体上相当于 闪长质。 大陆地壳的平均厚度大约为38km 上地幔 下地幔 岩石圈地幔软流圈地幔上地幔下部 过渡带下地幔（未亏损） 400km 实际上，莫霍面是一个化学界面（化学间断面），即地壳与地幔间是一个化学成分突变面，而地壳内部的地震波速的变化界面仅仅是物理界面。 400公里处存在一个物理间断面，它是尖晶石转变为橄榄石的相变界面。400公里以下被称为下地幔或者深地幔，通常在上、下地幔间存在一个过渡带。 岩石圈地幔：橄榄岩 软流圈地幔：半塑性状态，橄榄岩成分，因为它易于对流，其微量元素成分与岩石圈地幔有较大的差别。 软流圈存在的岩石学模型示意图 最新研究资料认为，上地幔（地幔橄榄岩）的成分比较均一，且年龄也相差不大，认为是在30亿年以前由下地幔部分熔融所形成。 地核 外 核 过渡层 内 核 地核与地幔间为化学界面，地核成分为Fe、Ni合金 壳幔成分的交换 下地壳物质通过折沉作用下沉到地幔及软流圈中，岩浆通过垫底作用侵入到地壳底部和地壳中。 由于地幔热柱的活动，上地幔中地温梯度的升高，软流圈上移，部分岩石圈就变成了软流圈，于是产生的岩浆便带有岩石圈地幔的某些特征，如钾玄质岩浆，富集大离子亲石元素等特征。 地球：FeOMgSiNiSCaAlCoNa 地幔：OMgSiFeCaAlNaTiCrMn 地壳：OSiAlFeCaNaKMgTiH 地壳 地幔 地核闪长质成分 橄榄岩 Fe、Ni合金 第二节 元素和核素在地壳中的分布 核素：由不同数量的质子和中子按一定结构组成各种元素的原子核，称为核素。相同质子数的核素构成元素。 丰度：泛指任何宇宙体或地质体中元素的平均含量。元素在地壳中的丰度又称克拉克值。 分布：是指元素在各种宇宙体或地质体中的含量。如，元素在地壳中的分布。 分配：是指元素在宇宙体或地质体各部分或各区段中的含量。如，元素在地壳花岗岩中的分配。 分布是描述一个总体的量，而分配这是描述这个总体中局部的量。 分布/分配（Distribution） 在西方国家并无严格区分。 （重量）克拉克值= 原子克拉克值：以原子百分数所表示的元素相对含量（=重量克拉克值/原子量×100） 宇宙丰度单位（Cosmic abundance unit，简称c.a.u.)：取硅原子数等于一百万个原子，并以此为基数，求出其它元素的相对原子数 c.a.u.丰度=Xi×28.085/（XSi×Ai）×106  Xi =i元素丰度， Ai =i元素原子量 地外天体：彗星陨石、月球陨石、火星陨 石以及行星早期脱落的碎块。陨石：硅酸盐矿物、铁硫化物（陨硫铁） 铁镍合金石陨石：以硅酸盐矿物为主。球粒陨石 （具球粒结构，约占95%），无球 粒陨石约占5%。铁石陨石：两类矿物相的比例大体相等铁陨石：以铁镍合金为主 太阳系的化学成分 元素的宇宙丰度图 地壳中元素原子克拉克值分布曲线 元素在地壳中的分布 丰度最大的元素为氧：47%，丰度最小的元素为氡（7×10-16），其含量之比可达1017个数量级。 ①元素的克拉克值，大体上具有随原子序数增大而减低的趋势，分布量最多的元素一般位于周期表的前端。H、He、Li、Be、B和惰性气体的含量明显降低。 ②偶数规则