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绪论 1

0.1　地球科学与地球化学 1

0.2　地球化学的基本问题及定义 2

0.2.1　地球化学的研究思路 2

0.2.2　地球化学的基本问题 3

0.2.3　地球化学的定义 5

0.2.4　地球化学的学科特点 6

0.3　地球化学发展简史 7

0.3.1　地球化学学科的建立 8

0.3.2　现代地球化学及其发展趋向 9

0.3.3　我国地球化学发展概况 10

0.4　地球化学的方法论和方法学 10

0.4.1　地球化学的方法论 10

0.4.2　地球化学的基本工作方法 11

第1章　太阳系和地球系统的元素丰度 14

1.1　太阳系的组成和元素丰度 14

1.1.1　太阳系组成的研究方法 15

1.1.2　陨石的化学成分 15

1.1.3　行星和月球的化学成分 20

1.1.4　太阳的化学成分 25

1.1.5　星际物质和宇宙射线的化学成分 25

1.1.6　太阳系的元素丰度及元素的起源 27

1.2　地球的结构和化学成分 30

1.2.1　地球的结构和各圈层的成分 30

1.2.2　地球元素丰度 35

1.3　地壳的化学组成 39

1.3.1　大陆地壳化学组成的研究方法 40

1.3.2　大陆地壳的结构与组成 44

1.3.3　地壳化学成分和元素克拉克值的地球化学意义 48

1.4　小结 51

第2章　元素的结合规律与赋存形式 54

2.1 自然体系及自然作用产物 55

2.1.1　地球化学体系的特征 55

2.1.2　自然过程产物的特征 55

2.1.3　自然界元素结合的基本规律 56

2.2　元素的地球化学亲和性及其分类 56

2.2.1　元素的地球化学亲和性 56

2.2.2　亲氧性元素和亲硫性元素 57

2.2.3　亲铁性元素 58

2.3　类质同象 60

2.3.1　类质同象和固溶体 60

2.3.2　控制类质同象置换的晶体化学因素 60

2.3.3　类质同象置换法则 62

2.3.4　类质同象规律的意义 63

2.4　晶体场稳定能及其对过渡金属行为的控制 67

2.4.1　晶体场理论概要 67

2.4.2　晶体场理论对过渡金属元素行为的控制 71

2.5　元素结合规律的微观控制因素 73

2.5.1　决定元素结合的基本参数 74

2.5.2　硫化物类矿物中的化学键及元素的行为 81

2.6　元素的地球化学分类和元素的赋存形式 82

2.6.1　元素的地球化学分类 82

2.6.2　元素的赋存形式 86

2.7　小结 91

第3章　水-岩化学作用和水介质中元素的迁移 93

3.1　地球系统的化学作用和化学迁移 94

3.1.1　地球系统的化学作用类型 94

3.1.2　元素的地球化学迁移 94

3.2　水-岩化学作用 96

3.2.1　水-岩化学作用的物理化学条件 96

3.2.2　水-岩化学作用的基本类型 97

3.2.3　地球中天然水的类型 100

3.2.4　水溶液中元素的搬运形式 101

3.3　水-岩化学作用的影响因素 102

3.3.1　体系组成对水-岩化学作用的影响 102

3.3.2　体系物理化学环境对水-岩化学作用的影响 109

3.4　水-岩化学作用的实例 119

3.4.1　风化过程中的水-岩化学作用 119

3.4.2　沉积地球化学作用 128

3.4.3　高温水-岩化学作用 133

3.5　小结 138

第4章　地球化学热力学与地球化学动力学 140

4.1　热力学基础 141

4.1.1　热力学第一定律和第二定律 141

4.1.2　热力学参数及其基本性质 141

4.1.3　平衡态及相律 143

4.1.4　化学平衡 145

4.2　热力学在元素结合规律中的应用 147

4.2.1　元素地球化学亲和性的热力学控制 147

4.2.2　矿物固溶体热力学 148

4.2.3　矿物溶解度及元素在流体中的存在形式 151

4.3 自然过程的方向和相图的编制 155

4.3.1　确定自然过程的方向和限度 155

4.3.2　矿物相平衡计算和相图的编制 157

4.3.3　相平衡研究的意义 166

4.4　地球化学动力学 169

4.4.1　基本概念 169

4.4.2　地球化学动力学研究步骤和方法 169

4.4.3　均相化学反应的速率定律 171

4.4.4　水-岩作用化学动力学 175

4.4.5　孔隙介质中流体渗流-组分扩散-化学反应耦合过程的动力学 176

4.5　小结 179

第5章　微量元素地球化学 181

5.1　微量元素地球化学基本理论 181

5.1.1　微量元素的概念 181

5.1.2　能斯特定律及分配系数 182

5.1.3　分配系数的测定及其影响因素 184

5.2　岩浆作用过程中微量元素分配演化的定量模型 186

5.2.1　岩浆形成过程中部分熔融模型 186

5.2.2　岩浆结晶过程中结晶作用模型 188

5.3　稀土元素地球化学 189

5.3.1　稀土元素的主要性质 190

5.3.2　稀土元素在自然界中的分布 195

5.3.3　稀土元素在自然界的分馏 196

5.3.4　REE组成数据的表示 197

5.4　微量元素地球化学示踪作用 202

5.4.1　岩浆成岩过程的鉴别 203

5.4.2　成岩成矿构造环境的判别 204

5.4.3　成岩成矿物理化学条件示踪 207

5.4.4　地球历史中灾变事件的微量元素地球化学证据 210

5.5　小结 211

第6章　同位素地球化学 213

6.1 自然界同位素成分变化的机理 213

6.1.1　同位素的基本性质 213

6.1.2　自然界同位素成分变化 214

6.2　同位素地质年代学 218

6.2.1　衰变定律及同位素地质年代学的基本原理 218

6.2.2　Rb-Sr法年龄测定及Sr同位素地球化学 221

6.2.3　Sm-Nd法年龄测定及Nd同位素地球化学 225

6.2.4　U-Th-Pb法年龄测定及Pb同位素地球化学 231

6.2.5 K-Ar法及40Ar-39Ar法年龄测定 239

6.2.6　14C法年龄测定 241

6.2.7　其他同位素年龄测定方法 242

6.2.8　同位素封闭温度及冷却年龄 242

6.2.9　同位素年代学的地质意义 243

6.3　稳定同位素地球化学 246

6.3.1　氢、氧同位素地球化学 246

6.3.2　硫同位素地球化学 254

6.3.3　碳同位素地球化学 259

6.4　小结 266

第7章　岩浆化学作用 268

7.1　岩浆的成分与性质 268

7.1.1　岩浆起源与化学组成 268

7.1.2　岩浆熔体结构 269

7.1.3　岩浆的性质 271

7.1.4　岩浆中的水和其他挥发分 272

7.2　岩浆演化过程元素的行为 275

7.2.1　岩浆的形成机制 275

7.3　岩浆源区和构造环境的判别 279

7.3.1 火成岩中元素及同位素组成与源区和构造环境的关系 279

7.3.2　微量元素和同位素示踪标志的选择原则 281

7.3.3　微量元素和同位素示踪应用 284

7.4　岩浆的演化机制与岩浆成矿 292

7.4.1　类质同象规律对岩浆结晶分异过程微量元素富集的影响 292

7.4.2　岩浆作用过程微量元素的富集成矿 296

7.5　小结 301

第8章　有机地球化学 303

8.1 自然界中的有机质和元素的生物循环 303

8.1.1 自然界中的有机质 303

8.1.2　有机反应、能量的转换与储存 309

8.1.3　元素的生物地球化学循环 311

8.1.4　有机质的同位素研究 314

8.1.5　生物标志化合物 315

8.2　可燃类矿床的有机地球化学 317

8.2.1　煤的有机地球化学 317

8.2.2　石油的有机地球化学 319

8.3　金属成矿过程中生物和有机质的作用 323

8.3.1　有机质对金属的富集作用 323

8.3.2　层控矿床有机地球化学 330

8.4　小结 336

第9章　地球的化学演化 338

9.1　地球的形成和早期分异 338

9.2　地壳的形成与演化 340

9.2.1　原始地壳的成因 340

9.2.2　原始地壳的成分 341

9.2.3　洋壳的形成 342

9.2.4　陆壳的形成与早期发展 343

9.2.5　地壳的化学演化 345

9.3　大气圈和水圈的演化 348

9.3.1　大气圈和大洋的成因 348

9.3.2　早期大气圈的成分 349

9.3.3　早期的大洋 350

9.3.4　大气圈-海洋系统的演化 351

9.3.5　大气圈CO2的历史 352

9.3.6　大气圈自由氧（O2）的历史 353

9.4　生物圈的演化与生物地球化学循环 356

9.4.1　生命的起源 356

9.4.2　生物地球化学作用的演化 358

9.5　全球性变化 362

9.5.1　海相碳酸盐岩锶同位素组成的演化 362

9.5.2　海相沉积硫化物和硫酸盐的硫同位素组成变化 363

9.5.3　古气候的变化 365

9.5.4　矿床类型随地质时代的演化 366

9.6　小结 370