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绪论 1

第一节 地球化学的基本问题和研究内容 1

一、地球化学学科的性质 1

二、地球化学的基本思想及主要研究内容 2

第二节 地球化学发展简史 4

一、地球化学开创时期 4

二、现代地球化学 6

三、地球化学基本理论框架和技术方法体系 8

四、我国地球化学发展概况 8

第三节 地球化学的认知思想和方法论 9

一、地球化学的基本观点和方法论 9

二、地球化学的研究方法 11

复习思考题 13

主要参考文献 13

第一章 太阳系和地球系统化学元素的分布与分配 15

第一节 太阳系的化学组成 15

一、太阳系的构成 15

二、太阳系元素的丰度 16

第二节 陨石的化学组成 18

一、陨石的分类及组成 20

二、球粒陨石的化学组成 25

第三节 行星及月球的化学组成 30

一、行星的化学组成 30

二、月球的化学组成 34

第四节 太阳系的元素丰度和元素起源 40

一、元素的宇宙地球化学分类 40

二、太阳系元素丰度及其变化规律 40

三、太阳系元素的起源 46

第五节 地球的结构和组成 48

一、地球的结构 48

二、地球的元素丰度 55

第六节 地壳的元素丰度 58

一、元素丰度与大陆地壳元素丰度研究的意义 58

二、大陆地壳化学组成的研究方法 60

三、大陆地壳的结构和组成 67

四、地壳化学成分特征、规律与克拉克值研究的地球化学意义 72

第七节 元素在岩石和矿物中的分配 80

一、元素在岩石中的分配 80

二、元素在岩石各组成矿物中的分配 82

本章小结 83

复习思考题 84

主要参考文献 85

第二章 地球物质与元素的结合习性 88

第一节 地球物质能量系统及其形成物 89

一、地球物质的组成与元素的地球化学亲和性 89

二、地球系统的物理化学环境与形成物 91

第二节 原子的基本物理化学性质 92

一、原子外电子层结构类型 93

二、元素化合作用的能量参数与能量制约 94

三、元素的电负性 97

四、元素的化合方式与成键规律 100

五、原子的大小和离子半径 102

六、离子电位 106

七、元素的酸碱性与硬软酸碱原理 111

第三节 元素的地球化学亲和性 121

一、元素的自然共生组合规律 121

二、元素的地球化学亲和性 122

三、元素选择性结合的能量制约 124

四、元素的地球化学分类 125

第四节 类质同象与固溶作用 127

一、类质同象与固溶作用 127

二、控制类质同象置换的晶体化学因素 128

三、类质同象置换法则与规律 129

四、固溶作用热力学 131

五、类质同象和固溶作用的地球化学应用 134

第五节 过渡族元素的结合规律 135

一、晶体场理论概要 135

二、八面体择位能对过渡金属元素的控制 138

三、晶体场理论与过渡族元素地球化学 139

第六节 自然有机物质和生物圈系统元素结合特性 142

一、生物圈和生命物质的化学组成 143

二、有机化合物：碳骨架结构及其衍生作用 145

三、细胞的化学组成与生物大分子化合物 149

第七节 元素的赋存状态及研究方法 153

一、元素在地球固相中的赋存形式 154

二、元素在表生产物中的赋存形式 155

三、元素在高温流体相中的迁移形式 156

四、元素赋存形式的研究方法 158

五、元素赋存形式研究的地球化学意义 159

本章小结 160

复习思考题 161

主要参考文献 162

第三章 地球化学热力学和地球化学动力学 164

第一节 地球化学热力学基础 164

一、热力学基本定律 164

二、热力学参数及其基本性质 166

三、化学平衡 168

四、矿物稳定性及自然过程进行方向和限度的判断 173

第二节 多组分体系的热力学 175

一、气体混合物中各组分的化学位 175

二、溶液热力学 176

三、固溶体热力学 179

四、热力学基本公式 182

第三节 相律和相图 183

一、吉布斯相律及Clapeyron方程 183

二、地球化学相律 186

三、矿物相平衡计算 187

四、相图的编制 190

第四节 地球化学动力学 193

一、基本概念 194

二、地球化学动力学研究步骤和方法 195

三、均相反应的速率方程 196

本章小结 197

复习思考题 197

主要参考文献 198

第四章 元素的地球化学迁移 202

第一节 地球系统的化学作用和化学迁移 202

一、地球系统的化学作用类型 202

二、元素的地球化学迁移 203

三、元素迁移作用实例 204

四、元素迁移机制研究的层次 209

五、元素迁移的化学模型 210

第二节 水溶液中元素的迁移 213

一、水的性质和溶解作用 213

二、溶解沉淀平衡和交代作用 214

第三节 介质pH值与氧化还原反应对元素迁移的控制 218

一、自然水溶液pH值控制反应及其计算 218

二、介质pH值对元素迁移的控制规律 221

三、标准氧化还原电位的地球化学意义 225

四、任意态氧化还原反应与环境的氧化还原电位 229

五、岩浆体系中的氧化还原反应 232

六、氧化还原反应的地球化学意义 235

第四节 岩浆体系中元素的迁移 238

一、硅酸盐熔体的结构与岩浆的化学性质 238

二、地幔的熔融作用 244

三、分离结晶作用 249

四、部分熔融和分离结晶过程中元素的迁移 251

五、液态不混溶作用 252

六、岩浆水流体相的分离 256

七、元素在流体-熔体之间的分配 265

本章小结 268

复习思考题 269

主要参考文献 269

第五章 微量元素地球化学 273

第一节 微量元素及其分配的一般规律 273

一、微量元素概念 273

二、亨利定律和拉乌尔定律 275

三、微量元素在共存相之间的分配 277

第二节 分配系数的测定及其影响因素 279

一、分配系数的测定 279

二、分配系数的影响因素 282

三、微量元素的分类 289

第三节 岩浆作用中微量元素分配和演化的定量模型 292

一、岩浆结晶过程元素分配演化的定量模型 293

二、部分熔融过程元素分配演化的定量模型 295

三、微量元素分配演化的计算实例 299

第四节 稀土元素的地球化学行为 300

一、稀土元素的晶体化学和地球化学性质 300

二、稀土元素组成数据的表示 304

三、稀土元素组成球粒陨石标准化图解的解释 309

第五节 微量元素分配研究的地球化学意义 314

一、元素分配的定量研究及自然过程的平衡标志 314

二、微量元素地质温压计 316

三、指示地质作用的演化历史和机制 319

四、岩浆成岩过程的鉴别 321

五、在元素富集成矿研究中的意义 323

本章小结 324

复习思考题 324

主要参考文献 325

第六章 放射性同位素地球化学 329

第一节 放射性衰变与衰变定律 329

一、放射性衰变 330

二、放射性衰变定律 331

三、主要的放射性定年方法 332

第二节 放射性同位素分析测定技术与方法 333

第三节 衰变体系的封闭性与封闭温度 335

第四节 数据处理 337

第五节 Rb-Sr法与Sm-Nd法定年 338

一、陨石 339

二、模式年龄 341

三、变质岩定年 342

四、Rb—Sr沉积岩定年 344

第六节 K-Ar与Ar-Ar定年法 346

一、继承氩与K-Ar等时线 346

二、氩丢失 347

三、40Ar-39Ar定年 347

第七节 U-Th-Pb法与普通Pb法 352

一、锆石U-Pb定年 353

二、Pb-Pb定年 358

三、Pb模式年龄 360

第八节 其他定年法 361

一、Re-Os法 361

二、Lu-Hf法 363

三、La-Ce、La-Ba法 365

第九节 年轻地质体的定年方法 366

一、U系定年 366

二、14C及其他宇宙成因核素定年法 367

三、裂变径迹法定年 371

四、热释光与光释光定年 373

第十节 同位素地质年代表 377

一、显生宙地质年代表 377

二、前寒武纪地质年代表 377

本章小结 379

复习思考题 380

主要参考文献 382

第七章 稳定同位素地球化学 384

第一节 稳定同位素组成的表示法 384

一、δ表示法 384

二、分馏因子 385

第二节 同位素分馏 386

一、平衡同位素分馏 386

二、同位素动力学分馏 389

三、生物系统中的同位素分馏 391

第三节 稳定同位素地质温度计 392

第四节 氢、氧同位素地球化学 398

一、水圈中的氢、氧同位素 398

二、岩石中氢、氧同位素的变异 401

三、岩浆结晶作用中的稳定同位素 406

四、分离结晶与同化混染过程 408

五、水一岩相互作用 408

六、氧同位素与古气候学 411

第五节 碳同位素地球化学 411

一、碳同位素平衡分馏 411

二、碳同位素的动力学分馏 412

三、天然物质的碳同位素组成 412

四、碳同位素地层学与古气候学 415

第六节 硫同位素地球化学 416

一、天然物质的硫同位素组成 417

二、硫同位素地层学 420

三、硫同位素现代环境地球化学 420

第七节 硅、氮、硼、锂同位素地球化学 424

一、硅同位素地球化学 424

二、氮同位素地球化学 431

三、硼、锂同位素地球化学 437

第八节 非传统稳定同位素地球化学 439

一、分析仪器 439

二、标准及结果表示法 440

三、天然物质中Fe、Zn、Mg、Mo、Cu等同位素变化范围 441

本章小结 445

复习思考题 446

主要参考文献 446

第八章 有机地球化学 450

第一节 自然界几种重要的有机物 450

一、碳水化合物 450

二、含氮有机化合物：蛋白质、核苷和核酸 452

三、脂类 454

四、木质素和单宁酸 456

五、色素 457

六、生物的平均组成 458

第二节 自然水体和土壤中的有机物 459

一、溶解有机物 459

二、腐殖质 461

三、土壤中的有机物 463

第三节 沉积有机质、煤和石油的形成 465

一、沉积有机质的形成和成岩作用 465

二、干酪根 469

三、有机质热演化和石油的形成 472

四、石油运移和次生变化 474

五、原油成分 475

六、煤的成分演化 476

七、碳氢化合物的同位素组成 478

第四节 有机污染物地球化学 479

一、环境有机污染物的定义 479

二、持久性有机污染物 480

三、持久性有机污染物的污染现状 482

四、持久性有机污染物的主要危害 483

五、生物有效性的评价方法 484

本章小结 487

复习思考题 487

主要参考文献 488

第九章 历史地球化学 490

第一节 早期地球系统 490

一、早期地质记录的性质 490

二、太古代地壳类型和地质记录 491

第二节 地球的分异——最初的地球系统 494

一、月球的形成 494

二、地核的形成 496

三、地球岩浆洋 499

四、硅酸盐地球的球粒陨石模式 502

五、地球的加积历史 504

第三节 大陆地壳的成因 506

一、地球是拥有大陆地壳的唯一类地行星 506

二、现代地壳的形成模式和机理 507

三、大陆地壳的长期演化 512

第四节 大气圈和水圈的演化 518

一、大气圈和水圈的成因 518

二、早期大气圈的组成 520

三、早期大洋的组成 521

四、大气圈和水圈的演化历史 521

本章小结 528

复习思考题 530

主要参考文献 530