第一章 化学热力学与矿物的形成 1
1-1 化学热力学在地质学中的应用概述 1
1-2 矿物反应的热效应 2
2-1 恒压过程的热量——焓 2
2-2 热容和任意温度下矿物标准摩尔生成焓的计算 4
2-3 矿物反应热效应的计算 6
1-3 熵和矿物标准摩尔熵的计算 13
3-1 熵 13
3-2 矿物标准摩尔熵的计算 14
3-3 矿物标准摩尔熵的估算 15
3-4 矿物反应标准摩尔熵变的计算 17
1-4 吉布斯自由能及矿物反应的方向 19
4-1 吉布斯自由能和反应自发进行的方向 19
4-2 矿物反应的方向和影响吉布斯自由能的因素 20
1-5 化学势、逸度和活度及其对矿物形成的影响 29
5-1 化学势和岩石形成的平衡状态 29
5-2 逸度及其对矿物形成的影响 31
5-3 理想溶液的化学势和活度及其在地质上的应用 35
1-6 相律和相图及其在地质上的应用 35
6-1 相律及其在地质上应用 36
6-2 相图及其在地质上应用 37
1-7 地质矿物温度计和压力计 43
7-1 概述 43
7-2 镍的地质温度计 44
7-3 斜方辉石压力计 45
第二章 地质过程的化学平衡和电离平衡 48
2-1 地质过程中的化学平衡 48
1-1 化学平衡常数和反应方向的判据 48
1-2 影响化学平衡移动的因素及其对矿物、岩石形成的影响 52
1-3 平衡常数与矿物反应进行的程度 63
2-2 自然界弱电解质的电离平衡 63
2-1 大气雨水pH的计算 64
2-2 水的离子积与中性热液的pH值 65
2-3 溶液pH值对石英溶解度的影响 65
2-4 矿物酸碱指示剂 66
2-5 电离平衡的移动和自然界的缓冲溶液 66
2-3 自然界的水解平衡 68
3-1 表生水和热液中可能产生的水解反应 68
3-2 岩石的水解作用 70
2-4 沉淀-溶解平衡与难溶矿物的生成 74
4-1 难溶电解质的溶度积 74
4-2 矿物沉淀的次序 75
4-3 难溶盐的转化 77
2-5 硬软酸碱原理与矿物岩石的形成 78
5-1 硬软酸碱原理 78
5-2 硬软酸碱原理与矿物岩石的形成 81
5-3 酸碱的硬软度与矿物的类质同象置换的关系 83
第三章 地质化学动力学 86
3-1 化学动力学与地质学的关系 86
3-2 化学反应速率及其对岩石矿物形成的影响 88
2-1 化学反应速率的表示 88
2-2 活化分子和活化能的概念 88
2-3 反应机理 90
2-4 反应速率对岩石矿物形成的影响 90
3-3 影响反应速率的因素及共对矿物形成的影响 91
3-1 浓度、分压对反应速率的影响——质量作用定律 91
3-2 浓度、压力对矿物反应速率的影响 94
3-3 温度对矿物反应速率的影响 94
3-4 催化剂对矿物形成速率的影响 96
3-4 成矿作用动力学 98
4-1 成油时间与温度和活化能的关系 98
4-2 热液成矿动力学 100
3-5 矿物岩石的反应的机理和速率方程 103
3-6 用放射性碳(146C)的半衰期测定有机物的年龄 104
第四章 地质过程中的氧化还原反应 106
4-1 矿物化学风化过程中的氧化作用 106
1-1 铁帽的形成 106
1-2 磁铁矿氧化成赤铁矿 107
1-3 氧化作用促使难溶盐矿物之间的转化 107
1-4 氧化还原反应对元素迁移、沉淀、共生的关系 107
4-2 原电池及矿物电对的电极电势 108
2-1 原电池及电极电势 108
2-2 能斯特方程及其在地质上的应用 109
2-3 矿物电对的标准电极电势的理论计算 110
2-4 电极电势和元素在自然界中的存在状态 111
4-3 地质过程中氧化还原反应的方向和进行的程度 111
3-1 矿物氧化还原反应的方向 111
3-2 矿物氧化还原反应进行的程度 112
4-4 电极电势与元素的分离和富集的关系 113
4-1 水的?-pH图 113
4-2 电极电势与元素分离富集的关系 116
4-5 环境氧化还原性的判断和氧化还原环境与矿物共生的关系 118
5-1 环境氧化还原性的判断 118
5-2 氧化还原性环境与矿物共生的关系 120
4-6 沉积铁矿物稳定范围图的制作和应用 121
6-1 矿物平衡关系的确定 121
6-2 铁矿物稳定范围图的制作 125
6-3 铁矿物稳定范围图的应用 127
第五章 物质结构与矿物的形成和性质 128
5-1 原子的组成和核外电子运动状态 128
1-1 原子的组成 128
1-2 核外电子的运动状态 129
5-2 原子结构与元素共生的关系 130
2-1 原子半径和离子半径与元素共生的关系 131
2-2 电离能与元素在自然界的存在状态 132
2-3 类质同象的共生规律与周期系的关系 132
2-4 戈尔德斯密特的元素分类与原子结构的关系 134
5-3 矿物的化学键与电负性的关系 135
3-1 化学键的基本类型 135
3-2 矿物的化学键与电负性的关系 136
5-4 键焓和离解能与铀在花岗岩浆中的地球化学特点 137
4-1 氧化物的离解能及其计算 137
4-2 铀在花岗岩浆中的地球化学特点 138
5-5 矿物的化学键和晶体结构 141
5-1 晶体的基本概念和晶体结构 141
5-2 离子晶体矿物和晶格焓 143
5-3 原子晶体矿物和分子晶体矿物 147
5-4 氢键的形成对气候和岩石变质的影响 149
5-6 分子轧道理论和矿物的性质 149
6-1 分子轨道理论简介 149
6-2 黄铁矿(FeS2)的分子轨道能级图和性质 152
6-3 矿物颜色的本质与分子轨道理论 155
5-7 金属晶体矿物和能带理论 159
7-1 金属晶体矿物 159
7-2 能带理论要点 160
7-3 能带理论和矿物的颜色 160
5-8 离子极化对矿物性质的影响 161
8-1 离子极化对溶解度和矿物形成的影响 162
8-2 离子极化对硫化矿物的形成和富集作用的影响 162
8-3 离子极化对矿物熔点的影响 162
8-4 离子极化对矿物颜色的影响 163
5-9 多键型晶体——硅酸盐矿物 164
9-1 岛状构造的硅酸盐 164
9-2 环状构造的硅酸盐 165
9-3 链状构造的硅酸盐 165
9-4 层状构造的硅酸盐 166
5-10 同质多象变体矿物温度计和矿物酸碱指示剂 167
10-1 同质多象变体矿物温度计 167
10-2 同质多象变体矿物酸碱指示剂 168
第六章 配合物在地质过程中的作用 169
6-1 配合物概述 169
6-2 配合作用与元素的迁移和成矿 172
6-3 晶体场理论概要 176
3-1 晶体场中d轨道能级的分裂 177
3-2 晶体场稳定化能(CFSE) 179
3-3 分裂能△和中心离子及配位体的关系 181
3-4 畸变效应(姜-泰勒效应) 182
6-4 晶体场理论在矿物学中的应用 183
4-1 晶体场择位能与矿物晶体结构的关系 183
4-2 硅酸盐结构中正离子的占位与有序化 185
4-3 晶体场理论与矿物的颜色形成和变化的关系 186
6-5 配位场理论的简介及其在矿物中的应用 188
5-1 过渡金属配合物中的分子轨道 189
5-2 矿物中π键的形成对过渡金属共生关系的影响 191
第七章 胶体在地质过程中的作用 193
7-1 胶体分散体系 193
7-2 胶体的特性和结构 194
7-3 自然界胶体溶液的形成 195
7-4 电动电势和胶团结构 196
4-1 扩散双电层和电动电势 196
4-2 胶团结构 199
7-5 溶胶的聚沉与成矿 201
5-1 溶胶的稳定性与聚沉方法 201
5-2 天然溶胶的聚沉与成矿 201
7-6 溶胶的胶溶作用和保护作用 203
6-1 胶溶作用 203
6-2 溶胶的保护作用 203
7-7 胶体的吸附与元素的迁移和成矿 204
7-8 凝胶及其在地质上的应用 205
第八章 有机化学在地质中的应用 208
8-1 有机化合物概述 208
1-1 有机化合物的存在与分类 208
1-2 生物有机高分子简介 209
8-2 地质体中的有机物质 215
2-1 地质体中的有机物质的成因和分布 215
2-2 地质体中的有机物质的演变和分类 218
8-3 有机化学在石油地质上的应用 221
3-1 有机化合物是组成石油的主要成分 221
3-2 有机学说是研究石油成因的基础 223
3-3 有机物质指标是生油评价的重要标志 224
8-4 有机化学在煤地质上的应用 226
4-1 煤的组成与结构的分析 226
4-2 煤化作用和成煤过程 227
8-5 有机化学在元素成矿地质中的应用 228
8-6 生物标志化合物在地质上的应用 231
6-1 生物标志化合物简述 231
6-2 作为地质环境指标的一些生物标志物实例 232
8-7 有机物质对地球的污染及其防治 234
7-1 环境污染及其分类 234
7-2 环境的保护及治理 236
8-8 有机化学在地质科学中应用的展望 238
参考文献 240
附录 243
附表1 国际单位制的基本单位 243
附表2 用于构成十进倍数和分数单位的词头 243
附表3 化学常用国际单位制导出单位 244
附表4 化学中常用物理量的符号 244
附表5 298.15K、100kPa条件下矿物热力学参数 246
附表6 298.15K、100kPa条件下若干矿物和气体的热力学数据 254
附表7 部分矿物的焓差{H(T)-H(298.15K)}、S°m(T)、△fH°m(T)、△fG?m(T) 258