中国科学技术大学 地球和空间科学学院 2014年2月21日地球化学Geochemistry第一节元素的丰度丰度的定义，为什么要了解丰度？ 储库和端元的概念 如何估计储库(例如太阳和陆壳）的元素丰度 ？ 代表性的储库：太阳系，球粒陨石，地球，地 核，硅酸盐地球（原始地幔），陆壳（上中下 ），各类玄武岩，水圈，人为储库课程提要定义： 元素或者物质在较大体系中所占的相对份额。为什么要研究元素的丰度？丰度（abundance ）史上被引用最多的地球化学文章：S.-s. Sun, W. F. McDonough,1989, Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Journal of Geological Society, London, Special Publication v. 42, p. 313-345. 截止2012年2月17，Cited by 7436.截止2013年2月28日Cited by 8385截止2014年2月20日Cited by 10996 ，一年增加2611次丰度的地球化学意义 地球化学研究的首要任务： 太阳系和地球的化学组成 元素丰度为地球化学研究提供背景基础 丰度变化反映地质过程中的物质循环和分异 简化复杂的科学问题稀土元素蛛网图（均一化图） 问题：为什么要均一化？要用什么来均一化 ？ 思考：元素排列的顺序是什么？简化复杂的科学问题星云物质月球大气和海洋地壳不均一的地幔外核内核如果假设地球的成分和CI球粒陨石一样，则元素在地球各个 储库中的加权平均应该和球粒陨石一致，因此利用丰度反映 地质过程中的物质循环和分异。储库和端元 储库（reservoir） 一个相对独立的（子）系统，拥有相对其 它（子）系统不一样的地球化学或者物理 特征，有对应的实体 端元（end member）： 具有某种地球化学特征的组分，更多强调 其地球化学意义太阳系的元素丰度太阳系的主要组成是H和He，最重要的金属是Fe、Ni 。 问题：元素丰度变化的有哪些显著的特征？如何获得太阳的化学组成？ 绝大部分元素含量可以通过测量太阳的光 球谱图获得 太阳色球、日冕、太阳高能粒子、太阳风 、宇宙射线有助于测量含量低或者吸收谱 图不明显的元素 碳质球粒陨石的测量非挥发性元素CI型球粒陨石和太阳光球的元素丰度对比陨石的分类 石质陨石（94%）stony meteorite 球粒陨石（86%, chondrite）和非球粒陨石（ 8%, achondrite） 铁质陨石 (iron meteorite) 石铁陨石(stony-iron meteorite)Allende chondriteCV碳质球粒陨石问题：俄罗斯的陨石是哪一类 ？I) Stony meteorites Chondrites Carbonaceous chondrite class CI chondrite (Ivuna-like) groupCM-CO chondrite (mini-chondrule) CR chondrite clan Ordinary chondrite class H chondrite group L chondrite group LL chondrite group Enstatite chondrite class EH chondrite group EL chondrite group Other chondrite groups, not in one of the major classes R chondrite (Rumuruti-like) group K chondrite (Kakangari-like) grouplet (a grouplet is a provisional group with 1240K)根据离子在硅酸盐熔体中的位置： 成网离子（元素）和解网离子（元素） 主要元素（major element）： 有哪些？ 次要元素(minor element)： 10.1 wt% 微量元素(trace element)： 1，相容元素矿物/熔体DM1，不相容元素矿物/熔体DM是温度、压力、矿物成分、熔体成分、氧逸度等的复杂函数Chart of nuclides: 稳定谷，水滴模型。 Magic number：当中子或者质子个数符合魔术数 的时候，原子核非常稳定。阅读材料 Geochemistry-An introduction2540页，地球 化学的基本研究方法作业Geochemistry-An introduction 第22页，第3，4，5，7，9，10 Due date：2014年2月25日上课前 Discussion：why do we care about terrestrial planets?