地壳的物质组成及元素丰度
第一章
地壳的物质组成及元素丰度
第1节基本概念
第2节地球的内部结构及地壳的物质组成第3节地壳的元素丰度
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第1节基本概念
（一）地球化学旋回
（二）地球化学体系
（三）分布和丰度
（四）分布与分配
（五）绝对含量和相对含量
（六）地球化学省
（一）地球化学旋回
元素演化是以元素的赋存介质的变
迁实现的。
地幔物质分异出的岩浆及地壳物质
重熔形成的岩浆上升，结晶形成岩
浆岩，经构造运动隆升至地表或近
地表，进入表生环境，遭受风化、
剥蚀，搬运到湖、海盆地沉积成岩。
沉积岩经沉降或俯冲到地壳深处，
发生变质或部分重熔而形成新的岩
浆，完成一个大旋回。
（一）地球化学旋回
地球化学旋回不是简单的机械重复，它始终伴随着物质形态的转变，化学成分的变化；
地球化学旋回所导致的化学元素的分异和演化是有规律的。
（二）地球化学体系
按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（V、T、P等），并且有一定的时间（t）连续。
这个体系可大可小。某个矿物包裹体，某矿物、某岩石可看作一个地球化学体系，某个地层、岩体、矿床（某个流域、某个城市）也是一个地球化学体系，从更大范围来讲，某一个区域、地壳、地球直至太阳系、整个宇宙都可看作为一个地球化学体系。
地球化学的基本问题之一就是研究元素在地球化学体系中的分布（丰度）、分配问题，也就是地球化学体系中“量”的研究。
（三）分布和丰度
体系中元素的分布：一般指的是元素在这个体系中的相
对含量（平均含量），即元素的“丰度”
体系中元素的相对含量是以元素的平均含量来表示的，
其实“分布”应当比“丰度”具有更广泛的涵义。
体系中元素的丰度值实际上只能对这个体系里元素真实
含量的一种估计，它只反映了元素分布特征的一个方面，
即元素在一个体系中分布的一种平均倾向;
（三）分布和丰度
元素在一个体系中的分布，特别是在较大体系中决不是均一的。
因此，元素的分布还包含着元素在离散程度（不均一）的特征。 因此元素的分布包含两方面特征:
①元素的相对含量（平均含量）= “丰度”；
②元素含量的不均一性（分布离散特征数、分布所服从统计模型）。 需要指出的是，从目前的情况来看，地球化学对元素分布特征所积累的资料（包括太阳系、地球、地壳）都仅限于丰度的资料，关于元素分布的离散程度及元素分布统计特征研究，仅限于少量范围不大的地球化学体系内做一些工作。
（四）分布与分配
元素的分布指的是元素在一个地球化学体系中（太阳、陨
石、地球、地壳、某地区）整体平均含量；
元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域区段
中的含量；
分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念，既有
联系也有区别；
例如，把地球作为整体，元素在地壳中的分布，也就是元
素在地球中的分配的表现，把某岩石作为一个整体，元素
在某组成矿物中的分布，也就是元素在岩石中分配的表现。
（五）绝对含量和相对含量
绝对含量单位相对含量单位
T吨％百分之×10-2
kg千克‰千分之×10-3
g克
mg毫克ppm、μg/g、g/T百万分之×10-6
μg微克ppb、μg/kg十亿分之×10-9
ng纳克ppt、pg/g万亿分之×10-12
pg皮克
（六）地球化学省
在地壳的某一个大范围（几千、几万甚至十几万平方千米）某些元素富集特征特别明显。该区域不仅是一两类岩石中
该元素丰度特别高，该种元素的矿床常成出现，而且在
历史演化中，该元素的矿产出现率也特别高。通常将地壳
的这一区段称为地球化学省。
地球化学省实质上是一种地球化学异常，它是以全球地壳
为背景的规模巨大的一级地球化学异常。
地球化学省的存在对矿具有重要意义；与环境和生物学
有密切关系，例如，一些地方病的分布具有明显的地域性，与该段地壳中某些元素的分布具有密切联系。
第2节地球的内部结构及地壳的物质组成
地球的内部结构
z认为由地壳、地幔、地核等不同层圈组成；
z主要依据：地震波传播速度的变化及地球内物质密度的不均匀分布等地球物理资料（间接资料）
地壳的结构
广义地壳：包括岩石圈（约100km厚的结晶质固态物质，包括地壳和部分上地幔）、大气圈、水圈和生物圈；
狭义地壳：专指岩石圈中莫霍面以上的部分。
莫霍面：是地表到上地幔间的一个不连续面，地震波通过这个面时，由上部的平均速度6.0km/s突增至8.0km/s。这一突然变化标志着物质的化学成分和晶体结构的变化。
莫霍面之上的地壳在大陆上的平均厚度约35km，在板块碰撞边界，如青藏高原，增高至60-70km；在大洋中地壳厚度仅有5-10km，最薄处仅为零。
地壳的物质组成
陆壳以康氏面分为上地壳和下地壳；
z上地壳厚5-12km，由偏酸性的岩浆岩（花岗岩）和沉积岩组
限于
成，又称为硅铝层（Si, Al）；
z下地壳由麻粒岩、玄武岩等中酸性、中基性岩石组成，又称
为硅镁层，富铁镁质(Fe, Mg)。
洋壳由玄武质的下地壳物质及其上面厚约0.5km的海洋沉积物组成。
第3节地壳的元素丰度
（一）研究元素丰度的意义
（二）地壳元素丰度的定义
（三）地壳元素丰度确定的方法
（四）地壳元素的丰度特征
（五）研究元素地壳丰度的地球化学意义
（六）地壳元素分布的不均一性
（七）具体区域元素丰度的研究
（八）小结
（一）研究元素丰度的意义
①元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据。可在同一或不同体系中进行用元素的含量值来进行比较，通过纵向（时间）、横向（空间）上的比较，了解元素动态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过程中，逐渐建立起近代地球化学。
②研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素材之一。宇宙天体是怎样起源的？地球又是如何形成的？地壳中主要元素为什么与地幔中的不一样？生命是怎么产生和演化的？这些研究都离不开地球化学体系中的元素丰度、分布特征和基本规律。
（二）地壳元素丰度的定义
地壳元素丰度：
地壳中化学元素的平均含量，又称为克拉克值。
（三）地壳元素丰度确定的方法