中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球化學(xué)全套課件

第二章

自然體系中

元素共生結(jié)合規(guī)律

金屬相中Fe、Ni、Co、Pt等元素共生；隕石中

硅酸鹽相中主要是Si、O、Al、Mg、Fe元素組合；

硫化物相中有S、Fe、Cu、Ni、Co、Zn等元素。

超基性，基性巖地殼中

酸性巖

元素組合差別很大

堿性巖

1.

為什么不同巖石、礦物中的元素組合千差萬(wàn)別呢？2.

為什么有些元素總是相伴出現(xiàn)，而另外一些元素彼此很少共生呢？

第二個(gè)基本課題:自然界元素共生結(jié)合規(guī)律

眼前的事實(shí)!提出的問(wèn)題?答案第二個(gè)基本課題:自然界元素共生結(jié)合規(guī)律自然界元素結(jié)合主要有兩種化學(xué)鍵：1.同種或性質(zhì)相似元素結(jié)合→

非極性鍵，一般形成共價(jià)鍵；2.異種元素結(jié)合→

極性鍵，一般形成離子鍵。自然界元素結(jié)合特點(diǎn)：1.多鍵性和過(guò)渡性；2.自然界形成的化合物（礦物）都是不純的，每一種礦物都構(gòu)成一個(gè)成分復(fù)雜、含量變化的混合物系列。能量：衡量元素結(jié)合的能量參數(shù)有電負(fù)性（X）、電離勢(shì)（I）、電子親和能（E）、晶格能（U）;空間幾何形式：半徑（原子、離子）、配位數(shù)、原子和離子極化、最緊密堆積等。元素結(jié)合規(guī)律可從兩個(gè)不同側(cè)面來(lái)衡量：滿足什么條件可結(jié)合?

1.元素的地球化學(xué)親和性2.礦物晶體形成和變化過(guò)程的類質(zhì)同像法則3.過(guò)渡元素地球化學(xué)行為的控制-晶體場(chǎng)理論本章討論:自然界控制元素結(jié)合的主要規(guī)律過(guò)渡族元素常量元素微量元素§1元素的地球化學(xué)親和性

第一講自然體系中**元素最普遍的結(jié)合方式是：陽(yáng)離子+陰離子。**現(xiàn)狀：“陰陽(yáng)失衡”，

陰離子

陽(yáng)離子。**結(jié)果：地球化學(xué)作用過(guò)程陽(yáng)離子對(duì)陰離子的爭(zhēng)奪→不同的陽(yáng)離子與不同的陰離子化合。一、元素的地球化學(xué)親和性—控制元素在自然界相互組合的最基本規(guī)律自然界的：趨勢(shì)-形勢(shì)-現(xiàn)實(shí)什么是地球化學(xué)親和性？

在自然體系中元素形成陽(yáng)離子的能力和所顯示出有選擇地與某種陰離子結(jié)合的特性。

為什么元素的表現(xiàn)出地球化學(xué)親和性？1.元素本身性質(zhì)(結(jié)構(gòu))；2.元素結(jié)合的物理化學(xué)條件.（宏觀上：元素化合反應(yīng)的能量效應(yīng)）**一部分元素:只“喜歡”與氧結(jié)合形成氧化物和氧鹽類。？？**另一些元素:“喜歡”與硫結(jié)合形成硫化物。？？**還有一些元素：“喜歡”“孤芳自賞”，元素離子自身相互結(jié)合或與其它金屬相互結(jié)合而形成金屬單質(zhì)或金屬互化物？？實(shí)際狀況爭(zhēng)奪陰離子的能力很強(qiáng)爭(zhēng)奪陰離子的能力較弱爭(zhēng)奪陰離子的能力較強(qiáng)上述現(xiàn)象最早是戈?duì)柕率┟芴匕l(fā)現(xiàn)：觀察歐洲曼斯費(fèi)爾德銅礦石冶煉過(guò)程中注意到，礦石經(jīng)冶煉后在爐中形成四個(gè)相:金屬相、重金屬硫化物、硅酸鹽爐渣和氣相(CO2，H2O）?！?duì)柕率┟芴匕岩睙掃^(guò)程和隕石中所觀察到的鐵隕石、隕硫鐵以及球粒隕石的化學(xué)成分相對(duì)比，并結(jié)合地質(zhì)作用中的礦物組合和元素共生規(guī)律,→提出了把元素分為親氧、親硫、親鐵、親氣和親生物的分類。→并推測(cè)地球內(nèi)部的殼層結(jié)構(gòu)也應(yīng)有類似的化學(xué)成分的分異。在地球和地殼系統(tǒng)中，元素豐度值最高的陰離子是氧，其次是硫；在地球系統(tǒng)中能以自然金屬形式存在的豐度最高的元素是鐵。因此，在自然體系中元素的地球化學(xué)親合性分類主要有：親氧性、親硫性和親鐵性。

元素相應(yīng)的分為：親氧性元素（oxyphileelementorlithophileelement）、親硫性元素（sulfophileelement）和親鐵性元素（Siderophileelement）。二、元素地球化學(xué)親合性的分類親氧性元素

特征是：離子半徑較小，具有惰性氣體型的電子層構(gòu)型，電負(fù)性較小。

如K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE等；

親硫性元素

特征是：離子半徑較大，具有銅型的電子層構(gòu)型，如Cu、Pb、Zn、Au、Ag等；IA,IIA主族及其鄰近IB,IIB副族及其鄰近親鐵性元素