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绪论1

0.1　地球科学与地球化学1

0.2　地球化学的基本问题及定义2

0.2.1　地球化学的研究思路2

0.2.2　地球化学的基本问题3

0.2.3　地球化学的定义5

0.2.4　地球化学的学科特点6

0.3　地球化学发展简史7

0.3.1　地球化学学科的建立8

0.3.2　现代地球化学及其发展趋向9

0.3.3　我国地球化学发展概况10

0.4　地球化学的方法论和方法学10

0.4.1　地球化学的方法论10

0.4.2　地球化学的基本工作方法11

第1章　太阳系和地球系统的元素丰度14

1.1　太阳系的组成和元素丰度14

1.1.1　太阳系组成的研究方法15

1.1.2　陨石的化学成分15

1.1.3　行星和月球的化学成分20

1.1.4　太阳的化学成分25

1.1.5　星际物质和宇宙射线的化学成分25

1.1.6　太阳系的元素丰度及元素的起源27

1.2　地球的结构和化学成分30

1.2.1　地球的结构和各圈层的成分30

1.2.2　地球元素丰度35

1.3　地壳的化学组成39

1.3.1　大陆地壳化学组成的研究方法40

1.3.2　大陆地壳的结构与组成44

1.3.3　地壳化学成分和元素克拉克值的地球化学意义48

1.4　小结51

第2章　元素的结合规律与赋存形式54

2.1 自然体系及自然作用产物55

2.1.1　地球化学体系的特征55

2.1.2　自然过程产物的特征55

2.1.3　自然界元素结合的基本规律56

2.2　元素的地球化学亲和性及其分类56

2.2.1　元素的地球化学亲和性56

2.2.2　亲氧性元素和亲硫性元素57

2.2.3　亲铁性元素58

2.3　类质同象60

2.3.1　类质同象和固溶体60

2.3.2　控制类质同象置换的晶体化学因素60

2.3.3　类质同象置换法则62

2.3.4　类质同象规律的意义63

2.4　晶体场稳定能及其对过渡金属行为的控制67

2.4.1　晶体场理论概要67

2.4.2　晶体场理论对过渡金属元素行为的控制71

2.5　元素结合规律的微观控制因素73

2.5.1　决定元素结合的基本参数74

2.5.2　硫化物类矿物中的化学键及元素的行为81

2.6　元素的地球化学分类和元素的赋存形式82

2.6.1　元素的地球化学分类82

2.6.2　元素的赋存形式86

2.7　小结91

第3章　水-岩化学作用和水介质中元素的迁移93

3.1　地球系统的化学作用和化学迁移94

3.1.1　地球系统的化学作用类型94

3.1.2　元素的地球化学迁移94

3.2　水-岩化学作用96

3.2.1　水-岩化学作用的物理化学条件96

3.2.2　水-岩化学作用的基本类型97

3.2.3　地球中天然水的类型100

3.2.4　水溶液中元素的搬运形式101

3.3　水-岩化学作用的影响因素102

3.3.1　体系组成对水-岩化学作用的影响102

3.3.2　体系物理化学环境对水-岩化学作用的影响109

3.4　水-岩化学作用的实例119

3.4.1　风化过程中的水-岩化学作用119

3.4.2　沉积地球化学作用128

3.4.3　高温水-岩化学作用133

3.5　小结138

第4章　地球化学热力学与地球化学动力学140

4.1　热力学基础141

4.1.1　热力学第一定律和第二定律141

4.1.2　热力学参数及其基本性质141

4.1.3　平衡态及相律143

4.1.4　化学平衡145

4.2　热力学在元素结合规律中的应用147

4.2.1　元素地球化学亲和性的热力学控制147

4.2.2　矿物固溶体热力学148

4.2.3　矿物溶解度及元素在流体中的存在形式151

4.3 自然过程的方向和相图的编制155

4.3.1　确定自然过程的方向和限度155

4.3.2　矿物相平衡计算和相图的编制157

4.3.3　相平衡研究的意义166

4.4　地球化学动力学169

4.4.1　基本概念169

4.4.2　地球化学动力学研究步骤和方法169

4.4.3　均相化学反应的速率定律171

4.4.4　水-岩作用化学动力学175

4.4.5　孔隙介质中流体渗流-组分扩散-化学反应耦合过程的动力学176

4.5　小结179

第5章　微量元素地球化学181

5.1　微量元素地球化学基本理论181

5.1.1　微量元素的概念181

5.1.2　能斯特定律及分配系数182

5.1.3　分配系数的测定及其影响因素184

5.2　岩浆作用过程中微量元素分配演化的定量模型186

5.2.1　岩浆形成过程中部分熔融模型186

5.2.2　岩浆结晶过程中结晶作用模型188

5.3　稀土元素地球化学189

5.3.1　稀土元素的主要性质190

5.3.2　稀土元素在自然界中的分布195

5.3.3　稀土元素在自然界的分馏196

5.3.4　REE组成数据的表示197

5.4　微量元素地球化学示踪作用202

5.4.1　岩浆成岩过程的鉴别203

5.4.2　成岩成矿构造环境的判别204

5.4.3　成岩成矿物理化学条件示踪207

5.4.4　地球历史中灾变事件的微量元素地球化学证据210

5.5　小结211

第6章　同位素地球化学213

6.1 自然界同位素成分变化的机理213

6.1.1　同位素的基本性质213

6.1.2　自然界同位素成分变化214

6.2　同位素地质年代学218

6.2.1　衰变定律及同位素地质年代学的基本原理218

6.2.2　Rb-Sr法年龄测定及Sr同位素地球化学221

6.2.3　Sm-Nd法年龄测定及Nd同位素地球化学225

6.2.4　U-Th-Pb法年龄测定及Pb同位素地球化学231

6.2.5 K-Ar法及40Ar-39Ar法年龄测定239

6.2.6　14C法年龄测定241

6.2.7　其他同位素年龄测定方法242

6.2.8　同位素封闭温度及冷却年龄242

6.2.9　同位素年代学的地质意义243

6.3　稳定同位素地球化学246

6.3.1　氢、氧同位素地球化学246

6.3.2　硫同位素地球化学254

6.3.3　碳同位素地球化学259

6.4　小结266

第7章　岩浆化学作用268

7.1　岩浆的成分与性质268

7.1.1　岩浆起源与化学组成268

7.1.2　岩浆熔体结构269

7.1.3　岩浆的性质271

7.1.4　岩浆中的水和其他挥发分272

7.2　岩浆演化过程元素的行为275

7.2.1　岩浆的形成机制275

7.3　岩浆源区和构造环境的判别279

7.3.1 火成岩中元素及同位素组成与源区和构造环境的关系279

7.3.2　微量元素和同位素示踪标志的选择原则281

7.3.3　微量元素和同位素示踪应用284

7.4　岩浆的演化机制与岩浆成矿292

7.4.1　类质同象规律对岩浆结晶分异过程微量元素富集的影响292

7.4.2　岩浆作用过程微量元素的富集成矿296

7.5　小结301

第8章　有机地球化学303

8.1 自然界中的有机质和元素的生物循环303

8.1.1 自然界中的有机质303

8.1.2　有机反应、能量的转换与储存309

8.1.3　元素的生物地球化学循环311

8.1.4　有机质的同位素研究314

8.1.5　生物标志化合物315

8.2　可燃类矿床的有机地球化学317

8.2.1　煤的有机地球化学317

8.2.2　石油的有机地球化学319

8.3　金属成矿过程中生物和有机质的作用323

8.3.1　有机质对金属的富集作用323

8.3.2　层控矿床有机地球化学330

8.4　小结336

第9章　地球的化学演化338

9.1　地球的形成和早期分异338

9.2　地壳的形成与演化340

9.2.1　原始地壳的成因340

9.2.2　原始地壳的成分341

9.2.3　洋壳的形成342

9.2.4　陆壳的形成与早期发展343

9.2.5　地壳的化学演化345

9.3　大气圈和水圈的演化348

9.3.1　大气圈和大洋的成因348

9.3.2　早期大气圈的成分349

9.3.3　早期的大洋350

9.3.4　大气圈-海洋系统的演化351

9.3.5　大气圈CO2的历史352

9.3.6　大气圈自由氧（O2）的历史353

9.4　生物圈的演化与生物地球化学循环356

9.4.1　生命的起源356

9.4.2　生物地球化学作用的演化358

9.5　全球性变化362

9.5.1　海相碳酸盐岩锶同位素组成的演化362

9.5.2　海相沉积硫化物和硫酸盐的硫同位素组成变化363

9.5.3　古气候的变化365

9.5.4　矿床类型随地质时代的演化366

9.6　小结370