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绪论1

0.1 地球化学及其主要研究内容和任务1

0.1.1 地球化学学科的性质1

0.1.2 地球化学的基本思想及主要研究内容和任务2

0.2 地球化学发展简史3

0.2.1 地球化学开创时期3

0.2.2 现阶段的地球化学6

0.2.3 我国地球化学发展的概况9

0.3 地球化学的基本观点、方法论和方法学10

0.3.1 地球化学基本观点和方法论10

0.3.2 地球化学的研究方法11

复习思考题14

主要参考文献14

第1章 太阳系的元素丰度和元素起源15

1.1 太阳系的组成和元素丰度15

1.1.1 太阳系的组成15

1.1.2 太阳系的元素丰度17

1.1.3 陨石类型及其化学组成19

1.2 太阳系元素丰度的起源25

1.3 行星和月球的化学成分26

1.3.1 行星的化学成分26

1.3.2 火星的成分28

1.3.3 月球的化学成分30

复习思考题33

主要参考文献33

第2章 地球的化学组成35

2.1 大陆地壳的化学组成35

2.1.1 大陆上地壳36

2.1.2 大陆深部地壳44

2.1.3 大陆地壳组成52

2.1.4 大陆地壳组成对壳幔交换作用的指示56

2.2 大洋地壳的化学组成60

2.3 地幔的化学组成62

2.3.1 原始地幔的化学组成63

2.3.2 亏损地幔的化学组成68

2.4 地核的化学组成70

2.5 地球的化学组成72

复习思考题74

主要参考文献74

第3章 元素的晶体化学性质与元素结合规律80

3.1 自然体系特征80

3.1.1 基本特征80

3.1.2 自然体系中元素的赋存形式82

3.1.3 元素的地球化学分类86

3.2 自然界元素结合的主要规律88

3.2.1 元素结合规律的微观控制因素——晶体化学88

3.2.2 硫化物类矿物中的化学键及元素行为96

3.3 元素结合的基本规律——地球化学亲和性97

3.3.1 元素的地球化学亲和性的概念及其分类97

3.3.2 亲氧性元素和亲硫性元素97

3.3.3 亲铁性元素98

3.4 微量元素结合的主要规律——类质同像100

3.4.1 类质同像的基本概念100

3.4.2 类质同像置换的条件101

3.4.3 类质同像置换法则102

3.4.4 类质同像的研究意义103

3.5 过渡族元素的行为特征——晶体场理论解释107

3.5.1 晶体场理论概要107

3.5.2 晶体场理论对过渡族元素行为的解释111

复习思考题113

主要参考文献113

第4章 微量元素地球化学115

4.1 微量元素的概念115

4.2 分配系数116

4.2.1 稀溶液与亨利定律116

4.2.2 能斯特分配定律和分配系数117

4.2.3 影响分配系数的因素118

4.2.4 分配系数的确定121

4.3 岩浆形成和演化过程中的微量元素地球化学模型122

4.3.1 部分熔融作用122

4.3.2 岩浆结晶过程124

4.3.3 同化混染-分离结晶作用124

4.4 流体作用中的微量元素地球化学行为126

4.4.1 高温流体作用中的微量元素行为126

4.4.2 低温流体作用中的微量元素行为128

4.5 变质作用中的微量元素地球化学行为128

4.5.1 封闭体系变质作用的微量元素行为128

4.5.2 开放体系变质作用的微量元素行为129

4.6 稀土元素地球化学130

4.6.1 稀土元素的化学性质131

4.6.2 稀土元素的分配系数132

4.6.3 影响稀土元素在自然界分馏的主要因素134

4.6.4 稀土元素数据表示134

4.7 微量元素数据的表示及其地球化学示踪作用136

4.7.1 微量元素数据表示136

4.7.2 微量元素的地球化学示踪作用138

复习思考题147

主要参考文献148

第5章 放射成因同位素地球化学152

5.1 自然界同位素成分变化的机理152

5.1.1 同位素的基本性质152

5.1.2 放射性同位素153

5.2 放射性同位素衰变定律及同位素地质年代学基础154

5.3 Rb-Sr法年龄测定及Sr同位素地球化学157

5.3.1 Rb-Sr法年龄测定的基本原理157

5.3.2 Sr同位素地球化学159

5.4 Sm-Nd法年龄测定及Nd同位素地球化学161

5.4.1 Sm-Nd法年龄测定的基本原理161

5.4.2 Sm-Nd同位素模式年龄162

5.4.3 Nd同位素地球化学163

5.5 U-Th-Pb法年龄测定及Pb同位素地球化学166

5.5.1 U-Th-Pb法年龄测定166

5.5.2 Pb同位素地球化学169

5.6 K-Ar法及40Ar-39Ar法年龄测定174

5.6.1 K-Ar法174

5.6.2 40Ar-39Ar法175

5.7 Lu-Hf法年龄测定及Hf同位素地球化学178

5.7.1 Lu-Hf法定年178

5.7.2 Hf同位素地球化学179

5.8 Re-Os同位素体系180

5.8.1 Re-Os地球化学180

5.8.2 Re-Os体系同位素组成181

5.8.3 Re-Os同位素体系参数182

5.8.4 Re-Os同位素体系的地质应用183

5.9 年轻地质体同位素年代学184

5.9.1 不平衡U系185

5.9.2 宇宙成因核素189

5.9.3 原位宇宙成因同位素和暴露年龄192

5.9.4 裂变径迹193

5.10 同位素封闭温度及冷却年龄196

复习思考题198

主要参考文献198

第6章 稳定同位素地球化学202

6.1 稳定同位素地球化学基础202

6.1.1 稳定同位素分类202

6.1.2 同位素丰度202

6.1.3 同位素组成的表达方法203

6.1.4 稳定同位素标准物质203

6.1.5 同位素分馏204

6.2 稳定同位素地质温度计209

6.2.1 基本原理209

6.2.2 同位素平衡的判别209

6.2.3 稳定同位素温度计210

6.3 氢、氧同位素212

6.3.1 氢、氧元素的地球化学特征212

6.3.2 氢、氧同位素分馏机理213

6.3.3 主要地质体中氢、氧同位素组成及应用219

6.4 碳同位素225

6.4.1 碳元素的地球化学性质225

6.4.2 碳同位素分馏机理225

6.4.3 碳同位素在地质体中的分布与应用228

6.5 硫稳定同位素232

6.5.1 硫元素的地球化学性质232

6.5.2 硫同位素分馏机理233

6.5.3 硫同位素在地质体中的分布与应用235

6.6 氮同位素地球化学239

6.7 非传统稳定同位素241

6.7.1 非传统稳定同位素特征241

6.7.2 非传统稳定同位素表示方法和标准物质245

6.7.3 锂同位素246

6.7.4 铜同位素247

6.7.5 锌同位素248

6.7.6 铁同位素249

6.7.7 钼同位素251

6.7.8 钙同位素253

复习思考题254

主要参考文献254

第7章 环境地球化学266

7.1 环境地球化学的基本原理和研究方法266

7.1.1 环境地球化学基本原理266

7.1.2 环境地球化学的研究方法269

7.2 原生地球化学环境与人体健康269

7.2.1 元素与人体健康269

7.2.2 原生地球化学环境元素丰缺与地方病272

7.2.3 几类典型原生地球化学环境问题275

7.3 现代污染物环境地球化学283

7.3.1 现代污染物的主要类型和来源283

7.3.2 持久性有机污染物和重金属污染物285

7.3.3 典型污染物在环境中的迁移转化过程288

7.3.4 典型污染物的源解析298

7.4 全球变化环境地球化学301

7.4.1 地球系统和全球变化301

7.4.2 全球变化的主要过程和驱动力302

7.4.3 过去全球变化的地球化学重建308

7.5 环境工程地球化学317

7.5.1 环境工程地球化学的概念和特点317

7.5.2 环境工程地球化学基本原理和方法318

7.5.3 环境工程地球化学的应用322

复习思考题326

主要参考文献326

第8章 生物与有机地球化学331

8.1 元素生物地球化学循环331

8.1.1 碳循环332

8.1.2 氮循环336

8.1.3 硫循环338

8.1.4 磷循环340

8.2 油气地球化学341

8.2.1 生物标志物341

8.2.2 油气生成344

8.2.3 原油的微生物降解347

8.2.4 油气地球化学分析技术348

8.3 微生物与矿物相互作用350

8.3.1 微生物风化作用350

8.3.2 微生物矿化352

8.3.3 微生物成岩作用353

8.4 极端环境生物地球化学354

8.4.1 海底热液喷口354

8.4.2 海底冷泉喷口356

8.4.3 陆地热泉357

8.4.4 酸性环境357

复习思考题358

主要参考文献358

第9章 分析地球化学360

9.1 基本概念和术语360

9.2 地球化学样品采集及前处理363

9.2.1 地球化学样品的采集363

9.2.2 地质样品前处理技术367

9.2.3 分离和预富集373

9.3 整体分析375

9.3.1 X射线光谱法375

9.3.2 原子吸收光谱法377

9.3.3 原子荧光光谱法378

9.3.4 原子发射光谱法379

9.3.5 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）381

9.3.6 不同分析技术的性能比较382

9.4 微区分析383

9.4.1 电子探针（Electron Probe Microanalyzer，EPMA）384

9.4.2 离子探针（Ion Microprobe Mass Analyzer）385

9.4.3 激光诱导击穿光谱仪（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）386

9.4.4 激光剥蚀联用技术（Laser Ablation ICP-MS/ICP-AES/MC-ICP-MS）387

9.4.5 辉光放电质谱（Glow Discharge Mass Spectrometry，GD-MS）389

9.4.6 微钻取样溶液分析390

9.5 地球化学分析数据处理391

9.5.1 基本概念391

9.5.2 误差的来源、分类及测试结果的评价393

9.5.3 分析数据的处理394

9.5.4 分析质量的监控405

复习思考题405

主要参考文献406

附表410