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绪论1

第一节 地球化学的基本问题和研究内容1

一、地球化学学科的性质1

二、地球化学的基本思想及主要研究内容2

第二节 地球化学发展简史4

一、地球化学开创时期4

二、现代地球化学6

三、地球化学基本理论框架和技术方法体系8

四、我国地球化学发展概况8

第三节 地球化学的认知思想和方法论9

一、地球化学的基本观点和方法论9

二、地球化学的研究方法11

复习思考题13

主要参考文献13

第一章 太阳系和地球系统化学元素的分布与分配15

第一节 太阳系的化学组成15

一、太阳系的构成15

二、太阳系元素的丰度16

第二节 陨石的化学组成18

一、陨石的分类及组成20

二、球粒陨石的化学组成25

第三节 行星及月球的化学组成30

一、行星的化学组成30

二、月球的化学组成34

第四节 太阳系的元素丰度和元素起源40

一、元素的宇宙地球化学分类40

二、太阳系元素丰度及其变化规律40

三、太阳系元素的起源46

第五节 地球的结构和组成48

一、地球的结构48

二、地球的元素丰度55

第六节 地壳的元素丰度58

一、元素丰度与大陆地壳元素丰度研究的意义58

二、大陆地壳化学组成的研究方法60

三、大陆地壳的结构和组成67

四、地壳化学成分特征、规律与克拉克值研究的地球化学意义72

第七节 元素在岩石和矿物中的分配80

一、元素在岩石中的分配80

二、元素在岩石各组成矿物中的分配82

本章小结83

复习思考题84

主要参考文献85

第二章 地球物质与元素的结合习性88

第一节 地球物质能量系统及其形成物89

一、地球物质的组成与元素的地球化学亲和性89

二、地球系统的物理化学环境与形成物91

第二节 原子的基本物理化学性质92

一、原子外电子层结构类型93

二、元素化合作用的能量参数与能量制约94

三、元素的电负性97

四、元素的化合方式与成键规律100

五、原子的大小和离子半径102

六、离子电位106

七、元素的酸碱性与硬软酸碱原理111

第三节 元素的地球化学亲和性121

一、元素的自然共生组合规律121

二、元素的地球化学亲和性122

三、元素选择性结合的能量制约124

四、元素的地球化学分类125

第四节 类质同象与固溶作用127

一、类质同象与固溶作用127

二、控制类质同象置换的晶体化学因素128

三、类质同象置换法则与规律129

四、固溶作用热力学131

五、类质同象和固溶作用的地球化学应用134

第五节 过渡族元素的结合规律135

一、晶体场理论概要135

二、八面体择位能对过渡金属元素的控制138

三、晶体场理论与过渡族元素地球化学139

第六节 自然有机物质和生物圈系统元素结合特性142

一、生物圈和生命物质的化学组成143

二、有机化合物：碳骨架结构及其衍生作用145

三、细胞的化学组成与生物大分子化合物149

第七节 元素的赋存状态及研究方法153

一、元素在地球固相中的赋存形式154

二、元素在表生产物中的赋存形式155

三、元素在高温流体相中的迁移形式156

四、元素赋存形式的研究方法158

五、元素赋存形式研究的地球化学意义159

本章小结160

复习思考题161

主要参考文献162

第三章 地球化学热力学和地球化学动力学164

第一节 地球化学热力学基础164

一、热力学基本定律164

二、热力学参数及其基本性质166

三、化学平衡168

四、矿物稳定性及自然过程进行方向和限度的判断173

第二节 多组分体系的热力学175

一、气体混合物中各组分的化学位175

二、溶液热力学176

三、固溶体热力学179

四、热力学基本公式182

第三节 相律和相图183

一、吉布斯相律及Clapeyron方程183

二、地球化学相律186

三、矿物相平衡计算187

四、相图的编制190

第四节 地球化学动力学193

一、基本概念194

二、地球化学动力学研究步骤和方法195

三、均相反应的速率方程196

本章小结197

复习思考题197

主要参考文献198

第四章 元素的地球化学迁移202

第一节 地球系统的化学作用和化学迁移202

一、地球系统的化学作用类型202

二、元素的地球化学迁移203

三、元素迁移作用实例204

四、元素迁移机制研究的层次209

五、元素迁移的化学模型210

第二节 水溶液中元素的迁移213

一、水的性质和溶解作用213

二、溶解沉淀平衡和交代作用214

第三节 介质pH值与氧化还原反应对元素迁移的控制218

一、自然水溶液pH值控制反应及其计算218

二、介质pH值对元素迁移的控制规律221

三、标准氧化还原电位的地球化学意义225

四、任意态氧化还原反应与环境的氧化还原电位229

五、岩浆体系中的氧化还原反应232

六、氧化还原反应的地球化学意义235

第四节 岩浆体系中元素的迁移238

一、硅酸盐熔体的结构与岩浆的化学性质238

二、地幔的熔融作用244

三、分离结晶作用249

四、部分熔融和分离结晶过程中元素的迁移251

五、液态不混溶作用252

六、岩浆水流体相的分离256

七、元素在流体-熔体之间的分配265

本章小结268

复习思考题269

主要参考文献269

第五章 微量元素地球化学273

第一节 微量元素及其分配的一般规律273

一、微量元素概念273

二、亨利定律和拉乌尔定律275

三、微量元素在共存相之间的分配277

第二节 分配系数的测定及其影响因素279

一、分配系数的测定279

二、分配系数的影响因素282

三、微量元素的分类289

第三节 岩浆作用中微量元素分配和演化的定量模型292

一、岩浆结晶过程元素分配演化的定量模型293

二、部分熔融过程元素分配演化的定量模型295

三、微量元素分配演化的计算实例299

第四节 稀土元素的地球化学行为300

一、稀土元素的晶体化学和地球化学性质300

二、稀土元素组成数据的表示304

三、稀土元素组成球粒陨石标准化图解的解释309

第五节 微量元素分配研究的地球化学意义314

一、元素分配的定量研究及自然过程的平衡标志314

二、微量元素地质温压计316

三、指示地质作用的演化历史和机制319

四、岩浆成岩过程的鉴别321

五、在元素富集成矿研究中的意义323

本章小结324

复习思考题324

主要参考文献325

第六章 放射性同位素地球化学329

第一节 放射性衰变与衰变定律329

一、放射性衰变330

二、放射性衰变定律331

三、主要的放射性定年方法332

第二节 放射性同位素分析测定技术与方法333

第三节 衰变体系的封闭性与封闭温度335

第四节 数据处理337

第五节 Rb-Sr法与Sm-Nd法定年338

一、陨石339

二、模式年龄341

三、变质岩定年342

四、Rb—Sr沉积岩定年344

第六节 K-Ar与Ar-Ar定年法346

一、继承氩与K-Ar等时线346

二、氩丢失347

三、40Ar-39Ar定年347

第七节 U-Th-Pb法与普通Pb法352

一、锆石U-Pb定年353

二、Pb-Pb定年358

三、Pb模式年龄360

第八节 其他定年法361

一、Re-Os法361

二、Lu-Hf法363

三、La-Ce、La-Ba法365

第九节 年轻地质体的定年方法366

一、U系定年366

二、14C及其他宇宙成因核素定年法367

三、裂变径迹法定年371

四、热释光与光释光定年373

第十节 同位素地质年代表377

一、显生宙地质年代表377

二、前寒武纪地质年代表377

本章小结379

复习思考题380

主要参考文献382

第七章 稳定同位素地球化学384

第一节 稳定同位素组成的表示法384

一、δ表示法384

二、分馏因子385

第二节 同位素分馏386

一、平衡同位素分馏386

二、同位素动力学分馏389

三、生物系统中的同位素分馏391

第三节 稳定同位素地质温度计392

第四节 氢、氧同位素地球化学398

一、水圈中的氢、氧同位素398

二、岩石中氢、氧同位素的变异401

三、岩浆结晶作用中的稳定同位素406

四、分离结晶与同化混染过程408

五、水一岩相互作用408

六、氧同位素与古气候学411

第五节 碳同位素地球化学411

一、碳同位素平衡分馏411

二、碳同位素的动力学分馏412

三、天然物质的碳同位素组成412

四、碳同位素地层学与古气候学415

第六节 硫同位素地球化学416

一、天然物质的硫同位素组成417

二、硫同位素地层学420

三、硫同位素现代环境地球化学420

第七节 硅、氮、硼、锂同位素地球化学424

一、硅同位素地球化学424

二、氮同位素地球化学431

三、硼、锂同位素地球化学437

第八节 非传统稳定同位素地球化学439

一、分析仪器439

二、标准及结果表示法440

三、天然物质中Fe、Zn、Mg、Mo、Cu等同位素变化范围441

本章小结445

复习思考题446

主要参考文献446

第八章 有机地球化学450

第一节 自然界几种重要的有机物450

一、碳水化合物450

二、含氮有机化合物：蛋白质、核苷和核酸452

三、脂类454

四、木质素和单宁酸456

五、色素457

六、生物的平均组成458

第二节 自然水体和土壤中的有机物459

一、溶解有机物459

二、腐殖质461

三、土壤中的有机物463

第三节 沉积有机质、煤和石油的形成465

一、沉积有机质的形成和成岩作用465

二、干酪根469

三、有机质热演化和石油的形成472

四、石油运移和次生变化474

五、原油成分475

六、煤的成分演化476

七、碳氢化合物的同位素组成478

第四节 有机污染物地球化学479

一、环境有机污染物的定义479

二、持久性有机污染物480

三、持久性有机污染物的污染现状482

四、持久性有机污染物的主要危害483

五、生物有效性的评价方法484

本章小结487

复习思考题487

主要参考文献488

第九章 历史地球化学490

第一节 早期地球系统490

一、早期地质记录的性质490

二、太古代地壳类型和地质记录491

第二节 地球的分异——最初的地球系统494

一、月球的形成494

二、地核的形成496

三、地球岩浆洋499

四、硅酸盐地球的球粒陨石模式502

五、地球的加积历史504

第三节 大陆地壳的成因506

一、地球是拥有大陆地壳的唯一类地行星506

二、现代地壳的形成模式和机理507

三、大陆地壳的长期演化512

第四节 大气圈和水圈的演化518

一、大气圈和水圈的成因518

二、早期大气圈的组成520

三、早期大洋的组成521

四、大气圈和水圈的演化历史521

本章小结528

复习思考题530

主要参考文献530