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赵志丹岩石地球化学1-绪论

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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《 岩石地球化学 》32学时研究生选修课赵志丹2010年 5 1楼 2202电话 : 8232O), 手机 : 1368 1- 17周上课。周一 下午 5五 下午 5研楼 次上课: 5月 10日《 岩石地球化学 》(3) 即使学过 《 地球化学 》 课程,也没有系统讲述岩石地球化学数据的具体评价、处理、作图、解释等基本方法。设立此课程的背景(1) 目前岩石学、地球化学和矿床学等专业的研究生,越来越多地涉及到地球化学数据的分析和处理,但是在本科学习期间没有系统的课程进行学习。(2) 有些岩石-矿物-矿床等专业的研究生,没有系统学习过 《 地球化学 》 。第一章、岩石地球化学课程性质、研究方法第二章、岩石地球化学数据分类、测试方法与质量评价第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第四章、地球化学端元特征第五章、岩石地球化学研究专题报告《 岩石地球化学 》 课程内容考试方式 (任选一个 ):A. 给一套数据,请大家进行数据处理、作图和分析。B. 开卷答题讲课方式=系统讲课+专题报告专题报告:于炳松教授 《 沉积岩地球化学 》 ;张招崇教授 《 地幔柱与大火成岩省地球化学 》 ;朱弟成教授 《 青藏高原花岗岩锆石年代学和 ;苏尚国教授 《 铂族元素与矿床的地球化学 》 ;赵志丹教授 《 青藏高原火山岩地球化学 》 。本课程使用主要参考书杨学明等,《 岩石地球化学 》 ,合肥:中国科学技术大学出版社, 2000英文版原著:1993. 球化学国内主要参考书陈岳龙,杨忠芳,赵志丹,编著,同位素地质年代学与地球化学,地质出版社, 2005年韩吟文 ,马振东 . 地球化学 , 2003, 地质出版社 王鹤年 , 地球化学 , 2004, 科学出版社 张本仁 . 地球化学 , 1988, 地质出版社 高等地球化学 科学出版社其他早期教材:戚长谋等 , 地球化学通论 地质出版社 地球化学 上海科技出版社 地球化学 (中译本 ), 1982,地质出版社 地球化学 (中译本 ), 1954,科学出版社 . An 2003, G. (2. 1998, G. 1997, P. 1982, B., (4th . 1982, 3rd . 1995, (2. 1996. 996, i. A 2000, 中国矿物岩石地球化学学会 , 中科院广州地化所,在广州出版中国矿物岩石地球化学学会 , 中科院地球化学研究所,在贵阳出版岩石学报,科学出版社,中国矿物岩石地球化学学会 ,中科院地质与地球物理研究所, 3家合办矿物学报 , 中国矿物岩石地球化学学会 , 中科院地球化学研究所 国科学,科学通报, 也发表地球化学文章国外主要的地球化学刊物美国出版 , 12期 /年 美国出版 , 国际地球化学与宇宙化学家协会主办 荷兰 欧洲地球化学家协会刊物 荷兰 荷兰 仅有电子版 英国 荷兰 国际应用地球化学家协会刊物 美国出版 , 8期 /年 , 经济地质学与经济地质学家协会通报 日本 也发表地球化学文章2004, 2人是戈尔德斯密特奖得主 )高山教授是唯一大陆作者2004地球化学新书 成岩 ) , 顾 地球化学 的课程性质与研究方法第二节、岩石地球化学的研究方法第一章、岩石地球化学课程性质与研究方法第一节 地球化学学科介绍一、地球化学的定义二、地球化学研究的基本问题三、地球化学的研究思路四、地球化学的学科特点五、地球化学发展回顾六、地球化学研究方法一、地球化学的定义地球化学 —— 是研究地球及其子系统(包括部分宇宙体)的化学组成、化学机制和化学演化的科学 究对象 —— 地球系统+宇宙体,例如陨石,月岩研究内容 —— 化学过程具体内容 —— 化学元素和同位素位素位素只要测试水平足够高,岩石或者水中可以测到任何一种元素的含量地球化学如何研究地球地球化学着重从地球的化学组成、化学作用和化学演化,即物质的化学运动形式方面研究地球。例如:都是针对地球系统复杂的物质体系地球物理 —— 物理的地球构造地质学 —— 力学的地球古生物学 —— 生物的地球各个学科综合才会真正认识地球包括元素及其同位素的含量在空间、时间及不同产状地质体中的变化,即为元素的平均含量(丰度 )和分布分配问题。二、地球化学研究的基本问题1. 研究地球系统中元素和同位素的组成 .—— 研究元素在地球及各层圈 (地壳、地幔、地核 )中的平均含量 —— 丰度问题;—— 研究元素与同位素的含量在不同地质构造单元、岩石、矿物和矿床中的变化,亦即元素的分布和分配问题;例如:元素 玄武岩之间如何分配?在辉石 /斜长石之间如何分配?二、地球化学研究的基本问题共生组合 —— 前者指无成因含义 , 后者有成因含义 。具有共同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定的地质体中形成有规律的组合,称为元素共生组合,如 热液矿床中形成共生组合, 存形式 (存在形式 ,赋存状态 ):指元素在地质体中以什么形式存在,常见形式例如 :化合物 (氧化物 ,硫化物 ,硅酸盐 ,碳酸盐等等 )、类质同像混入物、机械混入物、包裹体及吸附物等等。2. 研究元素的共生组合和赋存形式二、地球化学研究的基本问题元素结合状态是地质作用物理化学条件的指示剂,元素的存在形式具有成因意义。元素的地球化学迁移 —— 元素的重新组合伴随着元素的空间位移或者元素在一个系统的不同子系统之间的 集中或分散 。元素的地球化学迁移是地球化学研究的核心问题。3. 研究元素的迁移二、地球化学研究的基本问题例如:矿床的形成是成矿元素集中的结果地球的演化历史是一个漫长的时间序列,元素和同位素的迁移寓于这种演化过程中的地质作用之中,并且保留下来,因此,通过微量元素或同位素就可以揭示这种演化历史,称为 微量元素或同位素的“示踪” ,这些元素或同位素称为示踪剂。二、地球化学研究的基本问题4. 研究元素迁移历史与地球演化例如:板块构造与大洋中脊扩张同位素定年可以确定大洋中脊扩展时间,还造成大量肉眼难以辨认的常量、微 量元素和同位素成分的变化,以及它们之间相互结合和赋存状态方面的微观踪迹,包含重要的地质作用信息。应用现代分析测试手段观察这些宏观和微观踪迹,可以深入揭示地质事件的奥秘。三、地球化学的研究思路例如:西藏蛇绿岩研究恢复特提斯洋的演化历史1. 地球化学是地球科学的一部分。作为地球科学的一个分支 地球化学的主要 研究对象 是地球、地壳及其地质作用,因此它是地球科学的一部分,其研究途径、思维方法更接近地质学,常是针对自然作用过程提出问题,通过地球化学的理论和方法进行研究,最后得出对自然作用的认识。地球科学(广义):大气与气象、地理学、地质学、地球物理学、地球化学固体地球科学:地质学、地球物理学、地球化学四、地球化学的学科特点2. 地球化学区别于地球科学的其他学科—— 着重于研究地质作用中的 化学运动形式 及其规律 , 以区别于构造地质学和古生物学;—— 地球化学以 观察原子 为出发点,研究原子活动的整个历史,包括元素富集与分散、固结形式及流体状态迁移等,重视研究 微量元素及同位素 ,以此区别于矿物学、岩石学及矿床学的研究内容。地球化学基本原理具有更为普遍、更为深刻的意义。—— 地球化学是地球物质科学( of 研究物质成分的主干学科,又兼具分支学科和基础理论学科的双重特点。3. 地球化学为推动地球科学的定量化起到关键作用。以化学类学科科学为理论基础 广泛深入地应用基础科学的理论和方法研究地球物质运动是地球化学的优势,包括无机化学、有机化学、物理化学、热力学、胶体化学、化学动力学等,而量子地球化学、配合物地球化学等等新兴学科的出现,是地球化学与化学基础理论的发展紧密结合的产物 论化和预测化的进程中起着带头学科的作用。4. 与相邻学科间相互渗透 包括与传统地质学、海洋学、天文学、土壤学等的相互渗透,繁衍出众多的地球化学分支学科。5. 地球化学兼具理论性和应用性 应用性体现在从对矿产资源的勘查利用到关系人类健康的环境规划与治理、生态保护等等,如应用地球化学、环境地球化学、农业地球化学、地球化学工程学 . 年轻、发展中的科学 —— 地球化学的诞生自 20世纪 20年代开始,至今只有 80多年的历史,由于具有边缘学科的优势,在短短的历史中取得了突飞猛进的发展,其作用已经到了传统地质学研究如果没有地球化学的参与许多问题将难以解决的时候。地球化学的位置地球化学化学、物理化学、量子化学 地质学矿物学、岩石学、矿床学按照不同观点对地球化学的分类地球化学按照圈层划分:宇宙化学水圈地球化学岩石圈地球化学大气圈地球化学生物地球化学有机地球化学地球化学按照理论和应用划分:理论地球化学普通地球化学特殊地球化学区域地球化学应用地球化学按照研究粒子划分:胶体地球化学元素地球化学同位素地球化学五、 地球化学发展回顾1. 地球化学开创时期18世纪随着地质学理论和原子理论的发展,地球化学资料和认识在矿物学、矿床学研究中迅速地积累起来,1838年瑞士化学家申拜因( 一次提出了“地球化学”这个名词, 1842年他预言“一定有了地球化学,才能有真正的地质科学”。( 20世纪初到 20年代)在这个时期内 ,地球化学研究主要局限于对地壳、岩石、矿物中的化学成分进行分析统计整理,其代表人物是美国的克拉克( F. W. 由于克拉克的工作主要是对大量地球化学资料进行统计整理,因此他在地球化学发展历史中就成了经验统计方向的创始人 。克拉克著作: 《 地球化学资料 》 ( 1908年首次出版,此后的 25年中再版 5次。该书被公认为是经典的地球化学著作。克拉克是地球化学的最早奠基人之一。为了纪念 . W. — 称为 克拉克值。2. 8471847 a of s He . W. be at . M. to an a to or as a or a of on a ) . ) . . . 5S . CA 5S . . CA 8S . . CA . . CA 3 . . CA . CA . CA . CA 6 . . .. . CA 9 . CA 1 . . CA CA . CA . . CA . . CA o . . CA . .. CA . CA . CA . . CA . CA . CA . CA . . CA . CA . . CA . CA . CA . CA . CA . CA is a 2001 he He a 002, as 008, as he a at s an of in to a of s to in of of He is a of a of of 009 20051978克拉克奖20世纪初, 一个新的地球化学学派在挪威形成。该学派由沃格特 (布罗格 (立。后来由于戈尔德斯密特 (其同事的工作而驰名世界。他们着重应用晶体化学理论和方法研究矿物、岩石中元素的分配规律,其创导和奠基人是戈尔德施密特( V. M. 他为地球化学研究创造了晶体化学方向。在他去世后 , 他的部分成果由缪尔 (辑成专著 《 地球化学 》 , 被公认为经典的地球化学著作 . 国际地球化学学会的年会称为戈尔德斯密特会议B. 设立了戈尔德斯密特奖 V. M. 888a to be of of of . M. be in or of a or a of on be at . M. . .. CA 5S . O'. 8S . . CA . . CA 3 CA CA . . CA . CA 9. .. . CA 9 . . CA 1 . CA . . CA 7 . CA (. CA 2 . CA . CA . CA . . CA CA . CA CA . . CA . . CA . . O'CA . CA . CA . CA . . . CA . . .. CA . . CA . . CA 0和 30年代 ,另一个重要的地球化学学派在苏联发展起来 . 维尔纳茨基 (费尔斯曼(该学派的核心和创始人。维尔纳斯基 发展了 矿物成因及其历史的方向 ,对元素共生和迁移等问题作了许多研究, 并创立了 生物地球化学和放射性元素地球化学分支 。 1924年出版了专著 《 地球化学概论 》 。费尔斯曼 在 20世纪 30年代对当时积累的大量地球化学资料进行了系统全面的理论总结,创立了地球化学过程能量分析的原理和方法。 1940年写成 《 地球化学及矿物学找矿方法 》 , 1934到 1939年间,写成巨著 《 地球化学 》 四卷集。维尔纳茨基和费尔斯曼 —— 前苏联上述几个研究学派已经发展成为地球化学的几个主要研究方向,由 克拉克 开创的地球化学丰度研究已经发展成为 勘查地球化学和分析地球化学 方向,由 戈尔德斯密特 开创的晶体化学已经发展成为 理论地球化学方向,由 维尔纳茨基和费尔斯曼 开创的矿物成因及其历史研究成为历史地球化学 方向。3. 地球化学发展时期-开始于 20世纪 50年代,地球化学家越来越多地研究地球化学反应和地球化学作用过程。近年来出现的 环境地球化学 用于监测因人类污染带入环境的金属和各种有机物的扩散,这一新的造福于人类的应用地球化学领域与污染水文地球化学和医学地球化学紧密相关。因为对于地球上人类的持续繁衍的贡献,勘查地球化学和环境地球化学具有非常重要的作用。近代 分析测试技术 大大提高了地球化学数据的精度和分析速度如电子能谱、红外光谱、核磁共振等等,为查明元素在矿物中的赋存状态创造了条件;近代结构化学、物理化学和量子化学等与地球化学的结合,大大推动了地球化学的发展。而在板块构造理论变革了地球科学的同时,也对地球化学产生了重大的影响。这一切都极大地推动了现代地球化学的发展。我国地球化学的发展概况• 1958年,中科院地质研究所成立了地球化学研究室,随后发展成为地球化学研究所。 50年代末到 60年代初,全国几所高等院校相继设立了地球化学专业教研室或系。近十多年来,又有一些高校地球化学或勘查地球化学专业或教研室,专业队伍不断扩大。• 国家加强了中科院地球化学研究所、中国科学院广州地球化学、国土资源部地球物理和地球化学勘查研究所等几个研究中心。• 成立了中国矿物岩石地球化学学会,出版了 《 地球化学 》 、《 等多种刊物,中国矿物岩石地球化学学会有 20余个专业委员会,中国地质学会下设勘查地球化学专业委员会,这些全国性的学会每年都召开多个学术研讨会,在地球化学理论和应用上都取得了丰硕的成果,某些方面已经达到国际先进水平。1. 同位素年代学2. 稳定同位素地球化学3. 微迹元素地球化学4. 实验地球化学5. 地质流体地球化学 物理地球化学7. 有机地球化学8. 配合物地球化学9. 地球化学动力学10. 量子地球化学11. 应用地球化学 国科学院地球化学研究所-贵阳中国科学院广州地球化学研究所中国科学院地质与地球物理研究所中国科技大学南京大学西北大学中国地质大学(武汉,北京)中国地质大学的地球化学研究水平2名中国科学院院士於崇文 院士 —— 理论地球化学张本仁 院士 ——
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