微量元素地球化學簡介

1、1.21.2地球化學的發(fā)展地球化學的發(fā)展現(xiàn)代地球科學有三門基本學科：地質(zhì)學、地球物理學和地球化學。大致在本世紀40年代末期和50年代初期，地球化學才成為一門獨立成型的學科。這里，作為獨立學科的重要標志是以學科命名的課程在一些大專院校開設，以學科命名的科研和教學單位開始出現(xiàn)，以及以學科命名的學術刊物問世等。當前許多重大的地學理論問題的解決，如地球的起源、全球板塊構造理論、區(qū)域成礦問題分析等，都有賴于這三門基本學科的緊密配合。地球化學的發(fā)展

2、大致經(jīng)歷兩個主要階段；一是經(jīng)典地球化學階段，著重研究元素的豐度、分布和遷移，研究的手段主要是無機化學、晶體化學和分析化學的方法；二是近代地球化學階段。隨著各項技術的發(fā)展（宇航技術、高溫高壓實驗技術、核物理探測技術等），地球化學的研究領域不斷擴展，朝著地球內(nèi)部和宇宙空間發(fā)展，形成了以研究地幔為對象的深部地球化學和研究隕石、月球、宇宙塵的宇宙化學。除研究元素外，還發(fā)展了同位素研究，建立了同位素地球化學。在研究手段上更加注意了物理化學、熱力學

3、和動力學的理論和方法，發(fā)展了各種地球化學的模式研究，形成了地球化學全面發(fā)展的新時期。1.2.11.2.1經(jīng)典地球化學的三個代表人物經(jīng)典地球化學的三個代表人物1.克拉克（F.W.Clarke，1847—1931）美國化學家克拉克是地球化學的奠基者。他著重研究化學元素在地殼中的分布和豐度。他和他的同事華盛頓（H.S.Washin－gton）多次發(fā)表的《地殼的平均化學成分》和《地球化學資料》是最早的地球化學著作?？死说牡厍蚧瘜W研究主要在美國

4、地質(zhì)調(diào)查所進行的。本世紀初在美國華盛頓的卡內(nèi)基研究院建立了地球物理實驗室和后來的地磁系（DepartmentofTerrestrialMagis，DTM）開辟了實驗地球化學的新方向。2.維爾納茨基（В.И.Верналскиǔ，1863—1945）俄羅斯礦物學家維爾納茨基開創(chuàng)了生物地球化學和同位素地球化學研究。發(fā)表了《地球化學概論》一書。他首先提出了地球化學旋迴的概念，并用它來闡述化學元素在前后相繼的地球化學作用中的演變歷史。他的學生費

5、爾斯曼開創(chuàng)了區(qū)域地球化學和地球化學找礦方法。費爾斯曼發(fā)表的《俄羅斯地球化學》是一本經(jīng)典的區(qū)域地球化學著作。費爾斯曼為了說明元素在遷移過程中的地球理和方法；各種放射成因同位素示蹤體系的建立等。這些都表明地球化學作為一門獨立學科，無論在理論上還是方法上都日趨成熟、完整和系統(tǒng)。2）人材、機構不斷增加。經(jīng)典的地球化學研究工作主要集中在美國、俄羅斯和德國等少數(shù)幾個國家?，F(xiàn)代地球化學無論是在發(fā)達國家或是發(fā)展中國家都得到了迅速的發(fā)展，各個國家相繼建立

6、地球化學研究機構、成立地球化學協(xié)會、出版地球化學專門刊物，積極培養(yǎng)地球化學專業(yè)人材。有許多國家合作開展的全球性研究計劃促進了各國有關地球化學學科的發(fā)展和研究水平的提高。3）地球化學的分支學科不斷涌現(xiàn)和建立。隨著地球化學理論體系逐步建立及其和相鄰學科的互相結合和滲透，一些專門研究領域的地球化學分支學科迅速發(fā)展起來。地球化學的分支學科有不同的劃分方法。如按研究的空間范圍劃分，有地幔地球化學、區(qū)域地球化學、水圈地球化學等；按研究觀察對象劃分，

7、有同位素地球化學、微量元素地球化學、有機地球化學、生物地球化學等；按照地質(zhì)作用分類，有巖漿作用地球化學、變質(zhì)作用地球化學、沉積作用地球化學、熱液作用地球化學等；以及環(huán)境地球化學、構造地球化學、勘查地球化學、土壤地球化學、水文地球化學等各分支學科。因此，現(xiàn)代地球化學已成為一個枝葉繁茂的學科。另外應該說明，劃分分支學科是地球化學發(fā)展的必然趨勢，但也有一定的人為性。有些分支學科的界線不是截然的，它們既有聯(lián)系，又有區(qū)別。有的只是研究問題的角度和

8、出發(fā)點有所不同。2.現(xiàn)代地球化學的成果這里不可能對地球化學的研究成果作出全面的評述，只想就有關分支學科和領域里的某些成果作一扼要的概述。1）同位素地質(zhì)年代學和同位素示蹤同位素地質(zhì)時鐘的成果已被地球科學普遍承認和引用。K－Ar，U（Th）－Pb，Rb－Sr，Sm－Nd計時已完全成熟。最近，用釹同位素地球化學在解決前寒武紀古老變質(zhì)巖的演化，追蹤古老地殼的演化歷史，以及了解地幔的不均一性等提供了新證據(jù)。在世界上確定了幾處古大陸核，以此為基礎建

9、立了各區(qū)前寒武紀地質(zhì)年代表。重穩(wěn)定同位素演化和示蹤理論的成果使同位素年代學突破了單純計時的界線，成為地球科學家剖析復雜的地質(zhì)—地球化學歷史的有力手段。2）穩(wěn)定同位素地球化學獲得了大量實驗數(shù)據(jù)和精確的同位素分餾系數(shù)值。對同位素分餾的物理機制進行了理論探討。碳、氫、氧、硫同位素分餾理論和實踐對解決成巖成礦作用過程中的物質(zhì)來源、流體相性質(zhì)、物理化學條件以及各種混合、疊加作用的判斷提供了有說服力的定量證據(jù)。3）微量元素地球化學建立了微量元素定量