正长岩类、斜长岩类、橄榄岩类 1 % 3.地壳中元素分布的一般规律
① 与地球和太阳系相比，最丰富的十种元素是 地 壳：O-Si-Al-Fe-Ca-Na-K-Mg-Ti-H 地 球：Fe-O-Mg-Si-Ni-S-Ca-Al-Co-Na 太阳系： H-He-O-Ne-N-C-Si-Mg-Fe-S
②不均匀性：前13种元素占地壳总重的99.7％；其余只占0.3％。
③分布量随原子序数增大而降低。例外：Li, Be, B; 232Th、238U、235U；贵金属, Se, Te等。 ④偶数规则：偶数原子序数元素丰度高于相邻奇数元素，但有例外（4Be、12Mg、 4Si、 24Cr、 32Ge、 34Se、42Mo、52Te、 74W)。
⑤四倍规则：4q型（如16 O 等）占87％；4q＋3型（如27 Al 等）占13％；4q＋2型（如238 U 等）和4q＋1型（如9 Be ）只占千分之几。
⑥差六规则：在丰度对数曲线上出现峰值的元素，其原子序数之差为6或6的倍数。
⑦原子核内质子和中子的奇偶性：偶－偶：60％；偶－奇和奇－偶：35％；奇－奇：5％。 ⑧壳层规则（幻数）：2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126。（幻數是指原子核中质子数和中子数的某个特定数值，当质子数或中子数為幻数，或者二者取值均為幻数時，原子核显示出很高的稳定性）。
⑨放射性蜕变：U238，U235，K40、Rb87减少；Pb206、Pb207、Pb208，Ar40，Sr87增多。 4.地幔的组成
①上地幔（从Mohorovic面到350km深度）由橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→石榴子石组成。
②过渡带(350～900km)：地幔岩发生相转变，伴随密度改变，引起地震波的不连续，350～400km的地震波不连续面与橄榄石→β相（类尖晶石结构）、辉石→石榴子石复杂670km深处地震波不连续则与辉石、橄榄石转变为钛铁矿结构和钙钛矿结构的相变相吻合。 ③下地幔(900～2700km)是结构极为紧密的Mg、Fe硅酸盐矿物组合（如钙钛矿结构等）。固熔体的相变带对应。
原始地幔：是一种假想的地质体，是在地球内部、地壳、和地幔已经分离出来 亏损地幔:又称“残留地幔”，指曾经对地壳形成做出过贡献，易熔组分被明显的消耗掉的地幔物质，其中大离子亲石元素、热产元素等明显亏损，难熔组分则相对富集，这样的地幔称为亏损地幔。
5.地球外部圈层的组成 1.大气圈
①电离层：80～350km（～1000km:外电离层) ②平流层：～30km（30～60同温层）； ③对流层：8～20km。
④从地表到60km高空的大气成分是近于均匀的，主要由N2、O2和Ar组成。随着离开地面距离增加，大气圈变得稀薄了，但仍然以氮和氧为主。
④次要组分中臭氧和二氧化碳很重要。臭氧主要集中在平流层内，它吸收紫外线辐射；二氧化碳对地球的碳循环很重要，是主要的温室气体之一，对气候有重要影响。 2.水圈
地球表面98 %左右的水分布于海洋。因此，海水的平均组成可视为水圈的平均组成。 以下这些元素的浓度比例近似恒定，生物活动和总盐度对其影响不大，称为“保守元素”，即：5种阳离子，5种阴离子和1种分子的总和占海水盐分的99.9％
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第三章 元素的结合规律与赋存形式
1.地球化学体系的特征
(1) T、P等条件的变化与实验条件相比相对有限 (2) 多组分复杂体系——元素92种，同位素354种 (3) 开放体系。
(4) 自发进行的不可逆过程。 2.自然过程产物的特征
(1)自然稳定相(矿物)及各种流体相的总数有限 (2)元素形成自然分类组合。
(3)与各种阴离子结合的阳离子也组成特征各异的共生元素组合
(4)自然稳定相都不是纯的化合物。几乎每一种矿物都是一个成分复杂、元素含量与一定变化范围的混合物系列。
(5)在地壳的物理条件下，相似的物质组成和类似的作用过程会使自然作用产物的类型重复出现。
3.元素的地球化学亲和性
在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。 4.元素地球化学亲和性分类：
根据元素在自然界丰度的高低，分为以下三类：
①亲氧/亲石/亲岩/造岩元素： 能与氧以离子键形式结合的金属元素称为亲氧元素。包括K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE等。
②亲硫/亲铜元素：能与硫结合形成高度共价键的金属元素称为亲硫元素，如Cu、Pb、Zn、Ag等。
③亲铁元素：在自然体系中，特别是在氧、硫丰度低的情况下，一些金属元素不能形成阳离子，只能以自然金属存在，它们常常与金属铁共生，以金属键性相互结合，这些元素具亲铁性，称为亲铁元素，如Cu、Ag、Au、Fe、Co、Ni等。
元素在自然界以金属状态产出的一种趋向性称为元素的亲铁性。 5.亲氧元素特征
离子最外层为8电子（s2p6）结构、离子键、氧化物的生成热大于FeO的生成热、位于原子容积曲线的下降部分、主要集中于岩石圈 6. 亲硫元素特征
离子的最外层为18电子（s2p6d10）结构、电负性大、共价键、氧化物的生成热小于FeO的生成热、位于原子容积曲线的上升部分、主要集中于硫化物-氧化物过渡圈 7.亲铁元素
离子最外层电子具有8-18电子的过渡结构、金属键、氧化物的生成热最小、位于原子容积曲线的最低部分、主要集中于铁-镍核 8.亲气元素
原子的最外层具有8电子、分子键、原子容积最大、形成具有挥发性或易形成挥发性化合物 主要集中于地球外圈、亲气元素是组成地球大气圈的主要元素、惰性气体元素以及主要呈易挥发化合物存在的元素。如氢、氮、碳、氧、及惰性气体元素等
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9.元素的地球化学分类和元素的赋存形式 (1)哥德施密特元素地球化学分类:
分类依据:以其提出的地球起源和内部构造假说为基础，根据化学元素的性质与其在地球各圈层间的分配将元素分为：
①亲石元素；②亲铜元素；③亲铁元素④亲气元素⑤亲生物元素 (2)查瓦里斯基元素地球化学分类： 分类依据：以展开式元素周期表为基础，赋以原子和离子半径以重要意义并根据元素的地球化学行为的相似性将元素分为11族： ①氢族 ;②惰性气体族;
③造岩元素族: Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Rb、Sr、Cs和Ba； ④岩浆射气元素族:B、C、N、O、F、P、S和Cl； ⑤铁族:Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni ⑥稀有元素组: REE、Y、Zr、Hf、Nb和Ta； ⑦放射性元素组: Ra、U和Th；
⑧钼钨组Mo-W:Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ga、In、Tl、Ge、Sn和Pb； ⑨铂族:
⑩半金属和重矿化剂族: As、Bi、Se、Te和Po； ?重卤族: Br、I和At。 10.元素的赋存形式
(1)元素在固相中的存在形式：
①独立矿物②类质同象③超显微非结构混入物④吸附⑤与有机质结合 11.元素赋存形式的研究方法：
①元素含量测定②显微镜法③萃取法④晶格常数测定：X光衍射法 ⑤电子显微镜扫描与有机质结合 12..类质同象和固溶体
(1)定义：某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点（原子、离子、配离子、分子）所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变，这一现象称为“类质同象”。进入晶体中的微量物质称为“类质同象混入物”，含有类质同象混入物的晶体被称为“固熔体”。 （2）类质同象置换的条件：
①离子（或原子）自身的性质，如半径相近、电价平衡、化学键一致、配位多面体的对称性相同等；
②体系的物理化学条件，如温度、压力、组分特征和氧化还原条件等有利于置换的进行； ③固熔体的热力学性质。
（3）控制类质同象置换的晶体化学因素 (1)化学键性—键性相同
(2)原子（离子）结合时的几何关系：
①离子键：半径相近Na? Ca置换，但Na≠ K；
②共价健：a.键长相似是置换的重要条件。b.共价键化合物配位数相同也是置换的重要条件。 (3)化合物中电中性原则
对于离子键化合物来说，类质同象前后正负离子的电荷应保持平衡，即化合物点中性。为了保持化合物的电中性，不同电价的离子必须按一定比例配合进行置换，这种置换方式称为电
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价补偿类质同像置换。
电价补偿置换可以通过下面四种方式实现： ①质点数目不等的置换
②高电价质点和低电价质点配合置换中等电价质点 ③离子成对置换 ④正负离子配位置换 (4)有利的矿物晶体构造
矿物晶体构造越复杂、松弛（偏离最紧密堆积越远），发生类质同象的可能性越大。 13.类质同象置换法则
(1)戈尔德施密特类质同像法则（仅适用于离子键化合物）
①若两种离子电价相同、半径相似，则半径小的离子优先进入晶格； ②若两种离子半径相似而电价不等，较高价离子优先进入晶格；
③隐蔽性法则：若两种离子具相近的半径和相同的电荷，丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素将按丰度比例进入主量元素的矿物晶格，即微量元素被主量元素所“隐蔽”。
（2)林伍德电负性法则：
E.A.Ringwood注意到主族元素化合物的熔点普遍高于晶体结构相同的副族元素化合物的熔点。并据此推论，熔点反映晶格中离子间的相对键强，而离子间的相对键强可以从离子的电负性上得到说明。从而，他提出：“当阳离子的离子键成分不同时，电负性较低的离子形成较高离子键成分的化学键键，它们优先被结合进入矿物晶格”。 14.类质同象规律的意义.
(1)确定了元素的共生组合
(2)决定了元素在共生矿物间的分配 (3)支配微量元素在交代过程中的行为。
(4)类质同象的元素比值可作为地质作用过程和地质体成因的标志。 (5)标型元素组合:
有些矿物中有大量类质同象混入，但同一种矿物在特定成因下往往只富含某些特征的类质同象元素组合，据此可以判断矿物的形成环境，故可以将有成因意义的元素组合成为“指纹元素组合”或“标型元素组合”。 (6)影响微量元素的集中与分散： (7)对自然环境的影响：
15.晶体场稳定能及其对过渡金属行为的影响 I.晶体场理论概要
(1)正八面体配位时d轨道的分裂和晶体场分裂能
①五重简并：在一个孤立的过渡金属离子中，五个d轨道的能级相同，电子云呈球形对称，电子在五个d轨道的分布概率相同，称为“五重简并”。
②晶体场分裂：当过渡金属离子处在晶体结构中时，由于晶体场的非球形对称特征，使d轨道的能级产生差异，称为“晶体场分裂”。 ③晶体场分裂能：将一个孤立的过渡金属离子放在正八面体配位的晶体中时，五个d轨道都受到配位体负电荷的排斥，轨道总的能级提高；由于正八面体配位场中配位体质点处于直角坐标的三个垂直轴方向，故dr轨道电子云的瓣指向配位体，使两个dr 轨道电子的被排斥力比d?轨道的被排斥力大， dr轨道的能级要比d?轨道电子的能级高得更多， dr轨道电子的能级与d?轨道电子能级间的能量差，称为“晶体场分裂能”。
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