微量元素地球化學(xué)

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1、1.2?地球化學(xué)的發(fā)展?現(xiàn)代地球科學(xué)有三門(mén)基本學(xué)科：地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和地球化學(xué)。大致在本世紀(jì)40年代末期和50年代初期，地球化學(xué)才成為一門(mén)獨(dú)立成型的學(xué)科。這里，作為獨(dú)立學(xué)科的重要標(biāo)志是以學(xué)科命名的課程在一些大專(zhuān)院校開(kāi)設(shè)，以學(xué)科命名的科研和教學(xué)單位開(kāi)始出現(xiàn)，以及以學(xué)科命名的學(xué)術(shù)刊物問(wèn)世等。當(dāng)前許多重大的地學(xué)理論問(wèn)題的解決，如地球的起源、全球板塊構(gòu)造理論、區(qū)域成礦問(wèn)題分析等，都有賴(lài)于這三門(mén)基本學(xué)科的緊密配合。地球化學(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷兩個(gè)主要階段；一是經(jīng)典地球化學(xué)階段，著重研究元素的豐度、分布和遷移，研究

2、的手段主要是無(wú)機(jī)化學(xué)、晶體化學(xué)和分析化學(xué)的方法；二是近代地球化學(xué)階段。隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展（宇航技術(shù)、高溫高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)、核物理探測(cè)技術(shù)等），地球化學(xué)的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)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(duì)象的深部地球化學(xué)和研究隕石、月球、宇宙塵的宇宙化學(xué)。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(xué)。在研究手段上更加注意了物理化學(xué)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論和方法，發(fā)展了各種地球化學(xué)的模式研究，形成了地球化學(xué)全面發(fā)展的新時(shí)期。?1.2.1?經(jīng)典地球化學(xué)的三個(gè)代表人物?1.克拉克（F.W

3、.Clarke，1847—1931）美國(guó)化學(xué)家克拉克是地球化學(xué)的奠基者。他著重研究化學(xué)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(xué)成分》和《地球化學(xué)資料》是最早的地球化學(xué)著作?？死说牡厍蚧瘜W(xué)研究主要在美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所進(jìn)行的。本世紀(jì)初在美國(guó)華盛頓的卡內(nèi)基研究院建立了地球物理實(shí)驗(yàn)室和后來(lái)的地磁系（DepartmentofTerrestrialMagnetis，DTM）開(kāi)辟了實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)的新方向。2.維爾納茨基（В.И.Верналскиǔ，18

4、63—1945）俄羅斯礦物學(xué)家維爾納茨基開(kāi)創(chuàng)了生物地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)研究。發(fā)表了《地球化學(xué)概論》一書(shū)。他首先提出了地球化學(xué)旋迴的概念，并用它來(lái)闡述化學(xué)元素在前后相繼的地球化學(xué)作用中的演變歷史。他的學(xué)生費(fèi)爾斯曼開(kāi)創(chuàng)了區(qū)域地球化學(xué)和地球化學(xué)找礦方法。費(fèi)爾斯曼發(fā)表的《俄羅斯地球化學(xué)》是一本經(jīng)典的區(qū)域地球化學(xué)著作。費(fèi)爾斯曼為了說(shuō)明元素在遷移過(guò)程中的地球化學(xué)行為，提出了共生序數(shù)和晶格能等概念，并對(duì)控制元素遷移的各種因素和元素遷移的規(guī)律進(jìn)行了研究。在莫斯科，設(shè)有維爾納茨基地球化學(xué)和分析化學(xué)研究所，隸屬于俄

5、羅斯科學(xué)院。3.戈?duì)柕滤姑芴兀╒.M.Goldsmidt，1887—1947）挪威地質(zhì)學(xué)家戈?duì)柕滤姑芴卦诘V物晶體化學(xué)研究基礎(chǔ)上，開(kāi)創(chuàng)了微量元素地球化學(xué)的研究，提出了微量元素在礦物和巖石中的存在形成和分布規(guī)律。他提出了適合自然界礦物共生組合的戈氏相律。他用簡(jiǎn)潔的辦法計(jì)算了地殼元素的豐度。他根據(jù)化學(xué)元素在隕石和地球物質(zhì)中的分布，首次將元素進(jìn)行地球化學(xué)分類(lèi)。他賦予地球化學(xué)更廣闊的研究領(lǐng)域和更深入的研究?jī)?nèi)容，他有遠(yuǎn)見(jiàn)地指出，地球化學(xué)不僅要研究元素的分布和豐度，而且要研究同位素的分布和豐度；不僅要研究地球的物

6、質(zhì)成分，而且要研究宇宙的物質(zhì)成分。他十分強(qiáng)調(diào)要研究那些支配元素和同位素分布的規(guī)律。戈?duì)柕滤姑芴氐倪@些觀點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)代地球化學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了重大影響。他發(fā)表了一系列著作，他的遺著《地球化學(xué)》（1954）是一本經(jīng)典的元素地球化學(xué)。戈?duì)柕滤姑芴卦诘聡?guó)哥廷根大學(xué)工作多年，現(xiàn)在該大學(xué)設(shè)有戈?duì)柕滤姑芴氐厍蚧瘜W(xué)研究所。70年代起，美國(guó)地球化學(xué)協(xié)會(huì)為了表彰對(duì)地球化學(xué)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的各國(guó)科學(xué)家，設(shè)立了戈?duì)柕滤姑芴鬲?jiǎng)和克拉克獎(jiǎng)，前者獎(jiǎng)勵(lì)有重大貢獻(xiàn)的地球化學(xué)家，后者獎(jiǎng)勵(lì)有成就的年青地球化學(xué)工作者。?1.2.2?現(xiàn)代地球化學(xué)及

7、其發(fā)展?第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，特別是從60年代起，地球化學(xué)的發(fā)展有了很大的變化，進(jìn)入了現(xiàn)代地球化學(xué)的階段。1.現(xiàn)代地球化學(xué)的特點(diǎn)同經(jīng)典地球化學(xué)階段比較，現(xiàn)代地球化學(xué)的發(fā)展有下列特點(diǎn)：1）研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，研究?jī)?nèi)容不斷深化?，F(xiàn)代地球化學(xué)把其研究領(lǐng)域從地上轉(zhuǎn)向天上、從地表轉(zhuǎn)入地下、從大陸轉(zhuǎn)向海洋。有人形象地稱(chēng)為上天、入地、下海。它已成為現(xiàn)代地球化學(xué)的前沿領(lǐng)域，這是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)地球化學(xué)的要求，也是地球化學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果。在不同的領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)代地球化學(xué)都得到了不同程度的深入發(fā)展；建立了元素豐度體系；提

8、出了更實(shí)用和有效的元素地球化學(xué)分類(lèi)；提出了微量元素定量分配的理論模型；在同位素分餾作用中廣泛應(yīng)用了熱力學(xué)的理論和方法；在地球化學(xué)循環(huán)中提出了箱式模型的原理和方法；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(xué)作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科，無(wú)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(jī)構(gòu)不斷增加。經(jīng)典的地球化學(xué)研究工作主要集中在美國(guó)、俄羅斯和德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家?，F(xiàn)代地球化學(xué)無(wú)論是在發(fā)達(dá)國(guó)家或是發(fā)展中國(guó)家都得到了迅速的發(fā)展，各個(gè)國(guó)家相繼建立地球化學(xué)研究機(jī)構(gòu)、成立地