文档介绍：第二章元素的结合与分配自然界没有孤立的原子,原子都是以一定的形式结合并组合存在。如在陨石中,金属相:Fe, Ni, Co, Pt 等组合;硅酸盐相:Si, O, Al, Ca, Mg, Fe 等组合;硫化物相:S, Fe, Cu, Zn, Ni, Co, Pt 等组合。如在地壳岩石中,酸性岩:K, Na, Si, Al, Be, Th 等组合;基性岩:Fe, Mg 等组合。另外,在不同的岩石、矿物中元素的组合方式千变万化,但在同一类型的岩石中特定的元素又总是相伴出现,这反映自然界元素之间的结合是有一定规律的,它对元素在自然界的存在形式和迁移都有重要影响,对元素结合和共生规律的研究,也是地球化学研究的一个基本课题。元素结合的基本规律本章讨论的自然界控制元素结合的主要规律有以下几种:1、元素的地球化学亲和性2、矿物晶体形成和变化过程的类质同像法则3、晶体场理论的控制一、地壳和地球范围内地球化学体系的特征1) 温度、压力等条件的变化幅度与人为制备的条件相比是有限的,如地壳和上地幔的温度变化幅度为-80—1800℃, n一1010Pa(十万大气压)。现代实验设备可以制备的温度极限则可以从接近绝对零度(-1K)到超高温5×104℃(等离子火焰),以至到10M℃(聚核反应);×1011Pa。2) 大量化学组分共存,浓度相差悬殊。任一地质作用都可以看成是由92种元素参加的体系;C=92,如果考虑同位素则可以有354种核素;92种元素以其各自丰度决定的量比参加化学反应。这与实验室中观察的通常为有限组分数,由高纯试剂,按理论量比设计的化学反应有很大区别。3) 开放体系,具多变度单向发展演化的特征。外来成分的加入可以完全改变作用的性质和条件,地球化学作用具有时间上分阶段演化的特征,如一股岩浆期后溶液活动,由于不断加入来自围岩的孔隙溶液和淋取成矿物质,晚期变为后生侧分泌性质的溶液。4)为自发进行的不可逆过程,反应进行的方向、速率、限度受体系能量效应的制约。二、自然作用产物的特点: 1)自然稳定相-矿物及各种流体相总数有限,自然化合物种类不多;各种矿物的分布丰度相差很大:如据矿物学统计迄今所发现的矿物总数大约3000多种(不包括天然有机化合物);矿物化合物大类只7种,矿物总族数不过200;而实验室中人工制取的化合物参数达三十万种,动植物种数达数万种之多。显然地球的物理化学条件相对的变化幅度控制着矿物的总数和种类。2)元素成组分类形成自然组合,如果按阴离子分类,地壳中只有含氧化合物、卤化物、自然元素类,以及稀少的***化物、硒、碲化物等类矿物。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。如Cu、Pb、Zn等主要形成硫化物,K、Na、Ca、Mg等主要形成硅酸盐(或氧化物),Nb、Ta、Zr、Hf、REE等也倾向形成硅酸盐(或含氧盐),Au、Ag和Pt族元素等主要以单质和金属互化物的形式存在。。4)自然稳定相-矿物都不是纯的化合物,每一种矿物都构成一个成分复杂、含量变化的混入物系列。 5)在地壳的物理化学条件下、相似的物质组成会使自然作用产物的类型重复出现。如矿物间按一定生成环境形成有规律的共生组合。又如岩石分大类,矿床按类型都由特征的矿物组合构成。这些事实说明,在一定的物理化学环境和一定的物质成分所确定的自然作用体系中,化学反应类型经常会重复出现,并在一定程度上达到平衡。