地球化学教学大纲

应用地球化学课程教学大纲

课程编号：031314

课内学时：48

学分数：3

一、课程的目的与要求

本课程的目的是将地球化学的基本理论、基本方法和最新的研究进展传授给学生，使学生了解地球化学的研究现状、发展趋势，能够应用地球化学的基本理论和方法综合分析解释地质问题。拓宽专业基础，建立起统一的地球科学观。

二、课程内容与学时分配

课程内容与学时分配简表

三、教科书、参考书

《地球化学》韩吟文马振东主编，地质出版社

地球科学以自然物质的组成及其各类运动形式为研究内容。地球化学是地球科学中研究物质成分的主干学科，以元素及其化学运动为研究对象，是地球科学的基础学科之一。

通过《地球化学》课程教学，使学生认识地球化学的学科性质、主要研究领域及基本问题、基本理论及研究方法；并在此基础上了解地球化学在地球科学中的地位及初步建立地球化学思维。

地球化学是地学专业的基础课之一，是地质学专业理科基地班学生进一步选修地球化学专题课程的基础。

第一部分地球化学基本问题总学时数24

从地球化学定义出发，讲述地球化学学科的基本问题，基本理论和基本研究思路，使学生了解地球化学概貌。

第一章绪论学时数：2

使学生了解地球化学的定义和学科性质及其在地球科学中的地位。

基本教学内容：1.地球化学的定义和学科性质；2.地球化学基本问题；3.地球化学研究思路及方法论；4.地球化学的发展历史、现状及前景。

第二章太阳系和地球系统的元素丰度学时数6

地球系统的化学组成和元素丰度是地球化学的基本研究任务之一，是开展地球化学研究的基础资料，它是地球化学过程的历史记录，也限定和反映了体系的热力学性质和元素的地球化学行为。

要求学生掌握：1.太阳系、地球的化学组成；2.太阳系、地壳元素丰度特征及其研究方

法；3.区域及地质体元素丰度的研究方法及研究意义；4.初步建立地球化学演化的概念。

基本教学内容：

第一节太阳系元素丰度一、太阳系中主要宇宙体及其组成；二、太阳大气圈的化学组成；三、太阳系元素丰度特征

第二节地球的结构和化学组成一、地球的层圈结构及各圈层的化学组成；二、地球化学组成及其研究方法；三、地球的原始化学分异（学生自学）

第三节地壳元素丰度一、地壳元素丰度的研究方法；二、地壳元素丰度特征；三、地壳元素丰度的研究意义

第四节区域地壳及地质体的元素丰度一、区域地壳及地质体的元素丰度的概念；二、元素在岩石和矿物中的分配；三、区域地壳及地质体的元素丰度的研究意义本章教学重点：元素丰度、克拉克值基本概念，地壳和地球元素丰度研究的地质地球化学意义，地球化学与地球物理学在深部研究中的依存关系，岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用规律。

第三章元素的结合规律和赋存形式学时数8

在不同的自然体系中元素的共生组合规律是不一样的。

要求学生掌握：地球系统中元素结合的基本规律；

基本教学内容：

第一节自然体系及自然作用产物一、地球化学体系的特征；二、自然过程产物的特征；

三、自然元素结合的基本规律

第二节元素的地球化学亲和性及其分类一、元素的地球化学亲和性；二、亲氧元素和亲硫元素；三、亲铁元素；

第三节类质同象一、类质同象和固溶体；二、控制类质同象置换的地球化学因素；类质同象置换法则；类质同象规律的意义。

第四节晶体场稳定能及其对过渡金属行为的控制一、晶体场理论概要；二、晶体场理论对过渡金属元素行为的控制。

第五节元素结合规律的微观控制因素一、决定元素结合的基本参数；二、硫化物类矿物中的化学键及元素的行为；

第六节元素的地球化学分类和元素的赋存形式一、元素的地球化学分类；二、元素的赋存形式。

本章教学重点：元素结合规律的能量最低法则，元素的地球化学分类。

第四章元素的迁移和循环学时数4

也就是元素在自然作用中含量和存在形式在时间和空间上的变化。

基本教学内容：

第一节地球系统中的化学作用和化学迁移一、地球系统的化学作用类型；二、元素的地球化学迁移

第二节水-岩化学作用一、水-岩化学作用的物理化学条件及基本类型；二、水-岩化学作用的影响因素；

第三节元素在交替过程中的迁移和分异；

第四节岩浆熔体中元素的迁移和分异；

第五节有机化学作用一、地球系统内的有机物和有机体；二、有机质中元素的迁移和富集。

第四章地球化学热力学与地球化学动力学（自学）

地球化学热力学和地球化学动力学是既有联系又有区别的两个分支学科,前者主要研究体系的能量状态及其转换,判断自然过程的方向和限度,即体系是否处于平衡态的问题;后者

研究自然作用的速度和机制,包括研究化学反应速率的化学动力学和研究物理运动的动力学,本章涉及的主要是流体动力学和元素迁移动力学等问题.

第一节热力学基础一、热力学第一定律和第二定律；二、热力学参数及其基本性质；平衡态及相率；四、化学平衡

第二节热力学在元素结合规律中的应用一、元素地球化学亲和性的热力学控制；二、矿物固溶体热力学；三、矿物溶解度及元素在流体中的存在形式

第三节自然过程的方向和相图的编制一、确定自然过程的方向和限度；矿物相平衡激素的相图的编制；三、相平衡研究的意义

第四节地球化学动力学

第二部分研究方法总学时数24

地球化学主要应用反序研究的方法，将地球系统的现状视为自地球形成以来长期化学演化的结果。地球化学以地球系统的化学组成和化学作用为主要研究对象，故主要用化学、物理化学的理论、方法和技术来研究地球的化学问题，并在此基础上建立和发展地球化学学科的研究方法和技术。

第五章微量元素地球化学学时数 6

微量元素地球化学是地球化学的一个重要分支，它研究在各种地球化学体系中微量元素的分布、分配、共生组合及演化的规律，其特色之处就是能够近似定量地解决问题，使实际资料和模型计算结合起来。

第一节微量元素地球化学基本理论

第二节岩浆作用过程中微量元素分配演化的定量模型

第三节稀土元素地球化学

第四节微量元素地球化学示踪作用

本章教学重点：分配系数原理，岩浆作用定量模型，元素丰度、元素比值对岩浆源区示踪原理。

第六章同位素地球化学学时数8

在地球化学系统中，天然放射性同位素丰度的变异记载着地质作用的时间，同时它们又是地质过程有效的示踪剂，而对于稳定同位素丰度的变异或分镏除了示踪地质过程外，还可指示地质过程中的物理化学条件等。因此，同位素地球化学在研究地球或宇宙体的成因与演化，主要包括地质时钟、地球热源、壳幔相互作用及壳幔演化、成岩成矿作用、构造作用及古气候和古环境记录等方面提供了重要有价值的信息，为地球科学从定性到定量的发展作出了重要贡献。

基本教学内容：

第一节自然界同位素成分变化的机理

第二节同位素地质年代学1.铷-锶法测年；2.铀、钍-铅法及普通铅法测年；3.钾-氩法、钐法、14C法简介

第三节稳定同位素地球化学

本章教学重点：放射性同位素计时原理，等时线法测年样品的选择条件，U –Pb一致年龄和不一致年龄的地质意义，K-Ar、Ar-Ar法测年原理及其优缺点。Sr、Nd同位素示踪原理及应用。同位素分馏原理；影响稳定同位素组成的主要因素，稳定同位素在地球化学和大气环境科学中的应用。

第七章勘察地球化学学时数8

勘查地球化学是作为一种找矿技术的“地球化学探矿”(Geochemical Prospecting)发展起来的年轻地学分支.与地质学和矿物学找矿方法不同，地球化学找矿的显著特点是它不仅适用于盲矿体的寻找，而且经济快速。

第一节勘察地球化学简介

第二节数据基础

第三节地球化学采样

第四节地球化学样品分析

第五节资料整理

本章重点：地球化学找矿的基本原理和方法；地球化学分析手段；地球化学野外工作方法。第八章其他地球化学分支学时数 2

地球化学作为地球科学的二级学科，拥有许多分支和应用。简单学习并了解地球化学的分支对以后的学习和发展有重要作用。

第一节地球化学分支及简介

第二节有机地球化学

第三节环境地球化学

第四节地球的化学演化