设任一元素(i)在某一自然体(j)中的质量
为Qij，该自然体的总质量为Mj，则元素i在 该自然体中的丰度值Aij为： Aij = Qij/Mj Aij就是i元素在j自然体中的平均相对含量 例如：铝在地壳中的丰度就是铝在地壳中 的平均相对含量。而铝在地壳中的质量Qij 则是铝在地壳中的绝对含量。这种绝对含 量称为分布量-abundance.
元素丰度常用三种单位表示即重量 单位、原子单位和相对原子单位。由于 采用单位的不同，元素丰度有下列三种 名称： 1）质量丰度 2）原子丰度 3）相对丰度
1）质量丰度是以质量单位表示的元素丰度。 常用的质量级序有三种: (1) 质量百分数(质量％或wt%)，常用于表示常 量元素的丰度； (2) 克/吨(g/t)或ppm(parts per million)，以百万 分之一(10-6)的质量为单位.常用于表示微量元 素的丰度； (3) 毫克/吨(mg/t)或ppb(parts per billion)，以十 亿分之一(10-9)质量为单位.常用于表示超微量 元素的丰度

5.绝对含量和相对含量
绝对含量单位 T kg 吨 千克 ％ ‰ ppm、μg/g、 g/T ppb、μg/kg 相对含量单位 百分之 千分之 百万分之 十亿分之 ×10-2 ×10-3 ×10-6 ×10-9
g
mg μg
克
毫克 微克
ng
pg
毫微克
微微克
ppt、pg/g
万亿分之
×10-12
地球化学中对常量元素（或称主要元素） 的含量一般用重量百分数（%），而对微 量元素则一般用百万分之一来表示。 表示方法：g/t(克/吨)、μg/g、ppm 1g/t = 1μg/g = 10-4% =10-6


已知Al的质量百分数为8.07%（质量丰度），Al 的原子量为26.98，Si的质量百分数为32.91% （质 量丰度）， 据前面的公式可求出Al的相对丰度：
RAl = {(8.07%/26.98)/(32.91%/28.09)}×106 = 255303 即当Si = 106个原子时，Al有255303个原子(≈ 0.255×106)

三种不同单位元素丰度中，质量丰度是最基本的 数据，原子丰度和相对丰度都可以根据质量丰度 换算取得。
将质量丰度换算为相对丰度： Ri={(Wi/ai)/(Wsi/28.09)}×106 Ri为任一元素的相对丰度， Wi为任一元素的质量 丰度， ai为任一元素的原子量， Wsi 为硅的质量 丰度，28.9为硅的原子量， ×106 是取Si原子数＝ 106。
2.矮行星：根据新定义，同样具有足够质量、呈圆球 形，但不能清除其轨道附近其他物体的天体被称为“ 矮行星”。 目前,符合这一定义的包括：谷神星、冥王星、齐娜 (Eris,2003UB313)，总计三颗。冥王星为什么降级？ 两种说法：1)因为冥王星未能清除柯伊伯带上邻近的小 天体，所以是一颗矮行星。 2)冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的 行星定义，因此被降级为“矮行星”。


但请大家注意：在欧美这两个词经常混用 事实上，如果严格区别的话，如果我们已知任一 元素在某自然体中分布量和丰度时, 据公式：Dij = Qij = Mj × Aij可以求出该自然体 的重量。 例如：已知锡在地壳内的分布量为41×1012t ，丰度为0.00017%，有:
Mj＝Dij/Aij=41×1012t/0.00017%≈24×1018t＝ 24×1024g
2、 分布（distribution） 分布是指元素在各个宇宙或地质体中（太阳、 行星、陨石、地球、地圈、地壳）整体中的含 量。
元素在地壳中的原始分布量与下列因素有关： 1） 元素的起源 2） 元素的质量 3） 原子核的结构、性质 4） 地球演化过程中的热核反应
3、 分配（partitioning）
6.研究元素丰度的意义
①元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据。可在同 一或不同体系中进行用元素的含量值来进行比较，通过纵向 （时间）、横向（空间）上的比较，了解元素动态情况，从 而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些地球化学概念。 从某种意义上来说，也就是在探索和了解丰度这一课题的过 程中，逐渐建立起近代地球化学。 ②研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重要素 材之一。宇宙天体是怎样演化的？地球又是如何演化的？地 壳中主要元素为什么与地幔中的不一样？这些研究都离不开 地球化学体系中元素丰度分布特征和规律。
注意：
★球粒陨石和少量无球粒陨石属原始陨石 （微星物质碎块）， ★石-铁陨石、铁陨石和多数无球粒陨石属 于分异型陨石，经过了岩浆侵入、喷出 ，岩浆结晶分异（具球粒陨石成分的物 质再熔融和分异）
第一章 太阳系和地球系统的元素丰度
本章内容

基本概念 元素在太阳系中的分布规律 地球的结构和化学成分 地壳中元素的丰度 区域地壳元素丰度研究

利用宇宙飞行器观察,直接测定或取样(如月球,火星等）
分析测定气体星云或星际间物质(极稀薄气体、极少量 尘埃） 分析研究宇宙射线(高强粒子：质子和α粒子、较重元素 原子核、电子、中微子、高能光子等）
宇航员
月球车
火星车
（二）陨石的化学成分
1.陨石定义与研究意义:
1)定义：落到地球上的行星物体碎块，即从行星际空 间穿越大气层到达地表的星体（流星体）残骸称 为陨石. （有一层黑色或深褐色熔壳。主要来自小行星
任一元素(i)在某一自然体(j)中的分布量(Dij)为： Dij = Qij = Mj × Aij 例如：铝在地壳中的分布量等于地壳总质量和铝的地 壳丰度值的乘积。 这样看来，在任一自然体中，全部化学元素的分布量 总和，应当等于该自然体的总质量。 而全部化学元素的丰度值总和理论上应当等于 100％。实际上是在100±e%的范围之内，这里e为允许 的相对误差范围。因此，元素丰度和元素分布量是两 个不同的概念。
带：小行星碎块和崩解的彗星残核，少量来自其它天体， 大小从显微质点到几十吨, 非洲戈巴铁陨石60t,是最
大的铁陨石,新疆铁陨石28吨,世界第3铁陨石;吉 林石陨石2.55t,是世界最大的石陨石）
南极和沙漠是陨石富集区！
在南极已采集15000块陨石 （为什么？不易风化、特殊的运移富集、醒目）
2）陨石研究意义：
1)
2)
3)
铁陨石：主要由金属Ni-Fe(>90%)和少量其它矿物 如磷铁镍钴矿[(Fe,Ni,Co)3P]、陨硫铁（FeS)、 镍碳铁矿（Fe,Ni ) 3C和石墨等组成。 石陨石：主要由硅酸盐矿物组成。根据它是否含 有细小而大致相近的球状硅酸盐结构而进一步分 为球粒陨石和无球粒陨石。 石-铁陨石：由数量大体相等的Ni-Fe和硅酸盐（ 主要是橄榄石，偶尔辉石）组成。
2. 陨石的基本分类
石陨石 Aerolite 石-铁陨Stonyiron Meteorite 铁陨石Iron Meteorite 球粒陨石 chondrite 约10%金属
无球粒陨石 achondrite
约1%金属
约50%金属
大于90%金属（ 铁、镍）
★玻璃陨石(雷公墨） 是陨石吗？
2. 陨石的基本分类（按成分、结构）
分配是指元素在各宇宙体或地质体内部各个部分 或区段中的含量。 地壳中元素的分配指的是地壳形成后，随着它的 演化、造山运动的更替，元素在地壳的各个不同部位 和各种地质体中的平均含量。这是元素在地壳各部分 不同的物理化学条件下，不断迁移的表现。 元素的分配取决于下列因素： 1） 地质作用中元素的迁移 2） 元素的化学反应 3） 元素电子壳层结构及其地球化学性质
3.宇宙元素丰度的研究途径

直接采样分析（如地壳岩石、各类陨石等）
CI陨石测非挥发性元素（准确度高） 光谱分析 (如据光谱波长和亮度测太阳表层元素丰度） 测挥发性元素 由物质的物理性质与成分的对应关系推算（如行星） （表面温度低，无法测光谱，据体积,质量,密度等对比）
3.宇宙元素丰度的研究途径
2）原子丰度-以原子百分数(原子％)来表
示。某元素的原子百分数是该元素的原 子数，在全部元素的原子数总和中所占 的百分数。

3）相对丰度：以原子数/106Si原子为单位。也 有采用原子数/104Si原子或原子数/102Si原子 为单位的。原子数/106Si原子单位常用于宇宙 元素丰度，宇宙丰度单位(Cosmic abundance unit)简称c.a.u.是取硅的原子数等于一百万 个(106)原子，并以此为基数，求出其它元素的 相对原子数。这种单位实际上就是各种元素的 原子数与一百万个硅原子的比值。
3.球粒陨石与无球粒陨石
（1）球粒陨石与无球粒陨石的区别
石陨石按是否含硅酸盐球粒分为球粒陨石和无球粒陨石 ★球粒陨石 球粒主要由橄榄石、辉石、（玻璃）组成 （球粒成因两种假说:非平衡热条件下，从热的、低密度 、部分电离的气体中直接凝聚说;星云凝聚物重熔说） 基质常由镍铁、陨硫铁(FeS)、斜长石、橄榄石、辉石 组成 ★无球粒陨石不含球粒，结构上成分上与前者也有差异（ 较粗，较贫金属Fe-Ni） 。
陨石是空间化学研究的重点对象，已有几百年的研 究历史，近几十年发展尤为迅速 ★是目前最易获取和数量最大的地外物质 ★研究太阳系的物质组成、起源与演化，对认识太阳 系早期演化历史有重要意义。 ★陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的“前生 物物质”，对探索生命前期的化学演化开拓了新的 途径 ★作为地球成分研究的对比标准(如稀土和微量元素标 准化及硫同位素国际标准)，帮助了解地球的;偏离黄道面角度较大
3.小天体：其他围绕太阳运转但不符合上
述条件的物体被统称为 “太阳系小天 体”（彗星,小行星,卫星,宇宙尘等）。
(一)太阳系元素组成的研究方法
1. 地球化学体系:
特点：A.一定空间范围、B.一定物化条件下特定物化 状态、C.有一定的时间连续性 2.地球化学体系总体化学组成研究法：因其通常具有复 杂结构，化学组成不均一，估算其总体化学组成的方 法有： ★用主体代表整体 ★已知系统各部分的成分后，用加权平均法求 ★在拟定的模型基础上，求系统的化学组成（如用陨石 对比法求地球的化学组成）