微量元素地球化学

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1、1.2 地球化学的发展 现代地球科学有三门基本学科：地质学、地球物理学和地球化学。大致在本世纪40年代末期和50年代初期，地球化学才成为一门独立成型的学科。这里，作为独立学科的重要标志是以学科命名的课程在一些大专院校开设，以学科命名的科研和教学单位开始出现，以及以学科命名的学术刊物问世等。当前许多重大的地学理论问题的解决，如地球的起源、全球板块构造理论、区域成矿问题分析等，都有赖于这三门基本学科的紧密配合。地球化学的发展大致经历两个主要阶段；一是经典地球化学阶段，着重研究元素的丰度、分布和迁移，研究

2、的手段主要是无机化学、晶体化学和分析化学的方法；二是近代地球化学阶段。随着各项技术的发展（宇航技术、高温高压实验技术、核物理探测技术等），地球化学的研究领域不断扩展，朝着地球内部和宇宙空间发展，形成了以研究地幔为对象的深部地球化学和研究陨石、月球、宇宙尘的宇宙化学。除研究元素外，还发展了同位素研究，建立了同位素地球化学。在研究手段上更加注意了物理化学、热力学和动力学的理论和方法，发展了各种地球化学的模式研究，形成了地球化学全面发展的新时期。 1.2.1 经典地球化学的三个代表人物 1.克拉克（F.W

3、.Clarke，1847—1931）美国化学家克拉克是地球化学的奠基者。他着重研究化学元素在地壳中的分布和丰度。他和他的同事华盛顿（H.S.Washin－gton）多次发表的《地壳的平均化学成分》和《地球化学资料》是最早的地球化学著作。克拉克的地球化学研究主要在美国地质调查所进行的。本世纪初在美国华盛顿的卡内基研究院建立了地球物理实验室和后来的地磁系（DepartmentofTerrestrialMagnetis，DTM）开辟了实验地球化学的新方向。2.维尔纳茨基（В.И.Верналскиǔ，18

4、63—1945）俄罗斯矿物学家维尔纳茨基开创了生物地球化学和同位素地球化学研究。发表了《地球化学概论》一书。他首先提出了地球化学旋迴的概念，并用它来阐述化学元素在前后相继的地球化学作用中的演变历史。他的学生费尔斯曼开创了区域地球化学和地球化学找矿方法。费尔斯曼发表的《俄罗斯地球化学》是一本经典的区域地球化学著作。费尔斯曼为了说明元素在迁移过程中的地球化学行为，提出了共生序数和晶格能等概念，并对控制元素迁移的各种因素和元素迁移的规律进行了研究。在莫斯科，设有维尔纳茨基地球化学和分析化学研究所，隶属于俄

5、罗斯科学院。3.戈尔德斯密特（V.M.Goldsmidt，1887—1947）挪威地质学家戈尔德斯密特在矿物晶体化学研究基础上，开创了微量元素地球化学的研究，提出了微量元素在矿物和岩石中的存在形成和分布规律。他提出了适合自然界矿物共生组合的戈氏相律。他用简洁的办法计算了地壳元素的丰度。他根据化学元素在陨石和地球物质中的分布，首次将元素进行地球化学分类。他赋予地球化学更广阔的研究领域和更深入的研究内容，他有远见地指出，地球化学不仅要研究元素的分布和丰度，而且要研究同位素的分布和丰度；不仅要研究地球的物

6、质成分，而且要研究宇宙的物质成分。他十分强调要研究那些支配元素和同位素分布的规律。戈尔德斯密特的这些观点。对现代地球化学的发展，产生了重大影响。他发表了一系列著作，他的遗著《地球化学》（1954）是一本经典的元素地球化学。戈尔德斯密特曾在德国哥廷根大学工作多年，现在该大学设有戈尔德斯密特地球化学研究所。70年代起，美国地球化学协会为了表彰对地球化学发展做出贡献的各国科学家，设立了戈尔德斯密特奖和克拉克奖，前者奖励有重大贡献的地球化学家，后者奖励有成就的年青地球化学工作者。 1.2.2 现代地球化学及

7、其发展 第二次世界大战结束后，特别是从60年代起，地球化学的发展有了很大的变化，进入了现代地球化学的阶段。1.现代地球化学的特点同经典地球化学阶段比较，现代地球化学的发展有下列特点：1）研究领域不断扩大，研究内容不断深化。现代地球化学把其研究领域从地上转向天上、从地表转入地下、从大陆转向海洋。有人形象地称为上天、入地、下海。它已成为现代地球化学的前沿领域，这是当代科学技术的发展对地球化学的要求，也是地球化学发展的必然结果。在不同的领域内，现代地球化学都得到了不同程度的深入发展；建立了元素丰度体系；提

8、出了更实用和有效的元素地球化学分类；提出了微量元素定量分配的理论模型；在同位素分馏作用中广泛应用了热力学的理论和方法；在地球化学循环中提出了箱式模型的原理和方法；各种放射成因同位素示踪体系的建立等。这些都表明地球化学作为一门独立学科，无论在理论上还是方法上都日趋成熟、完整和系统。2）人材、机构不断增加。经典的地球化学研究工作主要集中在美国、俄罗斯和德国等少数几个国家。现代地球化学无论是在发达国家或是发展中国家都得到了迅速的发展，各个国家相继建立地球化学研究机构、成立地