第一章太陽系中化學元素的豐度§1元素豐度概念通常將化學元素在宇宙體或地球化學系統中（如地球、地球各圈層或各個地質體等）的平均含量稱之為豐度。

絕對含量和相對含量絕對含量單位相對含量單位T噸％百分之×10-2kg千克‰千分之×10-3g克

mg毫克ppm、μg/g、g/T百萬分之×10-6μg微克ppb、μg/kg十億分之×10-9ng毫微克ppt、pg/g萬億分之×10-12

地球化學中對常量元素（或稱主要元素）的含量一般用重量百分數（%），而對微量元素則一般用百萬分之一來表示。表示方法：g/t(克/噸)、μg/g、ppm1g/t=1μg/g=10-4%=10-6研究元素豐度的意義①元素豐度是每一個地球化學體系的基本數據?？稍谕换虿煌w系中進行用元素的含量值來進行比較，通過縱向（時間）、橫向（空間）上的比較，了解元素動態情況，從而建立起元素集中、分散、遷移活動等一些地球化學概念。從某種意義上來說，也就是在探索和了解豐度這一課題的過程中，逐漸建立起近代地球化學。②研究元素豐度是研究地球化學基礎理論問題的重要素材之一。宇宙天體是怎樣起源的？地球又是如何形成的？地殼中主要元素為什么與地幔中的不一樣？生命是怎么產生和演化的？這些研究都離不開地球化學體系中元素豐度分布特征和規律?！?元素在太陽系中的豐度

大量的科學事實已證明地球與太陽系是聯系的，因此可以從太陽系的形成過程來研究地球的演化過程。從元素在太陽系中的豐度特征來研究元素在地球中豐度特征的變異。通過太陽系及其它星球及隕石、月球的認識，促進了對地球早期演化過程的了解。一、太陽系或宇宙中元素豐度的研究方法1、

太陽其它星系的幅射譜線的研究由于太陽表面溫度極高，各種元素的原子都處于激發狀態，并不斷地輻射出各自的特殊光譜。例如：

Pb2170?，Ag3281?，Au2428?

太陽光譜的譜線數和它們的波長主要取決于太陽表層中所存在的元素，而這些譜線的亮度則取決于以下因素：

1）元素的相對豐度；2）溫度平共處；3）

壓力在溫度和壓力固定的條件下，元素豐度愈大，則譜線的亮度愈強。光譜分析儀太陽光譜2、隕石的研究隕石是落到地球上的行星物體的碎塊，天文學和化學方面的證據都說明，太陽系和地球具有共同的成因。因此，隕石的化學成分是估計太陽系元素豐度以地球整體和地球內部化學組成最有價值的依據。隕石是空間化學研究的重要對象，具有重要的研究意義：

①它是認識宇宙天體、行星的成分、性質及其演化的最易獲取、數量最大的地外物質；②也是認識地球的組成、內部構造和起源的主要資料來源；③隕石中的60多種有機化合物是非生物合成的“前生物物質”，對探索生命前期的化學演化開拓了新的途徑；④可作為某些元素和同位素的標準樣品（稀土元素，Pb、Nd、Os、S同位素等）。隕石類型

鐵隕石石隕石

隕石主要是由鎳-鐵合金、結晶硅酸鹽或兩者的混合物所組成，按成份，分為三類：

1）鐵隕石（siderite）。主要由金屬Ni,Fe（占98%）和少量其他元素組成（Co,S,P,Cu,Cr,C等）。

2）石隕石（aerolite）。主要由硅酸鹽礦物組成（橄欖石、輝石）。這類隕石按照它們是否含有球粒硅酸鹽結構，可進一步分為兩類：球粒隕石和無球粒隕石。

3）鐵石隕石（sidrolite）。由數量上大體相等的Fe－Ni和硅酸鹽礦物組成，是上述兩類隕石的過渡類型。隕石大都是石質的，但也有少部分是碳質，碳質球粒隕石對探討生命起源的研究和探討太陽系元素豐度等各個方面具有特殊的意義。Allende碳質球粒隕石的元素豐度幾乎與太陽中觀察到的非揮發性元素豐度完全一致，因此，碳質球粒隕石的化學成分已被用于估計太陽系中揮發性元素的豐度。CⅠ型碳質球粒隕石元素豐度與太陽元素豐度對比(據涂光熾，1998)

隕石的主要礦物組成：Fe、Ni合金、橄欖石、輝石等。隕石中共發現140種礦物，其中39種在地球（地殼淺部）上未發現。如褐硫鈣石CaS，隕硫鐵FeS。這說明隕石是在缺水、氧的特殊物理化學環境中形成的。隕石的平均化學成分

要計算隕石的平均化學成分必須要解決兩個問題：首先要了解各種隕石的平均化學成分；其次要統計各類隕石的比例。各學者采用的方法不一致。（V.M.Goldschmidt采用硅酸鹽：鎳-鐵：隕硫鐵=10：2：1）。隕石的平決化學成分計算結果如下：基本認識：O、Fe、Si、Mg、S、Ni、Al、Ca是隕石的主要化學成分。

根據對世界上眾多各類隕石的研究，一些基本認識是趨于公認：①它們來自某種曾經分異成一個富金屬核和一個硅酸鹽包裹層的行星體，這種天體的破裂就導致各類隕石的形成；②石隕石與地球上的基性、超基性火山巖礦物組成和化學成分相似，鐵隕石與地核的化學成分相似，隕石的母體在組成上、核結構上與地球極為相似；③各種隕石分別形成于不同的行星母體；④隕石的年齡與地球的年齡相近（隕石利用鉛同位素求得的年齡是45.5±0.7億年）；⑤隕石等地外物體撞擊地球，將突然改變地表的生態環境誘發大量的生物滅絕，構成了地球演化史中頻繁而影響深遠的突變事件，為此對探討生態環境變化、古生物演化和地層劃分均具有重要意義。3、宇航事業

50年代以來，人們相繼發射了人造地球衛星和各種地球探測器，對地球高層大氣的成分進行了測定。另外，還對水星、金星、火星、木星、土星及其衛星大氣層的結構和成分進行了探測。1969年阿波羅-11登月，采集月球樣品380Kg,使得人們對月球的化學成分、內部結構、演化歷史增添了許多新的知識。宇航員月球車火星車4、根據星體的密度和行星表面天文觀察資料間接推斷化學成分

測量星體的密度，而密度與物質成分相關。例如：地球的平均密度為5.52,鐵鎳相占31.5%二、元素在太陽系或宇宙中的豐度規律

1、太陽系的行星和周圍的星體化學成分相似，物質成分是統一的。

2、發現了碳質球粒隕石與太陽系中的元素比例幾乎一樣，認為碳質球粒隕石原始分異最小，能代表太陽系的原始物質成分。

3、非揮發份元素可參考碳質球粒隕石，而揮發性的元素可參考太陽光譜元素在太陽系中的元素豐度：

當把太陽系中元素豐度值取對數分別與對應其原子序數（Z）、原子核的中子數（N）或原子核的質量數（A）作圖，具有以下規律：1）元素的豐度隨著原子序數增大而減小。元素豐度開始迅速降低，然后，在Z>45的區間近似變為水平線。元素豐度與原子核的質量數和中子數之間，也分別存在類似的關系。2）原子序數為偶數的元素豐度大大高于相鄰原子序數為奇數的元素豐度。同時具有偶數質量數（A）或偶數中子數（N）的同位素或核類的豐度也總是高于相鄰具有奇數A或N的同位素或核類。這一規律稱為奧多-哈根斯法則。3）質量數為4的倍數的核類或同位素具有較高的豐度，原子序數或中子數為“約數”（2、8、20、50、83、126等）的核類或同位素分布最廣、豐度最大。例如：4He(Z=2,N=2),16O(Z=8,N=8),40Ca(Z=20,N=20),140Ce(z=58,N=82)4）三種低原子序數的元素Li,Be,B，在豐度曲線上出現虧損。5）與元素豐度的正常關系，Fe顯示出過剩的特征。6）含量最高的元素為H,He