元素丰度的概念

2025-02-09 00:41:38

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回答1：

2.1.1.1 元素丰度

元素丰度（abundance of elements）是指化学元素在一定自然体系中的相对平均含量。这里的自然体系，可以是太阳、地球、月球、行星等天体，也可以是地壳、地幔、水圈、大气圈、生物圈等地球的各个圈层体系，但地球化学研究中常常指次级的天然地质体系，如岩浆岩、沉积岩、变质岩等，有时还指更低层次的自然体系，如不同岩石单位、某地层单位、某生物种群以及某物种等等。研究地球及其圈层的元素丰度，本教材常用某岩石作为自然体系，因为对于微量元素而言，样品所代表的地质体本身就是一个宏观的体系。经典地球化学就是在研究地壳元素丰度的基础上发展起来的。1889年美国化学家F.W.克拉克发表了第一篇关于元素地球化学分布的论文，他将来自不同大陆岩石的许多分析数据分别求得平均值，进而得出陆壳中元素的丰度。为了表彰他的卓越贡献，国际地质学会将地壳元素丰度命名为“克拉克值”。

不同自然体系的元素丰度，是根据组成该体系的主要物质的化学成分，用加权平均法计算出来的。例如，岩石是组成地壳的主要物质，地壳元素丰度就是根据各种岩石的化学成分用加权平均法求得的。

计算元素丰度可采用不同的单位，按照计算单位的不同，元素丰度可分为质量丰度、原子丰度和相对丰度。质量丰度以重量单位表示；原子丰度以原子百分数表示；相对丰度以相对于一百万个硅原子数表示，单位写作原子数/10⁶Si原子。其中质量丰度单位是最基本的数据，它是直接从自然体系中主要物质的化学成分计算出来的数值，原子丰度和相对丰度都是根据质量丰度换算出来的。

用不同计算单位表示的元素丰度，各有不同的用途。例如，质量丰度常用来表示自然体系的背景值，或用来求出任一元素在自然体系中的分布量；原子丰度可用来求出各元素在自然体系中的同位素丰度，以及原子或离子的体积百分数；相对丰度则主要是用来对比两个或两个以上自然体系的原子数。

在过去的地球化学文献中，常以ppm作为质量丰度单位。它表示百万分之一，即1ppm＝1g/t＝1×10^–6。现在我国规定用1×10^–6或1×10^–4%表示质量丰度单位，国际上仍广泛用ppm为质量丰度单位。由于宇宙元素丰度常常以相对丰度表示，所以又称相对丰度单位（原子数/10⁶Si原子）为宇宙丰度单位，缩写成Cau。

在微量元素地球化学研究中，元素丰度是该自然体系（可以是某岩石，下同）中某一种元素的含量，用符号C表示。

2.1.1.2 元素丰度的广义概念

元素丰度是该自然体系中i个元素含量的幂函数的连乘，用符号A表示

地球化学原理与应用

对于元素含量，当i＝1，n＝1时

A＝C

由上式，元素的含量常用符号C表示。除元素的含量外，由式（2.1）知，常见的广义的元素丰度（用符号A表示）还包括：

1）该自然体系中某两种元素含量的比值（如：Th/U）称元素含量比。此时C₁＝Th含量，C₂＝U含量；幂 n₁＝1，n₂＝－1，则：

A＝C₁/C₂

2）该自然体系中某种元素含量的倒数（如：1/La），称元素含量倒数。此时i＝1，幂n＝－1，则：

A＝1/C

3）该自然体系中某两种或两种以上元素含量的乘积（如：Sm·Tb）称元素含量积。此时含量C₁＝Sm，含量C₂＝Tb；幂n₁＝n₂＝1，则：

A＝C₁×C₂

4）该自然体系中某种元素含量的平方值（如：Ce²）称元素含量平方。此时i＝1，n＝2，则：

A＝C²

5）该自然体系中某种元素含量的开方值，称元素含量方根。此时i＝1，n＝1/2，则：

A＝C^1/2

6）该自然体系中两种以上元素有积、商、平方和开方值的多种组合，其中一类组合：

A＝C₁/（C₂×C₃）^1/2

式中元素的广义丰度A称C₁异常，如Eu异常：

Eu^o＝Eu/（Sm×Gd）^1/2

此时，元素的广义丰度A＝Eu^o；i＝1，2，3；C₁＝Eu，C₂＝Sm，C₃＝Gd；幂n₁＝1n₂＝n₃＝－1/2。

另一类组合：

A＝（C₁×C₂）/（C₃×C₄）

式中元素的广义丰度A称C₁C₂异常，如Sm Tb异常或中稀土异常：

M^o＝（Sm×Tb）/（La×Yb）

此时，A＝M^o；i＝1，2，3，4；C₁＝Sm，C₂＝Tb，C₃＝La，C₄＝Yb；幂n₁＝n₂＝1，n₃＝n₄＝－1。

回答2：

元素的丰度：指元素在任何宇宙或地质体（太阳、行星陨石、地球、地壳、侵入体等地球化学体系）中的平均含量。元素在太阳系的平均含量称为元素的宇宙丰度，在整个地球中的平均含量称为元素的地球丰度（或地球的元素丰度），在地壳中的平均含量称为元素的地壳丰度（或地壳的元素丰度），在某一岩体中的平均含量称为该岩体的元素丰度。

回答3：

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