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化学进展丛书——地球化学进展 - 张本仁、傅家谟
出版日期:2005年4月
前言
本书是朱道本院士主编的《化学进展丛书》的分册之一。
地球化学是研究地球及有关天体化学组成、化学作用和化学演化的地学类学科，其实质就是地球系统的化学。地球系统物质运动是包含相互作用的力学、物理学、化学和生物学形式基础运动的复杂运动，所以探索地球形成、发展和演化不仅是力学和物理学问题，而且也是化学问题。力学控制着行星体的复杂运动，而化学使之千差万别、变幻莫测。虽然地球化学是地学与化学交叉的边缘科学，但是它要解决的科学问题与其他地学学科是相同的，即地球化学是以应用化学的观点、理论和方法去了解地球的形成和演化问题。
地球化学的研究与化学研究既具有共同性，又存在很大差异。两者的不同，不仅表现在地球体系及其各级子体系较一般化学体系的高度复杂性及不可比拟的时间和空间尺度，而且多数地球化学作用过程或者发生于地球深部，或者在地球历史时期中已经完成。对于这些作用过程，不能像化学研究那样由作用过程的始态到终态直接进行观察，而只能根据地球化学作用过程的产物和遗留在各类地质体中的痕迹（地球化学记录）追索过程机制和探索地球的演化，也就是说，地球化学研究主要是反序性质的。对于各级地球体系来说，进行类似化学体系实验的试剂添加和移出、物理化学条件的设置和变动以及不同步骤反应过程的连接等，均主要是靠力学性质的构造运动及系统所处的地球物理场和地球化学场（围岩及其物理化学性质）等自动（非人为）实现的，所以地球系统中的化学运动是与力学、物理学、生物学等形式运动相互依存、相互制约，甚至相互转化的。此外，地球的各级体系是有自己发展历史的，即在化学上是不断发展演化的，而化学体系和化学作用则无需谈论历史。
由于地球化学推动了地球科学各个方面研究的进展，它所获得的成果是极其丰硕和广泛的，在本书有限篇幅范围内是无论如何不可能涉及其万一的。本书选择近20年来地球化学在基本理论和方法技术方面的重要发展、在地球科学重要领域研究的新成果、在服务国民经济和社会发展方面的主要开拓创新等进行重点专题论述，而不再顾及地球化学学科体系的完整和内容的全面。
本书分“地球化学及无机地球化学”和“有机地球化学”上、下两篇。这样划分显然是人为的，为了便于书的撰写，而实际上地球系统，尤其是地球表层系统中无机、有机和生物地球化学作用常常是共存的，且相互影响和相互制约。
上篇虽然重点论述无机地球化学研究进展，但实际上它涵盖了地球化学的主要方面或基本框架，故称之为“地球化学及无机地球化学”。本篇包含10章，或者说包含10个方面的专题，它们重点反映了陨石化学、大陆地壳组成、地幔地球化学、地球化学动力学、稳定同位素地球化学、放射成因同位素地球化学、微量元素地球化学、矿床地球化学、地质流体地球化学和表生地球化学等领域研究的新进展和新成果。
下篇主要涉及有机地球化学。比较而言，有机地球化学仍是一门新兴的，由地球科学、有机化学和生物学等多学科相互渗透而迅速发展起来的分支学科。由于它与能源、矿产资源、海洋、环境、生命科学等重大应用和理论课题有着十分紧密的联系，特别是近十几年来，由于有机物提取、分离和分析技术的迅速进步，而显示出更加强大的生命力。本篇共分5章，或者说包含5个方面的专题，内容包括油气成因领域中的生烃动力学和成藏化学动力学，环境地球化学领域中的全球环境变化、大气挥发性有机物及持久性有机污染物，以及有机质在金属成矿过程中的作用等有机地球化学研究的最新进展。
本书上篇由张本仁负责，高山协助了组稿工作，张本仁对各章稿件进行了审核和统编，侯青叶进行了这10章计算机文件的修改及参考文献的核对和编排；下篇由傅家谟负责组稿、审核和统编，卢家烂协助完成了有关工作。
由于本书各章由不同作者撰写，涉及内容较广，文风笔调各异，加之编者水平所限，不足之处在所难免，敬希读者批评指正。
张本仁傅家谟
2004年10月化学进展丛书——地球化学进展目录
上篇地球化学及无机地球化学
第1章陨石学研究的进展与展望林杨挺3
11陨石的回收与类型3
111南极陨石的富集和回收4
112沙漠陨石的回收和陨石通量4
113陨石的化学岩石类型5
12太阳系外物质7
121太阳系外物质的发现7
122太阳系外物质的来源8
13陨石中的灭绝核素10
131灭绝核素存在的证据10
132灭绝核素的成因12
14太阳星云的形成与演化13
141太阳星云的模型13
142富Ca、Al包体：高温凝聚或熔融蒸发14
143Mg、Fe质硅酸盐球粒：太阳星云中的闪电熔融16
15小行星的演化Ⅰ：热变质18
16小行星的演化Ⅱ：熔融分异19
161HED族陨石：灶神星的岩浆活动19
162其他无球粒陨石20
17陨石中的高压矿物21
171冲击变质特征21
172高压矿物22
18月球陨石23
181岩石类型23
182月球的形成与演化23
19火星陨石24
191火星来源的证据24
192火星陨石的类型25
193火星的核幔壳形成与组成26
194火星的岩浆活动28
195水的存在与大气的演化28
110研究展望30
参考文献32
第2章大陆地壳组成研究的进展高山44
21大陆上地壳45
211研究方法45
212大陆上地壳化学组成48
22大陆深部地壳53
221研究方法53
222大陆中地壳成分54
223大陆下地壳成分57
23大陆地壳组成62
24大陆地壳组成对壳幔交换作用的指示67
参考文献71
第3章地幔地球化学研究进展徐义刚79
31大洋玄武岩的化学不均一性与双层地幔对流模式79
32地幔不均一性与洋壳再循环83
33某些自相矛盾的地幔地球化学问题（paradox）86
331Pb 同位素问题86
332He同位素问题87
34双层对流模式遇到的挑战与全地幔对流88
35新的地幔演化模型89
36大陆岩石圈地幔演化91
361大陆岩石圈地幔的年龄91
362大陆岩石圈地幔的年龄结构、生长和改造94
363地球早期历史——HfNd同位素证据95
364地球早期历史——PGE地球化学99
37小结和展望100
参考文献101
第4章地球化学动力学研究进展鲍征宇108
41引言108
42地球化学反应热力学平衡模型及应用110
43反应输运体系的动力学112
44断裂多孔岩石中的复杂反应流体动力学119
441多孔介质中平行裂隙系统模型120
442多孔介质中交叉裂隙系统模型122
443多孔介质中的渗透率124
444断裂多孔介质渗透率研究125
参考文献126
第5章稳定同位素地球化学郑永飞133
51平衡分馏系数133
511理论计算134
512经验估计136
52分馏系数的实验测定136
521同位素交换原理136
522热液交换实验138
523碳酸盐交换实验139
524CO2交换实验140
525矿物矿物流体交换实验143
526化学合成144
53影响矿物同位素性质的因素145
531温度145
532压力146
533化学成分147
534晶体结构148
535盐效应149
54矿物学反应机制的示踪150
55自然界矿物和岩石成因示踪152
56对同位素定年的制约154
参考文献156
第6章放射成因同位素地球化学及其应用研究进展李献华165
61同位素地质年代学及其应用研究进展165
611（UTh）/He热年代学165
61240Ar/39Ar年代学167
613UThPb年代学167
614RbSr年代学172
615SmNd年代学174
616LuHf年代学176
617ReOs年代学177
618不平衡铀系年代学177
62同位素地球化学及其应用研究进展178
621地球早期演化178
622显生宙大陆地壳增长180
623大陆深俯冲181
624沉积物物源分析与造山带演化、古大陆重建182
参考文献185
第7章微量元素地球化学研究进展赵振华199
71壳幔相互作用的微量元素地球化学记录199
711俯冲带的地球化学系统200
712底侵作用与拆沉作用212
713地幔柱构造215
72月球、地球的形成、演化及特殊成矿作用218
721月球的形成——来自地球月球体系的Nb/Ta系统的证据218
722陆壳和洋壳的形成220
723全球事件与成矿作用224
73微量元素示踪体系的进展226
731微量元素新示踪体系226
732稀土元素（REE）234
733珊瑚的SrU体系——古海洋温度计239
参考文献240
第8章矿床地球化学研究进展蒋少涌，姜耀辉，赵葵东249
81高新测试方法与技术及其在矿床学中的应用249
82成矿物质来源研究进展250
821成矿物质多来源250
822成矿过程复杂性252
823成矿物质来源的同位素示踪新技术254
83成矿流体来源研究进展258
831氢氧同位素在示踪成矿溶液来源和水岩交换方面的研究259
832地幔流体成矿作用研究259
833流体包裹体研究261
84成矿年代研究进展261
841传统的矿床定年方法262
842金属矿床的直接定年方法263
85传统成矿理论受到挑战267
851分散元素成矿理论267
852地球化学急变带理论267
853现代海底成矿理论267
854铜镍硫化物矿床成矿理论268
855海底生物圈与微生物成矿作用理论268
参考文献269
第9章地质流体作用地球化学研究最新进展刘丛强276
91地质流体作用地球化学研究的重要意义276
911地球内部流体及其作用276
912推进固体地球科学研究的进展277
913解决社会经济可持续发展中矿产资源问题277
914地质流体作用研究发展概况278
92地质地球化学过程中的流体279
921流体系统及其模拟的物理化学（PVTX）性质279
922流体组分浓度及其控制因素280
923流体运移与水岩相互作用282
93造山带流体系统283
931造山带流体运移及驱动因素283
932流体组成、来源和成因284
933板块俯冲过程中的流体作用286
934造山带流体作用与成矿287
94盆地流体系统288
941盆地流体及其研究意义288
942盆地流体化学组成及其成因289
943大陆地热和洋中脊热液流体291
944流体运移与成矿291
95地幔流体系统293
951地幔流体地球化学特征293
952地幔氧逸度与流体组成294
953地幔流体矿物之间的元素分配294
954地幔流体成因295
955壳、幔流体参与地壳成矿作用297
96流体包裹体分析技术与流体作用理论研究进展298
961单个流体包裹体分析技术298
962包裹体成分的激光拉曼光谱分析进展299
963单个流体包裹体成分的激光熔蚀等离子质谱研究进展300
参考文献301
第10章表生地球化学研究进展陈骏309
101大陆风化与全球气候变化309
1011新生代气候变化的证据和原因310
1012化学风化与气候变化的成因联系312
1013青藏高原的隆起与大陆风化速率的增加313
1014新的研究进展314
102微生物地球化学316
1021环境微生物地球化学317
1022分子微生物地球化学319
1023微生物地球化学动力学321
103纳米地球化学322
1031从纳米尺度认识地球化学过程323
1032从纳米尺度揭示生物地球化学作用323
1033发现纳米孔的地球化学作用324
104遥感地球化学325
1041遥感地球化学数据获取技术的建立326
1042遥感地球化学数据分析技术的改进326
1043遥感地球化学应用领域的扩大328
参考文献329下篇有机地球化学
第11章全球环境变化的同位素标记洪业汤339
111概述339
112全球环境变化与地球系统科学339
1121全球变化的含义339
1122地球系统科学的出现——研究地球环境变化的全球观点341
113稳定同位素与放射性同位素342
1131用于环境变化研究的稳定同位素343
1132用于环境变化研究的放射性同位素344
114全球环境变化的同位素示踪346
1141同位素与全球气温变化研究346
1142同位素与季风活动349
1143同位素与全球植被类型变化351
1144同位素与陆气交换研究353
1145同位素与太阳活动变化354
参考文献359
第12章油气成烃成藏地球化学研究进展邹艳荣，彭平安361
121油气成烃地球化学361
1211概述361
1212新的热解实验技术361
1213油气成烃动力学研究进展363
1214油气成烃过程研究中几个值得关注的问题367
122油气成藏地球化学369
1221油气的运移方向369
1222油气成藏期次371
1223天然气稳定碳同位素动力学研究372
1224成藏时间的确定——伊利石矿物绝对定年373
123油气成烃成藏后的变化373
1231原油的生物降解373
1232储层内原油裂解374
1233硫酸盐的热化学还原(TSR)376
参考文献379
第13章持久性有机污染物（POPs）的环境地球化学
张干，盛国英，傅家谟，彭平安，杨琛383
131POPs的环境地球化学性质384
1311POPs的化学组成和结构特点384
1312POPs的半挥发性386
1313POPs的环境持久性386
1314POPs的疏水性/亲脂性386
132POPs的赋存状态、地质吸附剂与吸附解吸387
133POPs的区域和全球排放与残留清单389
134POPs在区域与全球尺度下的地球化学循环390
1341POPs的全球分馏和冷凝模型390
1342POPs的大气土壤交换和大气水交换392
1343POPs海洋生物地球化学泵392
1344生物迁徙和渔业影响393
1345POPs的大气植物交换393
135环境中POPs的地球化学示踪394
1351分子标志物394
1352手性化合物396
136POPs的生物富集与食物链放大396
137结语397
参考文献398
第14章大气挥发性有机物研究进展
王新明，盛国英，傅家谟403
141大气中重要的挥发性有机物及其分析404
1411大气中重要的挥发性有机污染物404
1412大气中挥发性有机物分析405
142VOCs与空气中二次污染物406
1421VOCs与近地面空气中臭氧406
1422VOCs与二次气溶胶生成/非均相反应408
143VOCs与臭氧层破坏410
144VOCs与全球气候变化411
145VOCs的暴露与健康影响413
146结语413
参考文献414
第15章有机质在金属成矿中的作用研究进展
卢家烂，傅家谟424
151金属矿床中有机质的基本特征424
152关于金属矿床中有机质分类方案的建议426
153关于与有机质有成因联系的金属矿床类型428
1531CGOM型矿床的定义428
1532关于CGOM型矿床的分类方案428
154关于金属矿床中有机质的研究方法429
155有机质与金属元素相互作用431
156沉积有机质生成世代与金属元素的命运433
157有机质参与下的几个重要成矿事件434
参考文献437 本书适合从事化学及相关学科领域的科研工作者和大专院校教师阅读，也可作为有关专业研究生、高年级本科生以及相关科技管理部门和企业部门人员的参考书。化学进展丛书——地球化学进展内容介绍:
本书是《化学进展丛书》分册之一，着重从地球系统化学的角度，介绍和论述近年来地球化学在基础理论、方法技术及应用领域开拓等方面所取得的重要发展和成就，其中包括我国在相应领域的若干研究成果。
本书内容包括陨石化学、大陆地壳化学组成、地幔地球化学、地球化学动力学、稳定和放射性同位素地球化学、微量元素地球化学、矿床地球化学、表生地球化学、环境同位素地球化学等领域，以及有机地球化学在环境持久性有机污染物、大气挥发性有机物、油气资源成烃成藏与金属成矿等方面的研究进展及最新成果。
自20世纪80年代以来，地学逐步跨入了以整个地球为对象的地球系统科学发展阶段，同时能源、矿产资源和环境问题已经成为制约我国经济和社会可持续发展的战略性因素。本书试图反映地球化学对地学这一发展趋势的响应，以及地球化学为解决这些有关经济和社会发展的重大问题所做的努力。
本书适合从事化学及相关学科领域的科研工作者和大专院校教师阅读，也可作为有关专业研究生、高年级本科生以及相关科技管理部门和企业部门人员的参考书。
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