化學元素豐度

A. 化學元素在地殼中的豐度

1.地殼中元素的豐度——克拉克值某種元素在地殼中的平均含量稱為豐度（或克拉克值），即：

某元素豐度（克拉克值）

通常用重量百分數（%）、ppm（百萬分之一）或g·t^-1表示，換算關系為：

1ppm（10^-6）=0.0001%=1g·t^-1=1㎎·L^-1（對水）

美國學者克拉克（F.W.Clarke）和助手華盛頓（H.S.Washington），最早系統地研究了元素在地殼中的分布和豐度，他們選用了5159個火成岩和676個沉積岩的化學全分析資料進行了研究，並於1924年，最先發表了地殼中16km深度內各種化學元素的平均含量值。後人為了紀念他們的功績，把元素在地殼中的平均含量，即豐度，稱為克拉克值。地殼中元素平均含量研究的代表性成果為地殼元素豐度表（見附錄Ⅱ）。

通常，人們把地殼中元素豐度大於1%的元素稱之為主要元素，豐度在0.1—1%的元素稱為次要元素，小於0.1%的稱為微量（稀有）元素。從附錄Ⅱ可以看出，對地殼中豐度較大的元素來說，各家確定的數據基本接近，只是稀有分散元素的數據有所差異。造成這種差異的原因，除分析技術誤差外，可能還與不同作者所選用樣品的代表性及計算方法的不同有關。

2.地殼中元素豐度特徵的分析

從地殼中各元素豐度（附錄Ⅱ）可看出，地殼中元素的相對平均含量是極不均勻的。豐度最大的元素O（47.0%），約佔地殼總重量的二分之一，豐度最小的元素Rn（7×10^-14%）僅重n·10t，前者的含量相當於後者含量的10¹⁷倍。若按克拉克值把各種元素按遞減的順序排列，則豐度大、分布廣的前3種元素（O、Si、Al）的重量佔地殼總重量的84.55%；前8種元素（O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg）的總重量佔地殼總重量的99.03%（圖3-1）；前15種元素的重量則佔地殼總重量的99.61%；剩餘的77種元素的總重量僅佔地殼總重量的0.39%。微量元素在地殼中的分布也是不均勻的，它們的豐度相差可達10⁷倍。

3.元素克拉克值的地球化學意義

元素的克拉克值反映了地殼的平均化學成分，確定著地殼中各種地球化學過程的總背景。它為地球化學提供了衡量元素集中分散及其程度的標尺。因此，在分析地殼中元素遷移、集中和分散時，必須考慮元素克拉克值這一重要因素。

在討論元素的集中和分散時，B.И.維爾納茨基提出了「濃度克拉克值」的概念，即：

某元素濃度克拉克值

K_k反映了某元素在地質體中濃集的程度。當K_k＞1時，意味著該元素在某地質對象中集中；當K_k＜1時，則意味著分散了。例如，Mn的克拉克值為0.1%，而在軟錳礦（含Mn達63.2%）中，Mn的濃度克拉克值K_k=632，這說明錳元素在軟錳礦中集中。因此，濃度克拉克值是衡量元素集中或分散程度的標尺，它在地球化學理論研究或成礦實踐中，都具有重要意義。

圖3-1地殼中化學元素的分布（據維諾格拉多夫，1962年）

B. 什麼是豐度

「豐度 （即為該元素在自然體中的豐度abundance of elements）是指一種化學元素在某個自然體中的重量占這個自然體總重量的相對份額（如百分數）。豐度表示方法主要分為重量豐度、原子豐度和相對豐度。詞條詳細介紹了研究元素豐度的意義、發現歷史、以及地殼元素豐度等內容。」

C. 豐度是什麼化學元素的豐度

豐度指 存在於自然界的某一元素的某種同位素量，通常以占該元素的所有同位素總量的百分數表示。

D. 元素的豐度是什麼意思

元素的豐度一般是針對地殼而言的.
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意思就是說：某種元素在地殼中的相對含量.

請採納~

E. 豐度的地殼元素豐度

元素 化學
符號 大陸上地殼 大陸中地殼 大陸下地殼 大陸地殼整體 大洋地殼 年
產量 氧 O 46.60% 47.40% 46% 46.71% 46.1% 100,000,000 噸 硅 Si 27.72% 27.71% 27% 27.69% 28.2% 3,880,000 噸 鋁 Al 8.13% 8.20% 8.2% 8.07% 8.23% 15,000,000 噸 鐵 Fe 5.00% 4.10% 6.3% 5.05% 5.63% 716,000,000 噸 鈣 Ca 3.63% 4.10% 5.0% 3.65% 4.15% 112,000,000 噸 (CaO) 鈉 Na 2.83% 2.30% 2.30% 2.75% 2.36% 200,000 噸 鉀 K 2.59% 2.10% 1.50% 2.58% 2.09% 200 噸 鎂 Mg 2.09% 2.30% 2.90% 2.08% 2.33% 350,000 噸 鈦 Ti 0.44% 0.56% 0.66% 0.62% 0.56% 99,000 噸 氫 H 0.14% N/A 0.15% 0.14% 0.14% 磷 P 0.12% 1000 ppm 1000 ppm 1300 ppm 1050 ppm 153,000,000 噸 錳 Mn 0.10% 950 ppm 1100 ppm 900 ppm 950 ppm 6,220,000 噸 氟 F 0.08% 950 ppm 540 ppm 290 ppm 585 ppm 鋇 Ba 500 ppm 340 ppm 500 ppm 425 ppm 6,000,000 噸 碳 C 0.03% 480 ppm (0.048%) 1800 ppm (0.18%) 940 ppm 200 ppm (0.020%) 8,600,000,000 噸 鍶 Sr 370 ppm 360 ppm 370 ppm 137,000 噸 硫 S 0.05% 260 ppm 420 ppm 520 ppm 350 ppm 54,000,000 噸 鋯 Zr 190 ppm 130 ppm 250 ppm 165 ppm 7,000 噸 鎢 W 160.6 ppm 190 ppm 1.25 ppm (?) 45,100 噸 釩 V 0.01% 160 ppm 190 ppm 120 ppm 7,000 噸 氯 Cl 0.05% 130 ppm 170 ppm 450 ppm 145 ppm 鉻 Cr 0.01% 100 ppm 140 ppm 350 ppm 102 ppm 4,000,000 噸 銣 Rb 0.03% 90 ppm 60 ppm 90 ppm 只作研究用途 鎳 Ni 80 ppm 90 ppm 190 ppm 84 ppm 1,300,000 噸 鋅 Zn 痕量 75 ppm 79 ppm 70 ppm 5,020,000 噸 銅 Cu 0.01% 50 ppm 68 ppm 60 ppm 6,450,000 噸 鈰 Ce 68 ppm 60 ppm 66.5 ppm 24,000 噸 釹 Nd 38 ppm 33 ppm 41.5 ppm 7,300 噸 鑭 La 32 ppm 34 ppm 39 ppm 12,500 噸 釔 Y 30 ppm 29 ppm 33 ppm 400 噸 氮 N 0.005% 25 ppm 20 ppm 19 ppm 44,000,000 噸 鈷 Co 痕量 20 ppm 30 ppm 25 ppm 17,000 噸 鋰 Li 20 ppm 17 ppm 20 ppm 39,000 噸 鈮 Nb 20 ppm 17 ppm 20 ppm 15,000 噸 鎵 Ga 18 ppm 19 ppm 19 ppm 30 噸 鈧 Sc 16 ppm 26 ppm 22 ppm 0.50 噸 鉛 Pb 14 ppm 10 ppm 14 ppm 2,800,000 噸 釤 Sm 7.9 ppm 6 ppm 7,05 ppm 700 噸 釷 Th 12 ppm 6 ppm 9.6 ppm 31,000 噸 鐠 Pr 9.5 ppm 8.7 ppm 9.2 ppm 2400 噸 硼 B 痕量 950 ppm (?) 8.7 ppm 10 ppm 1,000,000 噸 釓 Gd 7.7 ppm 5.2 ppm 6.2 ppm 400 噸 鏑 Dy 6 ppm 6.2 ppm 5.2 ppm 100 噸 鉿 Hf 5.3 ppm 3.3 ppm 3.0 ppm 50 噸 鉺 Er 3.8 ppm 3.0 ppm 3.5 ppm 500 噸 鐿 Yb 3.3 ppm 2.8 ppm 3.2 ppm 50 噸 銫 Cs 3 ppm 1.9 ppm 3 ppm 20 噸 鈹 Be 2.6 ppm 1.9 ppm 2.8 ppm 364 噸 錫 Sn 痕量 2.2 ppm 2.2 ppm 2.3 ppm 165,000 噸 銪 Eu 2.1 ppm 1.8 ppm 2.0 ppm 400 噸 鈾 U 無 1.8 ppm 2.7 ppm 鉭 Ta 2 ppm 1.7 ppm 2.0 ppm 840 噸 鍺 Ge 1.8 ppm 1.4 ppm 1.5 ppm 80 噸 鉬 Mo 痕量 1.5 ppm 1.1 ppm 1.2 ppm 80,000 噸 砷 As 1.5 ppm 2.1 ppm 1.8 ppm 47,000 噸 鈥 Ho 1.4 ppm 1.2 ppm 1.3 ppm 10 噸 鋱 Tb 1.1 ppm 0.94 ppm 1.2 ppm 10 噸 銩 Tm 0.48 ppm 0.45 ppm 0.52 ppm 50 噸 溴 Br 0.37 ppm 3 ppm 2.4 ppm 330,000 噸 鉈 Tl 0.6 ppm 0.530 ppm 0.850 ppm 30 噸 銻 Sb 0.2 ppm 0.2 ppm 0.2 ppm 53,000 噸 碘 I 痕量 0.14 ppm 0.490 ppm 0.450 ppm 12,000 噸 鎘 Cd 0.11 ppm 0.15 ppm 0.15 ppm 13,900 噸 銀 Ag 0.070 ppm 0.080 ppm 0.075 ppm 9950 噸 汞 Hg 0.05 ppm 0.067 ppm 0.085 ppm 8400 噸 硒 Se 痕量 0.05 ppm 0.05 ppm 0.05 ppm 600 噸 銦 In 0.049 ppm 0.160 ppm 0.250 ppm 75 噸 鉍 Bi 0.048 ppm 0.025 ppm 0.0085 ppm 6000 噸 碲 Te 0.005 ppm 0.001 ppm 0.001 ppm 215 噸 鉑 Pt 0.003 ppm 0.037 ppm 0.005 ppm 30 噸 金 Au 0.0011 ppm 0.0031 ppm 0.004 ppm 1,400 噸 釕 Ru 0.001 ppm 0.001 ppm 0.001 ppm 0.12 噸 鈀 Pd 0.0006 ppm 0.0063 ppm 0.015 ppm 24 噸 錸 Re 0.0004 ppm 0.0026 ppm 0.0007 ppm 4.5 噸 銠 Rh 0.0002 ppm 0.0007 ppm 0.001 ppm 3 噸 鋨 Os 0.0001 ppm 0.0018 ppm 0.0015 ppm 0.06 噸 銥 Ir 0.0000003 ppm (?) 0.0004 ppm 0.001 ppm 3 噸

F. —、地殼中化學元素的豐度

礦物是自然界的天然產物，化學元素是形成礦物的物質基礎。顯然，地殼中化學元素的豐度（abundance）與礦物的形成、礦物的化學成分有著密切的關系。

化學元素在地殼中的分布是極不均勻的。最多的氧（O）與最少的氡（Rn）元素的含量竟相差10¹⁸倍。國際上將各種化學元素在地殼中的平均含量（即元素在地殼中的豐度）之百分數稱為克拉克值（clarke value）。具體表示時，可有質量百分數（weight percent），即質量克拉克值；也可用原子百分數（atom percent），即原子克拉克值。表12-1列出了常見8種元素的克拉克值。

表12-1 常見8種元素的克拉克值

由表12-1可以看出，地殼總質量中，氧佔了46.6%，硅佔27.72%；而含量多的前8種元素占 99%以上。事實上，在地殼中確實是以 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等元素組成的含氧鹽和氧化物礦物分布最廣，其中特別是硅酸鹽礦物，占礦物總種數的24%，佔地殼總質量的3/4；而氧化物礦物，占礦物種總數的14%，佔地殼總質量的17%。

礦物的形成，除與化學元素的豐度有關外，還決定於元素的地球化學性質。有些元素，如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等，雖然豐度很低，但趨於集中，形成獨立的礦物種，甚至富集成礦床，這些元素稱為聚集元素（aggregated element）；而Rb、Cs、Ga、In、Sc等元素的豐度雖遠比上述元素為高，但趨向於分散，很少能形成獨立的礦物種，而是常常作為微量的混入物賦存於主要由其他元素所組成的礦物中，這些元素稱為分散元素（dispersed element）。

G. 什麼是豐度！！！！！！！！！！

即濃縮鈾的純度。

伊朗今年5月8日宣布中止履行伊核協議部分條款，不再對外出售重水和濃縮鈾；同時，伊朗擬在60天內與伊核協議其他簽字方談判伊方權益問題，若訴求得不到滿足，伊方將不再限制鈾濃縮活動的產品豐度。

伊朗7月1日宣布，突破300公斤低豐度濃縮鈾的儲量限制。7日，卡邁勒萬迪宣布伊朗將提高濃縮鈾生產豐度，不再受伊朗核問題全面協議對伊朗只能生產豐度上限為3.67%濃縮鈾規定的限制。

(7)化學元素豐度擴展閱讀

由於每一步都只是對鈾氣體混合物進行少量凈化，因此濃縮過程基本只會選用運行效率最高的離心機。否則，即使生產少量的純鈾-235也會變得非常昂貴。

而設計和製造這些離心管，已經超出許多國家能承受的經費和技術水平。 這些管子需要特殊類型的鋼或復合材料，以承受極端的旋轉壓力，必須製造完美的圓柱形，以最大限度地提高效率。製造過程需要特殊的機器，而機器本身幾乎與離心管一樣難以製造。

H. 地殼元素豐度與人體的化學組成

地球上的一切物質都是地球歷史的產物。包括人在內的一切生命也是地球歷史的產物。人類從地殼物質中不斷地取得能量，攝取營養，才賴以生存和繁衍。那麼，地殼化學元素的豐度與人體化學組成有什麼關系呢？為此，還必須從生物繁衍的「豐度效應」說起。

近幾十年的研究證明，有二十七種元素是生物正常生活有關的，它們是Li、Na、K、Ca、Mg、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、B、C、N、O、F、Si、P、S、Cl、I、Mo、Sn、Mn、Se、As。這些元素大部分在周期表前四個周期里。其中，H、Li、Na和K在原子結構和化學性質上相似，為什麼H、Na和K是生物必需元素，而Li不是；Be、Ca、Mg的化學性質相似，Ca、Mg是必需元素，而Be為什麼不是。如果單從生物化學性質上來講，確是令人費解。那麼，我們從元素的海水豐度來看，就一目瞭然了（見表5.6）。表5.6的對比說明，單純從元素的生物化學性質判斷化學元素對生命體的必需性是不夠的，生命演化過程中，地殼元素豐度似乎是一個更重要的因素。這一地殼豐度控制生命元素的必需性的現象稱之為「豐度效應」。

「豐度效應」作為一種規律，5億年來一直影響著生物的進化與生存。生物的變異是隨機的。一個違背「豐度效應」的錯誤變異選擇將使生物演化引向一條死胡同。例如，蠕蟲選擇鐵來運載血氧，而海鞘則選擇釩。原始海洋中鐵一度是豐度很大的元素，至今仍比銅和釩高一個數量級，選擇鐵的蠕蟲在攝取營養物方面明顯地佔優勢，且載氧效率高於釩，所以它沿著順利的方向演化，進化為脊椎動物。相反，由於海水中釩的低豐度，且載氧效率低，在生物體內不能充當多功能的催化劑，結果，海鞘的發育失去了神經系統，其原蟲本來有的脊椎也在生長中退化成一個簡單神經節，這種神經節毫無思維能力。於是，釩的選擇導致生物演化上的退化。

有的學者^〔3〕認為，人的原始誕生地是海洋。人類離開他的誕生地海洋已經許久了，但嚴格有序排列的遺傳基因卻將原始的（或許是最佳的）化學組成一代一代地傳遞下來。人類的化學組成仍保持著與原始海水的相似性。例如，鈉是人體必需的常量元素，每天需攝入1100—3300mg/L。漫長的地質歷史使易遷移的Na逐漸集中於海洋，陸地生物圈中鈉的豐度已很低，無論是飲水、糧食或蔬菜都不能提供足夠的鈉來維持人體血液中那海水般的濃度水平，於是人類餐桌上不知從什麼時候開始出現了食鹽。

「豐度效應」的真實性為近二十多年中的數據和資料所支持。60年代，英國的地球化學家漢密爾頓（E.Hamilttn）測定了220例英國人體組織中各種元素的含量，他在對數坐標中比較了人體血液與岩石中各種元素的豐度。其結果是，除了原生質主要組分（N、H、O、C）和岩石組分Si以外，兩組樣品中元素的豐度的相關性是驚人的（見圖5.4）^〔3〕。微量元素的區域地球化學過高和過低都會引起疾病，如缺碘引起甲狀腺腫，高氟引起氟病等。

人體幾乎含有元素周期表中自然界存在的所有元素（見表5.7）。按其占體重的百分比算，分為常量元素及微量元素。

表5.6元素在海水的豐度及其生物必需性^〔8〕

圖5.4人體血液中與地殼中元素豐度比較^〔3〕

表5.7人體的化學組成^*〔4〕

*按體重70kg的男性計算。

（1）常量元素：占體重0.01%以上者，共12種。它們是O、N、H、N、Ca、P、S、K、Na、Cl、Mg、Si。

（2）微量元素：占體重0.01%以下者，目前檢出的約達70多種，它們是Fe、F、Sr、Br、Pb、Cu……等。

如果按元素的地球化學性質及其對人體的必需性來分類，可分為^〔46〕：

（1）必需元素：必需的常量元素為Ca、Cl、Mg、P、K、Na和S，共7種，人每天需要量在100mg/L以上；必需的微量元素為Cr、Co、Cu、F、I、Fe、Mn、Mo、Se和Zn，共10種，每天需要量不超過nmg。

（2）可能的必需微量元素：Ni、Si、Sn和V共4種。

（3）不必需或有毒的元素：Al、As、Cd、Pb和Hg共5種。其中，有些元素可能是必需，但無定論。

（4）其它元素：Sb、Ba、Be、Bo、Br、Li、Rb、Ag、Sr、Ti等，它們對人體健康的影響仍不甚清楚。

I. 地殼中化學元素的豐度與礦物形成的關系

礦物是地殼中各種地質作用的產物，自然界中迄今已發現的礦物約有4100餘種，且新礦物還在不斷地被發現。礦物的形成與地殼中元素的豐度有著密切的關系，但地殼中各化學元素的分布是極不均勻的，最多的氧元素與最少的氡元素的含量相差竟達10¹⁸倍，其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8種元素就佔了地殼總質量的99.2%（圖3-4）。根據資料統計，地殼中的礦物主要是由上述8種元素為主結合而形成的各種含氧鹽和氧化物，其中硅酸鹽礦物約占礦物種總數的24%，佔地殼總質量的75%；而氧化物約占礦物種總數的14%，佔地殼總質量的17%。

自然界礦物的形成不僅取決於地殼中元素的豐度，還與元素的地球化學行為有關。有些元素雖然豐度很低，如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等，但趨於集中，可以形成獨立的礦物種，甚至富集成工業礦床。例如銅（Cu）元素在地殼中的平均含量為55×10^-6，但在自然界形成的礦物卻很常見。又如銣（Rb）和銻（Sb）元素在地殼中的平均含量分別為90×10^-6和0.2×10^-6，前者為後者的450倍；但自然界中銣的獨立礦物僅一兩種，而銻的礦物卻達140多種，並能富集形成獨立的銻礦床。它們之間的差異主要是受這兩種元素在地球化學過程中分別趨向於集中和分散的特性所決定的。

圖3-4 地殼中主要元素的質量百分比

（引自《Earth Geology》，2006）

J. 化學關於豐度

元素豐度是基礎：以克拉克值(clarke
value)為例，即一種表示地殼中化學元素平均含量的數值。地殼元素豐度是重要的地球化學基礎數據，它標志地殼做為一個地球化學系統化學成分的總特徵，決定了地殼中發生的各種地球化學作用的背景，也提供了一個衡量元素集中分散變化程度的標尺。
元素豐度是通過影響元素參與地球化學反應的濃度，繼而直接或間接地支配著元素的地球化學行為，這點因元素而異，又可從著名的質量作用定理
mass
action
law得到印證，說直接，是因為很多元素在成礦作用中能夠直接被熱液運移，並在合適的條件下聚集成礦，說間接，是因為另有一些元素是以類質同象身份分散於礦物晶格中，這種分散的狀態就不易於直接被流體利用而成礦，在就總體來看，元素豐度對元素的地球化學行為存在著數量上的深刻約束，這是不爭的事實
元素豐度與礦化有關，研究表明，元素豐度的對數，與世界大型礦床的品位和噸位的對數剛好呈線性關系，與元素的礦物種類，成礦富集系數的對數也恰好呈線性的關系，如果按照親硫元素和親氧元素劃分，即便不需要對數化，這種線性關系也是極其顯著的，這就是我說的元素豐度總是首先通過影響元素參與地球化學反應的量，繼而影響元素的地球化學行為，乃至影響成礦作用
元素豐度之於地球化學，如同數學之於物理學，具有基礎性或者雛形之意義，事實上，盡管元素富集成礦的實際地球化學機理可能相當復雜，種類亦多種多樣，如典型的水-岩反應即熱液蝕變、蒸發鹽的沉澱富集、沉積礦床的形成以及金屬元素的表生富集作用等，但岩體含礦的首要原因似乎仍然在於對具有較高元素含量的原始基質的繼承性，即取決於成礦作用所損耗的圍岩或底層岩石及其演化發展的程度，亦即元素的豐度和比值。但也應該清楚的看到，元素豐度對於成礦而言，只是必要條件而非充分條件，雖然在很多種情況下，元素在某地質體中的預富集對於成礦可能確實是必不可少的，但過分的誇大元素豐度的作用，而忽略了元素的賦存狀態，化學性質，流體作用和構造控制等因素也是不合理的
不過，總之，地球化學是世上的鹽，鹽若失了味，怎能讓它再咸呢？元素豐度是地球化學的光，城造在山上，是不能隱藏的，人點燈，不是放在燈斗下，而是放在燈台上，就照亮一屋子的人，元素豐度的對於元素地球化學行為制約能力也當如此照在人前，好叫人們將榮耀歸給地球化學的奇妙和興趣，因為地球化學真的是一門偉大的學科。