元素豐度

　　化學元素在一定自然體系中的相對平均含量。按照不同自然體系計算出來的元素豐度，有地殼元素豐度、地球元素豐度、太陽系元素豐度和宇宙元素豐度等。這些元素豐度分別反映出化學元素在地殼、地球、太陽系和宇宙物質中的相對平均含量。

　　元素豐度是地球化學和宇宙化學的基本研究課題，這方面的研究為這兩門學科的形成和發展奠定瞭基礎。研究地球及其各個地圈的元素豐度，屬於地球化學的一個重要領域。經典地球化學就是在研究地殼元素豐度的基礎上發展起來的。。1889年美國化學傢F.W.克拉克發表瞭第一篇關於元素地球化學分佈的論文，將來自不同大陸巖石的許多分析數據分別求得平均值，進而得出陸殼中元素的豐度。為瞭表彰他的卓越貢獻，國際地質學會將地殼元素豐度命名為“克拉克值”。

　　不同自然體系的元素豐度，是根據組成該體系的主要物質的化學成分，用加權平均法計算出來的。例如，巖石是組成地殼的主要物質，地殼元素豐度就是根據各種巖石的化學成分用加權平均法求得的。

　　在元素豐度表中列出的化學元素，通常都包括從原子序數為1的氫，到原子序數為92的鈾。但其中一些含量很低，難以精確測定的元素豐度值尚不能算出。

　　計算元素豐度可以采用不同的單位，按照計算單位的不同，元素豐度可分為重量豐度、原子豐度和相對豐度。重量豐度以重量單位（如克／噸）表示；原子豐度以原子百分數表示；相對豐度以相對於100萬個矽原子的原子數表示，單位寫作（原子數／10⁶Si原子）。其中重量豐度是最基本的數據，它是直接從自然體系中主要物質的化學成分計算出來的數值，原子豐度和相對豐度都是根據重量豐度換算出來的。

　　用不同計算單位表示的元素豐度，各有不同的用途。例如，重量豐度常用來表示本自然體系的背景值，或用來求出任一元素在本自然體系中的分佈量；原子豐度可用來求出各元素在本自然體系中的同位素豐度，以及原子或離子的體積百分數；相對豐度則主要是用來對比兩個或兩個以上自然體系的原子數。

　　在一些地球化學文獻中，以ppm作為重量單位。它表示百萬分之一。因此，1ppm=1克／噸=1×10^-6。此外，由於宇宙元素豐度常以相對豐度表示，所以有人稱相對豐度單位（原子數／10⁶Si原子）為宇宙豐度單位，簡寫成Cau。

　　元素豐度的研究包括下列3方面的基本內容：

　　第一，研究元素豐度的計算方法，修訂元素豐度的計算值。50年代以來，為瞭從根本上改進地殼元素豐度的計算方法，A.A.波爾德瓦爾特和А.Б.羅諾夫等先後提出瞭全球地殼模型；並計算瞭地殼的主要化學成分的平均值。從60年代起，黎彤等在計算中國巖漿巖平均化學成分的基礎上，重新計算瞭地殼及其基本構造單元中的元素豐度，以後又求出地球及其地圈的元素豐度，從而初步建立起多層次的地球、地殼和區域地殼的元素豐度體系。

　　第二，揭露化學元素在自然界的分佈規律，闡明形成這些規律的原因。例如，A.G.W.卡梅倫主要根據隕石化學分析以及恒星和星雲光譜分析資料求得的宇宙元素豐度具有如下分佈特征和規律：①氫和氦具有最大的豐度值，占全部元素重量的99％以上；②各元素的宇宙豐度，具有隨原子序數的增加而減少的總趨勢；③有些元素的豐度偏低，如鋰、鈹、硼和鈧。有些元素的豐度則偏高，如鐵、鎳和鉛；④原子序數為偶數的元素，比其相鄰兩側的原子序數為奇數的元素具有較高的豐度。恒星演化核合成理論認為，化學元素的各種核類，是在宇宙合成及恒星演化各個階段中逐步合成的，從而形成瞭上述分佈特征和規律。

　　第三，研究元素豐度及其規律性的應用。如在研究太陽系起源和地球物質的化學演化等理論問題上的應用，以及在尋找、綜合利用礦產資源和環境保護等實際問題上的應用。

　　

參考書目

黎彤、倪守斌著：《地球和地殼的化學元素豐度》，地質出版社，北京，1990。