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第一章 化学热力学与矿物的形成1

1-1 化学热力学在地质学中的应用概述1

1-2 矿物反应的热效应2

2-1 恒压过程的热量——焓2

2-2 热容和任意温度下矿物标准摩尔生成焓的计算4

2-3 矿物反应热效应的计算6

1-3 熵和矿物标准摩尔熵的计算13

3-1 熵13

3-2 矿物标准摩尔熵的计算14

3-3 矿物标准摩尔熵的估算15

3-4 矿物反应标准摩尔熵变的计算17

1-4 吉布斯自由能及矿物反应的方向19

4-1 吉布斯自由能和反应自发进行的方向19

4-2 矿物反应的方向和影响吉布斯自由能的因素20

1-5 化学势、逸度和活度及其对矿物形成的影响29

5-1 化学势和岩石形成的平衡状态29

5-2 逸度及其对矿物形成的影响31

5-3 理想溶液的化学势和活度及其在地质上的应用35

1-6 相律和相图及其在地质上的应用35

6-1 相律及其在地质上应用36

6-2 相图及其在地质上应用37

1-7 地质矿物温度计和压力计43

7-1 概述43

7-2 镍的地质温度计44

7-3 斜方辉石压力计45

第二章 地质过程的化学平衡和电离平衡48

2-1 地质过程中的化学平衡48

1-1 化学平衡常数和反应方向的判据48

1-2 影响化学平衡移动的因素及其对矿物、岩石形成的影响52

1-3 平衡常数与矿物反应进行的程度63

2-2 自然界弱电解质的电离平衡63

2-1 大气雨水pH的计算64

2-2 水的离子积与中性热液的pH值65

2-3 溶液pH值对石英溶解度的影响65

2-4 矿物酸碱指示剂66

2-5 电离平衡的移动和自然界的缓冲溶液66

2-3 自然界的水解平衡68

3-1 表生水和热液中可能产生的水解反应68

3-2 岩石的水解作用70

2-4 沉淀-溶解平衡与难溶矿物的生成74

4-1 难溶电解质的溶度积74

4-2 矿物沉淀的次序75

4-3 难溶盐的转化77

2-5 硬软酸碱原理与矿物岩石的形成78

5-1 硬软酸碱原理78

5-2 硬软酸碱原理与矿物岩石的形成81

5-3 酸碱的硬软度与矿物的类质同象置换的关系83

第三章 地质化学动力学86

3-1 化学动力学与地质学的关系86

3-2 化学反应速率及其对岩石矿物形成的影响88

2-1 化学反应速率的表示88

2-2 活化分子和活化能的概念88

2-3 反应机理90

2-4 反应速率对岩石矿物形成的影响90

3-3 影响反应速率的因素及共对矿物形成的影响91

3-1 浓度、分压对反应速率的影响——质量作用定律91

3-2 浓度、压力对矿物反应速率的影响94

3-3 温度对矿物反应速率的影响94

3-4 催化剂对矿物形成速率的影响96

3-4 成矿作用动力学98

4-1 成油时间与温度和活化能的关系98

4-2 热液成矿动力学100

3-5 矿物岩石的反应的机理和速率方程103

3-6 用放射性碳(146C)的半衰期测定有机物的年龄104

第四章 地质过程中的氧化还原反应106

4-1 矿物化学风化过程中的氧化作用106

1-1 铁帽的形成106

1-2 磁铁矿氧化成赤铁矿107

1-3 氧化作用促使难溶盐矿物之间的转化107

1-4 氧化还原反应对元素迁移、沉淀、共生的关系107

4-2 原电池及矿物电对的电极电势108

2-1 原电池及电极电势108

2-2 能斯特方程及其在地质上的应用109

2-3 矿物电对的标准电极电势的理论计算110

2-4 电极电势和元素在自然界中的存在状态111

4-3 地质过程中氧化还原反应的方向和进行的程度111

3-1 矿物氧化还原反应的方向111

3-2 矿物氧化还原反应进行的程度112

4-4 电极电势与元素的分离和富集的关系113

4-1 水的?-pH图113

4-2 电极电势与元素分离富集的关系116

4-5 环境氧化还原性的判断和氧化还原环境与矿物共生的关系118

5-1 环境氧化还原性的判断118

5-2 氧化还原性环境与矿物共生的关系120

4-6 沉积铁矿物稳定范围图的制作和应用121

6-1 矿物平衡关系的确定121

6-2 铁矿物稳定范围图的制作125

6-3 铁矿物稳定范围图的应用127

第五章 物质结构与矿物的形成和性质128

5-1 原子的组成和核外电子运动状态128

1-1 原子的组成128

1-2 核外电子的运动状态129

5-2 原子结构与元素共生的关系130

2-1 原子半径和离子半径与元素共生的关系131

2-2 电离能与元素在自然界的存在状态132

2-3 类质同象的共生规律与周期系的关系132

2-4 戈尔德斯密特的元素分类与原子结构的关系134

5-3 矿物的化学键与电负性的关系135

3-1 化学键的基本类型135

3-2 矿物的化学键与电负性的关系136

5-4 键焓和离解能与铀在花岗岩浆中的地球化学特点137

4-1 氧化物的离解能及其计算137

4-2 铀在花岗岩浆中的地球化学特点138

5-5 矿物的化学键和晶体结构141

5-1 晶体的基本概念和晶体结构141

5-2 离子晶体矿物和晶格焓143

5-3 原子晶体矿物和分子晶体矿物147

5-4 氢键的形成对气候和岩石变质的影响149

5-6 分子轧道理论和矿物的性质149

6-1 分子轨道理论简介149

6-2 黄铁矿(FeS2)的分子轨道能级图和性质152

6-3 矿物颜色的本质与分子轨道理论155

5-7 金属晶体矿物和能带理论159

7-1 金属晶体矿物159

7-2 能带理论要点160

7-3 能带理论和矿物的颜色160

5-8 离子极化对矿物性质的影响161

8-1 离子极化对溶解度和矿物形成的影响162

8-2 离子极化对硫化矿物的形成和富集作用的影响162

8-3 离子极化对矿物熔点的影响162

8-4 离子极化对矿物颜色的影响163

5-9 多键型晶体——硅酸盐矿物164

9-1 岛状构造的硅酸盐164

9-2 环状构造的硅酸盐165

9-3 链状构造的硅酸盐165

9-4 层状构造的硅酸盐166

5-10 同质多象变体矿物温度计和矿物酸碱指示剂167

10-1 同质多象变体矿物温度计167

10-2 同质多象变体矿物酸碱指示剂168

第六章 配合物在地质过程中的作用169

6-1 配合物概述169

6-2 配合作用与元素的迁移和成矿172

6-3 晶体场理论概要176

3-1 晶体场中d轨道能级的分裂177

3-2 晶体场稳定化能(CFSE)179

3-3 分裂能△和中心离子及配位体的关系181

3-4 畸变效应(姜-泰勒效应)182

6-4 晶体场理论在矿物学中的应用183

4-1 晶体场择位能与矿物晶体结构的关系183

4-2 硅酸盐结构中正离子的占位与有序化185

4-3 晶体场理论与矿物的颜色形成和变化的关系186

6-5 配位场理论的简介及其在矿物中的应用188

5-1 过渡金属配合物中的分子轨道189

5-2 矿物中π键的形成对过渡金属共生关系的影响191

第七章 胶体在地质过程中的作用193

7-1 胶体分散体系193

7-2 胶体的特性和结构194

7-3 自然界胶体溶液的形成195

7-4 电动电势和胶团结构196

4-1 扩散双电层和电动电势196

4-2 胶团结构199

7-5 溶胶的聚沉与成矿201

5-1 溶胶的稳定性与聚沉方法201

5-2 天然溶胶的聚沉与成矿201

7-6 溶胶的胶溶作用和保护作用203

6-1 胶溶作用203

6-2 溶胶的保护作用203

7-7 胶体的吸附与元素的迁移和成矿204

7-8 凝胶及其在地质上的应用205

第八章 有机化学在地质中的应用208

8-1 有机化合物概述208

1-1 有机化合物的存在与分类208

1-2 生物有机高分子简介209

8-2 地质体中的有机物质215

2-1 地质体中的有机物质的成因和分布215

2-2 地质体中的有机物质的演变和分类218

8-3 有机化学在石油地质上的应用221

3-1 有机化合物是组成石油的主要成分221

3-2 有机学说是研究石油成因的基础223

3-3 有机物质指标是生油评价的重要标志224

8-4 有机化学在煤地质上的应用226

4-1 煤的组成与结构的分析226

4-2 煤化作用和成煤过程227

8-5 有机化学在元素成矿地质中的应用228

8-6 生物标志化合物在地质上的应用231

6-1 生物标志化合物简述231

6-2 作为地质环境指标的一些生物标志物实例232

8-7 有机物质对地球的污染及其防治234

7-1 环境污染及其分类234

7-2 环境的保护及治理236

8-8 有机化学在地质科学中应用的展望238

参考文献240

附录243

附表1 国际单位制的基本单位243

附表2 用于构成十进倍数和分数单位的词头243

附表3 化学常用国际单位制导出单位244

附表4 化学中常用物理量的符号244

附表5 298.15K、100kPa条件下矿物热力学参数246

附表6 298.15K、100kPa条件下若干矿物和气体的热力学数据254

附表7 部分矿物的焓差{H(T)-H(298.15K)}、S°m(T)、△fH°m(T)、△fG?m(T)258