豐度

定義

同位素在自然界中的豐度，又稱天然存在比，指的是該同位素在這種元素的所有天然同位素中所占的比例。豐度的大小一般以百分數表示；人造同位素的豐度為零。

周期表上所列的原子量實際上是各種同位素按豐度加權的平均值，這是因為各種同位素在自然界中往往分布的比較均勻，取平均值計算比較準確。

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），稱為該元素在自然體中的豐度。

意義

研究元素和同位素豐度與分布的意義

研究元素豐度是研究地球化學基礎理論問題的重要素材之一

宇宙天體是怎樣起源的？地球又是如何形成的？地殼與地幔中的主要元素有什麼不一樣？生命體是怎么產生和演化的？這些研究都離不開地球化學體系中元素豐度分布特徵和規律。

元素豐度是每一個地球化學體系的基本數據

可在同一或不同體系中用元素的含量值來進行比較，通過縱向（時間）、橫向（空間）上的比較，了解元素動態情況，從而建立起元素集中、分散、遷移活動等一些地球化學概念。從某種意義上來說，也就是在探索和了解豐度這一課題的過程中，逐漸建立起近代地球化學。

發現歷史

自從1889年F.W.克拉克發表元素在地殼中的平均含量的資料以來，人們已經積累了大量有關隕石、太陽、恆星、星雲等各種天體中元素及其同位素分布的資料。1937年，戈爾德施米特首次繪製出太陽系的元素豐度曲線。1956年，修斯和尤里根據地球、隕石和太陽的資料繪製出更詳細、更準確的元素豐度曲線。1957年，伯比奇夫婦、福勒和霍伊爾就是以該豐度曲線為基礎，提出他們的核合成假說的。四十年代，人們只知道大多數恆星的化學組成與太陽相似，因而就認為分布在整個宇宙的元素豐度可能是一樣的。但是，後來的研究發現，在不同類型的恆星上，元素的分布有很大的差異。目前，有關元素豐度的資料，主要是太陽系內的天體的，但也有一些其他天體的。1973年，卡梅倫綜合了許多人的工作，繪製了一個更廣泛的太陽系的元素豐度分布圖。

豐度的大小一般以百分數表示。人造同位素的豐度為零。周期表上所列的原子量實際上是各種同位素按豐度加權的平均值，這是因為各種同位素在自然界中往往分布的比較均勻，取平均值計算比較準確。

元素豐度組成

（1）克拉克值：是地殼中元素的重量百分數的豐度單位。

（2）區域克拉克值：是指地殼不同構造單元中元素的豐度值。如克拉通地殼元素豐度值。

（3）豐度係數：

是指某一自然體的元素豐度與另一個可作為背景的自然體的元素豐度的比值。

例：以地球豐度為背境，則地殼中該元素的豐度係數定義為：

K=地殼豐度/地球豐度

當K>1時，稱為富集，當K<1時，稱為虧損。

即元素的相對含量，是在證認的基礎上根據譜線相對強度或輪廓推算出來的。結果表明，絕大多數恆星的元素豐度基本相同：氫最豐富，按質量計約占71%；氦次之，約占27%；其餘元素約合占2%。這稱為正常豐度。有少數恆星的元素豐度與正常豐度不同，一般說來，這與恆星的年齡有關。

重量百分數	（wt%）	用於常量元素
克/噸	（g/t）或ppm	用於微量元素
毫克/噸	（mg/t）或ppb	常用於超微量元素
微克/噸	（μg/t）或ppt	常用於超微量元素

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
矽	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

豐度

基本介紹

定義

意義

發現歷史

元素豐度組成

豐度表示法

重量豐度

原子豐度

相對豐度

地殼元素豐度

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