17年地球化學(xué)試習(xí)題

1、一、概念題(每題4分，共40分) 1. 元素的濃集系數(shù)2. 載體礦物與富集礦物3. 元素的地球化學(xué)親和性 4. 類質(zhì)同象5地球化學(xué)障 6. 八面體擇位能7能斯特分配系數(shù)8. 戈?duì)柕滤姑芴氐V物相律9. 同位素分餾系數(shù)值10. 衰變定律二、問答題(20分)：1、 寫出結(jié)晶分異(瑞利分餾)過程中控制微跡分配行為的定量模型的公式，并通過繪制圖解討論以下問題： 繪制隨F值減小，當(dāng)分配系數(shù)分別為0.01，1和10 時(shí)微跡元素在原始巖漿和殘余巖漿中濃度比值的演化曲線； 討論元素在殘余熔體中富集的主要控制因素以及元素相容性問題。(10分)2、 多數(shù)稀土元素在花崗巖中比在玄武巖中更為豐富，但是Eu卻在玄武巖中更

2、為豐富，為什么(5分)3、試述圖中A、直線AD、BC、BE所代表的地球化學(xué)意義(5分)。一、 概念題(每題5分，共40分)：1. 濃度克拉克值2. 元素的賦存狀態(tài)3. 元素的地球化學(xué)遷移4. 固溶體5. 相容元素；6. 柯爾仁斯基相律；7. Eu值8. 同位素分餾反應(yīng)9. 衰變定律10. Rb-Sr等時(shí)線二、問答題(20分)：1、下列巖漿巖： 形成過程中僅與巖漿水發(fā)生了相互作用； 形成過程中廣泛地與大氣降水發(fā)生了相互作用。試回答哪一種巖漿巖D/H比值和18O/16O比值更高(5分)2、 使用Rb-Sr或Sm-Nd法對巖石定年時(shí)，為什么當(dāng)巖石礦物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值

3、差別越大結(jié)果越好(5分)3、試分析下圖中稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式中各個(gè)曲線可能代表的巖石類型(要求分析至少3條曲線)。(10分)A卷答案：1、 指某元素在礦床中的最低可采品位作為它在該地質(zhì)對象中的平均含量，計(jì)算它與克拉克值的比值，即為該元素的濃集系數(shù)。2、載體礦物是指巖石中所研究元素的主要量分配于其中的那種礦物。但有時(shí)該元素在載體礦物中的含量并不很高，往往接近該元素在有時(shí)總體中的含量。富集礦物是指巖石中所研究元素在其中的含量大大超過它在巖石總體中的含量的那種礦物。3、元素的地球化學(xué)親和性指陽離子在自然體系中有選擇地與某陰離子化合的傾向性。4、某種物質(zhì)在一定的外界條件下結(jié)晶時(shí)，晶體中的部分構(gòu)造

4、位置被介質(zhì)的其它質(zhì)點(diǎn)(原子、離子、絡(luò)離子、分子)所占據(jù)，結(jié)果只引起晶格常數(shù)的微小變化，而使晶體構(gòu)造類型、化學(xué)鍵類型等保持不變的現(xiàn)象。由類質(zhì)同像形式混入晶體中的物質(zhì)稱為類質(zhì)同像混入物。含有類質(zhì)同像混入物的混合晶體稱為固溶體。5、地球化學(xué)障指地殼中物理或化學(xué)梯度具有突變的地帶，通常伴隨著元素的聚集或堆積作用。即在元素遷移過程中經(jīng)過物理化學(xué)環(huán)境發(fā)生急劇變化的地帶時(shí)，介質(zhì)中原來穩(wěn)定的元素遷移能力下降，形成大量化合物而沉淀，這種地帶就稱為地球化學(xué)障。6、八面體擇位能：任意給定的過渡元素離子，在八面體場中的晶體場穩(wěn)定能一般總是大于在四面體場中的晶體場穩(wěn)定能。二者的差值稱為該離子的八面體擇位能（OSPE）。

5、這是離子對八面體配位位置親和勢的量度。八面體擇位能愈大，則趨向于使離子進(jìn)入八面體配位位置的趨勢愈強(qiáng)，而且愈穩(wěn)定。7、當(dāng)i為微跡元素，溶液（包括固溶體）為稀溶液時(shí)，有 ，在給定的溶質(zhì)、溶劑及溫度和壓力情況下Kh()和Kh()為亨利定律常數(shù)，微跡元素i在兩相間的濃度比例為常數(shù)，且與i的濃度無關(guān)（在一定的濃度范圍內(nèi)），只與溫度和壓力有關(guān)。當(dāng)兩種相均為凝聚相時(shí)，KD受壓力影響較小，而與溫度的關(guān)系較為顯著。該兩相中的濃度比值就是能斯特分配系數(shù)。它只適用于稀溶液或微跡元素的分配。8、在自然條件下，礦物常形成于一定的溫度、壓力變化范圍，并在此范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。因此，F(xiàn)2，據(jù)吉布斯相律，F(xiàn)K2，有K ，即平衡共

6、存的礦物數(shù)不超過組分?jǐn)?shù)，即為戈?duì)柕滤姑芴氐V物學(xué)相律。9、放射性衰變速率定律：單位時(shí)間內(nèi)放射性同位素衰變的原子數(shù)與現(xiàn)存的放射性母體原子數(shù)成正比，或衰變速率正比于現(xiàn)存母體原子數(shù)。設(shè)某自然體系現(xiàn)在的母體同位素原子數(shù)為P，在自然體系形成時(shí)的母體同位素原子數(shù)為P0，體系形成到現(xiàn)在的時(shí)間間隔為t：=P ，式中：衰變常數(shù)，表示單位時(shí)間內(nèi)原子發(fā)生衰變的概率。10.同位素分餾系數(shù)值：指含有相同元素的兩種分子同位素重/輕同位素比值的比值。設(shè)有同位素平衡分餾反應(yīng)：aA1+bB2aA2+bB1 式中：A、B為含相同元素的兩種分子，a、b為系數(shù)，1為輕同位素，2為重同位素。分餾系數(shù)=RA/RB(A分子重/輕同位素比值/

7、 B分子重/輕同位素比值)=/二、 問答題：1上圖為巖漿結(jié)晶分異過程中微量元素在熔體中濃度與結(jié)晶程度和熔融程度以及總分配系數(shù)的關(guān)系。殘余熔體中微跡元素的濃度取決于原始熔體的濃度、殘余熔體占原始熔體的百分?jǐn)?shù)F以及分配系數(shù)D。由圖可見，凡是總分配系數(shù)D小于1的元素均隨F值的減?。唇Y(jié)晶程度的增大）而在殘余巖漿中逐步富集，這些元素稱之為不相容元素，而總分配系數(shù)D大于1的元素則隨F值的減小傾向于在礦物晶體中富集，并隨這些礦物晶出而逐步在殘余巖漿中貧化，這樣的元素稱之為相容元素。2、由于大多數(shù)稀土元素都是呈3價(jià)出現(xiàn)，而Eu是變價(jià)元素，有2和3兩個(gè)價(jià)態(tài)，Eu2與Ca2的離子半經(jīng)比較接近，可以置換斜長石中的

8、Ca，因此與大多數(shù)稀土元素在花崗巖中比在玄武巖中更為豐富不同，Eu在斜長石含量較高的玄武巖中更為豐富。3、點(diǎn)A代表了假定的在地球形成初期球粒隕石均一儲(chǔ)庫(CHUR)0.5068的143Nd/144Nd比值，直線AD則表示了經(jīng)歷一定時(shí)間直到當(dāng)前0.5126比值的儲(chǔ)庫的平均比值的變化。直線BE表示了從2.9×109年的地幔中萃取的地殼物質(zhì)樣品同位素比值的變化，直線BC表示了相應(yīng)富Nd地殼源于的地幔部分同位素比值的變化。2、B卷答案：一、概念題：1、 某元素在某地質(zhì)體中的平均含量與其克拉克值之比。濃度克拉克值2、也稱為元素的存在形式、結(jié)合方式、相態(tài)、遷移形式等，指元素在其遷移歷史的某個(gè)階段

9、所處的物理化學(xué)狀態(tài)與共生元素的結(jié)合性質(zhì)。3、元素從一種賦存狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N賦存狀態(tài)，并經(jīng)常伴隨元素組合和分布上的變化以及空間位移的作用稱為地球化學(xué)遷移。4、某種物質(zhì)在一定的外界條件下結(jié)晶時(shí)，晶體中的部分構(gòu)造位置被介質(zhì)的其它質(zhì)點(diǎn)(原子、離子、絡(luò)離子、分子)所占據(jù)，結(jié)果只引起晶格常數(shù)的微小變化，而使晶體構(gòu)造類型、化學(xué)鍵類型等保持不變的現(xiàn)象稱為類質(zhì)同象。是大于在四面體場中的晶體場穩(wěn)定能。二者的差值稱為該離子的八面體擇位能（OSPE）。這是離子對八面體配位位置親和勢的量度。八面體擇位能愈大，則趨向于使離子進(jìn)入八面體配位位置的趨勢愈強(qiáng)，而且愈穩(wěn)定。5、由類質(zhì)同像形式混入晶體中的物質(zhì)稱為類質(zhì)同像混入物。含

10、有類質(zhì)同像混入物的混合晶體稱為固溶體。6、柯爾仁斯基礦物相律：對于含有活動(dòng)組分的體系，必須將溫度、壓力和活動(dòng)組分的化學(xué)位()或濃度(a)包括在外界條件之內(nèi)。以K和K分別表示惰性和活動(dòng)組分的數(shù)目，K，即在一定的T、P及活性組分化學(xué)位的條件下，相互平衡的共存礦物數(shù)不超過惰性組分?jǐn)?shù)。7、Eu Eu/Eu*，式中EuN、SmN、和GdN均為相應(yīng)元素實(shí)測值的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值8、 同位素分餾反應(yīng)：較輕的穩(wěn)定同位素（Z<20）的相對質(zhì)量差較大（），在地質(zhì)作用中由于這種質(zhì)量差引起的相對豐度的變異，稱為同位素分餾反應(yīng)。9、 放射性衰變速率定律：單位時(shí)間內(nèi)放射性同位素衰變的原子數(shù)與現(xiàn)存的放射性母體原子數(shù)成正

11、比，或衰變速率正比于現(xiàn)存母體原子數(shù)。設(shè)某自然體系現(xiàn)在的母體同位素原子數(shù)為P，在自然體系形成時(shí)的母體同位素原子數(shù)為P0，體系形成到現(xiàn)在的時(shí)間間隔為t：=P ，式中：衰變常數(shù)，表示單位時(shí)間內(nèi)原子發(fā)生衰變的概率。10、 應(yīng)用等時(shí)線法實(shí)測研究對象的初始鍶比值，計(jì)算年齡可以大大提高測定精度，所得年齡稱為等時(shí)年齡。由公式： = (et1) 式中和由樣品中實(shí)測，和t未知。t是欲測地質(zhì)體的年齡。是初始鍶比值。由于87Sr和86Sr同為一種元素可以認(rèn)為初始鍶比值在地質(zhì)體空間上均勻分布。如果在某一地質(zhì)體不同部位采集多個(gè)樣品，則各個(gè)樣品所包含的t和是相同的，而由于地質(zhì)體空間上化學(xué)成分的不均勻性，作為兩種元素的Rb和

12、Sr在空間上可能存在不同程度的分異，因此每個(gè)樣品的和值可能存在差別，對采自同一地質(zhì)體的一組樣品，上式構(gòu)成一組y=a+bX型的直線方程。由各樣品所測得一組和作為一組點(diǎn)落于一條直線上，由直線求a、b：a = 為直線截距；b =(et1) 為直線斜率。結(jié)晶作用開始時(shí)，各樣品有相同的比值和不同的Rb/Sr值，以后87Rb的衰變速率和87Sr的增長速率相同，巖石沿斜率為1的平行直線移動(dòng)，所有樣品在任一時(shí)間ti時(shí)落在某一條等時(shí)線上，隨時(shí)間增長，斜率增大，直至?xí)r間t便構(gòu)成現(xiàn)在的等時(shí)線。等時(shí)線始終圍繞縱坐標(biāo)上的點(diǎn)作反時(shí)針旋轉(zhuǎn)。二、問答題：1、 形成過程中僅與巖漿水發(fā)生了相互作用的巖漿巖D/H比值和18O/16O比值更高。2、 為了獲得精確的等時(shí)線年齡，需要等時(shí)線的斜率盡可能地準(zhǔn)確，只有數(shù)據(jù)點(diǎn)沿著等時(shí)線較寬地分布才能獲得斜率的準(zhǔn)確。很明顯，也需要很精確地測定87Sr/86Sr或143Nd/144Nd值。只有當(dāng)巖石礦物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差別較大，且兩對比值(87Rb/86Sr和 87Sr/86Sr)和(143Sm/144Nd和143Nd/144Nd)都能夠精確測試時(shí)。才能獲得精確的87Sr/86Sr和43Nd/144Nd