地球化學(xué)課程作業(yè)

1、地球化學(xué)作業(yè)資源勘查工程2014-101,熟悉下列名詞的概念：豐度，地球化學(xué)，地球化學(xué)體系原始地幔，虧損地幔，地球化學(xué)親和性，親氧元素，親硫元素，親鐵元素，類質(zhì)同象，捕獲，容許，隱蔽法則，晶體化學(xué)分散，殘余富集，晶體場分裂能，晶體場穩(wěn)定能，八面體擇位能，微量元素，能斯特分配定律，分配系數(shù)，Kd,相容元素，不相容元素，稀土元素，REE,2Ce,2Y,SEu,SCe,SMOW,CDT,PDB,同位素封閉溫度，結(jié)晶年齡，冷卻年齡，(87Sr/86Sr)0,Nd(0),Nd,Tchur,Tdm,普通鉛，原始鉛，諧和曲線，等時線，“a-b,AA-B2.思考下列問題：地球化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)及地球化學(xué)研究的基本

2、問題是什么？地球化學(xué)學(xué)科的研究思路和研究方法有哪些？地球化學(xué)與化學(xué)、地球科學(xué)其它學(xué)科在研究目標(biāo)和研究方法方面的異同。太陽系元素豐度的基本特征是什么？地球化學(xué)課程為什么要研究隕石？地球各圈層化學(xué)組成的基本特征是什么？洋殼與陸殼有何區(qū)別？地幔有哪些類型，其化學(xué)組成如何？親氧元素和親硫元素地球化學(xué)性質(zhì)的主要差異是什么？地殼中元素的賦存形式及其研究方法有哪些？類質(zhì)同像規(guī)律及研究的地球化學(xué)意義有哪些？晶體場理論對過渡族元素行為的控制具體體現(xiàn)在哪里？什么叫微量元素、什么是主量(常量)元素？微量元素的主要存在形式有哪些？能斯特分配定律、能斯特分配系數(shù)的概念及其研究意義。稀土元素的主要特點是什么？其在地球化學(xué)

3、體系中行為差異主要表現(xiàn)有哪些方面？你認(rèn)為巖漿作用過程中決定元素濃集成礦的主要機(jī)制和決定因素是什么？試分析分離結(jié)晶和部分熔鬲過程中，巖漿元素M和超巖漿元素H的關(guān)系。放射性同位素年齡測定公式，各符號的含義。利用衰變定律來測定巖石、礦物的年齡，應(yīng)滿足的哪些前提條件？說明Rb-Sr測年基本原理。說明Sm-Nd法測年基本原理。試分析U-Th-Pb法測年與普通鉛法測年有何異同？穩(wěn)定同位素的組成及其表示方法是什么？同位素地質(zhì)溫度計的基本原理。地球化學(xué)作業(yè)1.夏威夷火山熔巖中，共生橄欖石和普通輝石樣品經(jīng)電子探針分析含Ni量（ppm）為:樣號No168No190橄欖石普通輝石17608501480360cOl計

4、算Ni在共生橄欖石（Ol）和普通輝石（Py）的分配系數(shù)（KO|-Py=CP）。Cn：2 .某原始巖漿中Ni含量為400ppm,Cu為250Ppm，總分配系數(shù)DNi=2.6,Dcu=0.45,根據(jù)分異結(jié)晶模型，試求出：當(dāng)1一F分別為0.3、0.6、0.9時，殘余熔漿中Ni、Cu含量各為多少？Ni、Cu是否可通過巖漿分異結(jié)晶方式使其濃度達(dá)到工業(yè)品位（Ni=0.3%,Cu=0.4%）根據(jù)上述結(jié)果，你認(rèn)為Ni、Cu要形成有價值工業(yè)礦床（巖漿型或熱液型），需要什么特殊成礦條件？3 .某地有兩個花崗巖體，經(jīng)采樣，測得La、Sm含量（ppm）分別為：花崗巖A花崗巖B樣品12345612345La7.511.

5、033.138.220.527.442.350.238.430.868.5Sm6.04.55.86.26.15.88.410.17.95.9713.9計算并作La/SmLa圖，根據(jù)作圖分析這兩個花崗巖在巖漿作用上的差異。4.下表是某地兩個樣品的稀土元素數(shù)據(jù)及作為標(biāo)準(zhǔn)的球粒隕石REE豐度（單位：10-9）：LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu樣品161.9382.129.8837.895.920.815.010.894.250.721.940.572.170.38樣品228.2271.048.9135.546.570.565.471.097.271.534.970.835.9

6、10.79球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值0.310.810.120.600.200.070.260.050.320.070.210.030.210.03計算樣品的下列參數(shù)：匯LREE、EHREB世u、9Ce、（La/Yb）N。地球化學(xué)作業(yè)三1 .某個體系中橄欖石、單斜輝石、斜長石為體系中的結(jié)晶礦物，他們的含量分別是：20%、30%、50%,并測出Ni在橄欖石和熔體中的分配系數(shù)為10、在單斜輝石和熔體中的分配系數(shù)為0.2、在長石和熔體中的分配系數(shù)為0.01,求Ni在這個體系中的總分配系數(shù)。2 .某花崗巖中鉆石測得的鉛同位素組成為：204Pb0.048%(原子數(shù))，206Pb80.33%,207Pb9.00%,2

7、08Pb10.63%,測得的長石鉛同位素組成為：204Pb:206Pb:207Pb：208Pb=1.00:16.25:15.51：35.73,求206Pb*/204Pb(*表示放射性成因)值。3 .某地偉晶巖脈中的黑云母用K-Ar同位素法定年，測得放射成因40Ar*與40K的比值(40Ar*/40K)=0.00581,已知k=0.58110-1°/a,M4.96210-1°/a,計算偉晶巖脈的侵入年齡，推測它的地質(zhì)年代，何代？何紀(jì)？(提示：ln(1+X)-X,不需要用計算工具)4 .采用氧同位素地質(zhì)溫度計測溫，測得石英金紅石=5.6計算石英-金紅石共生平衡時的溫度t=?(C

8、)。已知：石英一水體系：10001na石英水=2.5M06"21.96金紅石一水體系：10001n建紅石水=4.1106/T2+0.96(式中溫度T的單位為K)。5 .某巖體的四個全巖樣品分析結(jié)果如下：樣品87Rb/86Sr87Sr/86Sr10.15640.706820.07550.703730.2160.709140.3280.7113用最小二乘回歸法，將以上數(shù)據(jù)擬合成一條直線，確定這一巖石的年齡和銅初始比值，并分析這一巖體可能的源區(qū)。6 .已知某石英二長巖的年齡為122Ma,實測同位素比值為87Rb/86Sr=0.7964,87Sr/86Sr=0.70222,147Sm/144

9、Nd=0.0833,143Nd/144Nd=0.511855。求同位素初始比值(87Sr/86Sr)和(143Nd/144Nd),?Sr(T)、？Nd(T),Nd同位素模式年齡T；,并用“一?Sr同位素相關(guān)圖解分析此巖石的可能物質(zhì)來源。基本參數(shù)：入87Rb=1.42X0-11a-1,產(chǎn)Sm=0.654M0-11a-1,(143Nd/144Nd)chur(0)=0.512638,(147Sm/144Nd)cHUR(0)=0.1967,(143Nd/144Nd)dm(0)=0.51315,(147Sm/144Nd)DM(0)=0.21357,(87Rb/86Sr)chur(0)=0.0816,(8

10、7Sr/86Sr)chur(0)=0.70457.畫出科=9.0的增長曲線，利用該圖判斷下列兩個礦床的鉛是屬于正常鉛還是異常鉛？并計算出正常鉛的成礦年齡(求。值年齡，用內(nèi)插法)。206Pbz204Pb207Pb/204Pb208Pb/204Pb方鉛礦116.6315.63536.56方鉛礦220.8115.9740.08*新參數(shù)a0=9.37b0=10.294入1=1.55125x10-10a-1入2=9.8485x10-10a-1年齡(t)(f)值x109aIO嗷*一a1.01.2am0.72470.7520a8.測得某沉積變質(zhì)巖的變質(zhì)礦物氧同位素組成如下:礦物s180（%0）石英+14.8

11、磁鐵礦+5.0白云母+11.4計算各礦物對的氧同位素平衡溫度，假定這些礦物在480C變質(zhì)作用期間與水處于氧同位素平衡，計算此水的8180。9.內(nèi)蒙某硫化物礦床中礦物包裹體測溫獲得脈石礦物石英的均一溫度為290-350C,現(xiàn)又測定了兩組共生的方鉛礦和閃鋅礦的818S值：閃鋅礦方鉛礦A組第二組-0.1-0.1-2.1-1.9試計算礦物對的硫同位素平衡溫度，并算出它們的分儲系數(shù)。10.已知某礦帶內(nèi)礦脈石英中液包裹體的氫氧同位素組成如下：樣號123458D（%。）8180（%。）-53.1+11.7-34.2-51.7+13.9-53.7+13.7-54.2+11.7試據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷成礦熱液的可能成因

12、。巖漿多是部分熔融過程產(chǎn)生的，最簡單的部分熔融是平衡部分熔融過程，在此過程中所產(chǎn)生的熔體與殘留相始終保持著平衡，直到熔融結(jié)束，且更為簡單的是所熔礦物的比例與源巖原始礦物組成比例一致，這種情況在自然界可能性一般較少，而最易理解的易熔礦物最先發(fā)熔融，將會使產(chǎn)生的巖漿與源巖組分有明顯的差別?？紤]一源巖體系由石榴子石（15%）、角閃石（30%）、斜長石（40%）、單斜輝石（15%）組成的體系，在一定溫度下發(fā)生部分熔融，如果熔融是以斜長石（30%）、角閃石（60%）、單斜輝石（10%）為主，源巖的稀土元素含量及各礦物的礦物/熔體間分配系數(shù)如下表所示。巖石/礦物L(fēng)aCeNdSmEuGdDyErYb源巖/g

13、g/g3.711.510.03.31.34.65.73.75.1石榴子右/D0.0010.0070.0260.1020.2430.6801.9404.7006.167角閃右/D0.5440.0841.3401.8041.5572.1652.0241.7401.642斜長石/D0.1900.1110.0900.0720.4430.0710.0630.0570.056單斜輝石/D0.0560.0920.2300.4450.4740.5560.5820.5830.542（1）用批式（Batch）熔融模式計算5%、10%、20%不同熔融程度下，熔體與殘留相的稀土元素含量并比較熔體的REE分布型式與源巖

14、的差別，說明造成此差別的主要原因。CoD+（1-P）XF（2）用分離部分熔融模式計算計算5%、10%、20%不同熔融程度下，熔體與殘留相的稀土元素含量并比較熔體的REE分布型式與源巖的差別，說明造成此差別的主要原因。Ci=lxApfaG-1）CoDX'd）參考計算步驟：1、計算源巖、熔融相的總分配系數(shù)。2、由批式熔融過程中熔體中與源巖元素含量關(guān)系式及質(zhì)量平衡方程計算不同熔融程度下的熔體、殘留相的稀土元素含量。3、由Boynton的球粒隕石稀土元素含量對源巖、熔體相、殘留相進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。4、對源巖、熔體相、殘留相進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果作半對數(shù)圖解。一玄武巖漿進(jìn)入到上地殼下部，遇到地殼基底變質(zhì)巖，巖

15、漿同化該基底巖石，并發(fā)生分離結(jié)晶作用，結(jié)晶相由單斜輝石（50%）、斜長石（30%）、角閃石（15%）、斜方輝石（5%）組成,假設(shè)被同化的圍巖分別為結(jié)晶相質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10%、20%、40%、60%,試計算相應(yīng)的殘余熔體為10%時的稀土元素分布型式。計算過程中各礦物的分配系數(shù)、玄武巖漿與圍巖的稀土元素含量如下表所示。巖石/礦物L(fēng)aCeNdSmEuGdDyErYb玄武巖漿科g/g25.050.024.74.71.143.532.591.471.33圍巖/gg/g31.063.027.04.71.04.03.92.32.0斜方輝/D0.020.020.030.050.050.090.150.230.34

16、角閃右/D0.5440.0841.3401.8041.5572.1652.0241.7401.642斜長石/D0.1900.1110.0900.0720.4430.0710.0630.0570.056單斜輝石/D0.0560.0920.2300.4450.4740.5560.5820.5830.542參考計算步驟：1、計算結(jié)晶相的總分配系數(shù)。2、由同化混染-分離結(jié)晶公式計算不同同化比例下殘余熔體稀土元素含量。上式F為殘余巖漿分?jǐn)?shù)，r為被同化混染的圍巖與結(jié)晶相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比，D為結(jié)晶相的總分配系數(shù)。3、由球粒隕石稀土元素含量對源巖、熔體相、殘留相進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。4、對源巖、熔體相、殘留相進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

17、作半對數(shù)圖解。CoQXi+Co0MLxp地球化學(xué)作業(yè)六(上機(jī))一地區(qū)存在鎂鐵質(zhì)與長英質(zhì)兩種不同變質(zhì)，經(jīng)同位素與元素分析，鎂鐵質(zhì)變質(zhì)巖的143Nd/144Nd比值為0.512447,Nd含量為3科g/g,147Sm/144Nd=0.1523,187Os/188Os比值為0.905,Os含量為3.7ng/g,187Re/186Os=2.12;長英質(zhì)變質(zhì)巖的Nd虧損地幔模式年齡為2.8Ga,Nd含量為28g/g,187Os/188Os比值為40.9,Os含量為0.078ng/g,187Re/186Os=184.6。如果該地區(qū)在120Ma前發(fā)生地殼深熔作用，(1)計算這兩類巖石熔融產(chǎn)物的理論混合Nd-

18、Os同位素組成的關(guān)系圖解；(2)如果年齡為120Ma巖體的？Nd(120Ma)=-20、丫os=38試估計其物源組成。參考計算步驟：1、分別計算120Ma前鎂鐵質(zhì)、長英質(zhì)巖石Nd、Os同位素組成。2、由Excel計算120Ma前鎂鐵質(zhì)、長英質(zhì)巖石？Nd(120Ma)、丫os(120Ma)。3、由混合方程求不同混合比例下，混合產(chǎn)物的？Nd(120Ma)、Tos(120Ma)o4、對計算結(jié)果作圖獲得不同比例混合的曲線。對于混合作用，有如下方程:YOsm_CpslxX(xY<m£os2X(1-XAyog一鎂鐵質(zhì)巖石分析得到的143Nd/144Nd比值為0.512243、147Sm/1

19、44Nd=0.1537。試用DePaolo虧損地幔二次曲線演化模式、Goldstein的直線演化模式計算出虧損地幔模式年齡；（2）此鎂鐵質(zhì)巖石由其他方法確定其形成年齡為1.80Ga,由二階段模式計算此鎂鐵質(zhì)巖石的Nd虧損地幔模式年齡；（3）假定一花崗巖在300Ma前由此鎂鐵質(zhì)巖石在地殼內(nèi)部分熔融形成，試計算此花崗巖現(xiàn)今的143Nd/144Nd比值與其虧損地幔模式年齡，假定花崗巖具有平均的地殼147Sm/144Nd比值。（4）討論各模式年齡差別的原因。參考計算步驟：1、由二次方法、線性方程及衰變方程計算鎂鐵質(zhì)巖石的Nd虧損地幔模式年齡。2、由二階段模式年齡計算鎂鐵質(zhì)巖石的Nd虧損地幔模式年齡。3

20、、根據(jù)衰變方程計算得到花崗巖的初始及現(xiàn)今的Nd同位素組成。DePaolo的虧損地幔演化二次曲線為：ENd（t）=0.25xt2-3、t+8.5Goldstein的模式是現(xiàn)今虧損地幔的曲=+10,4560Ma前虧損地幔的劭=0一花崗巖體中分選出的鉆石得到的U-Pb年齡為118Ma、Th/U比值為1.80,對此鉆石顆粒進(jìn)行了Hf同位素分析，得到176Lu/177Hf=0.000368、176Hf/177Hf=0.282819,試計算此花崗巖中鉆石的Hf虧損地幔模式年齡、知；(2)如果此花崗巖的143Nd/144Nd=0.512470、147Sm/144Nd=0.1011,比較Hf、Nd模式年齡，并討論此花崗巖的形成歷史。參考計算步驟：1、列出鉆石Hf二階段虧損地幔模式年齡計算公式。P代表現(xiàn)在。2、將所給值及虧損地幔Lu-Hf同位素組成、地殼平均176Lu/177Hf代入公式計算出Hf虧損地幔模式年齡。3、計花崗巖的Nd虧損地幔模式年齡。4、討論花崗巖的形成歷史。以蒙脫石的氫、氧同位素組成為例，分別計算以封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)在100c下，由于與大氣降水的相互作用而造成的同位素組成的變化。計算中，蒙脫石-水的氧同位素分儲方程采用1031n“=2.既106丁2-4.82,氫同位素分儲方程采用103lna=-19.6X103丁2+25;大氣降水的SD=60%。、滑0=-2%。；蒙脫