地球化學(xué)-重點(diǎn)

緒論1地球化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)：1．地球化學(xué)研究的主要物質(zhì)系統(tǒng)是地球、地殼、地幔及地質(zhì)作用體系,因此它是地球科學(xué)的一部分。2．地球化學(xué)著重研究地球系統(tǒng)中的化學(xué)運(yùn)動(dòng)3．地球化學(xué)以化學(xué)類科學(xué)理論為基礎(chǔ)（無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、熱力學(xué)等）；4．綜合性邊緣科學(xué)，與其它學(xué)科相互滲透，已形成三十個(gè)分支學(xué)科。5．理論與應(yīng)用并重：在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與利用、全球環(huán)境與氣候變化、污染與治理、地方病防治、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)等需要應(yīng)用地球化學(xué)知識(shí)；6.地球化學(xué)是年青學(xué)科,發(fā)展迅速。3地球化學(xué)的研究思路：那就是在地質(zhì)作用過(guò)程中形成宏觀地質(zhì)體的同時(shí)，還形成大量肉眼難以辨別的常量元素、微量元素及同位素成分的組合的微觀蹤跡，它們包含著重要的定性和定量的地質(zhì)作用信息，只要應(yīng)用現(xiàn)代分析測(cè)試手段觀察這些微觀蹤跡以及宏觀的地球化學(xué)現(xiàn)象，便可深入地揭示地質(zhì)作用的奧秘。概括一句話那就是見(jiàn)微而知著（即通過(guò)觀察原子之微，以求認(rèn)識(shí)地球和地質(zhì)作用之著）5地球化學(xué)研究方法及其的特點(diǎn)研究方法：一）野外階段：1)宏觀地質(zhì)調(diào)研。明確研究目標(biāo)和任務(wù)，制定計(jì)劃；

2)運(yùn)用地球化學(xué)思維觀察認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象；

3)采集各種類型的地球化學(xué)樣品。

二）室內(nèi)階段：1)“量”的研究，應(yīng)用精密靈敏的分析測(cè)試方法，以取得元素在各種地質(zhì)體中的分配量。元素量的研究是地球化學(xué)的基礎(chǔ)和起點(diǎn)，為此，對(duì)分析方法的研究的要求：首先是準(zhǔn)確；其次是高靈敏度；第三是快速、成本低；

2)“質(zhì)”的研究，即元素的結(jié)合形式和賦存狀態(tài)的鑒定和研究；

3)地球化學(xué)作用的物理化學(xué)條件的測(cè)定和計(jì)算；

4)歸納、討論：針對(duì)目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)行歸納、結(jié)合已有研究成果進(jìn)行討論。特點(diǎn)第一個(gè)特點(diǎn)：由于地球化學(xué)是隸屬于地球科學(xué)的，為此，首先要遵循地質(zhì)學(xué)的思維方法和工作途徑。歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面：?第一手實(shí)際資料來(lái)自對(duì)自然地質(zhì)現(xiàn)象的詳細(xì)觀察和研?在地學(xué)的時(shí)空結(jié)構(gòu)中整理和綜合資料；

?確信事實(shí)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)性特征；

?反序追蹤歷史；

?結(jié)論的推斷性和多解性，以及認(rèn)識(shí)的反復(fù)深化。第二個(gè)特點(diǎn)：要求每個(gè)地球化學(xué)工作者有一個(gè)敏銳的地球化學(xué)思維，也就是要善于識(shí)別隱藏在各種地質(zhì)現(xiàn)象中的地球化學(xué)信息。掌握這個(gè)特點(diǎn)是有一個(gè)過(guò)程的，但只要認(rèn)真學(xué)習(xí)、努力實(shí)踐，這個(gè)本領(lǐng)是可以學(xué)會(huì)的。第三個(gè)特點(diǎn)：具備有定性和定量分析測(cè)試及鑒別物相的技術(shù)和裝置。第一章：太陽(yáng)系與地球系統(tǒng)的元素分布1．分布：元素在一個(gè)地球化學(xué)體系中（太陽(yáng)、隕石、地球、地殼、某地區(qū)等）的整體總含量（以元素的平均含量表示），其實(shí)質(zhì)就是“豐度”。元素在地殼中的原始分布量與下列因素有關(guān)：1）元素的起源2）元素的質(zhì)量3）原子核的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)4）地球演化過(guò)程中的熱核反應(yīng)2.分配：元素在各宇宙體或地質(zhì)體內(nèi)部各個(gè)部分或區(qū)段中的含量。對(duì)元素分配進(jìn)行觀察的參考點(diǎn)來(lái)自元素的分布。地殼中元素的分配指的是地殼形成后，隨著它的演化、造山運(yùn)動(dòng)的更替，元素在地殼的各個(gè)不同部位和各種地質(zhì)體中的平均含量。這是元素在地殼各部分不同的物理化學(xué)條件下，不斷遷移的表現(xiàn)。3分布與分配的關(guān)系：

元素的分布指的是元素在一個(gè)地球化學(xué)體系中（太陽(yáng)、隕石、地球、地殼、某地區(qū)等）的整體總含量；元素的分配指的是元素在各地球化學(xué)體系內(nèi)各個(gè)區(qū)域或區(qū)段中的含量；

分布是整體，分配是局部，兩者是一個(gè)相對(duì)的概念，既有聯(lián)系又有區(qū)別。

豐度：一般認(rèn)為是元素在任何宇宙體或地球化學(xué)體系中（如地球、地球各圈層或各個(gè)地質(zhì)體等）的相對(duì)含量（以元素的平均含量表示），即元素的“豐度”。5克拉克值：是地殼中元素重量百分?jǐn)?shù)的豐度值。是費(fèi)爾斯曼提議而命名的。6區(qū)域克拉克值：是指地殼以下不同構(gòu)造單元中元素的豐度值。如地盾區(qū)域元素克拉克值。7豐度系數(shù)：是指某一自然體系的元素豐度與另一可作為背景的自然體系的元素豐度的比值。第三章1.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？

親硫元素（又稱親銅元素）：有18或18＋2的外電子層結(jié)構(gòu)，電負(fù)性較高，與硫形成高度共價(jià)鍵，親硫元素和硫結(jié)合生成的硫化物、硫鹽等常常和銅的硫化物共生，易熔于硫化鐵熔體，主要集中于硫化物—氧化物過(guò)渡帶；

親氧元素（又稱親石元素）：有惰性氣體的電子層結(jié)構(gòu)，即離子的最外電子層具有8電子惰性氣體型（s2p6）的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，電負(fù)性較小，與氧形成高度離子鍵，親氧元素與氧結(jié)合以后形成的氧化物、含氧鹽等礦物是構(gòu)成巖石圈的主要礦物形式，易熔于硅酸鹽熔體，主要集中在巖石圈。2英國(guó)某村由于受開(kāi)采ZnCO3礦的影響，造成住宅土壤、房塵及飲食攝入Cd明顯高于其國(guó)標(biāo)，但與未受污染的鄰村相比，在人體健康方面兩村沒(méi)有明顯差異。為什么？ZnCO3礦開(kāi)采后在地表形成大量礦渣，Cd以類質(zhì)同像的形式存在于ZnCO3礦物中，所以造成土壤、房塵及飲食攝入Cd明顯高于其國(guó)標(biāo)，但是由于ZnCO3在表生環(huán)境下是穩(wěn)定的，不會(huì)形成可溶性的Cd2+，從而相對(duì)于為受污染的地方無(wú)太大的區(qū)別。

3元素具有親合性的原因:1.元素基本化學(xué)性質(zhì):電子構(gòu)型電負(fù)性極化力電離勢(shì)非金屬元素FOClBrIS電負(fù)性3.93.53.152.852.652.5克拉克值0.066470.172.1×10-34×10-40.047金屬元素:親鐵元素Fe、Co、Ni、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au等的特征是d亞層充滿或近充滿的18或近18電子結(jié)構(gòu),具較高的電離勢(shì)與之結(jié)合的陽(yáng)離子性質(zhì)以第四周期部分金屬陽(yáng)離子為例（電負(fù)性）元素電負(fù)性差值判斷化學(xué)鍵元素與氧、硫結(jié)合的鍵性又可判斷元素的親氧性和親硫性根據(jù)金屬陽(yáng)離子與氧、硫電負(fù)性的差值來(lái)判斷它們的親氧性表格見(jiàn)課本P58K等元素與氧的電負(fù)性差值較大，表左側(cè)元素的離子鍵成分多，向右離子鍵成分減少。因此，從左到右這些元素的親氧性逐漸減弱。

Cu等元素與硫電負(fù)性差值的變化從左到右由大變小。因此，這些元素的親硫性逐漸增強(qiáng)。4.解釋絡(luò)離子的穩(wěn)定性及其在地球化學(xué)遷移中的意義。

絡(luò)離子的穩(wěn)定性，用不穩(wěn)定常數(shù)(k不)表示，它取決于電離能力的大小，這種電離可以表示為下面的一般形式:[Men+AXm-]y-→Men++XAm-（Me：中心離子

A：配位體）

當(dāng)電離達(dá)到平衡時(shí)，離子濃度(嚴(yán)格地說(shuō)是離子活度)之間存在著以下關(guān)系：K不=[Men+][Am-]X

/[MeAX]y-K不表示絡(luò)合物的平衡常數(shù)稱為絡(luò)合物離解常數(shù)，亦稱絡(luò)合物的不穩(wěn)定常數(shù)。K不表示了絡(luò)合物穩(wěn)定性的大小，對(duì)于相同配位體的絡(luò)合物，K不值越大，絡(luò)合物在溶液中越不穩(wěn)定（易離解），遷移越近；K不值越小，絡(luò)合物越穩(wěn)定，搬運(yùn)得越遠(yuǎn)。

絡(luò)離子的穩(wěn)定性在地球化學(xué)遷移中的意義：

1)有利于成礦元素的穩(wěn)定遷移（絡(luò)離子不穩(wěn)定常數(shù)K不一般較小，溶解度大）；

2)可用于研究礦床元素分帶；

3)可用于解釋相似元素分異。

第四章微量元素地球化學(xué)1微量元素:地球化學(xué)體系中低于0.1%的元素，通稱為微量元素。2分散元素：是指從一級(jí)近似而言，不形成礦物或只能形成少數(shù)礦物的元素，不存在它們的獨(dú)立礦床。聚集元素：是指優(yōu)先形成礦物的元素，是典型的形成礦床的元素。相容元素：在巖漿結(jié)晶過(guò)程(或由固相部分熔融)中易進(jìn)入或保留在固相中，而液相中濃度迅速降低的微量元素，統(tǒng)稱為相容元素。(如：Ni、Co、V等)Dis/l>1不相容元素：在巖漿結(jié)晶過(guò)程(由固相部分熔融)中不易進(jìn)入固相，而保留在與固相共存的熔體或溶液中，因而在液相中濃度逐漸增加的微量元素，稱為不相容元素。(如：Li、Rb、Cs、Be、Nb、Ta、REE等)Dis/l<1相容元素的總分配系數(shù)大于1，不相容元素的總分配系數(shù)小于1。強(qiáng)不相容元素：Dis/l<0.1弱不相容元素：0.1<Dis/l<1大離子親石元素：如K、Rb、Cs、Sr、Ba等，他們的離子半徑大，離子電荷低，離子電位<3，易溶于水，化學(xué)性質(zhì)活潑，地球化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)，可以作為地殼演化及地質(zhì)作用發(fā)生的示蹤劑；高場(chǎng)強(qiáng)元素：如Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE（重稀土）等，他們的離子半徑小，離子電荷高，離子電位>3，難溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，為非活動(dòng)性元素，可以作為“原始”物質(zhì)組成的示蹤劑。3能斯特定律：在一定溫度、壓力條件下，當(dāng)兩個(gè)共存地質(zhì)相A，B平衡時(shí)，以相同形式均勻賦存于其中的微量組分i在這兩相中的濃度比值為一常數(shù)。4簡(jiǎn)單分配系數(shù)或常規(guī)分配系數(shù)：kiA/B=CiA/CiB。式中CiA和CiB分別為i在A，B相中的濃度，KiA/B為分配系數(shù)，也稱為簡(jiǎn)單分配系數(shù)或常規(guī)分配系數(shù)5總體分配系數(shù)：當(dāng)固體中由多相組成時(shí)，固/液相共存平衡體系中元素i的分配系數(shù)稱為總體分配系數(shù)Ds/li。Ds/li=Da/li*Xa=Da/li*Xa+Db/li*Xb+…+Dn/li*Xn式中Di為元素i在某一礦物中的分配系數(shù)；上標(biāo)a，b，…,n分別代表礦物a，b，…，n；l為與礦物平衡共存的液相，Xa，Xb，…,Xn分別為礦物a，b,…,n在巖石中的比例分?jǐn)?shù)。6分配系數(shù)在測(cè)定中必須注意以下問(wèn)題：1).直接測(cè)定法：①自然體系是否達(dá)到平衡；②斑晶中分帶現(xiàn)象的影響；③單礦物的分離和純化，包括基質(zhì)中不相容元素的污染和班晶中細(xì)粒暗色礦物包體造成的過(guò)渡元素污染；④后、次生作用的影響，如自變質(zhì)作用和熱液作用對(duì)測(cè)定元素的礦物/巖漿分配系數(shù)的影響。2).實(shí)驗(yàn)測(cè)定法：①實(shí)驗(yàn)體系是否達(dá)到平衡；②實(shí)驗(yàn)得到的礦物顆粒大多很小，并且在淬火時(shí)晶體周圍多聚集有細(xì)小雜質(zhì)．樣品的分離和提純同樣很重要；③實(shí)驗(yàn)中為了便于研究測(cè)定，配制的元親，尤其是微量元素，濃度往往比天然體系高．要注意不能超過(guò)亨利定律的有效范圍。7.稀土元素的主要性質(zhì)

：1稀土元素屬新增電子充填在4f亞層的“4f型元素”：4f亞層電子因受5s2和5p6亞層中8個(gè)電子的屏蔽，很少參與化學(xué)反應(yīng)，故這15個(gè)元素的化學(xué)性質(zhì)相似，在自然界密切共生，成組進(jìn)入礦物晶格2在化學(xué)反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移：稀土元素原子易失去6s25d1或6s24f1三個(gè)電子，故均呈三價(jià)產(chǎn)出；

3Y元素：是第5周期過(guò)渡元素的起點(diǎn)，次外層d型充填，外電子排布為5s24d1，與稀土元素性質(zhì)相似，也呈三價(jià)陽(yáng)離子存在；

4稀土元素中最穩(wěn)定的三個(gè)元素：La（f0）—代表輕稀土，Eu（f7）和Lu（f14）—代表重稀土；

5稀土元素中的變價(jià)元素：Eu、Yb有+2價(jià)（Eu2+具穩(wěn)定的半充滿4f7亞層，Yb2+具穩(wěn)定的全充滿4f14亞層），Ce、Tb有+4價(jià)（Ce4+具穩(wěn)定的Xe電子構(gòu)型，Tb4+具穩(wěn)定的半充滿4f7亞層）。在自然體系中，確有Eu2+和Ce4+存在，但Yb2+的存在需極還原的條件，一般在地殼條件下不存在，Tb4+尚未發(fā)現(xiàn)。6比較REE離子與其它陽(yáng)離子的相對(duì)大小可以看出，較少有余REE半徑相似的離子，只有Na+、Ca2+離子與LREE3+離子相近，Eu2+與Sr2+相似。REE離子半徑較大，在大部分礦物中置換的能力有限，目前觀察到REE3+可以置換Ca2+、Y3+、Th4+、U4+、Mn2+和Zr4+。7Eu異常產(chǎn)生原因：元素的性質(zhì)和不同礦物的結(jié)構(gòu)決定了微量元素發(fā)生類質(zhì)同像的行為存在差異，即不同礦物具有不同的REE分配系數(shù)，含鈣斜長(zhǎng)石相對(duì)富集LREE(離子半徑所決定)，但更選擇性地富集+2價(jià)的Eu，即Eu2+的性質(zhì)表現(xiàn)為對(duì)鈣長(zhǎng)石具強(qiáng)相容性，而對(duì)+3價(jià)的Eu3+富集能力一般。因此，巖漿巖中Eu異常主要是由于作為主要造巖礦物的斜長(zhǎng)石的結(jié)晶所致8.稀土元素的主要特點(diǎn)是什么？其在地球化學(xué)體系中行為差異主要表現(xiàn)有哪些方面？主要特點(diǎn)：1）它們是性質(zhì)極相似的地球化學(xué)元素組，在地質(zhì)、地球化學(xué)作用過(guò)程中作為一個(gè)整體而活動(dòng)；2）它們的分餾作用能靈敏地反映地質(zhì)、地球化學(xué)過(guò)程的性質(zhì)（良好的示蹤劑）；3）稀土元素除受巖漿熔融作用外，其它地質(zhì)作用基本上不破壞它的整體組成的穩(wěn)定性；4）它們?cè)诘貧r石中分布較廣。行為差異主要表現(xiàn)為：1）溶液的酸堿性：從La、Ce→Lu，半徑不斷減小，離子電位（π=W/R）增大，堿性減弱，氫氧化物溶解度減小，開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH值由8→6，為此，介質(zhì)的酸堿度能控制稀土元素的分異；2）氧化還原條件：由于Ce3+(Ce4+)和Eu3+(Eu2+)的變價(jià)性，對(duì)外界氧化還原條件變化反應(yīng)敏感，由于價(jià)態(tài)變化，導(dǎo)致半徑和酸堿性相應(yīng)變化，致使與TR3+整體分離；3）絡(luò)離子穩(wěn)定性的差異：ΣY絡(luò)離子穩(wěn)定性＞ΣCe絡(luò)離子穩(wěn)定性，ΣCe礦物沉淀后，ΣY元素尚可呈絡(luò)合物形式在溶液中遷移，在較晚的階段沉淀，導(dǎo)致ΣCe與ΣY的分異。4）被吸附能力：ΣCe被膠體、有機(jī)質(zhì)和粘土礦物吸附能力大于ΣY。9.稀土元素的研究意義稀土元素可在地球化學(xué)研究中得到多方面應(yīng)用：1）巖石成因：不同成因的巖石具有不同的稀土特征。例：花崗巖類的成因主要?dú)w結(jié)為三類：（a）基性巖漿分異：Eu負(fù)異常型；(b)地殼硅鋁層重熔：輕緩平滑型；(c)花崗巖化：右傾型。2）變質(zhì)巖原巖恢復(fù)：許多變質(zhì)過(guò)程中，稀土元素保持原巖特征。3）研究地殼演化：如不同時(shí)代的頁(yè)巖有明顯不同的特征，稀土元素特征能反映地殼的演化規(guī)律。

第五章1同位素地球化學(xué)在解決地學(xué)領(lǐng)域問(wèn)題的獨(dú)到之處：1）計(jì)時(shí)作用：每一對(duì)放射性同位素都是一只時(shí)鐘，自地球形成以來(lái)它們時(shí)時(shí)刻刻地，不受干擾地走動(dòng)著，這樣可以測(cè)定各種地質(zhì)體的年齡，尤其是對(duì)隱生宙的前寒武紀(jì)地層及復(fù)雜地質(zhì)體。2）示蹤作用：同位素成分的變化受到作用環(huán)境和作用本身的影響，為此，可利用同位素成分的變異來(lái)指示地質(zhì)體形成的環(huán)境條件、機(jī)制，并能示蹤物質(zhì)來(lái)源。3）測(cè)溫作用：由于某些礦物同位素成分變化與其形成的溫度有關(guān)，為此可用來(lái)設(shè)計(jì)各種礦物對(duì)的同位素溫度計(jì)，來(lái)測(cè)定成巖成礦溫度。另外亦可用來(lái)進(jìn)行資源勘查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害防治等。2核素：由不同數(shù)量的質(zhì)子(protons)和中子(neutron)按一定結(jié)構(gòu)組成各種元素的原子核稱為核素3同位素：—質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一類原子總稱為同位素，如12C、13C、14C。4放射性衰變:某種元素的原子核自發(fā)地放射出粒子而轉(zhuǎn)變成其它元素的原子核的過(guò)程叫放射性衰變.5什么因素導(dǎo)致不同巖石的Rb/Sr比相差如此大？巖漿結(jié)晶分異過(guò)程中，Sr取代Ca趨向濃集于斜長(zhǎng)石中，而Rb留在液相中，結(jié)果，結(jié)晶過(guò)程中殘余巖漿的Rb/Sr比逐漸增加，所以在一套分異的火成巖石中，Rb/Sr比隨分異程度而增大。在地殼形成過(guò)程中，Rb向上遷移進(jìn)入硅鋁殼，大陸地殼Rb/Sr比值大約為上地幔的10倍，大陸地殼的Sr富含放射成因87Sr，對(duì)于區(qū)分大陸殼與上地幔及火成巖成因具有重要意義。6鉛的分類1).原生鉛-----指地球形成前,在宇宙原子核合成過(guò)程中與鈾釷等所有元素同時(shí)形成的鉛.2).原始鉛-----地球形成時(shí)所存在的鉛,其同位素組成相當(dāng)于原生鉛同位素加上自元素形成到地球形成這段時(shí)間內(nèi),地球物質(zhì)中所積累的放射成因鉛.CDT的鉛同位素是地球原始鉛的公認(rèn)數(shù)據(jù):204Pb=1;206Pb=9.307;207Pb=10.294;208Pb=29.476.3).放射成因鉛-----指巖石礦物形成以后,由鈾釷放射衰變成的鉛.4).普通鉛-----指巖石礦物形成時(shí)從周圍介質(zhì)中捕獲的鉛,即巖石礦物形成時(shí)就存在的鉛.地球形成時(shí)就存在的原始鉛對(duì)地球而言也是普通鉛.5).正常鉛-----為普通鉛中的一類,指在一個(gè)U-Th–Pb系統(tǒng)中演化的鉛,又叫單階段鉛.其特征值為:μ=238U/204Pb=8.686---9.238;Ψ=232Th/204Pb=35---41;υ=235U/204Pb=0.063---0.067.6).異常鉛--為普通鉛中的一類,指多次體系開(kāi)放,在一個(gè)以上U–Th–Pb系統(tǒng)中演化的鉛,又叫多階段鉛.異常鉛又分為U鉛、J鉛和Th鉛.7一致曲線:如果樣品的母核鈾和子核鉛保持封閉,那么放射性成因子核與母核的比值隨時(shí)間而有規(guī)律的增加,在207Pb*/235U和206Pb*/238U為橫縱坐標(biāo)的圖上,樣品207Pb*/235U和206Pb*/238U比值的坐標(biāo)點(diǎn)必定落在鉛正常增長(zhǎng)的曲線上----即一致曲線上.不一致線:如果樣品的母核鈾和子核鉛不能保持封閉,那么樣品的207Pb*/235U和206Pb*/238U比值坐標(biāo)點(diǎn)不能落在鉛正常增長(zhǎng)的一致曲線上:不一致線與一致曲線相交于兩點(diǎn):上交點(diǎn)為樣品形成的年齡,下上交點(diǎn)為次生事件的年齡.8Nd模式年齡定義：Nd模式年齡就是根據(jù)一定的模式前提假設(shè)計(jì)算獲得的一個(gè)樣品從其源區(qū)分離至今的時(shí)間（樣品從源區(qū)分離時(shí)與源區(qū)的Nd同位素組成相同）。9穩(wěn)定同位素分重穩(wěn)定同位素和輕穩(wěn)定同位素輕穩(wěn)定同位素：1）原子序數(shù)Z＜20，ΔA/A≥10%(ΔA為兩同位素質(zhì)量差)；2）發(fā)生同位素成分變化的主要原因是同位素分餾作用，其反應(yīng)是可逆的。例：O、H、S、C、N元素的同位素。重穩(wěn)定同位素：1）原子序數(shù)Z＞20，ΔA/A＜10%；2）發(fā)生同位素成分變化的主要原因是放射性核素不斷衰變的結(jié)果所造成的，這種變化是不可逆的。238U→206Pb、235U→207Pb、232Th→208Pb，其中87

Sr、143Nd、206Pb、207Pb、208Pb是重穩(wěn)定同位素。10分餾系數(shù)αA-B:αA-B=RA/RB=［(δA/1000)+1］÷［(δB/1000)+1］對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù):lnαA-B=ln｛［(δA/1000)+1］÷［(δB/1000)+1］｝lnαA-B=lnRA–lnRB=ln［(δA/1000)+1］_ln［(δB/1000)+1］由于δ＜＜1000,則ln［(δ/1000)+1］≈δ/1000,所以上式寫為:lnαA-B=(δA_δB)/1000令:ΔA_B=δA_δB,則ΔA_B=1000lnαA-B11例如：以石英、方解石共生礦物對(duì)為例：1000lnα石英-水=3.38×106T-2-3.401000lnα方解石-水=2.78×106T-2-3.40則石英—方解石氧同位素溫度計(jì)為：1000lnα石-方=(3.38-2.78)·(106T-2)+[-3.40-（-3.40）]1000lnα石-方=Δ石-方=0.60（106T-2）外部測(cè)溫法，可用來(lái)計(jì)算水介質(zhì)的氫、氧同位素組成。其條件是，當(dāng)某礦物的氫、氧同位素組成及其形成溫度是可知時(shí)，便可根據(jù)有關(guān)方程，計(jì)算出介質(zhì)水的氫、氧同位素組成：1000lnα礦物—水=δ18O礦—δ18O水=(α/T2)+b其中δ18O礦、T已知，a、b是待定常數(shù)，則可計(jì)算出成礦溶液的H、O同位素組成。12同位素測(cè)溫公式：Δ１相_２相=1000lnα１礦_２礦=A/T2+Ｂδ１相_δ２相=Ａ+ＢＴ２例題：某一火成巖體中石英的δ18O為12‰，與其共生的磁鐵礦為６‰，求火成巖體形成溫度（oC）。解：采用氧同位素地質(zhì)溫度計(jì)測(cè)溫公式：δ石_δ磁=1000lnα石_磁=5.57×106Ｔ-2δ石_δ磁=12–6=6代入上式：T2=5.５7×106/６=0.93×106T=9650K=6920C用氧同位素地質(zhì)溫度計(jì)測(cè)溫，測(cè)得Δ石英-金紅石=5.6，計(jì)算溫度t=？(℃)。已知：10001na石英-水=2.5×106/T2-1.96；10001na金紅石-水=-4.1×106/T2+0.96。10001na石英-水=2.5×106/T2-1.96(1)10001na金紅石-水=-4.1×106/T2+0.96(2)（1）-（2）得左邊=1000lna石英-水-10001na金紅石-水=1000ln(a石英-水/a金紅石-水)=1000ln((R石英/R水)/(R金紅石/R水))=1000ln(R石英/R金紅石)=1000lna石英-金紅石=Δ石英-金紅石=5.6右邊=2.5×106/T2-1.96-（-4.1×106/T2+0.96）=6.6×106/T2-2.92由左邊=右邊則：5.6=6.6×106/T2-2.92T=880.14Kt=T-273.15=606.99℃13利用衰變定律來(lái)測(cè)定巖石、礦物的年齡，應(yīng)滿足的哪些前提條件？

1)應(yīng)有適當(dāng)?shù)陌胨テ?，這樣才能積累起顯著數(shù)量的子核，同時(shí)母核也未衰變完。如果半衰期太長(zhǎng)，就是經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史也積累不起顯著數(shù)量的子核；如果半衰期太短，沒(méi)有多久母核幾乎衰變完了；

2)所測(cè)定同位素的衰變常數(shù)的精度能滿足要求；

3)放射性同位素應(yīng)具有較高的地殼豐度，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，能以足夠的精度測(cè)定它和它所衰變的子體含量；

4)礦物、巖石結(jié)晶時(shí)，只含某種放射性同位素，而不含與之有蛻變關(guān)系的子體或雖含部分子體，其數(shù)量亦是可以估計(jì)的；5)保存放射性同位素的礦物或巖石自形成以后一直保持封閉系統(tǒng)，即沒(méi)有增加或丟失放射性同位素及其衰變產(chǎn)物。14.造成同位素組成變化的原因是什么？主要原因是放射性衰變作用和同位素的分餾作用。

放射性同位素不斷自發(fā)地發(fā)射出質(zhì)點(diǎn)和能量，改變同位素組成并轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的核素，這種過(guò)程稱核衰變反應(yīng)或蛻變。結(jié)果母體同位素（母核）不斷減少，而子體同位素（子核）不斷增加。常見(jiàn)的衰變反應(yīng)有α衰變、β衰變、電子捕獲、重核裂變四類。

根據(jù)分餾作用的性質(zhì)和條件的不同可分為：

1)物理分餾：也稱質(zhì)量分餾，同位素之間因質(zhì)量引起一系列與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)的不同，如密度、比重、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等微小的差別，使之在蒸發(fā)、凝聚、升華、擴(kuò)散等自然物理過(guò)程中發(fā)生輕重同位素的分異；

2)動(dòng)力分餾：質(zhì)量不同導(dǎo)致同位素分子參加化學(xué)反應(yīng)活性的差異（不同的分子振動(dòng)頻率和化學(xué)鍵強(qiáng)度不同）。導(dǎo)致輕同位素分子的反應(yīng)速率高于重分子，在共存平衡相之間產(chǎn)生微小的分餾，反應(yīng)產(chǎn)物、特別是活動(dòng)相中更富集輕同位素；

3)平衡分餾：化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間由于物態(tài)、相態(tài)、價(jià)態(tài)以及化學(xué)鍵性質(zhì)的變化，輕重同位素分別富集在不同分子中，也稱同位素交換反應(yīng)。達(dá)到同位素交換平衡時(shí)共存相同位素相對(duì)豐度比值為常數(shù)，稱分餾系數(shù)α；

4)生物化學(xué)分餾：生物活動(dòng)和有機(jī)反應(yīng)也能導(dǎo)致的同位素分餾效應(yīng)。如植物的光合作用使12C更多地富集于生物合成有機(jī)化合物中。生物成因的地質(zhì)體如煤、油、氣等具有最高的12C/13C值。生物化學(xué)分餾是同位素分異作用中重要的控制反應(yīng)。

三大巖性的主要影像特征有那些？答：1.沉積巖:一般情況如下,以淺色礦物為主,巖石風(fēng)化面顏色較淺的巖石,其反射率高,色調(diào)較淺.以暗色和雜色礦物成分為主,三價(jià)鐵膠結(jié)物較多,巖石風(fēng)化面顏色較深的巖石,其反射率偏低,色調(diào)較深.風(fēng)化面具有鮮艷色彩的巖石,反射特性變化較大,色調(diào)不一,松松散沉積物波譜特征主要取決于礦物成分，顏色和溫度。尤以溫度影響最大。干燥光亮的堆積物反射率偏高，色調(diào)較淺，潮濕土壤或濕泥，反射率偏低。色調(diào)較深。2．巖漿巖：超基性、基性巖漿巖反射率較低，它們?cè)谶b感圖象上的色調(diào)多呈深灰色至黑色。中性巖漿巖反射率中等。其圖象上色調(diào)為灰色。酸性巖漿巖反射率偏高，圖象上色調(diào)淺灰至灰白色。3．變質(zhì)巖：一般情況下，正變質(zhì)巖的波譜特征和色調(diào)特征與巖漿巖相近。副變質(zhì)巖的波譜特征和色調(diào)特征與沉積巖和部分火山巖接近，但是不同的原巖經(jīng)受不同的變質(zhì)作用后，真波譜特征和色調(diào)特征也有所不同。由無(wú)色和淺色礦物組成的巖石。風(fēng)化面顏色一般較淺，反射率偏高，色調(diào)較淺，而黑色礦物含量高的巖石，風(fēng)化面顏色偏深至黑色。反射率一般低于10％，色調(diào)呈深灰至黑色。以MMS,TM為例,理解和說(shuō)明遙感圖像的特征MSS圖像的相關(guān)特點(diǎn)：①兩個(gè)波段之間的相關(guān)系數(shù),與它們所在波譜中的距離有關(guān)。②r65對(duì)植被的反映最敏感，其次是r75。③相距最遠(yuǎn)的MSS4與MSS7的相關(guān)系數(shù)，說(shuō)明兩波段的信息內(nèi)容差別最大。④多數(shù)情況下r76＞r65⑤r65、r75、r64、r74值的大小與植被發(fā)育程度成反比。⑥地形是影響相關(guān)程度的一個(gè)重要因素。地形起伏較大的地區(qū)，波段之間的相關(guān)系數(shù)普遍增大。⑦圖像中含有較大面積水體時(shí)，r65、r75、r64顯著降低，⑧時(shí)相的變化，也常常引起相關(guān)系數(shù)的變化。TM圖像的相關(guān)特點(diǎn)：（1）TM數(shù)據(jù)相關(guān)分組性①TM1、2、3相關(guān)系數(shù)較大，屬于一組②TM5、7均為紅外波段，相關(guān)系數(shù)較大，成為一組③TM4與其它波段的相關(guān)性都很小，單獨(dú)成為一組④TM6因其幾何分辨率較其它波段都低，無(wú)法與其它波段進(jìn)行相關(guān)分析，也單獨(dú)為一組。（2）波段相關(guān)系數(shù)大小受自然地理?xiàng)l件、氣候、地質(zhì)環(huán)境變化等因素的影響。在加色投影之前，將上述負(fù)片印成正片，如(c)所示，顯然，正片的影像密度（或叫灰度）和負(fù)片正好相反。然后在觀察屏幕上將三張正片分別放入三個(gè)投影儀中，在投影儀前分別放置紅、綠、和藍(lán)色三種濾光鏡，調(diào)整投影儀，使屏幕上的三個(gè)投影圖像嚴(yán)格重合，按照色光的加色原理，三張正片影像通過(guò)投影組合，使原景物的顏色獲得了再現(xiàn)（d)。由上可見(jiàn)，具有多種顏色的（1）加上紅濾色鏡，即是只讓紅光通過(guò)，那么在這幾種色光中有白光中紅光，紅光自己，黃光中紅光，品紅中紅光能通過(guò)；再裝上黑白底片，那么有紅光的物體都曝光，變成黑色，沒(méi)有紅光物體變成透明；這樣就得到了b這樣的，同理加綠濾色鏡是一樣的道理。這樣得到的是負(fù)片就相當(dāng)于是底片。（2）把負(fù)片變成正片，就是像片，完全是求反的過(guò)程。（3）紅正片經(jīng)過(guò)紅濾色鏡，透明的地方能通過(guò)紅光，黑的不能透過(guò)紅光，同樣綠正片經(jīng)過(guò)綠濾色鏡，透明的地方能通過(guò)綠光，黑的不能透過(guò)綠光；同樣藍(lán)正片經(jīng)過(guò)藍(lán)濾色鏡，透明的地方能通過(guò)藍(lán)光，黑的不能透過(guò)藍(lán)光；再用加色法進(jìn)行合成再多光譜彩色過(guò)程(c)(c)(c)(b)(b)(b)藍(lán)綠紅物體再現(xiàn)顏色黑青品藍(lán)綠黃紅白透明正片透明正片透明正片

紅濾光片綠濾光片藍(lán)濾光片透明負(fù)片透明負(fù)片透明負(fù)片(a)黑青品藍(lán)綠黃紅白1.在加色投影之前，將上述負(fù)片印成正片，如(c)所示，顯然，正片的影像密度（或叫灰度）和負(fù)片正好相反。然后在觀察屏幕上將三張正片分別放入三個(gè)投影儀中，在投影儀前分別放置紅、綠、和藍(lán)色三種濾光鏡，調(diào)整投影儀，使屏幕上的三個(gè)投影圖像嚴(yán)格重合，按照色光的加色原理，三張正片影像通過(guò)投影組合，使原景物的顏色獲得了再現(xiàn)（d)。由上可見(jiàn)，具有多種顏色的（1）加上紅濾色鏡，即是只讓紅光通過(guò)，那么在這幾種色光中有白光中紅光，紅光自己，黃光中紅光，品紅中紅光能通過(guò)；再裝上黑白底片，那么有紅光的物體都曝光，變成黑色，沒(méi)有紅光物體變成透明；這樣就得到了b這樣的，同理加綠濾色鏡是一樣的道理。這樣得到的是負(fù)片就相當(dāng)于是底片。（2）把負(fù)片變成正片，就是像片，完全是求反的過(guò)程。（3）紅正片經(jīng)過(guò)紅濾色鏡，透明的地方能通過(guò)紅光，黑的不能透過(guò)紅光，同樣綠正片經(jīng)過(guò)綠濾色鏡，透明的地方能通過(guò)綠光，黑的不能透過(guò)綠光；同樣藍(lán)正片經(jīng)過(guò)藍(lán)濾色鏡，透明的地方能通過(guò)藍(lán)光，黑的不能透過(guò)藍(lán)光；再用加色法進(jìn)行合成再多光譜彩色過(guò)程(c)(c)(c)(b)(b)(b)藍(lán)綠紅物體再現(xiàn)顏色黑青品藍(lán)綠黃紅白透明正片透明正片透明正片

紅濾光片綠濾光片藍(lán)濾光片透明負(fù)片透明負(fù)片透明負(fù)片(a)黑青品藍(lán)綠黃紅白2.P27圖3-9這個(gè)采用的天然彩色膠片由三層性能不同的感光乳劑層組成，由于乳劑成份都是鹵化銀，所以三層乳劑都對(duì)藍(lán)光很敏感。其中，上層乳劑是未經(jīng)光學(xué)增感的盲色乳劑，它不感紅光和綠光，只感藍(lán)光；中層為正色乳劑，可感藍(lán)光和綠光，基本不感紅光；下層為全色乳劑，可感藍(lán)光和和紅光，而對(duì)綠光感受特別微弱。為了使三層乳劑層在感受原色光上有明確的分工，在上層與中層乳劑層之間，涂一層黃色濾光層（吸藍(lán)濾光片）。由于黃色層吸收藍(lán)光，因此避免了藍(lán)光透入中層和下層乳劑，從而實(shí)現(xiàn)了上層乳劑中感藍(lán)光，中層只感綠光，下層只感紅光的目的。藍(lán)光只對(duì)感藍(lán)層曝光，綠光通過(guò)感藍(lán)層后只對(duì)感綠層曝光，紅光經(jīng)過(guò)感藍(lán)層和感綠層后，只對(duì)感紅層曝光。第二步經(jīng)過(guò)曝光處理后，感藍(lán)層中未曝光的部分染成黃色，而曝光的部分是透明的。同樣感綠層中未曝光的部分染成品紅色，而曝光的部分是透明的。感紅層中未曝光的部分染成青色，而曝光的部分是透明的。因此紅色地物在感紅層上是透明的。經(jīng)過(guò)處理后，每個(gè)感光層只對(duì)相應(yīng)的色光敏感，再經(jīng)過(guò)每層的染色處理后就形成了彩色影像。由于各感光層是透明的，按照光吸收的原理，第一格子是：品紅吸收了白光中的綠，青吸收了白光中的紅，最后通過(guò)的只有藍(lán)光；第二格子是：黃吸收了白光中的藍(lán)，青吸收白光中的紅，最后通過(guò)的只有綠；第三格子是：黃吸收了白光中的藍(lán)，品紅吸收了白光中的綠，最后通過(guò)的只有紅光；第四個(gè)格子是：黃吸收了白光中的藍(lán)，品紅吸收了白光中的綠，青吸收白光中的紅，最后沒(méi)有光通過(guò)所以是黑色的。3.P27圖3-10這個(gè)采用的紅外彩色膠片由三層性能不同的感光乳劑層組成。所不同的是，紅外彩色膠片沒(méi)有感藍(lán)層，取代它是一個(gè)感紅外的乳劑層。其它兩層與天然彩色膠片一樣，中層是感綠層，下層是感紅層。與天然彩色膠片不同的是：紅外彩色膠片各感光層與內(nèi)部所含染料的顏色不是互補(bǔ)關(guān)系。感綠層不是含品紅染料，而是含黃色染料；感紅層不是含青色染料，而是含品紅色染料；在上層感紅外層中，含青染料。在紅外彩色膠片中，是不允許感受藍(lán)光的，因此在照像機(jī)前加上吸藍(lán)濾光片，感反射紅外光只對(duì)感反射紅外層曝光，綠光通過(guò)感反射紅外層后只對(duì)感綠層曝光，紅光通過(guò)感反射紅外層和感綠層后，只對(duì)感紅層曝光。第二步經(jīng)過(guò)曝光處理后，感反射紅外層中未曝光的部分染成青色，而曝光的部分是透明的。同樣感綠層中未曝光的部分染成黃色，而曝光的部分是透明的。感紅層中未曝光的部分染成品紅色，而曝光的部分是透明的。反射紅外光只對(duì)感反射紅外光層曝光，綠光只對(duì)感綠層曝光，紅光經(jīng)過(guò)感藍(lán)層和感綠層后，只對(duì)感紅層曝光。由于各感光層是透明的，按照光吸收的原理，第一個(gè)格子是：青吸收白光中的紅，黃吸收了白光中的藍(lán)，品紅吸收了白光中的綠，最后沒(méi)有光通過(guò)所以是黑色的。第二格子是：青吸收了白光中的紅，品紅吸收了白光中的綠，最后通過(guò)的只有藍(lán)光；第三格子是：青吸收白光中的紅，黃吸收了白光中的藍(lán)，最后通過(guò)的只有綠；第四格子是：黃吸收了白光中的藍(lán)，品紅吸收了白光中的綠，最后通過(guò)的只有紅光；4.多光譜攝影中減色法的成像過(guò)程。1、利用濾光片分解色光，得到紅、綠、藍(lán)三個(gè)色光的黑白透明負(fù)片。2、把紅、綠、藍(lán)三個(gè)色光的黑白透明負(fù)片，分別洗印成各自相對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)色的正片。3、把洗印好的正片，疊合到一起，通過(guò)對(duì)入射白光的減色得到與原物體相同色彩的相片（光的吸收原理）。（1）加上紅濾色鏡，即是只讓紅光通過(guò)，那么在這幾種