地球化學試卷A

1、地球化學期末考試試卷(A卷)考試形式：閉卷考試 考試時間：120分鐘班號 學號 姓名 得分 題號一二三四五總分得分一、概念題(每題5分，共50分)1、元素的豐度值2、類質(zhì)同象混入物3、載體礦物和富集礦物4、地球化學障5、八面體擇位能6、戈爾德斯密特相律7、相容元素和不相容元素8、Ce值(列出計算公式并說明)9、同位素分餾系數(shù)10、衰變定律二、問答題(每題8分，共40分)：1、當以下每種物質(zhì)形成時，其氧化電位是高還是低？(1) 隕石；(2)煤；(3)海底錳結(jié)核；(4)釩鉀鈾礦；(5)頁巖中的黃鐵礦；(6)鮞綠泥石。2、為什么硅酸鹽礦物中K的配位數(shù)經(jīng)常比Na的配位數(shù)大？(離子半徑：K的為1.38A

2、，Na的為1.02A，O2-的1.40A)。3、研究表明，巖漿巖和變質(zhì)巖中的不同礦物具有不同的18O/16O比值，例如巖漿巖中石英一般比鉀長石具有更高的18O/16O比值，試闡明控制礦物18O/16O比值大小的原因是什么？4、用Rb-Sr或Sm-Nd法對巖石定年時，為什么當巖石礦物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差別越大結(jié)果越好？5、試分析下圖中稀土元素球粒隕石標準化模式中各個曲線可能代表的巖石類型及造成分配型式特征的原因。三、論述題(任選1題，10分)1、 試述稀土元素數(shù)據(jù)的處理步驟和表示方法。2、 要獲得準確的同位素地質(zhì)年齡必須滿足的條件是什么？答案：一、1.每種化學元素

3、在自然體中的質(zhì)量,占自然體總質(zhì)量(或自然體全部化學元素總質(zhì)量)的相對份額(如百分數(shù)),稱為該元素在該自然體中的豐度值.2. 某種物質(zhì)在一定的外界條件下結(jié)晶時，晶體中的部分構(gòu)造位置被介質(zhì)的其它質(zhì)點(原子、離子、絡離子、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。3. 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

4、量的那種礦物。4、地球化學障指地殼中物理或化學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)過物理化學環(huán)境發(fā)生急劇變化的地帶時，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障。5 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). 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，則趨向于使離子進入八面體配位位置的趨勢愈強，而且愈穩(wěn)定。6 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)K

5、2，有K ，即平衡共存的礦物數(shù)不超過組分數(shù)，即為戈爾德斯密特礦物學相律。7 相容元素(Compatible elements):巖漿結(jié)晶或固相部分熔融過程中偏愛礦物相的微量元素；不相容元素(Incompatible elements):巖漿結(jié)晶或固相部分熔融過程中偏愛熔體或溶液相的微量元素.也稱為濕親巖漿元素(hygromagmatophile). 8 Ce或(Ce/Ce*)。是表征樣品中Ce相對于其它REE分離程度的參數(shù).Ce除了三價態(tài)外,氧化條件下可以呈四價態(tài)而與其它REE發(fā)生分離.Ce Ce/Ce*式中CeN,LaN,和PrN均為相應元素實測值的球粒隕石標準化值.9.同位素分餾系數(shù)值：指

6、含有相同元素的兩種分子同位素重/輕同位素比值的比值。設有同位素平衡分餾反應：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/ B分子重/輕同位素比值)=/10.放射性衰變速率定律：單位時間內(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，在自然體系形成時的母體同位素原子數(shù)為P0，體系形成到現(xiàn)在的時間間隔為t：=P ，式中：衰變常數(shù)，表示單位時間內(nèi)原子發(fā)生衰變的概率。二、1、(1)隕石；(2)煤；(3)海底錳結(jié)核

7、；(4)釩鉀鈾礦；(5)頁巖中的黃鐵礦；(6)鮞綠泥石。答：高，低，高，高，低，低。(問題來源：Brownlow,1996)2、 答： K和Na都屬于堿性元素，其離子半徑分別為：1.38A和1.02A(Krauskopf et al,1995)或1.59和1.24A(Gill,1996)。以與陰離子O2-結(jié)合為例，O2-離子半徑1.40A(Krauskopf et al,1995)或1.32(Gill,1996),根據(jù)陽離子與氧離子半徑比值與配位數(shù)關系，K+/O2-0.9857, Na+/O2-=0.7286，由于等大球周圍有12個球，而在離子晶體中，隨陽離子半徑的減小，為達到緊密接觸，因此配

8、位數(shù)也要減少。因此，在硅酸鹽礦物中K的配位數(shù)經(jīng)常比Na的配位數(shù)大，前者與氧的配位數(shù)為8，12，而后者為6,8。3答：根據(jù)同位素理論，氧與陽離子的鍵強控制了礦物的18O/16O比值，一般18O富集于與氧形成更強鍵的礦物中。硅酸鹽中硅氧鍵的鍵強比鋁氧鍵強大，因此石英中的18O要比鉀長石更大。4 為了獲得精確的等時線年齡，需要等時線的斜率盡可能地準確，只有數(shù)據(jù)點沿著等時線較寬地分布才能獲得斜率的準確。很明顯，也需要很精確地測定87Sr/86Sr或143Nd/144Nd值。只有當巖石礦物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差別較大，且兩對比值(87Rb/86Sr和 87Sr/86Sr)和

9、(143Sm/144Nd和143Nd/144Nd)都能夠精確測試時。才能獲得精確的87Sr/86Sr和43Nd/144Nd初始比值和精確的年齡值。5答：A.熔巖流中源自地幔的橄欖巖捕擄體.呈比值為1的近水平線.代表未經(jīng)大的分異的原始地幔；B.大洋中脊玄武巖,所有REE增大,LREE與HREE之間沒有更大分異(T-過渡型玄武巖)；C和D.流紋巖和花崗巖。LREE偏向增加表明分異作用明顯。有明顯的Eu異常，與富Ca斜長石的分離有關；E.斜長巖。強烈富集Eu,表明斜長石強烈富集Eu；F.漫長地質(zhì)時間形成的由火成巖和沉積巖反復分異的北美頁巖。三、1. REE組成模式圖示：對樣品中REE濃度以

10、一種選定的參照物質(zhì)中相應REE濃度進行標準化，將樣品中每種REE濃度除以參照物質(zhì)中各REE濃度,得到標準化豐度，然后以標準化豐度對數(shù)為縱坐標,以原子序數(shù)為橫坐標作圖.兩種圖：(1)曾田彰正-科里爾(Masuda-Coryell)圖解：濃度標準化參照物質(zhì)為球粒隕石.由曾田彰正和科里爾創(chuàng)制；圖示的優(yōu)點:可以消除由于原子序數(shù)為偶數(shù)和奇數(shù)造成的各REE間豐度的鋸齒狀變化,使樣品中各REE間任何程度的分離都能清楚地顯示出來,因為一般公認球粒隕石中輕和重稀土元素之間不存在分異。（2）用所研究體系的一部分作參考物質(zhì)進行標準化。 稀土元素總量-REE為各稀土元素含量的總和,以ppm為單位.多數(shù)情況下指從La到

11、Lu和Y的含量之和.有些學者用火花源質(zhì)譜法分析稀土元素含量,其REE數(shù)據(jù)不包括Y.REE對于判斷某種巖石的母巖特征和區(qū)分巖石類型均為有意義的參數(shù). LREE/HREE(或Ce/Y)：為輕和重稀土元素比值.這一參數(shù)能較好地反映REE元素的分異程度以及指示部分熔融殘留體和巖漿結(jié)晶礦物的特征.Eu(或Eu/Eu*):表示Eu異常的程度.一般稀土元素大多呈三價態(tài),但Eu特殊,既可以呈三價,也可呈二價.三價態(tài)時,Eu和其它稀土元素性質(zhì)相似,二價態(tài)下則性質(zhì)不同,固地質(zhì)體中Eu2經(jīng)常發(fā)生與其它三價REE離子的分離,造成在REE球粒隕石標準化豐度圖解的Eu位置上有時出現(xiàn)“峰”(Eu過剩),Ce或(Ce/Ce*):是表征樣品中Ce相對于其它REE分離程度的參數(shù).Ce除了三價態(tài)外,氧化條件下可以呈四價態(tài)而與其它REE