地球化學(xué)練習(xí)題

1、現(xiàn)代地球化學(xué)課程地球化學(xué)練習(xí)題地球化學(xué)練習(xí)題（微量元素和放射性同位素地球化學(xué)部分，2010年）1、 簡(jiǎn)要解釋幾個(gè)重要概念（定義，數(shù)學(xué)表達(dá)和導(dǎo)出過(guò)程 ）：分配系數(shù)，能斯特定律，亨利定律，相容 元素，不相容元素，大離子親石元素，高場(chǎng)強(qiáng)元素，Nd值， 值， Os,原始PbO2、 微量元素有哪些主要賦存形式？不同賦存形式的微量元素，其地球化學(xué)行為有什么差別？3、 什么叫分配系數(shù)？哪些因素可以影響分配系數(shù)？并進(jìn)一步說(shuō)明，這些因素對(duì)分配系數(shù)的影響程度。既然分配系數(shù)是變化的，為什么在大部分巖漿演化過(guò)程模擬計(jì)算中，可以認(rèn)為分配系數(shù)基本不 變？4、 簡(jiǎn)述，玄武巖漿分離結(jié)晶過(guò)程中，主要的幾類微量元素（相容元素D&

2、gt;1 ,巖漿元素D=0.501 , 超巖漿元素D<0.1 ）的含量變化情況。5、 比較分離結(jié)晶過(guò)程的早期（F=10.5）和部分熔融過(guò)程的早期（F=0.0503）,兩類微量元素（D 遠(yuǎn)小于1的超巖漿元素和 D>1的相容元素）含量變化情況。6、如何用微量元素資料來(lái)區(qū)別特定的火成巖系列源自分離結(jié)晶過(guò)程還是部分熔融過(guò)程？7、 簡(jiǎn)述球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的 REE配分圖中EU正異常和負(fù)異常的一般含義。&在結(jié)晶巖石中，不同造巖礦物的REE配分型式是否存在差別？試論造成這一差別的礦物的晶體化學(xué)因素（提示：LREE和HREE傾向于替代造巖礦物中不同的陽(yáng)離子，以及進(jìn)入不同的配位位置）o對(duì)于泥質(zhì)沉

3、積物，REE主要呈吸附狀態(tài)均勻分布在沉積物中。若經(jīng)歷高級(jí)變質(zhì)作用形成斑 狀變晶結(jié)構(gòu)（斑晶+基質(zhì)），變斑晶為石榴石，基質(zhì)為云母、長(zhǎng)石、石英等礦物，則稀土元素在 巖石中的分布會(huì)發(fā)生何種改變？9、對(duì)下面兩個(gè)樣品（表 1）作稀土元素配分圖解。對(duì)花崗巖樣品，采用球粒隕石值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化：對(duì) 錳結(jié)核樣品，分別采用球粒隕石和平均頁(yè)巖值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)參見表2。然后，描述兩個(gè)樣品的REE分配特征，并闡明 Ce異常含義。（提示：Y軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)）表1樣品REE含量分析值樣品LaCeNdSmEUGdDyErYbLU花崗巖4175253.60.62.71.30.4錳結(jié)核110858116244.92424.114

4、.4131.92表 2 NormaliZing VaIUeS USed for Rare Earth PlotsOrdi nary Chon dritesOrgUeiI (CICho ndrite)LeedyBSEAve. ShaleLa0.3290.2360.3780.64841Ce0.8650.6190.9761.67583Pr0.1300.090.25410.1Nd0.6300.4630.7161.2538Sm0.2030.1440.230.4067.5EU0.0770.05470.08660.1541.61Gd0.2760.1990.3110.5446.35Tb0.0550.03530

5、.0991.23Dy0.3430.2460.390.6745.5Ho0.0770.05520.1491.34Er0.2250.1620.2550.4383.75Tm0.0350.0220.0680.63Yb0.2200.1660.2490.4413.53LU0.0340.02450.03870.06750.6110、對(duì)平衡部分熔融過(guò)程，當(dāng)生成的熔體分別達(dá)到 1 %, 5%, 10%, 20%和30%時(shí)（相當(dāng)于F = 0.01 , 0.05, 0.1 , 0.2, 0.3）,計(jì)算微量元素 A和B的相對(duì)含量（Cl/C0）。設(shè)固相是均勻的，元素 A 和B的總體分配系數(shù)分別為 Da=0.01和Db=1

6、0。然后將結(jié)果投圖（Cl/ C0F圖），并聯(lián)結(jié)各 點(diǎn)構(gòu)成平滑曲線。2%和 10%時(shí)(F = 0.02 , 0.1),熔體中+ 5 %石榴石+ 25 %斜方輝石+ 60 %2）o分配系數(shù)見表 3。如果沒有分配8 個(gè)稀土元素：La, Ce, Nd, Sm Eu,REE配分的平滑曲線。注意：X軸一般11、計(jì)算上地幔平衡部分熔融過(guò)程，當(dāng)生成的熔體分別達(dá)到REE的富集程度。設(shè)上地幔的礦物組成為10 %單斜輝石橄欖石，上地幔的稀土元素組成與球粒隕石相同（參照表 系數(shù)值，可由相鄰元素的值采用外推法估算。只計(jì)算下列Gd, Dy, LUO用計(jì)算結(jié)果作球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解，并劃出標(biāo)出所有稀土元素，沒有數(shù)據(jù)的點(diǎn)采用外

7、推連線。提示：可以只采用球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化之后的值 進(jìn)行計(jì)算，不需要考慮絕對(duì)值，這樣，所有的C0值均為1。表 3 Mineral -Melt PartitiOn COeffiCients for BaSaltS橄欖石斜方輝石單斜輝石斜長(zhǎng)石尖晶石石榴石角閃石Li0.0410.110.590.45Be0.0350.0470.36B0.0340.0270.1170.08K0.000170.00280.180.0020.35SC0.370.60.80.0650.0480.688V0.32.61.810.04381.48Ga0.0240.740.864.6Ge0.0970.251.40.510.1Rb0.0

8、000440.00330.0250.0070.437Sr0.0000630.00680.1572.70.00990.184Y0.00980.0140.620.0135.420.634Zr0.000680.0040.1950.0010.062.120.3Nb0.000050.0150.00810.0330.080.05380.197CS0.00150.00390.026Ba0.00000340, 00670.00220.330.00070.282La0.00000880.00560.0520.0820.010.01640.058Ce0.0000190.00580.1080.0720.0650.1

9、16Pr0.0000490.0060.0560.178Nd0.0070.2770.0450.3630.273Sm0.0004450.00850.4620.0330.00641.10.425EU0.00780.4580.550.00612.020.387Gd0.0110.0340.725Tb0.003240.0110.00780.779Dy :0.0150.7110.034.130.816Ho0.009270.0190.783Er0.0210.660.023.950.699Tm0.025Yb0.03660.0320.6330.0140.00763.880.509LU0.0420.6233.780

10、.645Hf0.0010.0210.2230.051.220.638Ta0.000050.0150.0130.110.060.11Pb0.00760.011.070.0001Th0.0000520.00560.0140.190.00140.016U0.000020.0150.0130.340.0059Data sources： Beattie (1994), ChaUSSidOnand LiboUrel (1993) , ChaZot et al. (in PreSS), DUnnand Sen (1994), Hart and Brooks (1974), Hart and DUnn (19

11、93), HaUri et al. (1994), Kennedy et al. (1993), NagaSaWa et al. (1980), and compila tions by Gree n (1994), Irvi ng (1978), and JoneS (1995).12、計(jì)算熔體在原地結(jié)晶過(guò)程中（提示：這意味著，殘余熔體一直和結(jié)晶相保持平衡），La/Sm比值的變化。假設(shè) La和Sm的總分配系數(shù)分別為 0.05和0.2 ;熔體中La/Sm的初始比值為1;請(qǐng)計(jì)算 f分別為0.05和0.25時(shí)的情況，并且：（a）將計(jì)算結(jié)果對(duì) MuM。作圖。（b） 將計(jì)算結(jié)果作一個(gè)過(guò)程識(shí)別圖，例如：

12、進(jìn)行La/Sm vs.La投圖，假設(shè)La和Sm的初始濃度為1。13、 如果152Gd半衰期為1.1 × 1014年，計(jì)算其衰變常數(shù)。14、相對(duì)于微量元素，放射成因同位素在地球化學(xué)示蹤研究中主要特點(diǎn)是什么？15、 對(duì)于放射性母體，如U、Rb、Sm，通常認(rèn)為，其同位素組成在各類地質(zhì)體中都是完全相同的，如238U235U=137.88，85Rb87Rb=2.593 ;與之相反，上述放射性子體同位素，在各類地質(zhì)體中都 是不同的，存在顯著差別。請(qǐng)根據(jù)衰變方程表達(dá)方式的差別，闡明造成這一現(xiàn)象的原因。16、試用圖示說(shuō)明稀土元素配分型式（ LREE富集和虧損）與 Nd值（0，0等）變化的關(guān)系。17、

13、 試用圖示和數(shù)學(xué)方程推導(dǎo)說(shuō)明鋯石和方鉛礦U-Pb體系演化的差別。18、 一個(gè)花崗閃長(zhǎng)巖巖樣品，143Nd144Nd=0.51215 , 147Sm144Nd=0.1342。假設(shè)其玄武質(zhì)源巖從球 粒隕石質(zhì)地幔分異出來(lái)，之后很短的時(shí)間內(nèi)就發(fā)生部分熔融形成了該花崗閃長(zhǎng)巖。計(jì)算該巖石從地幔分離出來(lái)的時(shí)代。取143Nd/144NdCHUR=0.512638 , 147Sm/144NdCHUR=0.1967, 147Sm=6.54× 10'12yr'1。19、 下列數(shù)據(jù)是懷俄明州BighOrn山脈片麻巖全巖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請(qǐng)利用線性回歸方法計(jì)算該片麻巖 的年齡和87Sr86Sr的初始

14、值。SamPIe87Rb/86Sr87Sr/86Sr41730.14750.707334000.22310.710671120.80960.734434321.10840.745634221.49950.7607831.88250.779320、下列表格為加拿大科馬提巖的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)用線性回歸方法計(jì)算斜率，并進(jìn)行等時(shí)線年齡投圖。SamPIe147Sm/144Nd143 Nd/144 NdM6540.24270.513586M6560.24020.513548M6630.25670.513853M6570.23810.513511AX140.22500.513280AX250.21890.513

15、174M6660.25630.513842M6680.23800.513522計(jì)算Sm-Nd的年齡和誤差;計(jì)算初始 Nd值和誤差。21、假設(shè)初始的硅酸鹽地球在過(guò)去的某一個(gè)時(shí)間發(fā)生熔融分異，形成大陸地殼（熔體）和地幔（殘留體）。請(qǐng)分別計(jì)算在1%、2%和5%的部分熔融情況下，現(xiàn)在的大陸地殼和地幔的Sr和Nd同位素組成。假設(shè)目前硅酸鹽地球的 87Rb/86Sr,87Sr86Sr, 147Sm/144Nd ,143Nd/144Nd比值分別為 0.085 ,0.705 ,0.1967 和0.512638 ,當(dāng)部分熔融發(fā)生于4.0Ga，3.0Ga和2.0Ga的時(shí)候，分別計(jì)算這些同位素比值，并進(jìn)行 Sr-N

16、d 同位素投圖。（即 143Nd144Nd 和 87Sr/ 86Sr 的相關(guān)圖）。分配系數(shù)采用：Rb, 0.0014, Sr, 0.023, Sm, 0.194, Nd, 0.0813。22、（a）已知一儲(chǔ)庫(kù)的238U204Pb為8,以0.5Ga為時(shí)間間隔，計(jì)算Pb同位素從4.5Ga到目前的演化 （只計(jì)算207Pb/ 204Pb和206Pb/ 204Pb）,假設(shè)這一儲(chǔ)庫(kù)具有Canyon Diablo相同的Pb同位素初始值。并進(jìn)行 207Pb204Pb- 206Pb 204Pb投圖。（b）已知一儲(chǔ)庫(kù)從 4.5Ga 到 2.5Ga 的 238U204Pb 為 7,從 2.5Ga 到目前的 238U204Pb 為 9,以 0.5Ga 為時(shí)間間隔，計(jì)算Pb同位素從4.5Ga到目前的演化（只計(jì)算207Pb/ 204Pb和2°6Pb2°4Pb）,假設(shè)這一儲(chǔ)庫(kù)具有Canyon Diablo相同的P