地球化學(xué)試卷B(已印)

1、PAGE PAGE 4 概念題1、濃度克拉克值：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，計算它與克拉克值的比值，即為該元素的濃集系數(shù)。2、元素的地球化學(xué)親和性：在自然界元素形成陽離子的能力和所顯示出的有選擇性地與某種陰離子結(jié)合的特性稱為元素的地球化學(xué)親合性。它是控制元素在自然界相互結(jié)合的最基本的規(guī)律。3、元素的共生組合：具有共同或相似遷移歷史和分配規(guī)律的元素常在特定的地質(zhì)體中形成有規(guī)律的組合，稱為元素的共生組合。4、類質(zhì)同象：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(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

2、類型、化學(xué)鍵類型等保持不變的現(xiàn)象。5、元素的賦存狀態(tài)：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階段所處的物理化學(xué)狀態(tài)與共生元素的結(jié)合性質(zhì)6、元素的地球化學(xué)遷移：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。7、總分配系數(shù)：在巖漿體系中，無論是分異結(jié)晶作用還是部分熔融過程，元素一般是在多種礦物和熔體之間進(jìn)行分配。所以就需要能描述元素在礦物集合體與熔體間的總體分配系數(shù)。總分配系數(shù)（D）可按下式計算得出：D 式中：n為含元素i的礦物數(shù)，WI為每種礦物在集合體中所占的重量百分?jǐn)?shù)，KDi為元素在每種礦物與熔體

3、間的簡單分配系數(shù)。上式表明某一體系i元素的總分配系數(shù)D為元素i在所有礦物中的簡單分配系數(shù)加權(quán)和。二、問答題1、下列礦物鍵的類型是什么?(1)所有鍵都是離子鍵;(2)所有鍵都是共價鍵;(3)部分鍵為離子鍵,部分為共價鍵:(a)磷灰石;(b)黃銅礦;(c)螢石;(d)自然砷;(e)尖晶石。答：(a)磷灰石：離子鍵，共價鍵；(b)黃銅礦：共價鍵；(c)螢石：離子鍵；(d)自然砷：共價鍵；(e)尖晶石：離子鍵。為什么U、Th在花崗巖中比在超基性巖中更為豐富？(離子半徑，U4+(6次配位)為0.97A,U6+(6次配位)為0.80A,Th3+(6次配位)為1.14A,Th4+(6次配位)為1.02A,F

4、e2+(6次配位)0.78A,Fe3+(6次配位)0.64A,Mg2+(6次配位)0.64)。答：這與U、Th的離子半徑和類質(zhì)同象置換有關(guān)。U和Th的離子半徑較大，U4+(6次配位)為0.97A,U6+(6次配位)為0.80A,Th3+(6次配位)為1.14A,Th4+(6次配位)為1.02A，而Fe2+(6次配位)0.78A,Fe3+(6次配位)0.64A,Mg2+(6次配位)0.64)，因此二者不能進(jìn)入早期結(jié)晶的鎂鐵礦物中，而富集在淡色的殘余巖漿內(nèi)。U4+廣泛地與Th4+,Zr4+,REE3+以及Ca2+呈類質(zhì)同象置換。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卻在玄武巖中更為豐

5、富，為什么？答：大多數(shù)稀土元素都是呈3價出現(xiàn)，而Eu是變價元素，有2和3兩個價態(tài)，Eu2與Ca2的離子半經(jīng)比較接近，可以置換斜長石中的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。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？答：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。用Rb-Sr或Sm-Nd法對巖石定年時，為什么當(dāng)巖石礦物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差別越大結(jié)果越好？答：因?yàn)?

6、7Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差別大，則衰變形成的87Sr/86Sr或143Nd/144Nd值的差別也大，只有這樣，才能在87Rb/86Sr或143Sm/144Nd與初始值的圖解上擬合相關(guān)系數(shù)較好的一條直線，由此得到較好的等時線年齡。否則可能使數(shù)據(jù)集中而拉不開等時線。三、論述題試論地球化學(xué)研究的基本問題答：圍繞原子在地質(zhì)環(huán)境中多方面的變化結(jié)果及其地質(zhì)意義的分析，形成了地球化學(xué)研究中的幾個基本問題： 研究地球和地質(zhì)體中元素及其同位素的組成。包括元素及其同位素的含量在空間、時間及不同產(chǎn)狀地質(zhì)體中的變化，即為元素的平均含量(豐度)和分布分配問題。研究元素在地球及各層圈（地殼、地幔、地核

7、）中的平均含量豐度問題；研究元素及其同位素的含量在不同地質(zhì)構(gòu)造單元、巖石、礦物和礦床中的變化，亦即元素的分布和分配問題； 研究元素的共生組合和賦存形式。 共生組合：具有共同或相似遷移歷史和分配規(guī)律的元素常在特定的地質(zhì)體中形成有規(guī)律的組合，稱為元素的共生組合。賦存形式（存在形式、賦存狀態(tài)）：指元素在地質(zhì)體中以什么形式存在。常見的形式有：化合物（氧化物、硫化物、硅酸鹽、碳酸鹽等等）、類質(zhì)同像混入物、機(jī)械混入物、包裹體及吸附物等等。元素的結(jié)合狀態(tài)是地質(zhì)作用物理化學(xué)條件的指示劑，元素的存在形式具有成因意義。 研究元素的遷移: 元素的地球化學(xué)遷移或搬運(yùn)：系指元素因其性質(zhì)不同，在自然界的各種外界條件影響下

8、不斷結(jié)合、分離、集和、分散的運(yùn)動。元素的地球化學(xué)遷移是地球化學(xué)研究的核心問題。 元素的遷移歷史與地球的演化：地球的歷史是一個有大量地質(zhì)事件構(gòu)成的漫長的時間序列，具災(zāi)變和漸變相間，分階段循環(huán)疊加、總體單向發(fā)展的特征。對此，化學(xué)元素具有“示蹤作用”，即元素和同位素的遷移寓于地質(zhì)作用之中，作用于微跡元素和核素的地質(zhì)作用的影響有可能越過后期疊加作用而被保留，通過微量元素或同位素的變異來揭示地質(zhì)作用過程的特征，稱為微量元素或同位素“示蹤”，這些元素或同位素稱為示蹤劑。試述親石元素、親銅元素、親鐵元素和親氣元素的地球化學(xué)性質(zhì)與其在地球各層圈間的分配特征。答：戈爾德斯密特的分類 是以其地球的起源和內(nèi)部構(gòu)造的假說為基礎(chǔ)的。他根據(jù)化學(xué)元素的性質(zhì)與其在各地圈內(nèi)的分配之間的關(guān)系將元素分為四類：見圖2.6。親石元素：離子的最外電子層具有8電子(s2p6)惰性氣體型的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氧化物的形成熱大于FeO的形成熱，與氧的親和力強(qiáng)，易熔于硅酸鹽熔體，主要集中于巖石圈。親銅元素：離子的最外層電子層具有18電子(s2p6d10)的銅型結(jié)構(gòu)，氧化物的形成熱小于FeO的形成熱，與硫的親和力強(qiáng)，易熔于硫化鐵熔體。主要集中于硫化物氧化物過渡圈。親鐵元素：元素的最外層電子層具有818過渡型結(jié)構(gòu)，