地球化学A模拟题

《地球化学A》模拟题

一. 概念题

1.奥多-哈根斯法则-又称为奇偶规律-原子序数为偶数的元素丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素。

2.固溶体：由类质同像形式混入晶体中的物质称为类质同像混入物(2分)。含有类质同像混入物的混合晶体称为固溶体。

3.配离子或配位离子：配离子又称为配位离子(coordination ion)，由成分相对稳定的元素组成的原子团--基团，具有独立的化学和晶体化学性质，可以在一定物理化学条件下在固相、溶液或熔融相中稳定存在。

4.晶体场稳定能：将过渡金属离子置于晶体场中时，因和周围配位体相互作用，导致5个d 轨道分裂，d轨道电子能量升高或降低，同时配位多面体发生畸变。相对于分裂前d电子能量和的差值，即导致总能量的下降称为晶体场稳定能(CFSE)。

5.吉布斯相律：体系处于平衡态时，相数(Φ)、独立组分数(K)和自由度数(F)之间存在严格关系：F＝K－Φ＋2

6.δ18O值：

7.放射性同位素衰变定律：单位时间内放射性同位素衰变的原子数与现存的放射性母体原子数成正比，或衰变速率正比于现存母体原子数。设某自然体系现在的母体同位素原

子数为P，在自然体系形成时的母体同位素原子数为P0，体系形成到现在的时间间隔为t：dP

=－λP，式中：λ－衰变常数，表示单位时间内原子发生衰变的概率。

dt

8.类质同象混入物：某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质的其它质点(原子、离子、络离子、分子)所占据，结果只引起晶格常数的微小变化，而使晶体构造类型、化学键类型等保持不变的现象。由类质同像形式混入晶体中的物质称为类质同像混入物。含有类质同像混入物的混合晶体称为固溶体。

9.地球化学障：地壳中物理或化学梯度具有突变的地带，常伴随元素聚集或堆积作用

。即在元素迁移过程中经过物理化学环境发生急剧变化地带时，介质中原来稳定的元素迁移

能力下降，形成化合物沉淀。

10.八面体择位能：任意给定过渡元素离子在八面体场中的晶体场稳定能一般总是大于在四面体场中的晶

体场稳定能。二者的差值称为该离子的八面体择位能—OSPE 。

11.科尔任斯基相律--在一定的T 、P 及活性组分化学位μ条件下,相互平衡共存的矿物相数 不超过惰性组分数，即称为柯尔仁斯基相律。Φ≤K и。Φ－体系相数，K и-惰性组分数。

12.能斯特分配定律--在给定溶质、溶剂及温度和压力下，微迹元素i 在两相间的浓度比值 为常数D ，

它与温度和压力有关，与i 的浓度无关(在一定浓度范围内)，称为能斯特分配定律。两相中的浓度比值D 就是能斯特分配系数。只适用于稀溶液或微迹元素的分配。当两种相均为凝聚相时，D 受压力影响较小，而与温度的关系较为显著。

13.δCe 值(列出计算公式并说明)δCe 或(Ce/Ce*)。是表征样品中Ce 相对于其它REE 分离程度的参数，Ce 除了三价态外,氧化条件下可以呈四价态而与其它REE 发生分离.δCe ＝ Ce/Ce*＝2(Pr)N

N

Ce La +式中Ce N ,La N ,和Pr N 均为相应元素实测值的球粒陨石标准化值。 14.何谓Craig 线：Craig 统计了不同纬度大气降水样品的氢、氧同位素成分，得出以下统计关系式：δD=8δ18O+10，在δD/δ18O 图解上的该直线被称为Craig 线, 即大气降水线。由

SMOW 到极地由低到高变化。产生这种线性关系的原因，平衡条件下D/H 分馏大体为18O/16O 的8倍，所以线的斜率为8。

二. 问答题

1. 当以下每种物质形成时，其氧化电位是高还是低？(1) 陨石；(2)煤；(3)海底锰结核；

(4)钒钾铀矿；(5)页岩中的黄铁矿。

答：当以下每种物质形成时，其氧化电位是高还是低？(1) 陨石；(2)煤；(3)沉积锰矿床；

(4)钒钾铀矿；(5)页岩中的黄铁矿。高，低，高，高，低。

2. 使用等时线测年获得可靠同位素地质年龄必须满足的前提条件是什么？请写出这样做的理由。

答：① 所研究的一组样品（岩石或矿物）具有同时性和同源性；② 选择母体/

子体比值大

的矿物；③体系内化学成分不同，Rb/Sr比值有大的变化范围；④自结晶以来，Rb、Sr 保持封闭体系，没有与外界发生物质交换；⑤体系形成之初Sr同位素组成在体系内是均一的，因而有着相同的87Sr/86Sr初始同位素比值。

3. 研究表明，高温高压下形成的岩浆岩中矿物种类数目最少，岩浆期后产物中矿物数目要

大的多，而外生条件下生成的矿物数目最大。为什么？试从类质同象角度给予解释。

答：与元素的类质同象有关。当多种元素进入矿物晶格时，元素是各自形成独立矿物还是

以类质同象状态进入，从热力学角度分析，取决于化合过程反应自由能改变△G

r 。

△G

r<0

形成类质同象化合物，△G r>0形成两个独立矿物。据热力学定律：△G r＝△H r－T△S，类

质同象是否发生以及发育程度取决于熵效应和热效应。熵增是类质同象产生的根本原因。△S 与元素特性无关，熵值趋于最大(体系自由能最低)使自然界类质同象成为一种普遍现象。且近似元素愈多，类质同象愈易发生。熵效应与温度成正比，温度增高，类质同象范围增大。由于从岩浆到地表随着温度的降低类质同象可混性降低，造成自然界矿物的“净化”，高温形成的矿物含较多杂质，矿物种类少，低温形成的矿物比高温形成的矿物更纯，同时形成的矿物种数大于高温下形成的矿物种数。

4. 研究表明，岩浆岩和变质岩中的不同矿物具有不同的18O/16O比值，例如岩浆岩中石英一

般比钾长石具有更高的18O/16O比值，试阐明控制矿物18O/16O比值大小的原因是什么？

答：根据同位素理论，氧与阳离子的键强控制了矿物的18O/16O比值，一般18O富集于与氧形成更强键的矿物中。硅酸盐中硅氧键的键强比铝氧键强大，因此石英中的18O要比钾长石更大。

三. 论述题

1. 本学期的学期论文，地质学基地班和地球化学专业两个班57个同学都写出小论文并上台进行了演讲。在听完这些报告后，请你举出几个（≥3个）你认为选题最好、最有创意以及使你印象最深刻的报告，给予评论和打分，并说出你的理由。也请你对这一具有创新的教改形式提出意见和建议（根据阐述理由的充分程度、对他人报告的学习态度和重视程度以及是否有自己的独立见解等判分）。

答：根据阐述的理由、对他人报告的学习态度和重视程度以及自己的独立见解等判分。

2. 试述使用同位素地质温度计必须满足的条件。

答：①用作地质温度计的矿物对必须是共生的，即在同一地质体系中同时形成。彼此间达到化学和同位素平衡，矿物形成后平衡被冻结；②同位素测温矿物对选取要合适，矿物对在自然界常见。且在较大温度和压力范围内保持稳定，矿物化学成分应比较简单，变化较小；

③矿物对之间同位素分馏要足够大，即它们的分馏系数越大测温的灵敏度越高，测定的温

度也越准确；④矿物对的同位素分馏方程和校准曲线要可靠。参数A、B被实验法准确测定，待测

3. 在矿床地球化学研究中，经常要确定一个矿床成矿物质包括成矿流体和主要成矿元素的来源问题，如果让你申请一个这样的矿床地球化学研究项目，你将会从那几个方面考虑问题？请写出具体的研究方案和理由（主要从地球化学的研究思路和研究方法上考虑）。

答：四个要点：①稳定同位素研究，包括0、H、S、C同位素；②放射性同位素的初始同位素比值研究，如87Sr/87Sr和1443Nd/144Nd比值等；③成矿流体地球化学研究，包括温度盐度以及体系组成的确定等，也包括成矿流体水的0、H的确定等；④主元素特别是微迹元素包括稀土元素地球化学的研究。上述研究是针对矿体，并与围岩和主岩以及类似矿床的有关地质地球化学特征进行比较学研究。

4. 试述放射性同位素的主要衰变特征及其地球化学意义。

答：1、绝对时标特征(absolute chronometer)。由于放射性衰变、自发核裂变和核散裂的速度不受自然环境所具有的温度、压力和电磁场等物理化学条件影响。因此对于一个形成以后一直保持母、子体元素比值不变(封闭)的体系，或者母、子体元素比值变化遵循一定规律(开放)的体系，只要测定体系现在的子体同位素组成和母、子体比值，就可以计算体系所经历的时间。这一特征构成同位素地质年代学的理论基础。2、示综特征(isotopic source tracing)。当一个自然体系发生化学变化形成新体系时，它的元素组成和母、子体比值将发生变化，但它的同位素组成仍保持原来的特征，这种特征与原体系母、子体比值密切相关。只要通过一定方法确定体系发生变化时的子体同位素组成，就可以追踪原体系的地球化学特征与演化历史，根据成岩成矿物质同位素组成示综可以推断物质来源和不同源区间的混合情况。上述两个方面构成同位素示踪研究正演和反演两条不同的途径。3、能量特征(energetics)。自然界核衰变、核裂变过程同时也产生可观的能量, 构成了地球演化的主要能源。通过放射性母子体同位素组成与分布的研究，可以探索地球各区域和各圈层的能量分布情况。同时核过程中所产生的射线、粒子和碎片的动能将在物质中留下径迹和辐射损伤，这些构成了径迹年代学、热释发光年代学、脱玻年代学和共振年代学等等领域的研究对象。