地球化学作业习题

资源学院021011－2班地球化学课程作业

课程作业一元素的结合规律

一、在岩石圈内，下列元素主要表现出哪些亲合性质，并举矿物为例。

Fe、Cu、Ni、Au、Ba、Ca、Zn、Nb、Hg

二、在硅酸盐矿物中检出下列微量元素，试分析可能被下列微量元素类质同象置换的造岩元

素，并加以说明。

Rb、Sr、Ga、Ti、Li、Ba、Ge、REE、Pb、Ni、Mn、Sc

三、说明在矿物中不存在下列类质同象置换关系的原因：

C4+→Si4+Cu1+→Na1+ Sc3+→Li1+

课程作业二含褐钇铌矿花岗岩中铌分配的平衡计算及类质同象分析（专题作业）

一、地质资料

某地含褐钇铌矿花岗岩呈穹隆状产出，出露面积500多平方公里。侵入时代为石炭——二叠纪末。岩体分异良好，可见三个相（见图），各相特征见表1。该岩体边缘相有铌的独立矿物——褐钇铌矿的工业富集，褐钇铌矿为岩浆期产物。对中央相，边缘相的物质成分作进一步研究，得表2资料。根据加权平均计算该岩体的铌的平均含量为44ppm。

123

5

4

岩体分相示意图

1．中央相；2.过渡相， 3.边缘相；4.花岗岩；5.花岗岩—花岗闪长岩

表1 花岗岩各相矿物特征

表2 中央相、边缘相矿物、岩石中铌分配的平衡计算表

二、参考资料：

1．矿物成分（通式）

黑云母K(Mg、Fe)3[AlSi3O10][OH、F]2

褐钇铌矿YNbO4

独居石（Ce、La）PO4

锆石ZrSiO4

榍石CaTiSi2O5

钛铁矿FeTiO3

2．某些单矿物分析结果：

黑云母Li2O 0.39% TiO20.1%

褐钇铌矿ΣY2O337.03% ΣCe2O3 2.91% UO2 3.96% ThO2 1.03%

Ta2O5 2.50% TiO2 1.51%

独居石TiO2 3.14% ZrO20.70% ThO2 3.61% SiO2 3.64%

ΣY2O3 3.53%

锆石TiO2 0.98% ThO20.49% ΣTR2O3 0.50%

3．岩体三个相Ti/Nb比值分别为：

中央相25 过渡相24 边缘相17

4．铌在地壳中的丰度20ppm（维诺格拉多夫1962年）

三、计算步骤：（表2空栏计算方法）

①求按一克岩石计，矿物中铌的含量：

如中央相长石和石英中铌含量为7.3ppm，它们在岩石中占87.12%，则按一克岩石中长石和石英中铌含量应为：0.8712×7.3=6.36（μg）

②那么长石和石英中铌含量占岩石中总铌含量之百分数为：

6.36÷36×100%=1

7.97%

四、作业要求

1．计算表2所空各栏

2．通过分配平衡计算：

①指出中央相中铌含量不足部分的可能去向

②分析铌的存在形式

3．结合所给的参考资料，计算该岩体中铌的浓度克拉克值，并说明之。

4．分析铌在一些矿物中的可能的类质同象置换。

5．根据Ti/Nb比值在各相的变化，结合各相矿物成分，分析Ti对Nb的富集的影响。

课程作业三元素的地球化学迁移

一、某地超基性岩、开始遭受轻微的蛇纹石化，继而蛇纹石化加强，最后自蛇纹石化转化为

滑石—碳酸盐化。在这一蚀变过程中生成不同的Ni、Fe矿物组合。在弱蛇纹石化超基性岩中形成磁铁矿（Fe3O4）和镍铁矿（Ni3Fe）组合；在中等蛇纹石化岩石中产出磁黄铁矿（FeS）—黄硫镍矿（Ni3S2）—镍铁矿（Ni3Fe）组合；继而在强蛇纹石化石中形成磁铁矿—黄硫镍矿组合，最后在岩体边缘形成滑石—碳酸盐蚀变带中形成磁铁矿—黄硫镍矿—针镍矿（NiS）组合。试根据矿物组合的更替情况，分析超基性岩蚀变由开始到结束，热液氧化还原条件变化的趋势。

二、河南某钼矿热液作用期自高温到低温有四个矿化阶段，各阶段主要矿物组合为：1.辉钼

矿—黄铁矿—钾长石—石英组合；2.黄铁矿—辉钼矿—石英组合；3.方铅矿—闪锌矿—磁黄铁矿—石英组合；4.磁铁矿—辉钼矿—沸石—方解石组合。试分析自热液早阶段—晚阶段酸碱条件和氧化还原条件的变化趋势。

三、某地区蛇纹石化橄榄岩体中，沿裂隙形成贯入式块状磁黄铁矿（Fe1-xS）—镍黄铁矿[（Ni、

Fe）9S8]矿石。在此块状硫化镍矿脉（I）旁的蛇纹石橄榄岩中，由于矿化影响，形成了如图所示的分带。内带（II）宽5m，并出现极稀疏浸染状的镍黄铁矿[（Ni、Fe）9S8]颗粒；中带（III）宽15m，为极稀疏浸染状镍黄铁矿和黄硫镍矿（Ni3S2）分布带，外

带（IV）宽大40m，在橄榄岩中只见极稀疏的散布着的黄硫镍矿细粒。

经采样分析知，原始橄榄岩含Ni 0.25~0.03%，上述各带蛇纹石化橄榄岩中的Ni含量也为0.25~0.30%。但上述各带蛇纹石化橄榄岩中S含量则超过原始未蚀变的橄榄岩中的S 含量。并且由矿体向外，含量逐步降低：0.11%→0.09%→0.07%→0.05%→进入背景含量。

要求：①根据上述资料说明硫和镍的迁移活动情况。

②由铁和镍地球化学性质的差异说明由外带至内带，硫化物矿物组合由单纯的镍的硫化物→镍的硫化物+镍铁硫化物→镍铁硫化物变化的原因。（提示：从Ni和Fe的亲硫性强弱差异来考虑）。

Ⅴ

米

I块状矿石脉内带（II）矿石组合；镍黄铁矿

II-IV蛇纹石化橄榄岩中带（III）矿石组合；镍黄铁矿+黄硫镍矿（矿化）

V蛇纹石化橄榄岩外带（IV）矿石组合；黄镍硫矿

（未矿化）（Ni+2、Ni2+）S2

课程作业四微量元素地球化学

一、指出平衡常数，分配系数，元素比值之间有何差异？

二、某原始岩浆中Ni含量为400ppm, Cu为250ppm，总分配系数D Ni=2.6, D Cu=0.45, 根据分

异结晶模型，试求出：

1．当1一F分别为0.3、0.6、0.9时，残余熔浆中Ni、Cu含量各为多少？

2．Ni、Cu是否可通过岩浆分异结晶方式使其浓度达到工业品位（Ni=0.3%, Cu=0.4%）

3．根据上述结果，你认为Ni、Cu要形成有价值工业矿床（岩浆型或热液型），需要什么特殊成矿条件？

三、在沉积岩中，常用B、Sr/Ba来判别岩层沉积环境为海相还是陆相。试根据B、Sr、Ba

在沉积过程中地球化学行为，说明其判别依据。

课程作业五同位素地球化学

一、在碎屑岩、碳酸盐岩、泥质岩互层的沉积地层中进行Rb-Sr等时线成岩年龄测定工作，

应采集什么岩石样品？为什么？应如何采样？

二、已知某石英二长岩的年龄为122Ma，实测同位素比值为87Rb/86Sr=0.7964，

87Sr/86Sr=0.70222，147Sm/144Nd=0.0833，143Nd/144Nd=0.511855。求同位素初始比值（87Sr/86Sr）和（143Nd/144Nd），∈Sr（T）、∈Nd（T），Nd同位素模式年龄Nd

T，并用∈

DM

—∈Sr同位素相关图解分析此岩石的可能物质来源。

Nd

[基本参数：λ87Rb=1.42×10-11a-1, λ147Sm=0.654×10-11a-1, (143Nd/144Nd) CHUR

(0)=0.512638, (147Sm/144Nd)CHUR (0)=0.1967, (143Nd/144Nd)DM (0)=0.51315, (147Sm/144Nd)DM

(0)=0.21357, (87Rb/86Sr)UR (0)=0.0816, (87Sr/86Sr)UR (0)=0.7045]

三、已知某矿带内矿脉石英中液包裹体的氢氧同位素组成如下：

试据以上数据判断成矿热液的可能成因。