地球化学期末复习试题大全

名词解释（任选10题，3分/ 题）1．克拉克值：地壳中各元素的相对平均含量称为该元素的克拉克值，如以重量百分数表示则为“重量克拉克值”或简称“克拉克值”，如以原子百分数表示，则称为“原子克拉克值”。

2．元素的浓集系数：定义为—浓积系数=矿石边界品位/克拉克值。

实质是地壳中某元素称为可开采利用的矿石所需要富集的倍数，浓积系数低的元素较容易富集成矿，浓积系数高的需要经过多次旋回和多次的富集作用才能达到工业开采品位。

长作为确定元素富集成矿能力的指标。

3．大离子亲石元素：离子半径大，大于常见造岩元素的亲石元素，如钾、铷、钙、锶、钡、铊等。

4．不相容元素或相容元素：在岩浆过程中，总分配系数大于1，趋向于保留在源区岩石的固相矿物中的元素为相容元素，如Ni，Cr，Co等；总分配系数小于1，趋向于进入到熔体中的称为不相容元素，如Ba，Rb，U。

5．惰性组分：扩散能力很差，难于与系统发生物质交换的组分。

系统对它们来说是封闭的，在平衡过程中保持质量固定不变，因而又称为固定组分。

活性组分：在交代过程中为了消除组分在矿物和外来溶液之间存在的浓度梯度(化学位)，就会发生其小一部分组分向岩石(体系)的带入和另一部分组分自岩石带出，这样的组分称为活性组分。

6．元素的地球化学亲和性：指阳离子在地球化学过程中趋向于同某种阴离子结合的性质。

分亲铁性（趋向于以单质形式产出）、亲硫性（趋向于与硫形成强烈共价键的性质）、亲氧性（趋向于与氧形成强烈离子键的性质）和亲气性。

7．批次熔融模型：表示在部分熔融过程中，熔体相和残余相在不断建立的平衡中进行，发生连续的再平衡，直到熔体的移出。

C1/C0=1/(D(1-F)+F)C1和C0分别是岩浆源区岩石和岩浆中元素的含量；D为元素的分配系数；F为部分熔融程度，（0~1）8．同位素分馏系数：在平衡条件下，两种相中某种同位素比值之商。

αA-B= R A/R B。

其中R为同位素比值，常用重同位素与轻同位素比值表示。

分馏系数是温度的函数，温度越高，α约趋于1 ，表明分馏作用越小。

9．δEu：一定体系中稀土元素Eu相对与标准值的比值，反映了Eu与其他稀土元素之间发生分离的强弱程度。

当δEu小于1时，表明其相对于其他稀土元素发生了亏损，当δEu大于1时，表明其相对与其他稀土元素发生了富集作用。

10．δ18O ：是样品中18O含量相对与标准值（平均大洋水含量）的千分偏差。

当该值大于0时表明样品的18O相对与标准的组成发生了富集，有更多的较重稳定同位素；小于0时则相反。

11．( 87Sr / 86Sr ) 0：应用Sr同位素测年时，样品形成时的初始87Sr / 86Sr值。

应用等时线法表现为截距。

12．13C/12C国际标准：南卡罗来州白垩纪皮迪建造（PDB）34S/32S国际标准：迪亚布洛峡谷铁陨石陨硫铁（CDT）δ15N/14N：大气13．稀土元素配分图:14．氧化障和还原障：元素的变价使其化学性质截然改变；氧化-还原反应改变元素原有的迁移状态，在短距离内发生沉淀，称为氧化障和还原障。

（如Fe,Mn,Gu,Eu,,Tl等弱碱性元素在低价状态易于在水溶液中迁移，它们的高价离子具两性迁移能力弱，因此还原条件（不含H2S）有利于这类元素的迁移，氧化作用导致沉淀；如U,Mo,V,S,As等低价离子据两性易于水解沉淀，高价状态则形成易溶解于水的酸根络离子迁移，因此氧化作用导致这类元素迁移活化。

S是典型的代表，氧化态的SO4+是金属元素络合剂、携带剂，还原态的S2-是成矿元素的沉淀剂。

15．微量元素分配系数：能斯特分配定律：在一定的温度压力下，微量组分在两共存相中的分配达平衡时，其在两相中的化学位相等。

能斯特分配系数：在温度、压力恒定的条件下，微量元素i(溶质)在两相分配达平衡时其浓度比为一常数(K D)，此常数K D称为分配系数，或称能斯特分配系数。

能斯特分配定律及分配系数的研究有着极其重要的地球化学意义，可应用于如下多方面的研究：1)定量研究元素组分；2)为成矿分析提供了理论依据；3)判断成岩和成矿过程的平衡；4)微量元素地质温度；5)微量元素地质压力；6)指示沉积环境；7)岩浆作用过程微量元素分配和演化定量模型的研究；8)岩浆形成机制的研究；9)判断岩石的成因。

16．δ值稳定同位素组成常用δ值表示，δ值指样品中某元素的稳定同位素比值相对标准（标样）相应比值的千分偏差。

δ值能清楚地反映同位素组成的变化，样品的δ值愈高，反映重同位素愈富集。

17．同位素分馏指由物理、化学以及生物作用所造成的某一元素的同位素在两种物质或两种物相间分配上的差异现象。

引起同位素分馏的主要机制有：①同位素交换反应。

是不同化合物之间、不同相之间或单个分子之间发生同位素分配变化的反应，是可逆反应。

反应前后的分子数、化学组分不变，只是同位素浓度在分子组分间重新分配。

②同位素动力学效应。

是指物理或化学反应过程中同位素质量不同所引起的反应速率的差异。

在不可逆反应中，结果总是导致轻同位素在反应产物中富集。

18．同位素分馏系数分馏系数α表示同位素的分馏程度，反映了两种物质或两种物相之间同位素相对富集或亏损程度。

在自然界，分馏系数是指两种矿物或两种物相之间的同位素比值之商。

其表达式为αA-B＝R A/R B式中A和B表示两种物质(物相),R代表重同位素对轻同位素的比值，如18O/16O，13C/12C等。

α值偏离1愈大，说明两种物质之间的同位素分馏程度也就愈大；α=1时，物质间没有同位素分馏。

19．同位素富集系数在同位素平衡的条件下，两种不同化合物的同类同位素组成δ值的差，称为同位素富集系数，即ΔA-B=ΔA-δB ，该系数的意义是A化合物中同位素的富集（或亏损）程度。

论述题（任选3题；10分/ 题）1.试述地球化学思维特征、研究思路以及应用领域。

思维特征：“见微知著”在地质作用形成宏观地质体的同时，还形成大量肉眼难以辨别的常量元素、微量元素及同位素成分组合的微观踪迹，它们包含着重要的定量和定性的地质作用信息，只要运用现代分析测试手段观察这些微观踪迹以及宏观的地球化学现象，便可深入的揭示地质作用的奥秘。

基本思路：把地质作用看作一化学（热力学）体系。

地质环境用物理化学条件来描述。

研究体系的化学机制和演化。

实现在原子层次上，认识地质作用的机制，追踪地质历史。

所有化学分支学科（无机化学、有机化学、物理化学、化学热力学、胶体化学、化学动力学等）都是它的理论基础。

依据：化学元素及其化合物（矿物）的基本物理化学性质和行为在自然和实验条件下没有本质差别。

2.试述地壳元素丰度的计算方法。

1）岩石平均化学组成法：克拉克根据收集的火成岩样品和沉积岩组合样品，通过分区并按岩石质量比例计算出地壳上部16KM的地壳成分。

2）细粒碎屑岩法：戈尔得施密特认为，细碎屑岩是沉积物源区出露岩石经过剥蚀、搬运并均匀混合的产物，成分可以代表物源区地壳的平均化合组成。

他对挪威南部有冰川融化后沉淀出的细粒冰川黏土样品的77个样品进行了化学分析，得到了平均化学成分。

3）维诺格拉多夫（1962）岩石比例法是以两份酸性岩加一份基性岩来计算地壳平均化学成分。

4）S．R泰勒（1964、1985）用太古宙后页岩平均值扣除20%计算上部陆壳元素丰度。

5）黎彤法：在计算中国岩浆岩平均化学成分的基础上，并采用全球地壳模型，对各构造单元的质量加权平均。

3.试述一种测年方法（Rb–Sr法或K–Ar法或14C法或U－Th－Pb法）的原理、应用范围及优缺点。

4.试述稀土元素的地球化学行为及应用。

稀土元素的主要特点可归纳为：1)它们是性质极相似的地球化学元素组，在地质、地球化学作用过程中作为一个整体而活动；2)它们的分馏作用能灵敏地反映地质、地球化学过程的性质（良好的示踪剂）；3)稀土元素除受岩浆熔融作用外，其它地质作用基本上不破坏它的整体组成的稳定性；4)它们在地壳岩石中分布较广。

地球化学行为差异主要表现为：1)溶液的酸碱性：从La、Ce→Lu，半径不断减小，离子电位（π=W/R）增大，碱性减弱，氢氧化物溶解度减小，开始沉淀时溶液的pH值由8→6，为此，介质的酸碱度能控制稀土元素的分异；2)氧化还原条件：由于Ce3+ ( Ce4+)和 Eu3+ (Eu2+)的变价性，对外界氧化还原条件变化反应敏感，由于价态变化，导致半径和酸碱性相应变化，致使与TR3+整体分离；3)络离子稳定性的差异：ΣY络离子稳定性＞ΣCe络离子稳定性，ΣCe矿物沉淀后，ΣY元素尚可呈络合物形式在溶液中迁移，在较晚的阶段沉淀，导致ΣCe与ΣY的分异；4)被吸附能力：ΣCe被胶体、有机质和粘土矿物吸附能力大于ΣY。

5.试述元素赋存状态的研究方法有哪些？1）元素含量测定：通过矿物含量测定发现混入元素，并判断其类质同相的可能性；2）显微镜法：镜下观测是否有微细矿物颗粒；3）萃取法（偏提取法）：选用一种只能溶解被研究元素的某种存在形式的溶剂。

偏提取物相分析方法分为两大类：顺序提取和平行提取法。

顺序提取法只用一份试样，利用萃取能力不同的化学试剂由结合力从弱到强依次提取；平行提取时讲样品分多份，利用多种萃取能力不同的化学试剂同时萃取，利用差值计算。

4）晶格常数测定：通过X光衍射法测定矿物的晶格常数，据晶格常数的变化来判断类质同相的类型和程度。

5）电子显微镜扫描：一方面可以研究细小颗粒矿物的成分、结构和光学性质等；另一方面可以通过对矿物中微量元素的分布特征（类质同相元素在矿物汇总均匀分布），来研究矿物的化学键性和离子电价。

6.试述编制相图的原理和方法。

编制相图是热力学研究矿物相平衡关系的重要手段。

计算步骤：1)根据化学反应方程式中出现的相, 按其物态和多形变体查阅有关的热力学数据: △H2098, △S2098 , △G2098 , V2098 , C P 等;2)计算标准状态下(T=298K, P= 1x105帕)的反应的熵变△S0反应和△H0反应；3)依据计算的精度要求，可以引入一些必要的假设条件，如：△C P（等压真分子热容的变量）=0或定值，活度=1（固相：a=1）；4)以吉布斯自由能公式作为基本公式，计算任意温度、压力下的化学反应自由能值，界入假设条件，给予简化，列出任意温度、压力条件下的化学反应自由能值（△G P T）与P、T、a变量的关系式。

当反应达到平衡时，△G P T=0，代入已知的焓变、熵变等值，即可获得共生矿物组合平衡时T~P之间关系式或T~P~ a 之间关系式。

5)根据所获得的T~P或T~P~ a 关系式，给出一组数据即可编制各种相图。

7.地质温度计地质温度计是能够用来确定地质作用温度的地质产物。

应用比较普遍的地质温度计主要有矿物包裹体地质温度计：根据矿物晶体中原生包裹体的均一化测定矿物的形成温度。