17年地球化学试题

一、概念题(每题4分，共40分)

1. 元素的浓集系数

2. 载体矿物与富集矿物

3. 元素的地球化学亲和性

4. 类质同象

5．地球化学障

6. 八面体择位能

7．能斯特分配系数

8. 戈尔德斯密特矿物相律

9. 同位素分馏系数α值

10. 衰变定律

二、问答题(20分)：

1、写出结晶分异(瑞利分馏)过程中控制微迹分配行为的定量模型的公式，并通过

绘制图解讨论以下问题：①绘制随F值减小，当分配系数分别为0.01，1和

10 时微迹元素在原始岩浆和残余岩浆中浓度比值的演化曲线；②讨论元素在

残余熔体中富集的主要控制因素以及元素相容性问题。(10分)

2、多数稀土元素在花岗岩中比在玄武岩中更为丰富，但是Eu却在玄武岩中更为

丰富，为什么？(5分)

3、试述图中A、直线AD、BC、BE所代表的地球化学意义(5分)。

一、概念题(每题5分，共40分)：

1. 浓度克拉克值

2. 元素的赋存状态

3. 元素的地球化学迁移

4. 固溶体

5. 相容元素；

6. 柯尔仁斯基相律；

7. δEu值

8. 同位素分馏反应

9. 衰变定律

10. Rb-Sr等时线

二、问答题(20分)：

1、下列岩浆岩：①形成过程中仅与岩浆水发生了相互作用；②形成过程中广泛地与大气降水发生了相互作用。试回答哪一种岩浆岩D/H比值和18O/16O比值更高？(5分)

2、使用Rb-Sr或Sm-Nd法对岩石定年时，为什么当岩石矿物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差别越大结果越好？(5分)

3、试分析下图中稀土元素球粒陨石标准化模式中各个曲线可能代表的岩石类型(要求分析至少3条曲线)。(10分)

A 卷答案：

1、指某元素在矿床中的最低可采品位作为它在该地质对象中的平均含量，计算它与克拉克值的比值，即为该元素的浓集系数。

2、载体矿物是指岩石中所研究元素的主要量分配于其中的那种矿物。但有时该元

素在载体矿物中的含量并不很高，往往接近该元素在有时总体中的含量。富集矿物是指岩石中所研究元素在其中的含量大大超过它在岩石总体中的含量的那种矿物。

3、元素的地球化学亲和性指阳离子在自然体系中有选择地与某阴离子化合的倾向

性。

4、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。

5、地球化学障指地壳中物理或化学梯度具有突变的地带，通常伴随着元素的聚集

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的地带时，介质中原来稳定的元素迁移能力下降，形成大量化合物而沉淀，这种地带就称为地球化学障。

6、八面体择位能：任意给定的过渡元素离子，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 ）。这是离子对八面体配位位置亲和势的量度。八面体择位能愈大，则趋向于使离子进入八面体配位位置的趋势愈强，而且愈稳定。

7、当i 为微迹元素，溶液（包括固溶体）为稀溶液时，有

),()

()()()(p T K K K K X X D h

h i i =•=αββα，在给定的溶质、溶剂及温度和压力情况下K h (α)

和K h (β)为亨利定律常数，微迹元素i 在两相间的浓度比例为常数，且与i 的浓度无关（在一定的浓度范围内），只与温度和压力有关。当两种相均为凝聚相时，K D 受压力影响较小，而与温度的关系较为显著。该两相中的浓度比值

)()(/βαi i X X 就是能斯特分配系数。它只适用于稀溶液或微迹元素的分配。

8、在自然条件下，矿物常形成于一定的温度、压力变化范围，并在此范围内保持

稳定。因此，F ≥2，据吉布斯相律，F ＝K －Φ＋2，有Φ≤K ，即平衡共存的矿物数不超过组分数，即为戈尔德斯密特矿物学相律。

9、放射性衰变速率定律：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P 0，体系形成到现在的时间间隔为t ：dP

dt

=－λP ，式中：λ－衰变常数，表示单位时间内原子发生衰变的概率。

10.同位素分馏系数α值：指含有相同元素的两种分子同位素重/轻同位素比值的

比值。设有同位素平衡分馏反应：aA 1+bB 2⇔aA 2+bB 1

式中：A 、B 为含相同元素的两种分子，a 、b 为系数，1为轻同位素，2为重同位素。分馏系数α=R A /R B (A 分子重/轻同位素比值/ B 分子重/轻同位素比值)=(

)A A 21

/()B B 21

二、问答题：

1．上图为岩浆结晶分异过程中微量元素在熔体中浓度与结晶程度和熔融程度以及总分配系数的关系。残余熔体中微迹元素的浓度取决于原始熔体的浓度、残余熔体占原始熔体的百分数F以及分配系数D。由图可见，凡是总分配系数D小于1的元素均随F值的减小（即结晶程度的增大）而在残余岩浆中逐步富集，这些元素称之为不相容元素，而总分配系数D大于1的元素则随F值的减小倾向于在矿物晶体中富集，并随这些矿物晶出而逐步在残余岩浆中贫化，这样的元素称之为相容元素。

2、由于大多数稀土元素都是呈3价出现，而Eu是变价元素，有2和3两个价态，Eu2＋与Ca2＋的离子半经比较接近，可以置换斜长石中的Ca，因此与大多数稀土元素在花岗岩中比在玄武岩中更为丰富不同，Eu在斜长石含量较高的玄武岩中更为丰富。

3、点A代表了假定的在地球形成初期球粒陨石均一储库(CHUR)0.5068的143Nd/144Nd比值，直线AD则表示了经历一定时间直到当前0.5126比值的储库的平均比值的变化。直线BE表示了从2.9×109年的地幔中萃取的地壳物质样品同位素比值的变化，直线BC表示了相应富Nd地壳源于的地幔部分同位素比值的变化。