2008年中科院地质地球所考博地球化学+岩石学试题

2008年博士研究生入学考试试题地球化学一、名词解释（任选10个，每题3分，共30分）1. 元素丰度2. 相容元素：对在岩浆结晶过程〔或由固相部分熔融)中易进入或保留在固相中的微量元素，统称为相容元素。

3. 稳定同位素4. 微量元素5. 类质同象6. 同位素记时体系的封闭温度7. 半衰期8. U-Pb同位素体系的普通Pb9. 温室效应气体10. 晶格能11. 分配系数12. 地幔交代作用二、简答题（任选5个，每题8分，共40分）1.简述等时线定年方法的原理2.简述目前锆石U-Pb体系定年的主要方法及各自的优缺点3.简述埃达克岩的特征及形成环境4.简述识别地幔岩浆遭受地壳混染的地球化学手段对玄武岩在岩浆过程中遭受地壳物质混染程度的判别，可以根据地壳中的富集元素Si,Rb,Ba,Th,LREE及同位素比值如206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb、87Sr/86Sr、143Nd/144Nd等进行研究。

由于同位素比值不受部分熔融程度和结晶分异作用的影响，因此单纯的岩浆过程应使同位素比值保持常数，而当岩浆中加入地壳物质时才使同位素比值发生变化，同时还与Si02、Rb, Ba, K, Tb等呈线性正相关。

Prccrillo等(1989)对巴西南部Parana溢流玄武岩所进行的研究就是应用该方法的成功例于之一(图3.3)除了上述一些元素外，Marsh (1989)提出了另一些能够判别地壳混染的元素。

他根据强烈分异的玄武岩和平均大陆地壳的元素丰度模式图得出一些元素在结晶分异和地壳物质混染双重作用下具有以下基本特征①两种作用都造成玄武岩中含量增加的元素有:K, Rb, Th, LREE. Ba, Zr, Nb等。

②两种作用都造成玄武岩中含量降低的元素有Cr. Ni. Mg. Ca等。

③在结晶分异作用下造成富集，地壳混染作用造成玄武岩中含量降低的元素有:Ti,V, Fe. (P) ,由干T、V, Fe, (P)在变质或流体交代作用下相对不活动，因此在识别地壳混染更可靠5.简述影响岩浆岩Sr-Nd同位素组成的因素6.简述氧同位素测试方法和及其应用7.简述大气圈和水圈和形成和演化三、论述题（任选2个题，每题15分，共30分）1.概述同位素分馏，分馏系数及其影响因素。

并举例说明稳定同位素分馏效应在地球科学某一领域研究中的应用2.论述岩浆作用过程中（部分熔融过程和分离结晶过程）相容元素和不相容元素的变化规律平衡部分熔融过程微量元素变化的主要特征：❖不相容元素在溶体中富集，分配系数越小，富集程度越高；部分熔融程度越低，富集程度越高❖不相容元素在残留体中亏损，分配系数越小，亏损程度越高；❖相容元素在溶体中的含量低于源岩，分配系数越大，亏损程度越高分离结晶过程中微量元素变化的主要特征3.概述研究高级变质岩石热演化史（T－t曲线）的原理和方法（以某一岩石类型为例，如榴辉岩、麻粒岩）4.论述地球化学方法在花岗岩成因研究的应用（可结合实例说明）Pb,Sr, Nd等同位素是研究花岗岩成因和大陆演化的有力工具。

在研究这些问题时一般都采用它们的同位素初始比值，因为只有这种初始比才能反映花岗岩源区的同位素组成特征。

(一)Sr同位素示踪火成岩的初始锶同位素组成以(87Sr/86Sr)i值或εSr值表示。

εSr值可定义为:εSr=((87Sr/86Sr)SA t/(87Sr/86Sr)UR t-1)×104研究表明，地幔源区的Rb/Sr比值远低于地壳的。

因此现今来自地慢的物质的87Sr/86Sr初始比值远远低于大陆地壳的。

石质陨石的87Sr/86Sr初始值接近于0.698-0.700，一般把它看成是地球银和陨石的演化的起点。

现代大洋玄武岩的87Sr/86Sr初始比值为0.702-0.706，代表岩浆来自匕地慢源区，没有或很少受到地壳铭的混染。

大陆地壳的87Sr/86Sr初始值平均为0.719。

因此花岗岩的87Sr/86Sr初始比大于0.719，无疑应是壳源的。

初始比值在0.706一0.719之间的花岗岩，其岩浆来源应主要是壳源的，但受到幔源物质的混染。

近年来的研究还证实，I型花岗岩的87Sr/86Sr初始值小于0.707，而s型花岗岩则大于0.707。

不过单一的Sr同位素示踪也有某些限制。

由于下地壳麻粒岩贫Rb,其现代87Sr/86Sr初始比可能与亏损地慢一样低。

所以Sr同位素体系就无法区别下地壳和亏损地慢的贡献。

相反在一些高度演化的酸性岩浆中，Sr含量非常低，只要很少量的地壳混染就可以显著改变岩石的Sr同位素组成，而过高地估计地壳混染的程度。

而且Rb和Sr两元素在变质作用、热液作用乃至大气水一岩石反应过程中有相当大的活动性，也限制了Sr同位素单一判据的应用(二)Nd同位案示踪Nd同位素组成可以用ε单位表示：εNd=((143Nd/144Nd)SA/(143Nd/144Nd)UR-1)×104研究表明，岩石平均年龄愈老，其εNd值愈负。

地壳深部物质部分熔融或同化幔源岩浆形成的酸性岩浆将记录下这种同位素特征。

一个地区中花岗岩最负的εNd（t）值将代表其源区地壳的相应值。

按照上述定义，εNd实际上反映了岩石在其形成时的143Nd/144Nd初始值与原始未熔融的地幔(球粒陨石均一储库)的相对偏离。

地壳岩石富集轻稀土，Sm/Nd值低于球粒陨石均一储库的值，其εNd值小于零;亏损地慢富集重稀土，Sm/Nd值高于球粒陨石均一储库的值，其εNd大于零。

因此，如果某一火成岩的: εNd<0，表明它们来源于地壳物质，或至少它们形成的过程中与地壳物质发生过相当明显的混染。

混染程度越是明显，εNd负值越大。

相反，如果火成岩的。

εNd>0，表明它们来源于亏损地幔。

正值越大，表明它们来源于轻稀土亏损越是明显的地幔源区。

因此研究花岗岩类的钕同位素组成，对于区分花岗岩的成岩物质是来自下部地壳还是上地幔具有十分重要的意义。

为了辨别两端员混合过程，往往还需要联合运用Nd 和Sr两个同位素体系。

(三)Pb同位素示踪U、Th都是亲石元素，具有大离子半径，在地球长期分异演化过程中，它们趋向于在上地壳中富集，其结果使不同来源的岩石具有不同的U、Th、Pb含量及U/Pb和Th/Pb比值，由它们熔融形成的花岗岩类也就具有不同的Pb同位素组成。

因此通过分析花岗岩类的初始Pb同位素组成，可以为判断其物质来源提供重要的依据。

因此，壳源型花岗岩具有高的207Pb/204Pb值，说明它们主要由较古老的地壳岩石形成。

壳幔混源型花岗岩具有低的207Pb/204Pb值，主要同地幔或年轻地壳物质的加人有关。

由于大陆地壳中伟的丰度比洋中脊玄武岩(MORE)和亏损地慢(DM)高数十倍到上百倍，当幔源岩桨同化地壳岩石时，很少量的地壳物质混人就可以显著地改变幔源岩浆的Pb同位素组成。

但是幔源物质混入地壳对地壳Pb同位素组成的影响则十分有限。

因此，Pb同位素组成主要反映地壳特征，在划分地壳同位素省方面比较有效。

却不是研究壳慢相互作用的良好示踪剂。

2008年招收攻读博士研究生入学考试专业试题岩石学（含火成岩和变质岩）一、名词解释（24分；任选8题，每题3分，可辅以图表）变质相系1.相律2.粒状变晶结构: 粒状变晶结构又称花岗变晶结构。

变晶结构的一种。

特征是岩石主要由长石、石英或方解石等粒状矿物组成，各种矿物彼此之间紧密排列。

一般定向构造不明显，常呈块状构造。

常见的石英岩、大理岩和浅粒岩等具有此种结构。

3.拉斑系列: 其岩石组合是苦橄拉斑玄武岩橄榄拉斑玄武岩石英拉斑玄武岩拉斑玄武安山岩。

包括钙质岩石,很少受硅铝层混杂,主要岩石是拉斑玄武岩、辉长岩—辉绿岩侵入体和一些层状镁铁质侵入体。

在分离结晶作用早、中阶段,SiO2几乎不变,MgO显著减少,FeO(全铁)显著增加,铁主要以二价形式赋存于铁镁质硅酸盐矿物中,由此可推测岩浆中水含量较少,氧压较小。

可用Ol’ Ne’ Q’三角图解和AMF三角图解,划分出拉斑系列4.钾玄岩（橄榄安粗岩）系列:又称橄榄安粗岩系列。

碱性玄武岩系列和钙碱性系列之间的一个过渡型系列,为造山带特有的富K系列。

在SiO2-(Na2O+K2O)图上位于碱性玄武岩系列与钙碱性玄武岩系列的过渡地带,但是在AFM图上,有一个类于钙碱性系列的直线演化趋势,即没有富铁演化趋势。

典型的岩石是橄榄粗面玄武岩、钾玄岩、安粗岩。

5.榴辉岩:6.S型花岗岩7.蓝片岩8.混合岩:由于混合岩化作用（是变质作用向岩浆作用过渡的类型）形成。

由基体（substrate）和脉体（vein material）两个基本组成部分组成。

基体是角闪岩相或麻粒岩相变质岩，代表混合原岩，或多或少受到改造，又称古成体（paleosome），脉体是长英质或花岗质物质，代表混合岩中新生部分，又称新成体（neosome）。

9.挥发份10.镁指数11.固结指数: 又称凝固指数、硬化指数。

任何岩浆的分异演化都是向贫MgO方向演化,而且MgO的变化比SiO2更显著。

1957年久野等认为研究玄武岩浆演化用固结指数比用SiO2更好些。

固结指数用下式表示：{SI}%=100w(MgO)w(MgO)+w(FeO)+w(Fe2O3)+w(Na2O)+w(K2O)据公式计算,大多数原生玄武岩浆的固结指数为40左右或更大,若岩浆的分异程度差,SI值就大,岩浆的分异程度高,SI值就小二、简答题（40分；任选5题，每题8分，可辅以图表）1.简述金伯利岩和煌斑岩概念的差别和联系。

金伯利岩（kimberlite）是一种偏碱性的超基性岩[1]。

是具斑状结构和（或）角砾状构造的云母橄榄岩。

因1887年发现于非洲金伯利（Kimberley）而得名。

旧称角砾云母橄榄岩。

多呈黑、暗绿、灰等色。

1887年发现于南非的金伯利(Kimberley)，故名，旧称角砾云母橄榄岩。

是产金刚石的最主要火成岩之一。

金伯利岩常呈岩筒、岩墙产出。

有经济价值的原生金刚石矿床产于岩筒中。

岩筒的面积一般不足1万平方米，常成群出现，著名的南非金伯利岩就是由十多个著名的岩筒组成的岩筒群。

其中以具斑状结构且富含颗粒粗大橄榄石的金伯利岩含金刚石较富，而呈显微斑状结构，富含金云母的金伯利岩，含金刚石贫。

煌斑岩：特殊的深色脉岩类岩石的总称。

其特点是全晶质,具有明显的斑状结构。

暗色矿物含量很高,主要为黑云母、角闪石、辉石,其含量在斑晶或在基质中不少于30%,且自形程度良好。

常见的浅色矿物有斜长石、正长石等,它们都局限在基质中；此外,还有较多的含挥发分的矿物。

随着深色矿物和浅色矿物组合的不同,可划分为云煌岩、云斜煌岩、闪斜煌岩、拉辉煌岩、方正煌斑岩等。

煌斑岩脉大多与深成岩体有关,侵入于岩体或其围岩中,也有一些与火山岩有关,并经常显示热液蚀变的标志。