搜索
11、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；(6)鲕绿泥石。答：高，低，高，高，低，低。2、为什么硅酸盐矿物中K的配位数经常比Na的配位数大？(离子半径：K＋的为1.38A，Na＋的为1.02A，O2-的1.40A)。答：K和Na都属于碱性元素，其离子半径分别为：1.38A和1.02A(Krauskopfetal,1995)或1.59和1.24A(Gill,1996)。以与阴离子O2-结合为例，O2-离子半径1.40A(Krauskopfetal,1995)或1.32(Gill,1996),根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K+/O2-＝0.9857,Na+/O2-=0.7286，由于等大球周围有12个球，而在离子晶体中，随阳离子半径的减小，为达到紧密接触，因此配位数也要减少。因此，在硅酸盐矿物中K的配位数经常比Na的配位数大，前者与氧的配位数为8，12，而后者为6,8。3、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。4、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？答：为了获得精确的等时线年龄，需要等时线的斜率尽可能地准确，只有数据点沿着等时线较宽地分布才能获得斜率的准确。很明显，也需要很精确地测定87Sr/86Sr或143Nd/144Nd值。只有当岩石矿物中的87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差别较大，且两对比值(87Rb/86Sr和87Sr/86Sr)和(143Sm/144Nd和143Nd/144Nd)都能够精确测试时。才能获得精确的87Sr/86Sr和43Nd/144Nd初始比值和精确的年龄值。5、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及造成分配型式特征的原因。答：A.熔岩流中源自地幔的橄榄岩捕掳体.呈比值为1的近水平线.代表未经大的分异的原始地幔；B.大洋中脊玄武岩,所有REE增大,LREE与HREE之间没有更大分异(T-过渡型玄武岩)；C和D.流纹岩和花岗岩。LREE偏向增加表明分异作用明显。有明显的Eu异常，与富Ca斜长石的分离有关；E.斜长岩。强烈富集Eu,表明斜长石强烈富集Eu；F.漫长地质时间形成的由火成岩和沉积岩反复分异的北美页岩。2三、论述题(任选1题，10分)1、试述稀土元素数据的处理步骤和表示方法。①REE组成模式图示：对样品中REE浓度以一种选定的参照物质中相应REE浓度进行标准化，将样品中每种REE浓度除以参照物质中各REE浓度,得到标准化丰度，然后以标准化丰度对数为纵坐标,以原子序数为横坐标作图.两种图：(1)曾田彰正-科里尔(Masuda-Coryell)图解：浓度标准化参照物质为球粒陨石.由曾田彰正和科里尔创制；图示的优点:可以消除由于原子序数为偶数和奇数造成的各REE间丰度的锯齿状变化,使样品中各REE间任何程度的分离都能清楚地显示出来,因为一般公认球粒陨石中轻和重稀土元素之间不存在分异。（2）用所研究体系的一部分作参考物质进行标准化。②稀土元素总量-∑REE为各稀土元素含量的总和,以ppm为单位.多数情况下指从La到Lu和Y的含量之和.有些学者用火花源质谱法分析稀土元素含量,其∑REE数据不包括Y.∑REE对于判断某种岩石的母岩特征和区分岩石类型均为有意义的参数.③LREE/HREE(或∑Ce/∑Y)：为轻和重稀土元素比值.这一参数能较好地反映REE元素的分异程度以及指示部分熔融残留体和岩浆结晶矿物的特征.④δEu(或Eu/Eu*):表示Eu异常的程度.一般稀土元素大多呈三价态,但Eu特殊,既可以呈三价,也可呈二价.三价态时,Eu和其它稀土元素性质相似,二价态下则性质不同,固地质体中Eu2＋经常发生与其它三价REE离子的分离,造成在REE球粒陨石标准化丰度图解的Eu位置上有时出现“峰”(Eu过剩),⑤δCe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2、要获得准确的同位素地质年龄必须满足的条件是什么？答：①放射性母体及其子体有一定丰度，并有可靠精确的测定方法；②已知衰变常数和半衰期，并且半衰期应和矿物或岩石的地质年龄的数量级近似。③放射性母体(如40K、238Pb等)除了放射性衰变外没有丢失和增加；④放射性成因子体（如40Ar、206Pb等）除了放射性衰变来源外，没有别的来源，同时也没有丢失。即要求放射性衰变在一个封闭系统中完成二、问答题(每题8分，共40分)：1、下列矿物键的类型是什么?(1)所有键都是离子键;(2)所有键都是共价键;(3)部分键为离子键,部分为共价键:(a)磷灰石;(b)黄铜矿;(c)萤石;(d)自然砷;(e)尖晶石。答：(a)磷灰石：离子键，共价键；(b)黄铜矿：共价键；(c)萤石：离子键；(d)自然砷：共价键；(e)尖晶石：离子键。2、为什么U、Th在花岗岩中比在超基性岩中更为丰富？(离子半径，U4+(6次配位)为0.97A,U6+(6次配位)为0.80A,Th3+(6次配位)为1.14A,Th4+(6次配位)为1.02A,Fe2+(6次配位)0.78A,Fe3+(6次配位)0.64A,Mg2+(6次配位)0.64)。答：这与U、Th的离子半径和类质同象置换有关。U和Th的离子半径较大，U4+(6次配位)为0.97A,U6+(6次配位)为0.80A,Th3+(6次配位)为1.14A,Th4+(6次配位)为1.02A，而Fe2+(6次配位)0.78A,Fe3+(6次配位)0.64A,Mg2+(6次配位)0.64)，因此二者不能进入早期结晶的镁铁矿物中，而富集在淡色的残余岩浆内。U4+广泛地与Th4+,Zr4+,REE3+以及Ca2+呈类质同象置换。3、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？答：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＋3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。4、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？答：形成过程中仅与岩浆水发生了相互作用的岩浆岩D/H比值和18O/16O比值更高。5、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？答：因为87Rb/86Sr或143Sm/144Nd比值差别大，则衰变形成的87Sr/86Sr或143Nd/144Nd值的差别也大，只有这样，才能在87Rb/86Sr或143Sm/144Nd与初始值的图解上拟合相关系数较好的一条直线，由此得到较好的等时线年龄。否则可能使数据集中而拉不开等时线。三、论述题(任选1题，10分)1、试论地球化学研究的基本问题1、围绕原子在地质环境中多方面的变化结果及其地质意义的分析，形成了地球化学研究中的几个基本问题：①研究地球和地质体中元素及其同位素的组成。包括元素及其同位素的含量在空间、时间及不同产状地质体中的变化，即为元素的平均含量(丰度)和分布分配问题。研究元素在地球及各层圈（地壳、地幔、地核）中的平均含量－丰度问题；研究元素及其同位素的含量在不同地质构造单元、岩石、矿物和矿床中的变化，亦即元素的分布和分配问题；②研究元素的共生组合和赋存形式。共生组合：具有共同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定的地质体中形成有规律的组合，称为元素的共生组合。赋存形式（存在形式、赋存状态）：指元素在地质体中以什么形式存在。常见的形式有：化合物（氧化物、硫化物、硅酸盐、碳酸盐等等）、类质同像混入物、机械混入物、包裹体及吸附物等等。元素的结合状态是地质作用物理化学条件的指示剂，元素的存在形式具有成因意义。③研究元素的迁移:元素的地球化学迁移或搬运：系指元素因其性质不同，在自然界的各种外界条件影响下不断结合、分离、集和、分散的运动。元素的地球化学迁移是地球化学研究的核心问题。④元素的迁移历史与地球的演化：地球的历史是一个有大量地质事件构成的漫长的时间序列，具灾变和渐变相间，分阶段循环叠加、总体单向发展的特征。对此，化学元素具有“示踪作用”，即元素和同位素的迁移寓于地质作用之中，作用于微迹元素和核素的地质作用的影响有可能越过后期叠加作用而被保留，通过微量元素或同位素的变异来揭示地质作用过程的特征，称为微量元素或同位素“示踪”，这些元素或同位素称为示踪剂。2、试述亲石元素、亲铜元素、亲铁元素和亲气元素的地球化学性质与其在地球各层圈间的分配特征。戈尔德斯密特的分类：是以其地球的起源和内部构造的假说为基础的。他根据化学元素的性质与其在各地圈内的分配之间的关系将元素分为四类：亲石元素：离子的最外电子层具有8电子(s2p6)惰性气体型的稳定结构，氧化物的形成热大于FeO的形成热，与氧的亲和力强，易熔于硅酸盐熔体，主要集中于岩石圈。亲铜元素：离子的最外层电子层具有18电子(s2p6d10)的铜型结构，氧化物的形成热小于FeO的形成热，与硫的亲和力强，易熔于硫化铁熔体。主要集中于硫化物－氧化物过渡圈。亲铁元素：元素的最外层电子层具有8－18过渡型结构，氧化物的形成热最小，与氧和硫的亲和力均弱，易熔于熔铁，主要集中于铁－镍核。亲气元素：原子最外层具有8个电子，原子容积最大，具有挥发性或易形成易挥发化4合物，主要集中于大气圈。此外，戈氏还划分出“亲生物元素”，这些元素多富集在生物圈内，如C、N、H、O、P、B、Ca、Na、Si等。