同位素地球化學復習題.doc

同位素地球化學復習題1.1同位素地球化學的基本任務(wù) 1)研究自然界同位素的起源、演化和衰亡歷史；2)研究同位素在宇宙體、地球和各地質(zhì)體中的分布分配、不同地質(zhì)體中的豐度及典型地質(zhì)過程中活化與遷移、富集與虧損、衰變與增長的規(guī)律；闡明同位素組成變異的原因。據(jù)此來探討地質(zhì)作用的演化歷史及物質(zhì)來源；3)利用放射性同位素的衰變定律建立一套行之有效的同位素計時方法，測定不同天體事件和地質(zhì)事件的年齡，并作出合理的解釋，為地球和太陽系的演化確定時標。4 )研究同位素分餾與溫度的關(guān)系，建立同位素溫度計，為地質(zhì)體的形成與演化研究提供溫標。1.2 同位素地球化學的一些基本概念核素 同位素 同量異位素 穩(wěn)定同位素 放射性同位素 重穩(wěn)定同位素 輕穩(wěn)定同位素2.1 質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)四個部分：進樣系統(tǒng) 離子源 質(zhì)量分析器 離子接收器2.2 衡量質(zhì)譜儀的技術(shù)標準有哪些質(zhì)量數(shù)范圍 分辨率 靈敏度 精密度與準確度2.3 固體質(zhì)譜分析為什么要進行化學分離具相同質(zhì)量的原子和分子離子的干擾; 主要元素基體中微量元素的稀釋; 低的離子化效率; 不穩(wěn)定發(fā)射。2.5 同位素稀釋法是用于元素含量分析還是用于同位素比值分析？ 元素含量分析2.6 氫氣的制取方法？(有哪些還原劑)U還原法 Zn 還原法 Mg 還原法 Cr 還原法2.7 氧同位素的制樣方法有哪些？ 1. 大量水樣氧同位素制樣方法？2. 硅酸鹽氧同位素的BrF5法制樣原理？3. 碳酸鹽樣品的磷酸鹽制樣法(McCrea法) 2.8 水中溶解碳的提取與制樣McCrea法2.9 硫化物硫同位素直接制樣法2.10硫酸鹽的硫同位素制樣法(直接還原法)把硫酸鹽、氧化銅、石英粉按一定比例混合（置于石英管中）在真空條件下加熱到1120 左右時，硫酸鹽被還原而轉(zhuǎn)變成二氧化硫。2.11 了解下列質(zhì)譜儀 1. 熱電離質(zhì)譜儀 (MAT260，261，262，Triton，GV354)2. 氣體質(zhì)譜儀(MAT251，252，253，Delta Plus， GV Isoprime 等)3. 惰性氣體質(zhì)譜儀，如 MM1200、MI1201-IG、 GV54004. MC-ICP-MS (LA-MC-ICP-MS)：如Neptune 、Nu Plasma 5. SHRIMP ： SHRIMP II離子探針質(zhì)譜 本章重點? 同位素分析結(jié)果的表達方式? 穩(wěn)定同位素（C、H、O、S)的國際標準? 同位素分餾基本理論 熱力學分餾 動力學分餾? 分餾系數(shù)及其與值之間的關(guān)系? 同位素相對富集系數(shù)（）及其加和性? 同位素地質(zhì)溫度計3.1 同位素分析結(jié)果的表達方式=(R樣-R標)/R標1000=(R樣/R標-1) 1000=(R樣-R標)/R標1000 =(R樣/R標-1) 10003.3 分餾系數(shù)及其與值之 間的關(guān)系1. 定義：A-B= RA/RB2. 1000lnA-BAB3.4 同位素相對富集系數(shù)（）及其加和性? 某同位素在A-B-C三種礦物中有ABC，則A-C= A-B + B-CB-C= A-C -A-BA-B= A-C - B-C3.5 同位素地質(zhì)溫度計? 同位素分餾方程 1000ln=A106/T2+B? 同位素餾分曲線注意：分餾方程中T 為絕對溫度(OK)3.5 同位素地質(zhì)溫度計1000ln石英-水=3.38106/T2 - 3.401000ln石英-方解石=0.6106/T21000lnPy-Gn=1.03106/T21000 lnPy-Sp=0.3106/T24. 本章重點 1. 氫-氧同位素的緯度效應(yīng)、大陸效應(yīng)、高度效應(yīng)、季節(jié)效應(yīng)2. 海水的氫-氧同位素組成是多少？引起海水的18O和D微小變化的原因有哪些？3. 海底火山是怎樣影響局部海水同位素組成的？4. 大氣降水來源的熱泉水的氫氧同位素組成特征？5. 巖漿水、初生水的概念與氫氧同位素組成特征6. 火成巖的氫氧同位素組成特征、演化規(guī)律及其與礦物序列的關(guān)系？7.影響火成巖氫氧同位素組成特征的因素有哪些？8 Z=2.048(13C+50)+0.498(18O+50)是利用碳氧同位素來判別碳酸鹽巖的沉積環(huán)境的判別方程，臨界值是120。你能判斷Z120是屬于海相還是屬于淡水相嗎？4.9 成礦溫度、成礦液體的氧同位素值已知 1000ln石英-水=3.38106/T2-3.40 1000ln方解石-水=2.78106/T2-3.40 計算成礦溫度、成礦液體的氧同位素值。4.10 如何獲得成礦熱液的氫-氧同位素組成流體包裹體直接測定法二、同位素平衡溫度計算法即根據(jù)礦物-水的平衡分餾方程由礦物的氫氧同位素組成計算成礦溶液的氫氧同位素組成4.11 甲烷碳同位素組成與母巖成熟度的關(guān)系?由于有機母質(zhì)上的CH2D官能團內(nèi)C-C鍵的親和力要比CH3官能團內(nèi)C-C鍵的強，所以只有在熱力增強的條件下才可使C-CH2D鍵斷開，這使得甲烷在成熟度增加時氘的濃度也會相對富集4.12 在甲烷同系物烷類氣中，熱解成因的烴類氣分子的D值隨其碳數(shù)的增加而變化的規(guī)律是什?在甲烷同系物烷類氣中，熱解成因的烴類氣分子的D值隨其碳數(shù)的增加而增大，即：DCH4DC2H6DC3H8 DC4H105.1 穩(wěn)定碳同位素的比值是哪兩個同位素 R=13C/12C13C（R樣品/R標準-1）1000 國際標準：PDB5. 3 是氧化型的碳富集13C還是還原型碳富集13C （氧化型的）5.4 大氣中的CO2的13C平均值是多少，海相碳酸鹽巖的13C大約是多少5.5 海相碳酸鹽和淡水碳酸鹽哪個更富集13C海相和非海相碳酸鹽巖的碳同位素組成的這種差異要能主要是由沉積環(huán)境的不同所引起。在非海相碳酸鹽形成過程中，土壤中的有機質(zhì)不斷進入沉積盆地，使沉積盆地12C濃度相對增加。5.6 變質(zhì)作用會使碳酸鹽巖的碳同位素組成更富集12C還是13C？在變質(zhì)反應(yīng)過程中，釋放出的CO2優(yōu)先富集13C，從而使形成的碳酸鹽礦物相對富12C。據(jù)估計，CO2中13C比方解石中高6左右。5.7 解讀“13C等值線以及方解石和石墨的穩(wěn)定場與熱液物理化學條件的關(guān)系” 圖(即 log fO2-pH 相圖)5.8 控制海水碳同位素組成的主要因素是什么？說明理由。? 有機碳庫與無機碳庫的相對比例：由于有機質(zhì)優(yōu)先富集12C，生物的大量絕滅將導致沉積物中有機質(zhì)埋藏率的增加，從而使海洋沉積物中13C的值降低，相反，當生物出現(xiàn)復蘇和大規(guī)模繁盛時，較輕的12C加入到有機質(zhì)中，海洋沉積物中有機碳13C的值將會升高。? 構(gòu)造運動將深部貧13C的“毒化”水帶至表層水，兩種海水混合后以無機碳酸鹽的形式沉淀下來? 海平面下降，導致陸地和大陸架大面積暴露，有機碳的氧化強度增加? 冰川作用，導致海平面升降，改變海洋和大陸架的生態(tài)環(huán)境，使生物發(fā)生集群絕滅5. 10 海相有機碳和陸相有機碳哪個更富集12C？? 海相沉積有機碳的13C值為-20左右，淡水沉積有機碳的平均13C值為-25 左右，有的甚至低達-30。5. 12 什么是原油碳同位素類型曲線？有什么意義？? 原油中所含的分子具有完全不同的結(jié)構(gòu)，其中最重要的類型有飽和烴、芳烴、非烴和瀝青質(zhì)，它們的同位素組成差異明顯。由原油中這些組分的碳同位素組成按一定順序排列構(gòu)成的曲線叫原油類型曲線。5. 14 在天然氣中，甲烷及其同系物的同位素組成與成熟度的關(guān)系是什么？? 甲烷的13C值都隨有機母質(zhì)熱成熟度的增加而增大。5.1有機成因的甲烷同系物碳同位素變化規(guī)律是什么？無機成因的天然氣又是什么規(guī)律？油型 氣： 13C113C213C313C4煤型 氣： 13C113C213C313C213C313C45. 16 油型氣與煤型氣中甲烷同系物的碳同位素的區(qū)別？ （答案同上）6. 1 寫出34S的表達式 R=34S/32S34S（R樣品/R標準-1）1000 國際標準：CDT6. 2 硫同位素平衡分餾的價態(tài)規(guī)則與礦物序列。礦物序列；34S富集系列形成主要取決礦物的晶體化學性質(zhì)，化學鍵的特點，金屬-硫的鍵合強度越大，礦物越富集34S。 對硫化物礦物34S：輝鉍礦(Bi2S3)輝銻礦(Sb2S3)輝銅礦(Cu2S)方鉛礦(PbS)斑銅礦(Cu5FeS4)黃銅礦(CuFeS2)閃鋅礦(ZnS)黃鐵礦(FeS2)0.7000還是0.7000？（170頁）9.2哪些巖石是來自地幔的？基性超基性巖；碳酸巖；堿性巖；金伯利巖及其中的包體9.3鍶同位素地幔不均一性的證據(jù)有哪些？ 1. 不同區(qū)域內(nèi)的玄武巖具有明顯不同的初始87Sr/86Sr，如海島玄武巖的平均值為0.7037，大陸玄武巖的平均值大于0.7037，大洋中脊玄武巖的平均值則低于0.7037。2. 因此地幔Rb-Sr等時線的出現(xiàn)乃是地幔中鍶同位素長期處于不均一狀態(tài)的一個重要證據(jù)。3. 碳酸巖的鍶同位素組成反映這些巖石的初始87Sr/86Sr也具有較明顯的變化，表明地幔的鍶同位素組成是不均一的。4. 上地幔中鍶同位素組成的不均一性有隨時間而變化的趨勢9.4 一中生代花崗巖體，其 (87Sr/86Sr)i=0.7132，試應(yīng)用右圖說明它的可能成因（圖 9-18）9.5分析不同構(gòu)造環(huán)境中的玄武巖的鍶同位素組成分布直方圖，說明了什么問題？（圖 9-19）9.6影響海水鍶同位素組成的因素有哪些？? 海水的87Sr/86Sr是變化的(0.70675 0.7090)。這種變化主要決定于海水鍶的3個來源區(qū)的鍶同位素組成以及由它們所提供的鍶在海水鍶中所占的比例。據(jù)G Faure等(1965)研究，海水的鍶同位素組成可由下列公式表示：10.1 寫出(143Nd/144Nd)的增長方程10.2已知147Sm=6.5410-12年-1 ，計算147Sm的半衰期。10.3 tDM、t2DM、tCHUR、Nd、fSm/Nd和fRb/Sr的含意是什么，及計算公式10.3 tDM、t2DM、tCHUR、Nd、fSm/Nd和fRb/Sr的含意是什么，及計算公式10.4根據(jù)釤釹及其同位素的地球化學特點，釤釹法測年主要應(yīng)用對象有哪些？超鎂鐵質(zhì)巖石 ； 前寒武紀變質(zhì)巖的原巖年齡； 高級變質(zhì)巖的變質(zhì)年齡（利用變生礦物）； 金屬礦床測年10.5什么是鍶-釹同位素的地幔 系（排）列？幔源巖漿巖的鍶-釹同位素組成之間存在明顯的負相關(guān)關(guān)系。在143Nd/144Nd 78Sr/86Sr圖上及Nd(t)Sr(t)圖上，這些幔源巖石的數(shù)據(jù)點沿一直線分布，該直線即稱地幔系列，代表幔源物質(zhì)的鍶-釹同位素組成范圍。10.6 地幔與地殼相比，哪個143Nd/144Nd比值相對大一些10.7 Nd(t)是幔源巖石大還是殼源巖石大？Sr(t)呢？10.8花崗巖的釹模式年齡有什么地質(zhì)意義？當通過地質(zhì)與地球化學等多項研究，能夠證明形成花崗巖的巖漿是直接衍生于地幔，又沒有受到地殼物質(zhì)污染時，其模式年齡代表巖體侵入年齡。 2.對于殼型花崗巖，如果能證明沒有任何年輕的幔源組分加入，其模式年齡就是大范圍內(nèi)花崗巖源巖年齡的平均值，亦即下伏原始陸殼的形成年齡。 3.殼-幔混合型花崗巖類的Nd模式年齡沒有嚴格的時間意義，但在成因研究中具有重要意義，能夠指示形成花崗巖的構(gòu)造環(huán)境。技術(shù)官員村位于位于亞運城東部，主干道二以東石樓涌以西的地塊，占地面積、m2，總建筑面積、m2，共包括地下室南區(qū)、地下室北區(qū)、地上部分1棟12棟、服務(wù)中心、室外工程等多個單體工程。其中住宅面積m2，共12棟，17棟建筑層數(shù)為11層，812棟11層（局部復式頂層），首層局部架空，布置公建配套設(shè)施。integrated energy, chemicals and textile Yibin city, are the three core pillars of the industry. In 2014, the wuliangye brand value to 73.58 billion yuan, the citys liquor industry slip to stabilise. Promoting deep development of integrated energy, advanced equipment manufacturing industry, changning district, shale gas production capacity reached 277 million cubic metres, built the countrys first independent high-yield wells and pipelines in the first section, the lead in factory production and supply to the population. 2.1-3 GDP growth figure 2.1-4 Yibin, Yibin city, Yibin city, fiscal revenue growth 2.1.4 topography terrain overall is Southwest, North-Eastern State. Low mountains and hills in the city landscape as the main ridge-and-Valley, pingba small fragmented nature picture for water and the second land of the seven hills. 236 meters to 2000 meters above sea level in the city, low mountain, 46.6% hills 45.3%, pingba only 8.1%. 2.1.5 development of Yibin landscapes and distinctive feature in the center of the city, with limitations, and spatial structure of typical zonal group, 2012-cities in building with an area of about 76.2km2. From city-building situation, old town-the South Bank Center construction is lagging behind, disintegration of the old city is slow, optimization and upgrading, quality public service resources are still heavily concentrated in the old town together. Southbank Centre has not been formed, functions of the service area space is missing. Meanwhile, peripheral group centres service was weak and inadequate accounting for city development, suspicious pattern could not be formed. As regards transport, with the outward expansion of cities, cities have been expanding, centripetal city traffic organization has not changed, integrated energy, chemicals and textile Yibin city, are the three core pillars of the industry. In 2014, the wuliangye brand value to 73.58 billion yuan, the citys liquor industry slip to stabilise. Promoting deep development of integrated energy, advanced equipment manufacturing industry, changning district, shale gas production capacity reached 277 million cubic metres, built the countrys first independent high-yield wells and pipelines in the first section, the lead in factory production and supply to the population. 2.1-3 GDP growth figure 2.1-4 Yibin, Yibin city, Yibin city, fiscal revenue growth 2.1.4 topography terrain overall is Southwest, North-Eastern State. Low mountains and hills in the city landscape as the main ridge-and-Valley, pingba small fragmented nature picture for water and the second land of the seven hills. 236 meters to 2000 meters above sea level in the city, low mountain, 46.6% hills 45.3%, pingba only 8.1%. 2