地球化學(xué)練習(xí)題

1、現(xiàn)代地球化學(xué)課程地球化學(xué)練習(xí)題地球化學(xué)練習(xí)題（微量元素和放射性同位素地球化學(xué)部分，2010年）1、 簡要解釋幾個重要概念（定義，數(shù)學(xué)表達和導(dǎo)出過程 ）：分配系數(shù)，能斯特定律，亨利定律，相容 元素，不相容元素，大離子親石元素，高場強元素，Nd值， 值， Os,原始PbO2、 微量元素有哪些主要賦存形式？不同賦存形式的微量元素，其地球化學(xué)行為有什么差別？3、 什么叫分配系數(shù)？哪些因素可以影響分配系數(shù)？并進一步說明，這些因素對分配系數(shù)的影響程度。既然分配系數(shù)是變化的，為什么在大部分巖漿演化過程模擬計算中，可以認(rèn)為分配系數(shù)基本不 變？4、 簡述，玄武巖漿分離結(jié)晶過程中，主要的幾類微量元素（相容元素D&

2、gt;1 ,巖漿元素D=0.501 , 超巖漿元素D<0.1 ）的含量變化情況。5、 比較分離結(jié)晶過程的早期（F=10.5）和部分熔融過程的早期（F=0.0503）,兩類微量元素（D 遠小于1的超巖漿元素和 D>1的相容元素）含量變化情況。6、如何用微量元素資料來區(qū)別特定的火成巖系列源自分離結(jié)晶過程還是部分熔融過程？7、 簡述球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的 REE配分圖中EU正異常和負(fù)異常的一般含義。&在結(jié)晶巖石中，不同造巖礦物的REE配分型式是否存在差別？試論造成這一差別的礦物的晶體化學(xué)因素（提示：LREE和HREE傾向于替代造巖礦物中不同的陽離子，以及進入不同的配位位置）o對于泥質(zhì)沉

3、積物，REE主要呈吸附狀態(tài)均勻分布在沉積物中。若經(jīng)歷高級變質(zhì)作用形成斑 狀變晶結(jié)構(gòu)（斑晶+基質(zhì)），變斑晶為石榴石，基質(zhì)為云母、長石、石英等礦物，則稀土元素在 巖石中的分布會發(fā)生何種改變？9、對下面兩個樣品（表 1）作稀土元素配分圖解。對花崗巖樣品，采用球粒隕石值進行標(biāo)準(zhǔn)化：對 錳結(jié)核樣品，分別采用球粒隕石和平均頁巖值進行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)參見表2。然后，描述兩個樣品的REE分配特征，并闡明 Ce異常含義。（提示：Y軸采用對數(shù)坐標(biāo)）表1樣品REE含量分析值樣品LaCeNdSmEUGdDyErYbLU花崗巖4175253.60.62.71.30.4錳結(jié)核110858116244.92424.114

4、.4131.92表 2 NormaliZing VaIUeS USed for Rare Earth PlotsOrdi nary Chon dritesOrgUeiI (CICho ndrite)LeedyBSEAve. ShaleLa0.3290.2360.3780.64841Ce0.8650.6190.9761.67583Pr0.1300.090.25410.1Nd0.6300.4630.7161.2538Sm0.2030.1440.230.4067.5EU0.0770.05470.08660.1541.61Gd0.2760.1990.3110.5446.35Tb0.0550.03530

5、.0991.23Dy0.3430.2460.390.6745.5Ho0.0770.05520.1491.34Er0.2250.1620.2550.4383.75Tm0.0350.0220.0680.63Yb0.2200.1660.2490.4413.53LU0.0340.02450.03870.06750.6110、對平衡部分熔融過程，當(dāng)生成的熔體分別達到 1 %, 5%, 10%, 20%和30%時（相當(dāng)于F = 0.01 , 0.05, 0.1 , 0.2, 0.3）,計算微量元素 A和B的相對含量（Cl/C0）。設(shè)固相是均勻的，元素 A 和B的總體分配系數(shù)分別為 Da=0.01和Db=1

6、0。然后將結(jié)果投圖（Cl/ C0F圖），并聯(lián)結(jié)各 點構(gòu)成平滑曲線。2%和 10%時(F = 0.02 , 0.1),熔體中+ 5 %石榴石+ 25 %斜方輝石+ 60 %2）o分配系數(shù)見表 3。如果沒有分配8 個稀土元素：La, Ce, Nd, Sm Eu,REE配分的平滑曲線。注意：X軸一般11、計算上地幔平衡部分熔融過程，當(dāng)生成的熔體分別達到REE的富集程度。設(shè)上地幔的礦物組成為10 %單斜輝石橄欖石，上地幔的稀土元素組成與球粒隕石相同（參照表 系數(shù)值，可由相鄰元素的值采用外推法估算。只計算下列Gd, Dy, LUO用計算結(jié)果作球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解，并劃出標(biāo)出所有稀土元素，沒有數(shù)據(jù)的點采用外

7、推連線。提示：可以只采用球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化之后的值 進行計算，不需要考慮絕對值，這樣，所有的C0值均為1。表 3 Mineral -Melt PartitiOn COeffiCients for BaSaltS橄欖石斜方輝石單斜輝石斜長石尖晶石石榴石角閃石Li0.0410.110.590.45Be0.0350.0470.36B0.0340.0270.1170.08K0.000170.00280.180.0020.35SC0.370.60.80.0650.0480.688V0.32.61.810.04381.48Ga0.0240.740.864.6Ge0.0970.251.40.510.1Rb0.0

8、000440.00330.0250.0070.437Sr0.0000630.00680.1572.70.00990.184Y0.00980.0140.620.0135.420.634Zr0.000680.0040.1950.0010.062.120.3Nb0.000050.0150.00810.0330.080.05380.197CS0.00150.00390.026Ba0.00000340, 00670.00220.330.00070.282La0.00000880.00560.0520.0820.010.01640.058Ce0.0000190.00580.1080.0720.0650.1

9、16Pr0.0000490.0060.0560.178Nd0.0070.2770.0450.3630.273Sm0.0004450.00850.4620.0330.00641.10.425EU0.00780.4580.550.00612.020.387Gd0.0110.0340.725Tb0.003240.0110.00780.779Dy :0.0150.7110.034.130.816Ho0.009270.0190.783Er0.0210.660.023.950.699Tm0.025Yb0.03660.0320.6330.0140.00763.880.509LU0.0420.6233.780

10、.645Hf0.0010.0210.2230.051.220.638Ta0.000050.0150.0130.110.060.11Pb0.00760.011.070.0001Th0.0000520.00560.0140.190.00140.016U0.000020.0150.0130.340.0059Data sources： Beattie (1994), ChaUSSidOnand LiboUrel (1993) , ChaZot et al. (in PreSS), DUnnand Sen (1994), Hart and Brooks (1974), Hart and DUnn (19

11、93), HaUri et al. (1994), Kennedy et al. (1993), NagaSaWa et al. (1980), and compila tions by Gree n (1994), Irvi ng (1978), and JoneS (1995).12、計算熔體在原地結(jié)晶過程中（提示：這意味著，殘余熔體一直和結(jié)晶相保持平衡），La/Sm比值的變化。假設(shè) La和Sm的總分配系數(shù)分別為 0.05和0.2 ;熔體中La/Sm的初始比值為1;請計算 f分別為0.05和0.25時的情況，并且：（a）將計算結(jié)果對 MuM。作圖。（b） 將計算結(jié)果作一個過程識別圖，例如：

12、進行La/Sm vs.La投圖，假設(shè)La和Sm的初始濃度為1。13、 如果152Gd半衰期為1.1 × 1014年，計算其衰變常數(shù)。14、相對于微量元素，放射成因同位素在地球化學(xué)示蹤研究中主要特點是什么？15、 對于放射性母體，如U、Rb、Sm，通常認(rèn)為，其同位素組成在各類地質(zhì)體中都是完全相同的，如238U235U=137.88，85Rb87Rb=2.593 ;與之相反，上述放射性子體同位素，在各類地質(zhì)體中都 是不同的，存在顯著差別。請根據(jù)衰變方程表達方式的差別，闡明造成這一現(xiàn)象的原因。16、試用圖示說明稀土元素配分型式（ LREE富集和虧損）與 Nd值（0，0等）變化的關(guān)系。17、

13、 試用圖示和數(shù)學(xué)方程推導(dǎo)說明鋯石和方鉛礦U-Pb體系演化的差別。18、 一個花崗閃長巖巖樣品，143Nd144Nd=0.51215 , 147Sm144Nd=0.1342。假設(shè)其玄武質(zhì)源巖從球 粒隕石質(zhì)地幔分異出來，之后很短的時間內(nèi)就發(fā)生部分熔融形成了該花崗閃長巖。計算該巖石從地幔分離出來的時代。取143Nd/144NdCHUR=0.512638 , 147Sm/144NdCHUR=0.1967, 147Sm=6.54× 10'12yr'1。19、 下列數(shù)據(jù)是懷俄明州BighOrn山脈片麻巖全巖的實驗結(jié)果，請利用線性回歸方法計算該片麻巖 的年齡和87Sr86Sr的初始

14、值。SamPIe87Rb/86Sr87Sr/86Sr41730.14750.707334000.22310.710671120.80960.734434321.10840.745634221.49950.7607831.88250.779320、下列表格為加拿大科馬提巖的實驗數(shù)據(jù)，請用線性回歸方法計算斜率，并進行等時線年齡投圖。SamPIe147Sm/144Nd143 Nd/144 NdM6540.24270.513586M6560.24020.513548M6630.25670.513853M6570.23810.513511AX140.22500.513280AX250.21890.513

15、174M6660.25630.513842M6680.23800.513522計算Sm-Nd的年齡和誤差;計算初始 Nd值和誤差。21、假設(shè)初始的硅酸鹽地球在過去的某一個時間發(fā)生熔融分異，形成大陸地殼（熔體）和地幔（殘留體）。請分別計算在1%、2%和5%的部分熔融情況下，現(xiàn)在的大陸地殼和地幔的Sr和Nd同位素組成。假設(shè)目前硅酸鹽地球的 87Rb/86Sr,87Sr86Sr, 147Sm/144Nd ,143Nd/144Nd比值分別為 0.085 ,0.705 ,0.1967 和0.512638 ,當(dāng)部分熔融發(fā)生于4.0Ga，3.0Ga和2.0Ga的時候，分別計算這些同位素比值，并進行 Sr-N

16、d 同位素投圖。（即 143Nd144Nd 和 87Sr/ 86Sr 的相關(guān)圖）。分配系數(shù)采用：Rb, 0.0014, Sr, 0.023, Sm, 0.194, Nd, 0.0813。22、（a）已知一儲庫的238U204Pb為8,以0.5Ga為時間間隔，計算Pb同位素從4.5Ga到目前的演化 （只計算207Pb/ 204Pb和206Pb/ 204Pb）,假設(shè)這一儲庫具有Canyon Diablo相同的Pb同位素初始值。并進行 207Pb204Pb- 206Pb 204Pb投圖。（b）已知一儲庫從 4.5Ga 到 2.5Ga 的 238U204Pb 為 7,從 2.5Ga 到目前的 238U204Pb 為 9,以 0.5Ga 為時間間隔，計算Pb同位素從4.5Ga到目前的演化（只計算207Pb/ 204Pb和2°6Pb2°4Pb）,假設(shè)這一儲庫具有Canyon Diablo相同的P