2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——地球化學(xué)元素的原始分布與演化規(guī)律考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填涂在答題卡上。）1.下列哪一項(xiàng)不屬于常量元素（主量元素）？A.氧(O)B.硅(Si)C.鋁(Al)D.鈾(U)2.CIPW礦物分類法主要基于哪兩種地質(zhì)作用形成的礦物來推斷巖漿的化學(xué)成分和演化趨勢？A.結(jié)晶分異和同化作用B.結(jié)晶分異和巖漿混合C.同化作用和巖漿混合D.結(jié)晶分異和變質(zhì)作用3.地球化學(xué)性質(zhì)上親鐵的元素，在地球早期分異過程中，主要傾向于富集在：A.地幔B.地殼C.地核D.大氣圈4.元素從巖漿中遷移進(jìn)入流體的主要方式通常不包括：A.溶解B.吸附C.離子交換D.化合反應(yīng)形成新礦物5.在地殼演化的過程中，下列哪種作用通常導(dǎo)致某些揮發(fā)性元素（如K,U,Th）的富集？A.沉積作用B.低溫交代作用C.礦物晶格重組（如變質(zhì)作用）D.大規(guī)模熔體分異6.利用Rb-Sr同位素體系測定巖漿巖年齡，通常要求巖漿形成后：A.Rb完全丟失B.Sr完全丟失C.Rb和Sr均無丟失或丟失量可忽略D.Sm完全丟失7.某地殼巖石的Sm/Nd比值顯著高于球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)，而εNd(t)值也為正值，這通常暗示該巖石：A.形成于虧損地幔源區(qū)B.經(jīng)歷了強(qiáng)烈的俯沖板片脫水作用C.是典型的硅鋁質(zhì)增生巖石D.形成于富集地幔源區(qū)并與地殼物質(zhì)發(fā)生過混合8.同位素分餾的主要驅(qū)動力是：A.溫度變化B.壓力變化C.化學(xué)反應(yīng)速率差異D.不同同位素原子之間的質(zhì)量差異9.在巖漿結(jié)晶分異過程中，隨著巖漿逐漸冷卻，熔體中通常首先富集的是：A.親石元素B.親鐵元素C.親氣元素D.兩性元素10.能夠同時(shí)提供巖石形成年齡和源區(qū)信息的同位素體系是：A.Ar-ArB.U-Pb（鋯石）C.K-ArD.Sm-Nd二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上。）1.地球化學(xué)元素根據(jù)其原子序數(shù)和化學(xué)性質(zhì)可分為和兩大類。2.表示地殼元素豐度的CIPW（CloselyApproximatedWholeRock）礦物計(jì)算法，其基本思想是將巖石總成分視為由__、__、__、__、__和__六種端元礦物所構(gòu)成。3.地球化學(xué)演化是指地球自形成以來，其內(nèi)部和外部物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和能量狀態(tài)發(fā)生的過程。4.元素在不同地球化學(xué)相之間的分配，通常用來描述。5.放射性同位素地質(zhì)年齡測定基于放射性衰變定律，其基本方程為t=ln(1+D)/λ，其中D代表初始母體同位素與當(dāng)前子體同位素的__。6.同位素分餾系數(shù)α的定義是，在分餾平衡狀態(tài)下，重同位素與輕同位素之比值的__。三、簡答題（每題5分，共15分。）1.簡述地幔分異的主要方式和其對地殼元素組成的影響。2.解釋什么是元素親石性？并舉例說明親石元素在地殼中的富集主要與哪些地質(zhì)過程有關(guān)。3.簡述利用同位素體系研究地質(zhì)樣品形成年齡的基本原理。四、論述題（每題10分，共20分。）1.結(jié)合元素遷移的主要方式和控制因素，論述巖漿在上升冷卻過程中元素分布發(fā)生演化的基本規(guī)律。2.試述Sm-Nd同位素體系在地球化學(xué)研究中的主要應(yīng)用領(lǐng)域，并簡述其應(yīng)用時(shí)可能遇到的主要問題或限制。---試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.B6.C7.D8.C9.A10.B二、填空題1.稀有和稀散元素；常量和非常量元素（或主量、次量、微量、Trace元素）2.橄欖石；輝石；角閃石；長石；鈦鐵礦；磁鐵礦3.變化4.分配系數(shù)5.差值（或比率）6.比值（或比率）三、簡答題1.答：地幔分異的主要方式包括：①熔融分異：地幔部分熔融形成巖漿，巖漿上浮并分離出不同成分，形成地殼和地幔殘?bào)w。②結(jié)晶分異：巖漿在冷卻結(jié)晶過程中，早期結(jié)晶的礦物與晚期結(jié)晶的礦物成分不同，導(dǎo)致巖漿成分發(fā)生改變。③不均一性分異：地幔內(nèi)部存在成分不均一性，不同區(qū)域的地幔發(fā)生不同的物理化學(xué)變化，導(dǎo)致元素分布差異。這些過程使得地幔原始均一狀態(tài)被破壞，形成現(xiàn)今的不均一地幔，并直接導(dǎo)致了地殼的形成和元素的分區(qū)化，豐富了地殼的元素組成。2.答：元素親石性是指元素傾向于在高溫、相對富硅的熔體或流體中存在，并在冷卻過程中優(yōu)先進(jìn)入硅酸鹽礦物晶格的性質(zhì)。親石元素通常形成離子半徑較小、電荷較高的陽離子，易于被硅氧四面體配位。在地殼演化和分異過程中，親石元素（如K,Na,Mg,Ca,Al,Si,Fe,Mn,Ti,P,S,Cl等）通過熔融分異、交代作用、沉積作用等地質(zhì)過程，逐漸富集在地殼巖石中。例如，鉀長石、斜長石、輝石、角閃石等是富含親石元素的常見礦物。3.答：利用同位素體系研究地質(zhì)樣品形成年齡的基本原理是：假設(shè)地質(zhì)樣品在形成后，其內(nèi)部母體同位素發(fā)生放射性衰變，生成穩(wěn)定的子體同位素，且在此期間沒有發(fā)生物質(zhì)的丟失或補(bǔ)充（封閉體系）。通過測定樣品中當(dāng)前母體同位素和子體同位素的比值，結(jié)合已知的該母體同位素的衰變常數(shù)λ，利用放射性衰變公式t=ln(1+D)/λ計(jì)算出樣品的形成年齡D。其中，(1+D)代表初始母體同位素相對于當(dāng)前母體同位素的數(shù)量（通常假設(shè)初始子體同位素為零）。四、論述題1.答：巖漿在上升冷卻過程中，由于溫度降低，礦物開始依次結(jié)晶。根據(jù)元素的性質(zhì)和礦物晶格的要求，不同元素的離子會進(jìn)入不同的礦物晶格。親石元素傾向于進(jìn)入早期結(jié)晶的礦物（如橄欖石、輝石、角閃石），而親鐵元素則傾向于進(jìn)入晚期結(jié)晶的礦物（如鈦鐵礦、磁鐵礦、黑云母、斜長石）。隨著巖漿不斷冷卻和結(jié)晶，熔體中的元素組成發(fā)生顯著變化。熔體成分逐漸向更富集親石元素的演化，同時(shí)，結(jié)晶出來的礦物則富集相應(yīng)的元素。此外，巖漿與圍巖之間的交代作用也會導(dǎo)致巖漿成分的進(jìn)一步演化，例如，巖漿交代圍巖會消耗巖漿中的某些元素并帶入另一些元素。因此，巖漿上升冷卻過程中的元素分布演化是一個(gè)復(fù)雜的過程，其基本規(guī)律是早期結(jié)晶礦物富集早期進(jìn)入的元素，晚期結(jié)晶礦物富集晚期進(jìn)入的元素，而熔體成分則發(fā)生相應(yīng)變化，體現(xiàn)了元素在不同礦物相中的分配規(guī)律受溫度、壓力、元素性質(zhì)和礦物晶格等因素的綜合控制。2.答：Sm-Nd同位素體系是研究地球化學(xué)的重要工具，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：①地質(zhì)年代測定：適用于測定變質(zhì)巖、古老沉積巖和地幔巖石的形成年齡，特別是對于鍶同位素體系易受后期改造的樣品，Sm-Nd體系更為可靠，尤其適用于>1億年的樣品。②地幔成分研究：通過測定不同地質(zhì)體（如洋中脊玄武巖、地幔巖、古洋殼）的εNd(t)值，可以推斷其源區(qū)的性質(zhì)（如虧損地幔、富集地幔、地幔混合等）和演化路徑。εNd(t)值對稀土元素（特別是Sm,Nd）的虧損或富集非常敏感。③殼幔相互作用研究：通過對比地殼巖石與地幔巖石的Nd同位素組成，可以研究地殼物質(zhì)的來源、形成過程以及殼幔之間的物質(zhì)交換。④盆地演化與沉積物來源研究：利用沉積巖的Sm-Nd體系可以研究盆地的形成時(shí)代、沉積物的搬運(yùn)距離和物源區(qū)變化。應(yīng)用時(shí)可能遇到的主要問題或限制包括：①Nd同位素在高溫（>700-800℃）和強(qiáng)烈流體作用條件下可能發(fā)生顯著