2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——地球化學(xué)變化及地質(zhì)力學(xué)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分）1.下列哪種同位素系統(tǒng)通常用于測(cè)定沉積巖的沉積年齡？A.U-Pb體系B.K-Ar體系C.Rb-Sr體系D.1?C體系2.在開放系統(tǒng)中，元素的地球化學(xué)行為主要受控于：A.元素的地球化學(xué)性質(zhì)B.系統(tǒng)的物質(zhì)和能量輸入輸出C.巖石的礦物組成D.地球的磁場(chǎng)環(huán)境3.地球化學(xué)循環(huán)中，將地幔物質(zhì)帶到地表的主要循環(huán)途徑是：A.水循環(huán)B.生物圈循環(huán)C.巖漿活動(dòng)循環(huán)D.變質(zhì)作用循環(huán)4.下列巖石類型中，主要由完全熔融的巖漿冷卻結(jié)晶形成的是：A.深成巖B.噴出巖C.礦床D.變質(zhì)巖5.地質(zhì)力學(xué)中，描述物體變形快慢的物理量是：A.應(yīng)力B.應(yīng)變C.應(yīng)變速率D.彈性模量6.巖石在單軸壓縮下，其破壞時(shí)的最大主應(yīng)力通常等于：A.單軸抗壓強(qiáng)度B.抗剪強(qiáng)度C.莫爾圓的切線應(yīng)力D.零7.斷層帶中，兩側(cè)巖塊發(fā)生水平位移的斷層稱為：A.正斷層B.逆斷層C.走滑斷層D.張性斷層8.莫爾-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則描述了巖石在什么條件下的破壞？A.彈性變形B.塑性變形C.脆性破壞D.破壞時(shí)的剪應(yīng)力與正應(yīng)力的關(guān)系9.地球內(nèi)部高溫高壓條件下，巖石主要發(fā)生哪種類型的變形？A.彈性變形B.脆性變形C.塑性變形D.流變變形10.利用礦物包裹體中的流體成分研究古流體性質(zhì)，這屬于：A.地球化學(xué)示蹤B.地質(zhì)力學(xué)測(cè)量C.地球物理探測(cè)D.地質(zhì)年代測(cè)定二、填空題（請(qǐng)將正確答案填在橫線上。每空2分，共20分）1.地球化學(xué)研究的核心是______________的變化及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。2.元素在地球不同圈層中的豐度存在顯著差異，地幔相對(duì)于地殼，富集______________元素。3.同位素地質(zhì)溫度計(jì)的原理是基于不同同位素在______________過程中的分餾。4.地質(zhì)力學(xué)研究的對(duì)象是地球的______________及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。5.應(yīng)力是指作用在物體單位面積上的______________。6.巖石的強(qiáng)度是指其抵抗______________破壞的能力。7.節(jié)理是巖石中一種常見的______________構(gòu)造。8.地應(yīng)力是引起地質(zhì)構(gòu)造形成和______________的主要?jiǎng)恿Α?.地球化學(xué)與地質(zhì)力學(xué)的交叉研究有助于理解______________與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的耦合關(guān)系。10.地球化學(xué)模擬是研究復(fù)雜地質(zhì)過程中元素行為的重要______________方法。三、名詞解釋（請(qǐng)給出下列名詞的precisedefinition。每題3分，共15分）1.地球化學(xué)循環(huán)2.同位素分餾3.應(yīng)變率4.構(gòu)造應(yīng)力5.地球化學(xué)示蹤四、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述影響元素在巖石圈中遷移的主要因素。2.簡(jiǎn)述同位素示蹤在確定物質(zhì)來源中的應(yīng)用原理。3.簡(jiǎn)述脆性變形和塑性變形的主要區(qū)別。4.簡(jiǎn)述地應(yīng)力測(cè)量在地質(zhì)工程中的意義。五、計(jì)算題（請(qǐng)根據(jù)題意，列出計(jì)算過程并給出結(jié)果。每題10分，共20分）1.某地殼樣品測(cè)得1?O/1?O為0.002008，其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)海水的1?O/1?O為0.002004。計(jì)算該樣品相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)海水的δ1?O值（單位：‰）。(注：相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)為SMOW)2.假設(shè)一塊巖石在三軸壓縮實(shí)驗(yàn)中，圍壓σ?=100MPa時(shí)，其軸向應(yīng)力σ?=800MPa。已知該巖石的泊松比ν=0.25，試計(jì)算其體積應(yīng)變（ε?）。(假設(shè)符合彈性變形)六、論述題（請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入闡述下列問題。共25分）1.論述巖漿演化過程中，地球化學(xué)方法（如同位素、微量元素）在確定巖漿來源、混合程度和演化路徑方面的作用。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.A5.C6.A7.C8.D9.C10.A二、填空題1.元素2.礦物3.核反應(yīng)4.變形5.力6.剪切7.張裂8.變形9.地球化學(xué)過程10.手段三、名詞解釋1.地球化學(xué)循環(huán)：指元素在地球各圈層（地殼、地幔、地核、大氣圈、水圈、生物圈）之間進(jìn)行遷移和交換的動(dòng)態(tài)過程。2.同位素分餾：指在物理或化學(xué)過程中，由于不同同位素原子間質(zhì)量差異，導(dǎo)致它們?cè)谙嗷マD(zhuǎn)化的反應(yīng)或物質(zhì)遷移過程中發(fā)生分離的現(xiàn)象。3.應(yīng)變速率：指單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)變的變化率，描述物體變形的快慢程度。4.構(gòu)造應(yīng)力：指由地殼內(nèi)部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（如板塊運(yùn)動(dòng)、斷裂活動(dòng)）引起的三維應(yīng)力狀態(tài)，是形成地質(zhì)構(gòu)造的主要驅(qū)動(dòng)力。5.地球化學(xué)示蹤：利用地球化學(xué)手段（如同位素、微量元素、地球化學(xué)指紋礦物等）來追蹤地球物質(zhì)的來源、運(yùn)移路徑、混合比例、形成環(huán)境或地質(zhì)事件的年齡、溫度等信息。四、簡(jiǎn)答題1.答：影響元素在巖石圈中遷移的主要因素包括：①元素的地球化學(xué)性質(zhì)（如離子半徑、電荷、電負(fù)性）；②巖石圈的溫度、壓力條件；③流體的存在（如水、熔體、氣體）及其化學(xué)成分；④巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)；⑤地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)（如斷裂、褶皺）；⑥放射性元素衰變產(chǎn)生的熱液活動(dòng)。2.答：同位素示蹤的原理基于不同同位素在地球化學(xué)過程中具有不同的分餾系數(shù)。通過測(cè)定樣品和參照物（如標(biāo)準(zhǔn)樣品、共存礦物）中特定同位素組成的差異（通常用同位素比率或δ值表示），可以推斷樣品形成時(shí)的地球化學(xué)環(huán)境、物質(zhì)來源、混合比例或經(jīng)歷過特定的地質(zhì)過程（如加熱、冷卻、流體交代等）。例如，利用εNd值可以示蹤地幔來源，利用Sr同位素比值可以示蹤巖漿混合或沉積物來源。3.答：脆性變形和塑性變形的主要區(qū)別在于變形時(shí)的溫度、壓力條件及變形機(jī)制。①脆性變形：通常發(fā)生在低溫、中高壓或高溫、低壓（相對(duì)于巖石熔點(diǎn)）條件下，巖石主要以彈性變形為主，當(dāng)應(yīng)力超過強(qiáng)度極限時(shí)，會(huì)發(fā)生快速、不連續(xù)的斷裂破壞，形成斷層、節(jié)理等構(gòu)造。②塑性變形：通常發(fā)生在高溫、高壓條件下，巖石原子排列可以發(fā)生較快的調(diào)整，變形是連續(xù)、緩慢的，具有延展性，不發(fā)生斷裂，形成褶皺等構(gòu)造。4.答：地應(yīng)力測(cè)量對(duì)于地質(zhì)工程具有重要意義。①預(yù)測(cè)和評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害：如邊坡穩(wěn)定性、巖體滑坡、隧道圍巖失穩(wěn)、礦井瓦斯突出等，通過測(cè)量地應(yīng)力場(chǎng)有助于識(shí)別危險(xiǎn)區(qū)域，進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和制定安全措施。②優(yōu)化工程設(shè)計(jì)：地應(yīng)力是巖土體變形和破壞的控制因素，準(zhǔn)確的應(yīng)力測(cè)量結(jié)果可用于巖土工程（如大壩、地基、地下工程）的設(shè)計(jì)和施工，提高工程質(zhì)量和安全性。③指導(dǎo)油氣勘探開發(fā)：地應(yīng)力場(chǎng)與油氣藏的形成、保存、油氣運(yùn)移以及水力壓裂效果密切相關(guān)，測(cè)量地應(yīng)力有助于理解盆地構(gòu)造應(yīng)力演化，預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移方向，優(yōu)化鉆井和完井技術(shù)。五、計(jì)算題1.解：δ1?O=[(R_sample/R_standard)-1]*1000‰R_sample=0.002008,R_standard=0.002004δ1?O=[(0.002008/0.002004)-1]*1000‰δ1?O=[(1.004)-1]*1000‰δ1?O=0.004*1000‰=4‰答：該樣品相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)海水的δ1?O值為4‰。2.解：對(duì)于彈性變形，體積應(yīng)變?chǔ)?與軸向應(yīng)變?chǔ)?和泊松比ν的關(guān)系為：ε?=ε?+2νε?=(1+2ν)ε?軸向應(yīng)變?chǔ)?=(σ?-σ?)/E（其中E為彈性模量），但題目未給E，通常認(rèn)為σ?=Eε?，故σ?/E=ε?ε?=(1+2ν)*(σ?/E)但更常用的關(guān)系是ε?=(σ?-νσ?)/E（推導(dǎo)：ε?=ε?+ε?+ε?=(1/E)(σ?-νσ?)+(1/E)(σ?-νσ?)+(1/E)(σ?-νσ?)=(1/E)(σ?-νσ?-νσ?+νσ?+σ?-νσ?)=(1/E)(σ?+σ?-2νσ?)=(1/E)(σ?-νσ?)）即(σ?-νσ?)=Eε?代入泊松比ν=0.25，σ?=800MPa，σ?=100MPa：(800-0.25*100)=Eε?800-25=Eε?775=Eε?ε?=775/E但題目要求計(jì)算ε?本身，而非與E的關(guān)系。通常在簡(jiǎn)化教學(xué)中，如果泊松比已知，可直接用ε?=(1+2ν)ε?或ε?=(σ?-νσ?)/E。此處E未知，無法直接算出數(shù)值。若按ε?=(1+2ν)ε?，則需知道E或σ?/E=ε?。若按ε?=(σ?-νσ?)/E，則同樣需要E。此題可能存在假設(shè)E已知或允許留E的情形。按最常用關(guān)系式，結(jié)果為775/E。若必須給出數(shù)值，需補(bǔ)充E的假設(shè)值。此處按公式推導(dǎo)過程展示。若題目隱含E相關(guān)關(guān)系或要求另一形式，需明確。按標(biāo)準(zhǔn)公式推導(dǎo)，結(jié)果為775/E。若理解為求體積應(yīng)變系數(shù)（1/E），則無法從給定信息直接得出。按ε?=(σ?-νσ?)/E=775/E。答：體積應(yīng)變?chǔ)?=(σ?-νσ?)/E=(800-0.25*100)/E=775/E。（注：因彈性模量E未知，無法給出具體數(shù)值結(jié)果，結(jié)果表達(dá)為E的函數(shù)形式）。六、論述題1.答：巖漿演化過程復(fù)雜，其來源、演化的細(xì)節(jié)難以直接觀察。地球化學(xué)方法，特別是同位素地球化學(xué)和微量元素地球化學(xué)，為揭示巖漿的奧秘提供了強(qiáng)有力的工具。首先，同位素比值可以提供巖漿來源的重要信息。例如，虧損地幔源區(qū)的巖漿通常具有較低的1?O/1?O,2?Ne/1?Ne,εNd等值；而富集地幔源區(qū)的巖漿則具有較高的這些比值。通過測(cè)定巖漿巖、熔體包裹體、地幔巖石等樣品的同位素組成，并與已知來源的巖石或地幔均一體的同位素特征對(duì)比，可以推斷巖漿形成時(shí)的地幔源區(qū)性質(zhì)（如成分、溫度、壓力）以及源區(qū)是否發(fā)生過部分熔融、交代等過程。高精度同位素分析（如Sm-Nd,Lu-Hf,Ar-Ar,U-Pb）可用于確定巖漿的精確形成年齡，這對(duì)于理解巖漿活動(dòng)的時(shí)代、持續(xù)時(shí)間以及與構(gòu)造事件的關(guān)系至關(guān)重要。其次，微量元素在巖漿演化過程中的行為差異顯著。由于微量元素與主量元素相比，在結(jié)晶分異、熔體-晶質(zhì)分離、流體交代等過程中具有不同的分配系數(shù)，因此它們對(duì)巖漿的演化路徑和最終成分極為敏感。通過測(cè)定巖漿巖系統(tǒng)中的微量元素（如Rb,Sr,Ba,K,La,Ce,Sm,Nd,Y,Ti,V等）及其比值（如Rb/Sr,Ba/Sr,K/Rb,La/Sm,(La/Yb)N等），可以識(shí)別巖漿演化階段（如早期結(jié)晶、晚期分離結(jié)晶）、判斷巖漿是否經(jīng)歷了混合作用、評(píng)估巖漿的源區(qū)性質(zhì)（如地殼物質(zhì)參與程度）、計(jì)算巖漿分離結(jié)晶的程度和礦物相序。例如，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE,如Nb,Ta,Zr,Hf）傾向于留在熔體中，而輕稀土元素（LREE）相對(duì)更容易進(jìn)入晶質(zhì)相，(La/Yb)N比值的升高