2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——地殼物質(zhì)的穩(wěn)定同位素地球化學(xué)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不是穩(wěn)定同位素？A.1?OB.1?OC.1?OD.12C2.穩(wěn)定同位素分餾的主要原因是：A.同位素質(zhì)量差異B.原子核形狀差異C.電子層結(jié)構(gòu)差異D.原子半徑差異3.下列哪一項(xiàng)不是影響氧同位素分餾的主要因素？A.溫度B.壓力C.氣相組成D.同位素豐度4.在水-水汽體系中，溫度升高，下列哪個同位素比值會增大？A.δ13CB.δ1?OC.δDD.δ1?N5.碳同位素在有機(jī)地球化學(xué)中主要應(yīng)用于：A.氣候變化研究B.礦床地球化學(xué)C.生物年代測定D.烴源巖評價6.硫同位素分餾主要發(fā)生在：A.水循環(huán)B.礦物結(jié)晶C.化學(xué)沉積D.生物作用7.下列哪一項(xiàng)不是穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀(IRMS)的主要組成部分？A.離子源B.質(zhì)量分析器C.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)D.分子蒸餾器8.在巖漿演化過程中，隨著巖漿冷卻，鋯石中的氧同位素組成通常會：A.向重同位素方向偏移B.向輕同位素方向偏移C.保持不變D.先向重同位素方向偏移，后向輕同位素方向偏移9.利用穩(wěn)定同位素進(jìn)行地球化學(xué)年代測定，主要依據(jù)的是：A.同位素衰變定律B.同位素分餾規(guī)律C.同位素豐度變化D.同位素地質(zhì)溫度計(jì)10.在環(huán)境地球化學(xué)中，穩(wěn)定同位素主要應(yīng)用于：A.污染物溯源B.水資源保護(hù)C.氣候變化監(jiān)測D.以上都是二、填空題（每空1分，共20分）1.穩(wěn)定同位素是指具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的同一元素的不同同位素。2.氧同位素比值通常用δ1?O表示，其定義式為：δ1?O=(R_sample-R_standard)/R_standard×1000‰，其中R表示同位素比值。3.氫同位素比值通常用δD表示，其定義式為：δD=(D_sample/D_standard-1)×10?‰，其中D表示氘。4.碳同位素比值通常用δ13C表示，其定義式為：δ13C=(13C_sample/12C_sample-13C_standard/12C_standard)×1000‰。5.穩(wěn)定同位素分餾系數(shù)通常用α表示，其定義式為：α=R_eq/R_0，其中R_eq表示分餾平衡時的同位素比值，R_0表示未分餾時的同位素比值。6.氧同位素在水-水汽體系中的分餾系數(shù)與溫度成反比關(guān)系。7.碳同位素在生物作用過程中會發(fā)生明顯的分餾，光合作用過程中，13C被生物體優(yōu)先吸收。8.穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀(IRMS)的主要類型包括連續(xù)流質(zhì)譜儀和同位素質(zhì)譜儀。9.穩(wěn)定同位素在礦床地球化學(xué)中主要應(yīng)用于成礦流體來源、成礦年代和成礦作用等方面的研究。10.穩(wěn)定同位素在氣候變化研究中主要應(yīng)用于溫度重建和水循環(huán)等方面的研究。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述穩(wěn)定同位素分餾的物理機(jī)制和化學(xué)機(jī)制。2.簡述氧同位素在氣候研究中的應(yīng)用。3.簡述碳同位素在烴源巖評價中的應(yīng)用。4.簡述穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀(IRMS)的工作原理。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述穩(wěn)定同位素在巖漿演化過程中的應(yīng)用。2.論述穩(wěn)定同位素在環(huán)境地球化學(xué)中的應(yīng)用，并舉例說明。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.B5.D6.C7.D8.A9.B10.D二、填空題1.同位素2.δ1?O3.δD4.δ13C5.α6.反比7.13C8.同位素質(zhì)譜儀9.成礦流體來源10.溫度重建三、簡答題1.物理機(jī)制：主要指氣體擴(kuò)散過程中，較重的同位素分子運(yùn)動速度較慢，更容易從高壓區(qū)擴(kuò)散到低壓區(qū)，導(dǎo)致低壓區(qū)富集重同位素，高壓區(qū)富集輕同位素。例如，水蒸氣在冷卻過程中，1?O分子比1?O分子運(yùn)動速度慢，更容易被捕獲，導(dǎo)致冷卻后的水蒸氣中1?O/1?O比值增大。化學(xué)機(jī)制：主要指在化學(xué)反應(yīng)過程中，由于同位素間的化學(xué)性質(zhì)微小差異，導(dǎo)致反應(yīng)速率不同，從而造成同位素分餾。例如，在光合作用中，酶對12C的親和力比13C強(qiáng)，導(dǎo)致有機(jī)物中12C/13C比值增大。2.氧同位素在氣候研究中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在利用降水、冰芯、湖泊沉積物等樣品中的氧同位素組成重建古氣候。由于不同溫度下的降水具有不同的氧同位素組成，通過分析沉積物中不同層位的氧同位素組成，可以推斷過去某個時期氣溫的變化。例如，冰芯中的δ1?O值可以反映過去全球氣溫的變化。3.碳同位素在烴源巖評價中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在利用烴源巖和生成的烴類中的碳同位素組成，判斷烴源巖的類型、成熟度以及生烴過程。一般來說，生物成因的烴源巖中富含13C，而熱成因的烴源巖中13C含量較低。通過分析烴源巖和生成的烴類中的碳同位素組成，可以判斷烴源巖的類型和生烴過程。例如，如果生成的石油中13C含量較高，則說明其烴源巖可能為生物成因的暗色泥巖。4.穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀(IRMS)的工作原理主要包括以下幾個步驟：首先，將樣品引入離子源，通過高溫或化學(xué)反應(yīng)將樣品中的穩(wěn)定同位素轉(zhuǎn)化為氣體離子；然后，將離子引入質(zhì)量分析器，根據(jù)離子在電場或磁場中的偏轉(zhuǎn)程度，將不同質(zhì)量的離子分離；最后，將分離后的離子導(dǎo)入檢測器，檢測器根據(jù)離子流強(qiáng)度記錄不同同位素的比例，從而獲得樣品的穩(wěn)定同位素組成。四、論述題1.穩(wěn)定同位素在巖漿演化過程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在利用巖漿巖及其捕虜體、巖漿包裹體等樣品中的穩(wěn)定同位素組成，推斷巖漿的來源、演化和混合過程。例如，氧同位素可以用于區(qū)分巖漿的來源是地幔還是地殼，因?yàn)榈蒯r漿通常具有較低的δ1?O值，而地殼巖漿具有較高的δ1?O值。通過分析巖漿巖系列中不同巖石的δ1?O值變化，可以推斷巖漿的演化路徑和混合過程。此外，碳同位素和硫同位素也可以用于巖漿來源和演化的研究。例如，碳同位素可以用于區(qū)分巖漿的來源是有機(jī)質(zhì)還是無機(jī)碳酸鹽，而硫同位素可以用于區(qū)分巖漿的來源是火山巖漿還是沉積巖漿。2.穩(wěn)定同位素在環(huán)境地球化學(xué)中的應(yīng)用非常廣泛，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：*污染物溯源：通過分析污染物和環(huán)境介質(zhì)（如水、土壤、沉積物）中的穩(wěn)定同位素組成，可以追蹤污染物的來源。例如，通過分析地下水中氯離子和氘的組成，可以判斷地下水的補(bǔ)給來源是降水還是地表水。*水資源保護(hù)：通過分析不同水源（如地表水、地下水、海水）中的穩(wěn)定同位素組成，可