2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——地殼構(gòu)造演化中的地球化學(xué)機(jī)制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.在板塊構(gòu)造理論中，下列哪一項不是俯沖帶典型地球化學(xué)特征？A.形成安山巖和流紋巖B.產(chǎn)生俯沖帶藍(lán)片巖相變質(zhì)作用C.地幔楔發(fā)生部分熔融形成弧巖漿D.上地幔發(fā)生完全熔融形成洋中脊玄武巖2.與板內(nèi)裂谷地幔柱活動相關(guān)的玄武巖，其地球化學(xué)特征通常表現(xiàn)為？A.低硅、低鉀、高鎂鐵質(zhì)（MORB型）B.高硅、高鉀、富堿（堿性玄武巖）C.高硅、低鉀、富堿（鈣堿性系列）D.低硅、高鉀、富集元素（板內(nèi)裂谷玄武巖）3.在造山帶中，下列哪種變質(zhì)作用通常與強(qiáng)烈的地殼縮短和變形有關(guān)？A.區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用B.接觸變質(zhì)作用C.角閃巖相變質(zhì)作用D.構(gòu)造透鏡體相關(guān)變質(zhì)作用4.利用Sm-Nd同位素體系研究地殼演化時，通常認(rèn)為哪個參數(shù)能反映地殼物質(zhì)的初始特征？A.εNd(t)值B.λSmC.t1/2SmD.ΣSm5.俯沖板塊在進(jìn)入地幔深處時，其攜帶的水分主要作用是？A.促進(jìn)上地幔完全熔融B.降低地幔巖石熔點(diǎn)，引發(fā)部分熔融C.增加地幔巖石的密度，使其下沉D.直接導(dǎo)致板塊失重上浮6.某地區(qū)發(fā)現(xiàn)大量經(jīng)歷了多期變質(zhì)作用的巖石，利用Ar-Ar定年法研究其變質(zhì)年齡時，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注？A.全巖的Ar-Ar年齡B.單礦物（如鉀長石）的封閉體系年齡C.沉積物的堆積年齡D.巖漿的形成年齡7.下列哪種地球化學(xué)指標(biāo)通常用于區(qū)分不同來源的巖漿或判斷巖漿混合程度？A.全巖主量元素含量B.微量元素蛛網(wǎng)圖C.全巖同位素組成（如δ1?O）D.巖石密度8.板塊俯沖過程中，若俯沖板塊與上地幔楔發(fā)生顯著反應(yīng)，形成的熔體通常具有？A.較低的硅含量和較高的鎂鐵含量B.較高的硅含量和較低的鎂鐵含量C.高鉀、高鈉、富集元素D.低鉀、低鈉、虧損元素9.地殼物質(zhì)循環(huán)中，沉積作用主要涉及哪些元素的富集和搬運(yùn)？A.礦物元素和放射性元素B.堿金屬和堿土金屬C.活潑元素和親石元素D.稀土元素和微量元素10.Lu-Hf同位素體系在研究地殼物質(zhì)來源時主要優(yōu)勢在于？A.對年輕樣品定年精度高B.對古老樣品定年精度高，且對后期流體作用不敏感C.能直接測定地殼形成年齡D.能有效區(qū)分地幔和地殼來源二、填空題（每空2分，共20分）1.板塊俯沖到一定深度后，由于壓力降低和水的釋放，地幔楔中會發(fā)生__________作用，形成富硅的弧巖漿。2.造山帶中的變質(zhì)作用不僅記錄了地殼的P-T演化歷史，其形成的__________礦物組合也是判斷變質(zhì)相和構(gòu)造環(huán)境的important指標(biāo)。3.地球化學(xué)研究表明，地殼成分的不均一性主要表現(xiàn)在地殼物質(zhì)具有明顯的__________特征，即不同地區(qū)地殼的平均化學(xué)成分存在顯著差異。4.在研究板塊構(gòu)造背景下巖漿演化時，常利用______________和______________等微量元素進(jìn)行源區(qū)判別和巖漿分異示蹤。5.利用Sm-Nd或Rb-Sr等長期放射性同位素體系可以追溯地殼物質(zhì)的__________________歷史。6.俯沖板片在向下俯沖過程中，除了攜帶水之外，還可能攜帶其他揮發(fā)分如______________，這些揮發(fā)分對地幔楔的熔融和巖漿形成具有重要影響。7.地幔柱活動不僅與板內(nèi)裂谷的形成有關(guān)，其產(chǎn)生的巖漿通常具有特殊的地球化學(xué)特征，如高硅、高鉀、富集元素和虧損稀土元素，常被稱為______________。8.沉積成礦作用是地殼物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，許多重要的金屬礦床，如斑巖銅礦、矽卡巖礦床等，都與特定的______________環(huán)境和地球化學(xué)條件有關(guān)。9.Ar-Ar定年法主要利用礦物中K?衰變產(chǎn)生的Ar3?，通過測量Ar3?/Ar??比值來確定樣品的______________。10.在解釋復(fù)雜的地球化學(xué)數(shù)據(jù)時，需要綜合考慮多種地球化學(xué)示蹤手段，避免單一指標(biāo)可能帶來的誤解或局限性，強(qiáng)調(diào)______________的重要性。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地幔柱活動與板內(nèi)裂谷形成的地球化學(xué)聯(lián)系。2.簡述俯沖帶中地幔楔發(fā)生部分熔融的主要地球化學(xué)機(jī)制。3.簡述變質(zhì)作用對地殼成分演化的影響。4.簡述沉積作用在地球化學(xué)循環(huán)中的意義。四、分析與論述題（每題15分，共30分）1.假設(shè)某造山帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造變形和變質(zhì)作用。地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該造山帶存在從變質(zhì)基底到蓋層的完整沉積序列，其中變質(zhì)基底主要由片麻巖和片巖組成，蓋層以碳酸鹽巖和碎屑巖為主。在變質(zhì)基底和蓋層中均發(fā)現(xiàn)了不同類型的變質(zhì)礦物，如角閃石、藍(lán)片巖礦物等。請結(jié)合地球化學(xué)原理，分析該造山帶可能經(jīng)歷的構(gòu)造變形、變質(zhì)作用階段及其對應(yīng)的地球化學(xué)特征。2.地球化學(xué)證據(jù)表明，地殼的成分并非均勻。請選擇一種或多種地球化學(xué)示蹤方法（如同位素、微量元素），闡述如何利用這些方法研究地殼物質(zhì)的形成來源、演化過程以及與板塊構(gòu)造活動的聯(lián)系。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.A5.B6.B7.B8.B9.C10.B二、填空題1.部分熔融2.礦物組合3.地區(qū)差異4.銀和銫5.形成與演化6.CO?7.板內(nèi)堿性玄武巖8.巖漿活動9.形成年齡10.綜合分析三、簡答題1.地幔柱是地幔中高溫、低密度的巖漿柱。其上涌導(dǎo)致地殼伸展、拉張，形成地幔熱源。地幔柱巖漿的注入不僅直接形成了板內(nèi)裂谷的火山巖和侵入巖，其攜帶的較高溫度和特殊成分（如高硅、高鉀、富集元素）也顯著改變了上覆地殼的地球化學(xué)環(huán)境，促進(jìn)了地殼的伸展和加厚，并可能引發(fā)局部的巖漿活動，共同驅(qū)動了板內(nèi)裂谷的形成和演化。2.俯沖板塊攜帶的水分進(jìn)入地幔楔后，顯著降低了地幔巖石的熔點(diǎn)。同時，俯沖板塊本身在高壓下發(fā)生脫水，釋放的水分也進(jìn)入地幔楔。這些水分與地幔楔巖石發(fā)生反應(yīng)，形成含水硅酸鹽礦物（如藍(lán)晶石、尖晶石、輝石）。這些含水礦物進(jìn)一步分解，釋放出的水作為催化劑，促進(jìn)地幔楔中原本難以熔融的、相對干燥的巖石發(fā)生部分熔融，形成富硅的弧巖漿。3.變質(zhì)作用通過改變地殼巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)，直接影響了地殼的化學(xué)成分。區(qū)域變質(zhì)作用可能導(dǎo)致元素的重新分布、遷移和富集，形成新的礦物組合（如片麻巖中的長石、云母），改變原巖的元素比值。變質(zhì)分異作用也可能產(chǎn)生成分差異顯著的礦物集合體。變質(zhì)反應(yīng)的平衡狀態(tài)也反映了變質(zhì)過程中的元素交換，從而記錄了地殼物質(zhì)在不同溫度、壓力條件下的反應(yīng)歷史和成分演化信息。4.沉積作用是地表物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它將陸地風(fēng)化剝蝕產(chǎn)生的陸源物質(zhì)以及水溶液中溶解的化學(xué)元素搬運(yùn)并沉積到盆地中，形成沉積巖。這個過程不僅將元素從活動圈（大氣、水、生物圈）轉(zhuǎn)移到沉積圈（地殼表層），實現(xiàn)了元素的富集和沉淀（如形成碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖、金屬礦床），也記錄了形成時的古環(huán)境信息（如氣候、海平面、水體化學(xué)成分）。沉積巖是地殼的重要組成部分，其后的巖漿活動、變質(zhì)作用和構(gòu)造變形又將其重新帶入地球內(nèi)部循環(huán)，因此沉積作用是連接地表過程與深部地球化學(xué)循環(huán)的重要橋梁。四、分析與論述題1.該造山帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造變形和變質(zhì)作用，可以推斷其構(gòu)造演化與板塊碰撞有關(guān)。變質(zhì)基底主要由片麻巖和片巖組成，并含有角閃石、藍(lán)片巖礦物，表明該基底經(jīng)歷了強(qiáng)烈的區(qū)域變質(zhì)作用，可能達(dá)到角閃巖相至藍(lán)片巖相的溫度壓力條件。這暗示早期存在顯著的構(gòu)造變形和地殼增厚，可能與初始的俯沖作用或碰撞事件有關(guān)。蓋層以碳酸鹽巖和碎屑巖為主，這些沉積巖在后期可能經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)，形成了現(xiàn)在的礦物組合。不同變質(zhì)礦物（角閃石、藍(lán)片巖礦物）的出現(xiàn)和分布可能對應(yīng)不同的變質(zhì)階段和環(huán)境，例如藍(lán)片巖礦物僅存在于低溫、高壓的俯沖帶前鋒地帶，而角閃石則常見于中溫、中壓的區(qū)域變質(zhì)帶。因此，該造山帶的地球化學(xué)特征（不同變質(zhì)礦物組合、沉積巖的變質(zhì)改造）反映了其經(jīng)歷了從早期俯沖/碰撞相關(guān)的深層次變質(zhì)變形，到后期可能伴隨區(qū)域抬升或不同構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境的變質(zhì)作用過程。2.利用地球化學(xué)示蹤方法研究地殼物質(zhì)來源、演化及與板塊構(gòu)造聯(lián)系是現(xiàn)代地球化學(xué)的重要手段。*同位素示蹤：*Sm-Nd體系：通過測定巖石樣品的εNd(t)值，可以判斷其與不同類型地幔（如HIMU、EMI）或地殼的親緣關(guān)系。εNd(t)值的變化可以反映地殼物質(zhì)的增長模式（增生、改造）和形成時代。例如，板內(nèi)裂谷中的玄武巖通常具有虧損的εNd(t)值，指示其來源于均一化后的地幔源區(qū)；而島弧玄武巖和安山巖的εNd(t)值則相對較高，可能反映了地幔楔與地殼物質(zhì)混合或俯沖板片脫水對地幔楔成分的影響。通過分析不同構(gòu)造背景下巖石的εNd(t)值演化序列，可以重建地殼的增生歷史和與板塊活動的耦合關(guān)系。*Rb-Sr體系：利用放射性同位素Rb衰變形成Sr，通過測定樣品的87Rb/86Sr和Sr同位素比值，可以確定其形成年齡和原始Sr值。Rb-Sr定年法常用于測定火山巖和侵入巖的形成年齡，這些巖石年齡可以與區(qū)域構(gòu)造事件（如造山帶形成、巖漿活動峰值期）相對應(yīng)。原始Sr值（初始值）則反映了地殼物質(zhì)形成時的成分特征，可以用來區(qū)分板內(nèi)、板緣等不同構(gòu)造環(huán)境下的地殼物質(zhì)來源。*Lu-Hf體系：Lu-Hf同位素對后期流體作用和放射性成因Hf的污染相對不敏感，特別適用于研究古老地殼物質(zhì)的來源和演化。通過測定鋯石等礦物中的Lu-Hf同位素比值，可以計算εHf(t)值。εHf(t)值主要反映了鋯石形成時地幔源區(qū)的性質(zhì)。年輕地殼物質(zhì)通常具有正εHf(t)值，指示其來源于虧損地幔；而古老地殼物質(zhì)可能具有負(fù)εHf(t)值，反映了地殼物質(zhì)的部分熔融和富集過程。結(jié)合不同構(gòu)造單元巖石的εHf(t)值，可以探討地殼物質(zhì)在不同構(gòu)造環(huán)境下的來源差異（如地幔柱、俯沖帶、地殼重熔）以及地殼與地幔之間的物質(zhì)交換。*微量元素示蹤：*主量元素：巖石的主量元素組成（如SiO?,Al?O?,CaO,Na?O,K?O等）可以反映巖漿的分異程度、源區(qū)性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境。例如，高硅酸度、高堿度、高鉀的巖石通常與板緣造山帶或板內(nèi)裂谷環(huán)境相關(guān)；低硅、高鎂鐵質(zhì)的巖石則常見于板內(nèi)環(huán)境或俯沖帶之上的地幔楔。元素比值（如K?O/Na?O,CaO/SiO?）也是判斷構(gòu)造環(huán)境的重要指標(biāo)。*微量元素：某些微量元素（如Nb,Ta,Ti,Zr,Hf,Y,Ba,La,Ce等）具有高度不相容的性質(zhì)，其含量和比值對巖漿源區(qū)的性質(zhì)、分異過程以及巖漿與流體的相互作用非常敏感。*例如，Nb,Ta,Ti,Zr通常在強(qiáng)堿性巖和板內(nèi)玄武巖中虧損，而在島弧和造山帶巖漿中富集，這反映了它們在俯沖板片和水/流體作用下的行為差異。*Hf同位素（通過測定Zr中的Hf）可以提供關(guān)于地幔源區(qū)古老殘留體（LILE）含量和地幔不均一性的信息。*La/Sm,Ce/Y等比值可以指示巖漿源區(qū)的熔體/巖石成分和演