2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——地球化學(xué)與地球科學(xué)的交叉研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在研究板塊俯沖帶形成的俯沖板片殘骸時，下列哪組地球化學(xué)指標(biāo)最為常用？A.Sr,Nd,Hf同位素比值B.O,S,C同位素比值C.U,Th,Pa放射系同位素年齡D.Ba,La,Eu等輕稀土元素含量2.利用碎屑沉積物的碎屑礦物組成和微量元素地球化學(xué)特征，可以有效地推斷其物源區(qū)的：A.古氣候條件B.搬運路徑和水動力條件C.沉積環(huán)境的水化學(xué)類型D.成巖后期的熱液蝕變強度3.在研究古代海洋缺氧事件時，通常采用哪些地球化學(xué)指標(biāo)作為證據(jù)？A.碳酸鈣同位素（δ13C,δ1?O）B.有機碳含量和碳同位素（TOC,δ13Corg）C.硅質(zhì)骨骼同位素（δ13C,δ1?N）D.以上所有指標(biāo)均有可能使用4.對于地幔巖地球化學(xué)的研究，以下哪項對于確定地幔源區(qū)性質(zhì)至關(guān)重要？A.礦物中微量元素的濃度B.礦物包裹體的顯微結(jié)構(gòu)C.全巖的稀土元素配分模式D.巖石中放射性元素的總豐度5.在環(huán)境地球化學(xué)中，研究土壤或沉積物中重金屬污染物的來源時，常利用：A.放射性同位素測年B.穩(wěn)定同位素分餾效應(yīng)C.生物地球化學(xué)示蹤礦物（如磷灰石、碳酸鹽）D.化學(xué)形態(tài)分析6.某地殼巖石樣品具有高K含量、高Rb/Sr比值和高Ba含量，這最有可能暗示其經(jīng)歷了：A.顯著的低溫變質(zhì)作用B.強烈的巖漿分異作用C.后期的熱液交代作用D.緩慢的沉積成巖作用7.在進行古氣候重建時，冰芯中的哪些地球化學(xué)記錄特別有價值？A.氣體成分（如CO2,CH4,N2O）B.粉末（如火山玻璃、風(fēng)塵）的礦物學(xué)特征C.同位素組成（如δD,δ13C,δ1?O）D.以上所有記錄均有價值8.利用鋯石U-Pb定年法測定巖漿巖的形成年齡時，主要關(guān)注的是鋯石中的：A.鈾和釷的初始含量B.鈾的衰變產(chǎn)物鉛的含量C.鉛的衰變產(chǎn)物鈾的含量D.鋯石晶體的生長邊界9.在區(qū)分不同成因的玄武巖（如板內(nèi)、板緣、板內(nèi)裂谷）時，地球化學(xué)指標(biāo)中通常最具區(qū)分度的是：A.全巖主要元素氧化物含量B.大離子親石元素（LILE）和微量元素（如Ti,V,Cr）含量C.穩(wěn)定同位素（δ1?O,δ2H）組成D.鋯石、獨居石等指示礦物的主量元素組成10.地球化學(xué)動力學(xué)模擬的主要目的是：A.精確計算某礦物的化學(xué)成分B.探究地質(zhì)過程中元素遷移轉(zhuǎn)化的機制和速率C.預(yù)測未來地質(zhì)環(huán)境的變化趨勢D.為地球化學(xué)定年提供新的方法二、填空題1.地球化學(xué)中的“示蹤劑”是指那些在地球系統(tǒng)中具有相對_______或_______行為的元素或同位素，利用它們可以追蹤物質(zhì)的來源、遷移路徑和_______。2.礦物的地球化學(xué)性質(zhì)（如元素賦存狀態(tài)、化學(xué)鍵合）直接影響著其在_______作用中的行為，進而影響成礦元素的空間分布和_______。3.利用_______同位素組成可以有效地約束水的循環(huán)過程、古氣候條件和沉積物的物源演化歷史。4.在研究行星地幔時，_______元素（如Os,Ir,Re）由于其極低的豐度和特殊的地球化學(xué)行為，成為重要的_______示蹤劑。5.沉積巖的地球化學(xué)組成不僅反映了其物源區(qū)的巖石組成，也記錄了_______過程中的化學(xué)變化，這些變化信息對于恢復(fù)古代_______和_______環(huán)境具有重要意義。三、簡答題1.簡述利用鍶同位素（87Sr/86Sr）比值研究沉積盆地中碳酸鹽巖來源的基本原理和方法。2.解釋什么是地球化學(xué)障，并舉例說明地球化學(xué)障在元素富集或異常形成中的作用。3.簡要說明穩(wěn)定同位素分餾的主要控制因素有哪些？并舉例說明其在環(huán)境地球化學(xué)研究中的一個具體應(yīng)用。四、論述題1.結(jié)合巖石地球化學(xué)的基本原理，論述如何利用巖漿巖的元素和同位素地球化學(xué)特征，區(qū)分不同類型的造山帶（如碰撞造山帶、增生造山帶）的形成機制。2.論述地球化學(xué)方法在評價和修復(fù)重金屬污染環(huán)境中的作用和局限性。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.D4.C5.C6.B7.D8.B9.B10.B二、填空題1.相對穩(wěn)定；相對易揮發(fā)的；歸宿（或最終去向）2.風(fēng)化剝蝕；成礦3.碳；氧4.錸（Re）；地幔源區(qū)5.沉積；古環(huán)境；古氣候三、簡答題1.答案：利用鍶同位素研究碳酸鹽巖來源基于不同來源的碳酸鹽具有不同的初始鍶同位素比值（由其形成時的巖漿/水溶液提供）。沉積環(huán)境中的碳酸鹽（如白云石、方解石）會與周圍的水體（包括孔隙水、地表水）發(fā)生離子交換，導(dǎo)致其鍶同位素比值逐漸接近水的比值。通過測定碳酸鹽巖樣品的87Sr/86Sr比值，并與已知來源的水體（如大氣降水、地下熱水、海水）的鍶同位素比值進行對比，可以推斷碳酸鹽巖的主要形成流體來源或物源區(qū)。例如，如果碳酸鹽巖的87Sr/86Sr比值接近現(xiàn)代海水的比值，則指示其主要來源于海水；如果比值顯著偏離，則可能表明存在其他來源流體的貢獻，如富含放射性成因鍶的火山灰溶解、深部地下水等。通常結(jié)合多種地球化學(xué)指標(biāo)（如Sr含量、Ba含量、微量元素）和同位素數(shù)據(jù)進行綜合判釋。解析思路：本題考查對鍶同位素示蹤原理的理解。核心在于理解碳酸鹽巖形成時其鍶同位素組成受形成流體控制，而流體的來源可以反映物源。需要闡述初始比值、離子交換過程、樣品測定、與已知比值對比以及綜合判釋的邏輯鏈條。2.答案：地球化學(xué)障是指在地球表層系統(tǒng)（如地殼、水圈、生物圈）中，由于物理化學(xué)條件的突變（如相界面、氧化還原條件劇變帶、溫度壓力劇變帶、生物活動邊界等），導(dǎo)致元素遷移能力和化學(xué)行為發(fā)生顯著改變的狹窄區(qū)域或界面。這些障的存在會阻礙或改變元素的正常地球化學(xué)循環(huán)路徑。地球化學(xué)障在元素富集或異常形成中起著關(guān)鍵作用。例如，在沉積盆地中，泥頁巖與海水的界面可以構(gòu)成一個氧化還原障，使得處于界面附近的過渡金屬元素（如V,Mo,U）在還原環(huán)境下被強烈富集；熱液活動形成的礦物相（如硫化物礦物）可以構(gòu)成地球化學(xué)障，使成礦元素（如Au,Ag,Cu,Pb,Zn）在其周圍富集成礦；風(fēng)化殼中的粘土礦物層也可以構(gòu)成障，影響元素的淋濾和遷移。障的識別和性質(zhì)對于理解元素的富集規(guī)律和預(yù)測資源分布至關(guān)重要。解析思路：本題考查對地球化學(xué)障概念及其作用的理解。需要首先定義地球化學(xué)障，然后重點闡述其在元素遷移行為上的改變，并結(jié)合具體實例說明地球化學(xué)障如何導(dǎo)致元素富集或形成異常。3.答案：穩(wěn)定同位素分餾是指在物理化學(xué)平衡狀態(tài)下，不同同位素之間發(fā)生質(zhì)量差異導(dǎo)致它們在化合物中的相對豐度發(fā)生差異的現(xiàn)象。其主要的控制因素包括：1）溫度：對于輕同位素（如H,O,C）的交換反應(yīng)，溫度是影響分餾的主要因素，通常遵循特定規(guī)律（如Soret效應(yīng)）。2）壓力：對于同位素在不同相（如固-液-氣）之間的分配，壓力起著重要作用。3）化學(xué)鍵合性質(zhì)：同位素與原子核外電子云的相互作用強度（如電負(fù)性、化學(xué)鍵的極性）不同，也會導(dǎo)致分餾。4）反應(yīng)物濃度和反應(yīng)速率：在非平衡狀態(tài)下，反應(yīng)物濃度和反應(yīng)速率也會影響分餾程度。在環(huán)境地球化學(xué)研究中，利用穩(wěn)定同位素分餾原理進行古氣候重建是一個典型應(yīng)用。例如，通過測定冰芯氣泡中空氣的δD和δ1?O值，結(jié)合已知的分餾模型和溫度關(guān)系式，可以反演過去不同時期大氣的溫度變化；同樣，通過測定沉積物或古生物遺骸中的δ1?O和δ13C值，可以重建古海洋的溫度、鹽度或生物生產(chǎn)力變化歷史。解析思路：本題考查對穩(wěn)定同位素分餾原理和影響因素的理解。需要準(zhǔn)確列出主要影響因素，并簡要說明其作用機制。同時，必須結(jié)合一個具體的應(yīng)用實例（如古氣候重建），以展示對原理的應(yīng)用理解。四、論述題1.答案：利用巖漿巖的元素和同位素地球化學(xué)特征區(qū)分造山帶類型主要依據(jù)不同成因巖漿的來源、演化路徑和形成的物理化學(xué)條件不同，導(dǎo)致其元素和同位素組成存在系統(tǒng)性的差異。*元素地球化學(xué)：碰撞造山帶通常與強烈的地殼增生作用相關(guān)，常發(fā)育源于俯沖板片部分熔融的玄武質(zhì)-安武質(zhì)巖漿以及過鋁質(zhì)花崗巖。其特征是巖漿巖具有高Sr,高Rb/Sr,高Y,低Nb/Ta,低Ti等特征，反映地殼物質(zhì)高程度的參與和改造。增生造山帶則與大陸碰撞后的地殼疊覆和伸展作用有關(guān)，常發(fā)育堿性玄武巖系列和鈣堿性系列巖漿，具有富集元素（Rb,K,Ba,Sr,LILE）相對虧損高場強元素（HFSE）的特點，有時也顯示部分地幔源區(qū)特征。板緣巖漿活動受俯沖作用控制，可形成鈣堿性系列（島?。┗驂A性系列（板內(nèi)火山）巖漿，通常具有特定的微量元素組合和配分模式，如島弧巖漿常顯示顯著的Eu負(fù)異常和Nb,Ta正異常（受俯沖板片斜長石殘留影響）。板內(nèi)裂谷巖漿主要源于地幔柱或巖石圈伸展減薄，通常為拉斑玄武巖系列，具有低鋁、低鉀、低豐度元素、高場強元素相對富集（如Ti,V,Cr,Ni）的特征。*同位素地球化學(xué)：Sr,Nd,Hf同位素組成可以反映巖漿源區(qū)的性質(zhì)和混合程度。碰撞造山帶過鋁質(zhì)花崗巖通常具有高87Sr/86Sr初始比值和虧損的εNd(t)值（指示地殼物質(zhì)高貢獻）。板內(nèi)裂谷玄武巖通常具有較低的εNd(t)值和εHf(t)值（指示地幔源區(qū)特征）。Pb同位素組成對于區(qū)分不同成因的鉛源（地幔、地殼、放射成因鉛）也很有用。Os,Ir等稀有地球元素同位素（如1??Os/1??Os）可以作為地幔源區(qū)（尤其是地幔熔體）和地殼貢獻的示蹤劑。*綜合判斷：需要綜合分析巖漿巖的礦物學(xué)、巖石學(xué)特征、整體元素地球化學(xué)特征（包括微量元素蛛網(wǎng)圖、元素配分模式）和同位素地球化學(xué)數(shù)據(jù)（Sr,Nd,Hf,Pb,Os等），并與區(qū)域地質(zhì)背景相結(jié)合，才能對造山帶的類型形成準(zhǔn)確的判斷。解析思路：本題要求綜合運用元素和同位素地球化學(xué)知識區(qū)分造山帶。需要分別闡述不同類型造山帶（碰撞、增生、板緣、板內(nèi)）的巖漿來源和演化特征，并具體說明其典型的元素（如LILE,HFSE,Ti,V,Cr）和同位素（如Sr,Nd,Hf,Pb,Os）地球化學(xué)指標(biāo)差異。強調(diào)元素和同位素信息需要結(jié)合巖石類型、區(qū)域背景進行綜合解釋。2.答案：地球化學(xué)方法在評價和修復(fù)重金屬污染環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。*評價作用：地球化學(xué)方法可用于確定污染物的種類、來源、空間分布、賦存形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化路徑。通過采集土壤、水、沉積物等樣品，進行化學(xué)分析（測定重金屬總量、可溶性濃度、形態(tài)分析如DTPA提取法、離子交換樹脂法等）和地球化學(xué)測試（如X射線衍射物相分析、差熱分析、穩(wěn)定同位素分析、鉛同位素示蹤等），可以：1）準(zhǔn)確評估污染物的污染程度和范圍；2）識別主要的污染源（通過元素組合、同位素指紋對比）；3）判斷重金屬在環(huán)境介質(zhì)中的賦存狀態(tài)（是強結(jié)合態(tài)還是可遷移態(tài)），預(yù)測其環(huán)境風(fēng)險；4）研究重金屬在土壤-植物-水系統(tǒng)中的生物有效性和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律；5）建立污染物的地球化學(xué)背景值，為制定修復(fù)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。*修復(fù)作用：地球化學(xué)原理指導(dǎo)著多種重金屬污染修復(fù)技術(shù)的設(shè)計和應(yīng)用。例如：1）化學(xué)浸提修復(fù)：基于重金屬在不同環(huán)境條件下（pH、氧化還原電位、配體濃度）的溶解度差異，利用酸、堿、螯合劑（如EDTA、DTPA）等化學(xué)試劑選擇性地溶解土壤中的重金屬，使其進入溶液便于收集處理。這需要地球化學(xué)知識來優(yōu)化浸提條件。2）固化/穩(wěn)定化修復(fù)：通過添加石灰、沸石、黏土礦物等固化劑，改變重金屬的物理化學(xué)環(huán)境（如降低pH、形成穩(wěn)定礦物相），降低其溶解性和遷移性，雖然重金屬仍在原地，但風(fēng)險降低。3）植物修復(fù)（Phytoremediation）：利用超富集植物吸收、積累土壤中的重金屬。這需要了解植物對特定重金屬的吸收能力（生物有效性）、轉(zhuǎn)運能力和積累機制（地球化學(xué)行為）。4）微生物修復(fù)：利用某些微生物的代謝活動改變重金屬的價態(tài)或形態(tài)（如將毒性高的Hg(II)轉(zhuǎn)化為毒性相對較低的Hg(0)，或改變Cr(VI)為Cr(III)），降低其毒性或遷移性。這涉及微生物地球化學(xué)過程。*局限性：盡管地球化學(xué)方法有效，但也存在一些局限性：1）重金屬難以徹底去除，修復(fù)通常目標(biāo)是降低風(fēng)險而非完全清除；2）修復(fù)成本可能較高，特別是大規(guī)模工程；3）化學(xué)浸提法可能產(chǎn)生二次污染（如含有重金屬的廢水）；4）植物