2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專業(yè)題庫——地球內(nèi)部物質(zhì)的微量元素地球化學(xué)行為模式考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪組元素通常被認(rèn)為是地幔不相容元素？（）A.Rb,Sr,BaB.K,Na,MgC.Ti,V,CrD.Nb,Ta,Zr2.在地幔部分熔融過程中，下列哪種元素的行為最接近于線性分餾（假設(shè)熔體與殘余地幔橄欖石達(dá)到平衡）？（）A.ScB.TiC.BaD.La3.當(dāng)?shù)蒯r石發(fā)生結(jié)晶分異時(shí)，下列哪種礦物對(duì)稀土元素（REE）的富集能力最強(qiáng)？（）A.橄欖石B.輝石C.角閃石D.斜長石4.在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中，某巖石樣品的某微量元素表現(xiàn)出明顯的高虧損特征，這通常暗示該元素主要富集于（）A.礦物間隙B.殘余地幔C.礦物晶格D.流體相5.HFSE元素（高場強(qiáng)元素）通常與哪種地球化學(xué)過程緊密相關(guān)？（）A.礦物結(jié)晶分異B.礦物蝕變C.地幔部分熔融D.沉積作用6.PGE（鉑族元素）在地幔中的行為通常具有（）A.強(qiáng)烈的相容性B.強(qiáng)烈的不相容性C.中等相容性D.行為復(fù)雜，既可虧損也可富集7.利用微量元素蛛網(wǎng)圖（如Ti-Zr-Hf-Y圖）進(jìn)行地幔源區(qū)判別時(shí)，若樣品表現(xiàn)出強(qiáng)烈的HFSE富集，而LILE相對(duì)虧損，則可能反映（）A.上地幔源區(qū)具有強(qiáng)烈的LILE虧損特征B.巖漿經(jīng)歷了地殼物質(zhì)的顯著混染C.巖漿源區(qū)發(fā)生過強(qiáng)烈的俯沖板片脫水交代D.巖漿源區(qū)為HIMU（高豐度地幔）8.影響微量元素在礦物晶格中分配的主要因素中，下列哪項(xiàng)通常不起主導(dǎo)作用？（）A.溫度B.礦物化學(xué)成分C.熔體/固相的相對(duì)含量D.礦物的形成年齡9.在研究地幔交代作用時(shí)，捕獲礦物（如輝石包體）中的微量元素組成可以提供關(guān)于（）A.巖漿結(jié)晶后地殼環(huán)境的直接信息B.巖漿形成時(shí)地幔源區(qū)的原始化學(xué)成分C.交代流體化學(xué)性質(zhì)的直接記錄D.捕獲礦物形成時(shí)的壓力溫度條件10.下列哪種地球化學(xué)行為模式通常被認(rèn)為是板塊俯沖帶中流體與地幔楔相互作用的重要標(biāo)志？（）A.地幔源區(qū)元素的普遍虧損B.HFSE元素的顯著富集C.LILE元素的顯著富集D.PGE元素的普遍虧損二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.微量元素在地幔部分熔融過程中的分餾行為主要取決于其在______和______中的分配系數(shù)差異。2.地幔標(biāo)準(zhǔn)化是將樣品中某元素的原始含量與其在______中的含量進(jìn)行比較，以消除______的影響。3.通常認(rèn)為，在高溫條件下，元素在熔體中的分配系數(shù)（D）隨元素原子序數(shù)的增加而______（填“增大”、“減小”或“不變”）。4.相容元素是指在地幔部分熔融過程中傾向于進(jìn)入______的元素。5.礦物對(duì)微量元素的容納能力與其自身的______和______有關(guān)。6.地球化學(xué)蛛網(wǎng)圖通常是基于元素間在特定體系（如地幔）中具有相似______的行為原理構(gòu)建的。7.PGE元素通常富集于地幔______和______中。8.LILE元素的富集常與地殼過程，如______和______有關(guān)。9.影響微量元素分配系數(shù)的關(guān)鍵因素包括溫度、壓力、熔體成分、______和______。10.某巖石樣品的微量元素組合顯示高LILE/HFSE比值和顯著的Nb,Ta虧損，這種地球化學(xué)特征通常被認(rèn)為是______作用的典型標(biāo)志。三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述地幔部分熔融過程中微量元素發(fā)生分餾的基本機(jī)制。2.簡述球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的原理及其主要用途。3.簡述地幔源區(qū)巖石發(fā)生強(qiáng)烈部分熔融后，其殘余地幔的微量元素組成會(huì)發(fā)生哪些典型變化？4.簡述流體交代作用對(duì)圍巖中微量元素組成可能產(chǎn)生的主要影響。5.簡述如何利用微量元素地球化學(xué)信息區(qū)分巖漿巖的結(jié)晶分異過程和地殼混染過程？四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)論述影響微量元素在礦物-熔體體系間分配系數(shù)（D）的主要因素及其作用機(jī)制。2.假設(shè)你獲得了一組來自某造山帶前緣的玄武巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)，其中顯示玄武巖具有高Ti/Y比值、高LILE/HFSE比值，并伴有明顯的Ti,Zr,Hf負(fù)異常。請(qǐng)結(jié)合微量元素地球化學(xué)知識(shí)，分析該玄武巖可能的源區(qū)性質(zhì)、形成過程以及可能受到的后期改造。3.比較地幔部分熔融、地幔交代和巖漿結(jié)晶分異這三種主要巖漿演化過程中，微量元素（以HFSE和LILE為例）的行為模式有何主要異同？這些行為模式的差異對(duì)于理解地球內(nèi)部過程有何意義？試卷答案一、選擇題1.D2.B3.D4.B5.C6.D7.C8.D9.C10.B二、填空題1.殘余地幔熔體2.球粒隕石礦物/源區(qū)成分3.增大4.熔體5.礦物結(jié)構(gòu)礦物化學(xué)成分6.相似分配系數(shù)（或行為）7.核心圈輝石相8.沉積作用巖漿活動(dòng)9.氧逸度礦物相（或固相）10.俯沖板片脫水交代三、簡答題1.解析思路：地幔部分熔融時(shí)，熔體與殘余地幔（固相）達(dá)到平衡。不同元素在熔體和固相中的分配系數(shù)（D=Cs/Cm，s為固相，m為熔體）不同。具有較高D值的元素傾向于留在殘余地幔中，而具有較低D值的元素則進(jìn)入熔體，導(dǎo)致熔體中這些元素相對(duì)富集，殘余地幔中這些元素相對(duì)虧損。因此，微量元素根據(jù)其分配系數(shù)的差異在地幔部分熔融過程中發(fā)生分餾。2.解析思路：球粒隕石被認(rèn)為是太陽星云的殘留物，其化學(xué)組成被認(rèn)為代表了地球形成時(shí)的原始地幔成分。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化就是將待研究樣品中各元素的濃度除以球粒隕石中相應(yīng)元素的濃度。通過這種比較，可以消除樣品原始成分差異（特別是地殼來源元素）的影響，從而更清晰地揭示樣品在后期地質(zhì)作用（如部分熔融、交代、混合等）中發(fā)生的元素分餾特征。3.解析思路：強(qiáng)烈的部分熔融意味著大量地幔物質(zhì)熔融成巖漿，只有少量殘余地幔。進(jìn)入熔體的通常是相容元素（如Ti,V,Cr,Co,Ni,Sm,Eu等），而大部分不相容元素（如Nb,Ta,Ti,Zr,Hf,W,Th,U,Ce,Sm等）以及LILE（如Rb,Sr,Ba,K,Cs等）傾向于留在殘余地幔中。因此，殘余地幔將表現(xiàn)出強(qiáng)烈的不相容元素虧損，特別是Nb,Ta,Ti,Zr,Hf等HFSE元素的嚴(yán)重虧損，以及相對(duì)原始地幔成分而言，相容元素和LILE也趨于虧損。4.解析思路：流體交代是指攜帶溶解或懸浮有多種元素的流體與圍巖礦物發(fā)生反應(yīng)的過程。流體通常具有強(qiáng)烈的元素選擇性，會(huì)優(yōu)先萃取圍巖中某些元素帶入流體，同時(shí)將流體中過飽和的元素沉淀到圍巖礦物中。因此，流體交代可能導(dǎo)致圍巖發(fā)生顯著的微量元素重新分配：某些元素（特別是易溶于流體的LILE,HFSE,PGE,REE等）在交代后可能發(fā)生虧損或富集（取決于流體成分和反應(yīng)平衡），礦物組成也可能發(fā)生變化。5.解析思路：結(jié)晶分異是指巖漿在冷卻結(jié)晶過程中，早期結(jié)晶的礦物將富含某些元素，而晚期結(jié)晶的礦物則富集另一些元素，導(dǎo)致巖漿整體化學(xué)成分發(fā)生變化。通常表現(xiàn)為incompatibleelements在巖漿演化過程中逐漸富集，compatibleelements相對(duì)虧損。地殼混染是指巖漿在上升或演化過程中與地殼物質(zhì)發(fā)生混合?；旌献饔脮?huì)使得巖漿成分向地殼成分靠攏，通常表現(xiàn)為巖漿的某些元素（特別是與地殼親緣的元素，如LILE,Ba,Sr,K,Th等）含量升高，而某些與地幔親緣的元素含量相對(duì)降低。通過對(duì)比微量元素組合特征：顯著的不相容元素富集通常指示結(jié)晶分異；而特定元素（如LILE/HFSE,Ba/Nb,Th/Y）的升高和/或某些地幔特征元素（如Ti,Zr,Hf）的虧損（甚至負(fù)異常）則常指示地殼混染。四、論述題1.解析思路：*溫度：通常，溫度升高會(huì)降低元素在礦物中的溶解度，導(dǎo)致分配系數(shù)（D）增大（元素更傾向于進(jìn)入熔體）。但對(duì)于某些元素或特定礦物體系，關(guān)系可能更復(fù)雜。*壓力：壓力對(duì)分配系數(shù)的影響比較復(fù)雜，取決于元素和礦物的性質(zhì)。對(duì)于某些元素，壓力升高可能導(dǎo)致其進(jìn)入礦物晶格的趨勢增強(qiáng)（D減?。珜?duì)于其他元素可能影響相反。*熔體成分：熔體中的陰離子組成（如氧逸度、硅酸鹽結(jié)構(gòu)）會(huì)影響陽離子的配位環(huán)境，從而改變其對(duì)特定礦物格位的親和力，進(jìn)而影響分配系數(shù)。例如，高氧逸度可能使某些親氧元素更容易進(jìn)入礦物。*礦物化學(xué)成分：礦物的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定了其可供元素占據(jù)的格位類型和數(shù)量。如果礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或者引入了新的能與元素結(jié)合的組分，都會(huì)顯著影響元素的分配。*氧逸度：氧逸度直接影響元素的氧化態(tài)，而元素的不同氧化態(tài)在礦物和熔體中的穩(wěn)定性不同，從而顯著影響其分配行為，特別是對(duì)于變價(jià)元素（如Cr,V,Ti,Mn等）和高場強(qiáng)元素（HFSE）。*礦物相（或固相）：殘余地幔通常包含多種礦物（橄欖石、輝石、角閃石、榴石等），不同礦物對(duì)同種元素或不同元素具有不同的容納能力。元素最終的分配格局是它在所有共存礦物相中分配的綜合結(jié)果。2.解析思路：*高Ti/Y比值，高LILE/HFSE比值：這通常指示源區(qū)具有富集特征。Ti/Y比值高常見于富鈦的玄武質(zhì)地幔源區(qū)，可能受到HIMU（高豐度地幔）或富集地幔的部分熔融殘片影響。LILE/HFSE比值高表明源區(qū)物質(zhì)對(duì)LILE相對(duì)HFSE有選擇性的富集，這常見于經(jīng)歷過板片俯沖脫水交代的地幔楔。*明顯的Ti,Zr,Hf負(fù)異常：這進(jìn)一步支持了俯沖板片脫水交代的解釋。俯沖板片（特別是其中富集的沉積物）脫水釋放的流體富含HFSE元素，與上地幔楔發(fā)生交代反應(yīng)，導(dǎo)致地幔楔中這些元素被萃取而出現(xiàn)虧損。*綜合分析：該玄武巖可能形成于受到俯沖板片脫水交代影響的富鈦富集地幔源區(qū)。具體過程可能是：富鈦的HIMU或富集地幔部分熔融形成初始玄武質(zhì)巖漿，隨后該巖漿在上升或演化過程中，與被俯沖板片脫水形成的富流體發(fā)生交代作用。交代作用不僅帶來了LILE/HFSE，也導(dǎo)致了HFSE元素的虧損（形成負(fù)異常）。因此，最終的玄武巖繼承了源區(qū)的富鈦富集特征，并疊加了俯沖脫水交代的影響。3.解析思路：*地幔部分熔融：*HFSE：通常虧損（留在殘余地幔）。*LILE：通常相對(duì)虧損（留在殘余地幔），但某些LILE（如K,Rb,Cs）也可能進(jìn)入熔體，且其分餾程度通常低于不相容元素。*相容元素：通常進(jìn)入熔體，但早期形成的相容元素（如Ti,V,Cr）可能因形成TiO2,Cr2O3等礦物而較早分離，晚期形成的相容元素（如Sm,Eu）則較晚進(jìn)入熔體。*REE：呈現(xiàn)典型的輕稀土富集、重稀土虧損的配分模式（LREE/HREE比值高），且通常伴有強(qiáng)烈的Eu正異常（如果源區(qū)富集）或負(fù)異常（如果源區(qū)虧損）。*地幔交代：*HFSE：通常富集（被交代流體帶入）。*LILE：通常也富集（被交代流體帶入）。*相容元素：行為復(fù)雜，取決于交代流體的成分和溫度?？赡鼙惠腿∵M(jìn)入流體，也可能因流體與殘余地幔反應(yīng)而在某些礦物中重新富集。*REE：通常表現(xiàn)為整體富集，但具體的配分模式（如LREE/HREE,Eu異常）取決于流體成分和地幔巖石類型。*巖漿結(jié)晶分異：*HFSE：通常在巖漿演化過程中逐漸富集，因?yàn)樗鼈兪遣幌嗳菰亍?LILE：也通常在巖漿演化過程中逐漸富集，但富集程度和模式可能不同于HFSE。*相容元素：隨著巖漿冷卻結(jié)晶，會(huì)逐漸在早期形成的礦物中富集，導(dǎo)致晚期形成的礦物相對(duì)虧損。*REE：通常表現(xiàn)