2025年大學《地球化學》專業(yè)題庫——地球化學原理在地質(zhì)研究中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一種同位素體系通常不適用于測定地質(zhì)樣品的絕對年齡？A.K-ArB.1?CC.1?BeD.U-Pb2.在巖漿分異過程中，哪種元素通常傾向于在晚期巖漿中富集？A.Na,KB.Mg,FeC.Ca,SrD.Rb,Ba3.沉積巖中穩(wěn)定同位素（如δ13C,δ1?O）組成的變化主要反映了什么？A.巖石結(jié)晶溫度的變化B.形成時古氣候和環(huán)境條件的改變C.巖石形成時間的長短D.搬運距離的遠近4.地球化學障指的是什么？A.地球內(nèi)部某種化學成分的突變界面B.阻礙化學元素在地球內(nèi)部循環(huán)的構(gòu)造單元C.地球化學過程中元素活動性發(fā)生顯著改變的邊界或區(qū)域D.影響元素分餾的物理化學條件劇變帶5.微量元素在巖石地球化學研究中主要用來指示什么？A.巖石形成的絕對年齡B.巖漿的來源深度C.巖漿演化的路徑和晚期巖漿成分D.巖石形成時的壓力條件6.地球化學循環(huán)中，將地幔物質(zhì)帶到地表的主要方式是？A.沉積作用B.巖漿活動C.變質(zhì)作用D.風化作用7.比較不同地質(zhì)體（如不同時代的沉積巖、不同類型的火山巖）中某長壽命放射性同位素（如1?Ar）及其子體（如??Ar）的比值，主要可以研究什么問題？A.元素的地球化學豐度B.地球的早期演化歷史C.地質(zhì)體的形成年齡和形成后的地質(zhì)歷史（如風化剝蝕、變質(zhì)作用）D.地質(zhì)體的空間分布格局8.下列哪項過程會導致巖石中某些元素從固相進入溶液？A.結(jié)晶作用B.巖漿分異C.交代作用D.壓實作用9.氧同位素分餾主要受什么因素控制？A.溫度B.壓力C.元素豐度D.搬運距離10.地球化學在研究板塊構(gòu)造運動方面主要提供了哪些證據(jù)？A.構(gòu)造線方向和地殼厚度變化B.古地磁方向和古氣候帶分布C.同位素組成的空間變化和巖石類型分布D.斷層活動頻率和地震分布二、填空題（每空1分，共15分）1.地球化學循環(huán)主要包括巖漿循環(huán)、______、沉積循環(huán)和生物圈循環(huán)。2.根據(jù)質(zhì)子數(shù)不同，化學元素可分為不同的______；根據(jù)中子數(shù)不同，同一種元素的不同核素稱為______。3.利用放射性同位素的衰變規(guī)律測定地質(zhì)樣品年齡的方法稱為______。4.巖漿在上升和冷卻過程中，早期結(jié)晶的礦物與后期殘留的巖漿之間發(fā)生的元素交換過程稱為______。5.氧同位素比值（δ1?O/1?O）在______和______體系中是重要的環(huán)境指示礦物。6.地球化學障的存在往往導致______元素或______元素的富集，形成特定的礦床。7.穩(wěn)定同位素地球化學研究表明，生物活動可以顯著影響______、______和______等元素的循環(huán)。8.微量元素在巖石中的含量通常用______或______表示。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地球化學研究的對象和主要內(nèi)容。2.解釋什么是地球化學障，并舉例說明其在地質(zhì)研究中的意義。3.比較說明穩(wěn)定同位素和放射性同位素在地質(zhì)研究中的應用有何主要區(qū)別。4.簡述巖漿分異的主要方式及其對巖漿化學成分演化的影響。四、論述題（每題15分，共30分）1.試述利用地球化學方法研究一個沉積盆地形成的全過程可能涉及哪些方面？需要哪些類型的地球化學數(shù)據(jù)和分析方法？2.結(jié)合具體的地球化學指標（如元素組合、同位素組成），論述如何判斷一個火成巖漿是否經(jīng)歷了同化作用，并說明同化作用對該巖漿化學成分可能產(chǎn)生哪些影響。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.C5.C6.B7.C8.C9.A10.C二、填空題1.水循環(huán)2.元素周期表，同位素3.放射性年齡測定（或放射性定年法）4.同化作用（或巖漿同化）5.礦物，水6.稀有，稀土7.碳，氧，氫8.ppm（百萬分率），ppb（十億分率）三、簡答題1.答：地球化學研究的對象是地球及其天體（如月球、隕石）中的化學元素及其化合物（礦物、巖石、水等）的組成、分布、遷移、轉(zhuǎn)化和演化規(guī)律。主要內(nèi)容涵蓋元素豐度與分布、化學鍵與礦物結(jié)構(gòu)、地球化學循環(huán)（巖漿、水、沉積、生物、大氣）、同位素地球化學、巖石地球化學、沉積地球化學、變質(zhì)地球化學、構(gòu)造地球化學、環(huán)境地球化學、宇宙地球化學以及地球化學分析技術等。2.答：地球化學障是指地球內(nèi)部或地表某處，由于物理化學條件（如溫度、壓力、pH、氧化還原條件等）發(fā)生顯著變化，導致元素遷移能力、富集方式或化學行為發(fā)生突變，從而形成一個元素活動性發(fā)生顯著改變的邊界或區(qū)域。其意義在于，地球化學障的存在往往控制了某些元素或礦物的富集，是形成特定礦產(chǎn)（如礦床）的重要地質(zhì)因素，也是劃分不同地球化學環(huán)境或單元的依據(jù)。例如，沉積盆地中的不整合面常構(gòu)成碳酸鹽巖與碎屑巖之間的地球化學障，影響元素在兩個環(huán)境中的分布。3.答：穩(wěn)定同位素（如O,C,H,S,Sm-Nd,Sr,Pb等）由于不發(fā)生放射性衰變，其同位素比值在地球化學過程中相對穩(wěn)定，主要受溫度、壓力、相平衡、液-固-氣相互作用等因素控制。它們主要用于示蹤物質(zhì)來源、示蹤地球化學過程（如水循環(huán)、沉積作用、變質(zhì)作用）、重建古環(huán)境（如古氣候、古鹽度、古洋流）以及測定地質(zhì)年齡（如U-Pb定年中的共同蒸發(fā)曲線法）。放射性同位素（如U,Th,K,Ar,Rb,Sm等）由于發(fā)生放射性衰變，其衰變速率是恒定的。它們主要用于測定地質(zhì)樣品的絕對年齡（如U-Pb定年、K-Ar定年），也可用于示蹤地質(zhì)體的形成時間和后期地質(zhì)歷史（如測定風化剝蝕年齡、變質(zhì)年齡），以及研究地球的早期形成和演化。兩者主要區(qū)別在于：穩(wěn)定同位素用于示蹤和重建過程/環(huán)境，放射性同位素主要用于定年和示蹤時間。4.答：巖漿分異是指巖漿在上升和冷卻結(jié)晶過程中，其化學成分發(fā)生改變的現(xiàn)象。主要方式包括：①結(jié)晶分異：巖漿在冷卻過程中，早期結(jié)晶的礦物從巖漿中分離出來，導致剩余巖漿成分發(fā)生改變，形成不同成分的巖漿。這是最常見的方式。②同化作用：巖漿在上升過程中，與圍巖（地殼物質(zhì)）發(fā)生物質(zhì)交換，將圍巖的部分物質(zhì)溶解并帶入巖漿，從而改變巖漿成分。③巖漿混合：不同成分、不同來源或不同階段的巖漿發(fā)生混合，導致混合巖漿成分介于原始巖漿之間。④分出作用（或分離結(jié)晶）：在某些條件下，巖漿中某種或某類組分（如熔體、氣體）由于密度差異等原因從主要巖漿相中分離出來。這些分異方式都導致巖漿化學成分的演化，是形成不同類型火成巖的重要原因。四、論述題1.答：利用地球化學方法研究沉積盆地形成過程，通常需要綜合分析盆地內(nèi)各種沉積物的地球化學特征。首先，通過分析盆地內(nèi)源沉積物（如火山碎屑巖）的地球化學成分（主量、微量元素）和同位素組成（如火山巖系列、巖漿巖成因礦物），可以推斷盆地基底的性質(zhì)、地殼/地幔成分以及盆地的形成深度和構(gòu)造背景。其次，通過分析盆地中的陸源碎屑沉積物（如砂巖、粉砂巖）的元素組合、碎屑礦物組成、微量元素和稀土元素配分特征，可以重建物源區(qū)的地理位置、氣候條件和風化剝蝕強度。再次，通過分析盆地中的海相或湖相沉積物（如碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、頁巖）的穩(wěn)定同位素（δ13C,δ1?O）和微量元素（如Sr,Ba,Nd）組成，可以追蹤盆地形成過程中的古海洋/古湖泊環(huán)境變化（如古鹽度、古溫度、古生產(chǎn)力、氧化還原條件）。此外，分析沉積巖中有機質(zhì)的地球化學特征（如成熟度、生烴潛力）有助于理解盆地生烴演化和油氣成藏條件。研究方法上，需要運用元素地球化學、同位素地球化學、巖石地球化學等多種分析手段，結(jié)合盆地地質(zhì)、沉積學等資料，綜合解釋盆地的形成、演化和充填過程。2.答：判斷火成巖漿是否經(jīng)歷了同化作用，可以通過分析巖漿的地球化學指標，主要包括元素地球化學和同位素地球化學兩個方面。元素地球化學方面：①微量元素蛛網(wǎng)圖：對于具有顯著不相容微量元素（如Rb,Sr,Ba,K,Ta,Nb）和相容微量元素（如Ti,Y,Zr,Hf）的巖漿系統(tǒng)，如果巖漿在演化過程中發(fā)生了同化，會導致不相容元素相對于相容元素發(fā)生分離，在蛛網(wǎng)圖上呈現(xiàn)明顯的線性關系或偏離原始地幔蛛網(wǎng)線。偏離原始地幔蛛網(wǎng)線并呈現(xiàn)線性趨勢，通常指示了與地殼物質(zhì)（或其它成分）的同化作用。②微量元素組合：某些微量元素組合對巖漿來源和演化過程敏感。例如，高Rb/Sr,K/Rb比值通常指示巖漿與富鉀、富銣的圍巖（如花崗巖、變質(zhì)巖）發(fā)生了同化。③主量元素特征：同化作用會改變巖漿的主量元素組成，使其向圍巖成分靠近。例如，巖漿如果同化了基性圍巖，其SiO?含量可能會降低，MgO,CaO含量升高。同位素地球化學方面：①Sr,Nd,Hf同位素組成：如果巖漿同化了具有特定同位素特征的地殼物質(zhì)，會導致巖漿的Sr??/Sr??,εNd(t),εHf(t)值向圍巖的值偏移。通過將巖漿的同位素比值與地幔源區(qū)值、不同類型地殼成分值進行比較，可以判斷是否存在同化貢獻及其可能的圍巖類型。例如，巖漿的εNd(t)值顯著偏離其巖漿源區(qū)值，且向地殼值偏移，可能指示了同化作用。②O同位素組成：巖漿與不同類型的圍巖（如沉積巖、變質(zhì)巖、玄武巖）同化時，其δ1?O值會發(fā)生不同的變