2025年大學(xué)《地球化學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——地球化學(xué)在沉積巖研究中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在沉積巖主量元素組成中，以下哪個(gè)元素通常被認(rèn)為是反映物源區(qū)深部地殼成分的指示礦物元素？A.SiB.AlC.KD.Ca2.對(duì)于碎屑沉積巖，其碎屑顆粒的礦物成分（如石英、長(zhǎng)石、巖屑含量）主要反映了什么？A.沉積物的成熟度B.沉積物的搬運(yùn)距離C.沉積物的原始巖性D.沉積環(huán)境的水動(dòng)力條件3.在判別沉積巖沉積環(huán)境的氧化還原條件時(shí)，哪個(gè)微量元素組合通常被認(rèn)為指示強(qiáng)還原環(huán)境？A.V,Cr,MnB.Co,Ni,CuC.Mo,Ba,UD.Rb,Sr,K4.碳同位素（δ13C）在沉積巖研究中最常用于什么方面？A.確定沉積巖的絕對(duì)年齡B.示蹤沉積物的物源區(qū)C.指示沉積時(shí)的古鹽度D.判別沉積環(huán)境的氧化還原條件5.沉積巖中氧同位素（δ1?O）分餾的主要控制因素之一是？A.沉積物的搬運(yùn)路徑B.沉積物的原始巖性C.水體的蒸發(fā)/降水過(guò)程D.沉積物的成巖壓實(shí)作用6.有機(jī)質(zhì)在沉積物中演化的關(guān)鍵控制因素之一是？A.碎屑顆粒的大小B.沉積環(huán)境的氧化還原條件C.沉積物的孔隙度D.沉積物的pH值7.下列哪種同位素體系通常不用于區(qū)分沉積巖中的碳酸鹽是生物成因還是非生物成因？A.碳同位素（δ13C）B.氧同位素（δ1?O）C.鈾系同位素（如23?U/23?U）D.銣鍶同位素（1??Rb/1??Sr）8.當(dāng)沉積巖中鍶同位素（??Sr/??Sr）比值顯著高于其形成時(shí)的海水比值時(shí)，通常指示了什么地質(zhì)過(guò)程？A.沉積物經(jīng)歷了廣泛的白云石化B.沉積物經(jīng)歷了熱液交代作用C.沉積物主要由火山碎屑組成D.沉積環(huán)境處于封閉狀態(tài)9.利用微量元素蛛網(wǎng)圖（如原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖）分析沉積巖，其主要目的是？A.直接確定沉積巖的絕對(duì)年齡B.判別沉積物的搬運(yùn)距離C.示蹤沉積物的深部地幔來(lái)源或交代成分D.精確計(jì)算沉積物的成巖礦物含量10.在進(jìn)行沉積巖地球化學(xué)研究時(shí)，收集和分析高質(zhì)量的什么數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)？A.沉積巖的巖心日志B.沉積物的古生物化石數(shù)據(jù)C.詳細(xì)的野外露頭照片D.代表性的巖石樣品二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將正確答案填在題中的橫線上）1.沉積巖的元素地球化學(xué)特征主要受控于三個(gè)基本因素：__________、__________和__________。2.微量元素在沉積巖中的含量通常很低，但其對(duì)沉積環(huán)境和物源示蹤具有非常重要的指示意義，這體現(xiàn)了地球化學(xué)中的__________原理。3.同位素分餾是指同一種元素的不同同位素在化學(xué)反應(yīng)或物理過(guò)程中發(fā)生__________的現(xiàn)象。4.有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)，如總有機(jī)碳（TOC）含量和鏡質(zhì)體反射率（Ro），是評(píng)價(jià)沉積物__________潛力和指示沉積環(huán)境__________條件的重要參數(shù)。5.主量元素地球化學(xué)是研究沉積巖__________、__________和__________的重要手段。6.利用沉積巖中的鍶同位素（??Sr/??Sr）變化可以重建古_(tái)_________水平。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述利用沉積巖主量元素?cái)?shù)據(jù)判別物源區(qū)成分的主要思路和方法。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明碳同位素（δ13C）在沉積巖研究中可以指示哪些地質(zhì)信息。3.解釋什么是“沉積巖地球化學(xué)成熟度”，并簡(jiǎn)述其與碎屑成分、微量元素、同位素之間的關(guān)系。4.簡(jiǎn)述利用微量元素（如Rb/Sr,Ba/Th）指示沉積環(huán)境氧化還原條件的原理。四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)論述如何綜合運(yùn)用主量元素、微量元素和碳氧同位素?cái)?shù)據(jù)來(lái)分析一個(gè)海相碳酸鹽巖沉積盆地的物源、沉積環(huán)境和古海洋條件。2.論述有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)（如TOC,Ro,生物標(biāo)志物）在確定沉積盆地生烴潛力、恢復(fù)古沉積環(huán)境和指示古氣候方面的綜合應(yīng)用。3.以某個(gè)具體沉積環(huán)境（如深水缺氧盆地、三角洲、湖泊）為例，論述地球化學(xué)指標(biāo)在該環(huán)境沉積巖研究中的具體應(yīng)用，并說(shuō)明如何利用這些指標(biāo)區(qū)分不同的沉積相帶或解釋特定的沉積過(guò)程。---試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.B5.C6.B7.C8.A9.C10.D二、填空題1.沉積物的原始成分，沉積/成巖過(guò)程中的物理化學(xué)條件，成巖后繼作用2.稀土元素富集3.相對(duì)富集或相對(duì)虧損4.生烴，氧化還原5.物源區(qū)，沉積過(guò)程，成巖演化6.鹽度三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：判別物源區(qū)成分的核心是利用沉積巖中那些對(duì)物源區(qū)巖性具有指示意義的元素或元素比值。通常選擇與長(zhǎng)英質(zhì)、泥質(zhì)、變質(zhì)巖或火山巖等不同類(lèi)型母巖成分特征密切相關(guān)的元素（如K,Rb,Ba與長(zhǎng)英質(zhì)；Ti,Zr,Nb,Hf與玄武質(zhì)；Mg,Fe,Ca,Al,Si與泥質(zhì)或變質(zhì)巖）。通過(guò)計(jì)算和比較不同元素或元素比值（如K/Rb,Ba/Th,Ti/1000ZrNb,SiO?/TiO?）在沉積巖中的含量，并與已知物源區(qū)巖石成分或區(qū)域平均值進(jìn)行對(duì)比，可以推斷沉積物的物源類(lèi)型、主要來(lái)源區(qū)以及不同物源區(qū)的貢獻(xiàn)比例。2.解析思路：碳同位素（δ13C）在沉積巖研究中的應(yīng)用非常廣泛。在碳酸鹽巖中，δ13C主要反映了沉積時(shí)碳酸鹽的沉淀?xiàng)l件以及原始碳酸根離子的來(lái)源。較低的δ13C值通常指示碳酸鹽直接沉淀自低鹽度的海水中，或者與富含有機(jī)質(zhì)的有機(jī)碳發(fā)生作用（如生物碳酸鹽沉淀），或者受到火山噴發(fā)影響。較高的δ13C值則可能指示碳酸鹽沉淀于高鹽度、低生物活動(dòng)或受蒸發(fā)作用影響的環(huán)境。在碎屑巖中，有機(jī)質(zhì)是δ13C的主要載體，其含量和成熟度會(huì)影響碎屑巖的整體碳同位素組成。因此，通過(guò)分析碳酸鹽巖和碎屑巖的δ13C，可以推斷沉積環(huán)境的鹽度、生物活動(dòng)強(qiáng)度、洋流模式、火山活動(dòng)強(qiáng)度以及有機(jī)質(zhì)的分布和演化歷史。3.解析思路：沉積巖地球化學(xué)成熟度通常指沉積物在沉積后經(jīng)歷物理化學(xué)作用（主要是風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積和成巖作用）的程度，它反映了沉積物從原始狀態(tài)向最終穩(wěn)定狀態(tài)演化的進(jìn)程。成熟度的高低可以通過(guò)多種地球化學(xué)指標(biāo)綜合體現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，隨著成熟度的增加：①碎屑成分中，不穩(wěn)定礦物（如長(zhǎng)石、巖屑）逐漸被風(fēng)化分解，含量減少，而穩(wěn)定礦物（如石英）含量相對(duì)增加，分選和磨圓度通常也更好；②微量元素含量發(fā)生系統(tǒng)變化，如Rb,Sr,K,Ba等易風(fēng)化元素含量降低，而Ti,Zr,Nb,Hf等較難風(fēng)化元素含量相對(duì)富集；③同位素組成發(fā)生分餾，如碳酸鹽巖的δ13C值可能隨埋深增加而升高（受有機(jī)質(zhì)氧化或巖溶作用影響），沉積水的δD,δ1?O可能隨蒸發(fā)濃縮作用增強(qiáng)而變重；④有機(jī)質(zhì)成熟度指標(biāo)（如Ro）增加。綜合這些指標(biāo)的變化可以評(píng)估沉積巖的地球化學(xué)成熟度。4.解析思路：沉積環(huán)境的氧化還原條件對(duì)沉積物的元素地球化學(xué)特征有顯著影響，因此常用某些微量元素的地球化學(xué)行為來(lái)指示。在氧化環(huán)境（Eh較高）下，易于被氧化的元素（如V,Cr,Mo,U）通常會(huì)以高價(jià)態(tài)存在并被保留在沉積物中；而在還原環(huán)境（Eh較低）下，這些元素容易被還原并發(fā)生溶解遷移，導(dǎo)致其在沉積物中含量降低，或者被還原為低價(jià)態(tài)并與其他元素（如S）結(jié)合。因此，通過(guò)測(cè)定沉積巖中這些指示礦物元素（如V,Cr,Co,Ni,Cu,Mo,U）的含量或計(jì)算特定的元素比值（如V/(V+Cr),Co/Ni,Mo/Th），可以判斷沉積環(huán)境的大致氧化還原條件。例如，V/(V+Cr)比值通常在缺氧環(huán)境下較高。四、論述題1.解析思路：分析海相碳酸鹽巖沉積盆地的物源、沉積環(huán)境和古海洋條件，需要綜合運(yùn)用多種地球化學(xué)指標(biāo)。首先，利用主量元素（特別是SiO?,MgO,CaO,SrO,BaO）數(shù)據(jù)可以初步判斷碳酸鹽巖的原始沉積成分和白云石化程度。其次，微量元素組合，特別是高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSEs，如Zr,Hf,Nb,Ta,Th）和輕稀土元素（LREEs）地球化學(xué)特征，是示蹤物源的關(guān)鍵。通過(guò)元素比值（如Th/Y,La/Sm）和蛛網(wǎng)圖（如原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化）可以區(qū)分物源區(qū)是大陸地殼還是地幔，并識(shí)別不同來(lái)源的貢獻(xiàn)。例如，富集HFSEs和LREEs通常指示大陸弧或陸塊邊緣物源。再次，碳同位素（δ13C）可以反映沉積時(shí)海水的碳循環(huán)狀況、生物活動(dòng)強(qiáng)度以及碳酸鹽沉淀的物理化學(xué)條件。氧同位素（δ1?O）則主要反映了沉積時(shí)的海水溫度、蒸發(fā)量和洋流狀況。此外，鍶同位素（??Sr/??Sr）可以重建古海洋鹽度變化。綜合這些指標(biāo)，可以重建盆地的物源區(qū)分布、沉積物搬運(yùn)路徑、沉積速率、古鹽度、古溫度、古海洋環(huán)流以及生物演替等信息，從而精細(xì)刻畫(huà)沉積環(huán)境。2.解析思路：有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)在沉積盆地研究中應(yīng)用廣泛?？傆袡C(jī)碳（TOC）含量是評(píng)價(jià)沉積物生烴潛力的最重要指標(biāo)，TOC含量越高，生烴潛力通常越大。TOC含量與沉積環(huán)境密切相關(guān)，富有機(jī)質(zhì)沉積物通常形成于缺氧環(huán)境，如深水盆地、三角洲的底部、湖沼環(huán)境等。鏡質(zhì)體反射率（Ro）是衡量有機(jī)質(zhì)成熟度的指標(biāo)，Ro值越高，表示有機(jī)質(zhì)熱成熟度越高，生烴階段越深。Ro值可以指示沉積盆地的埋藏歷史和熱演化程度，對(duì)油氣勘探有重要意義。生物標(biāo)志物（生物標(biāo)志物）是構(gòu)成有機(jī)質(zhì)的復(fù)雜分子，其類(lèi)型、豐度和異構(gòu)體特征可以提供關(guān)于沉積時(shí)古生物群落、古氣候（如溫度、鹽度）、水體生產(chǎn)力以及氧化還原條件等信息。例如，特定類(lèi)型的細(xì)菌或藻類(lèi)的標(biāo)志物指示特定的缺氧或富營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，而不同碳數(shù)正構(gòu)烷烴的碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)（CPI）可以反映沉積環(huán)境的氧化還原條件。綜合運(yùn)用TOC、Ro和生物標(biāo)志物等指標(biāo)，可以全面評(píng)估沉積盆地的生烴潛力、成熟度、生烴效率以及沉積環(huán)境的古生態(tài)和古環(huán)境特征。3.解析思路：以三角洲為例，地球化學(xué)指標(biāo)在沉積巖研究中的應(yīng)用和相帶劃分：三角洲是沉積物從陸地向海洋過(guò)渡的沉積體系，不同相帶具有不同的地球化學(xué)特征。①分流河道相：通常由分選較好、磨圓度較高的石英砂組成，主量元素顯示典型的石英長(zhǎng)石砂巖特征。微量元素可能顯示物源區(qū)信號(hào)，但整體含量相對(duì)較低。地球化學(xué)成熟度較高。由于水流快速，環(huán)境通常為氧化環(huán)境，因此指示礦物元素含量較低。碳氧同位素通常反映海水影響。②河口砂壩/遠(yuǎn)砂壩相：與分流河道相似，但可能分選磨圓略差。地球化學(xué)特征有助于識(shí)別物源距離和搬運(yùn)距離。氧化還原條件通常仍為氧化環(huán)境。③前三角洲/席狀砂相：位于三角洲前緣，沉積環(huán)境水動(dòng)力較弱，可能發(fā)育滯留沉積物。主量元素和微量元素可以反映近海環(huán)境特征，如可能含有少量海綠石。氧化還原條件可能發(fā)生變化，可能出現(xiàn)過(guò)渡或弱還原環(huán)境，這可以通過(guò)某些指示礦物元素（如V,Mo）的含量或比值來(lái)識(shí)別。④三角洲前緣斜坡/海丘相：可能發(fā)育濁積巖，成