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A下列题目任选5题，每题20分：一、解释概念：克拉克值； 浓度克拉克值； 浓集系数。试述克拉克值研究的地球化学意义。答：意义：1. 大陆地壳化学组成-克拉克值对于壳幔分异具有指示作用-相容与不相容元素。由于大陆地壳是原始地幔部分熔融形成的，因此将大陆地壳的元素丰度对原始地幔标准化后的比值可以定量衡量元素的相容性。比值越大者，元素相容性越小，相对于地幔在大陆地壳中越富集。可见大陆地壳和代表贫化地幔的MORB在组成上呈很好的互补性，CsMo不相容性较强的元素表现得尤为清楚。霍夫曼进一步用部分熔融两阶段模型定量证明了图示的元素分布关系：第一阶段原始地幔通过1.6%部分熔融产生大陆地壳，第二阶段地幔通过810%部分熔融产生大洋地壳。2. 克拉克值影响元素参加地球化学过程的浓度(强度)，从而支配元素地球化学行为；3. 自然界元素形成矿物的数目受克拉克值制约；4. 元素克拉克值是影响元素迁移和集中、分散等地球化学行为的重要因素；5. 克拉克值是进行矿产资源评价的重要指标（答出4个要点即可）。二、试论元素在地球固相中的主要赋存形式。三、何谓相容元素与不相容元素？举例阐述相容元素与不相容元素研究的地球化学意义。答：意义：（1）是壳幔分异的指示剂。霍夫曼(Hoffmann,1988)提出，由于大陆地壳是原始地幔部分熔融形成的，因此将大陆地壳的元素丰度对原始地幔标准化后的比值可以定量衡量元素的相容性。比值越大者，元素相容性越小，相对于地幔在大陆地壳中越富集。相容元素主要富集于岩石中，不相容元素则富集于熔体中，从而发生元素的分异作用。与原始地幔成分相比，大陆地壳明显富集不相容元素。而大洋中脊玄武岩则明显亏损不相容元素，表明后者是从形成大陆地壳后的亏损地幔中形成的；（2）相容性相近的元素具有相似地球化学行为，它们的含量比值在壳幔系统中基本固定或变化很小。如果含量比值发生了变化，就成为一种地球化学标志，说明已经发生过某种特殊地球化学过程或地质事件或。如使用地球化学“孪生(twins)”元素如Nb-Ta和Zr-Hf鉴别岩浆熔离作用的发生等。在硅酸盐-碳酸盐体系中，每对元素之间的两液相分配系数有很大差异，在硅酸盐-氟化物和硅酸盐-磷酸盐体系中也有类似效应。根据实验确定的D值，Nb和Zr对水盐熔体相容性比Ta和Hf更强, 液态不混溶使残余硅酸盐熔体Nb/Ta和Zr/Hf比值降低。（4）可以用于定量研究岩石的部分熔融程度和岩浆的结晶分异程度；（5）可以研究成矿元素的富集问题。成矿元素多为高度不相容元素，它们在岩浆岩中的富集要么是部分熔融程度很低拟或是结晶分异程度很高的产物。四、试述戈尔德斯密特矿物学相律和科尔仁斯基相律。五、试分析微迹元素被称为地球化学过程的示综剂、指纹和指示剂等的原因。为什么微迹元素已经成为当代地球化学研究中必不可少的组成部分。五、 答案：三个要点：1.首先，微迹元素含量低微，一般丰度小于0.1 wt%,最低可达1*10-10 ，大多数情况下，这样低的含量使得微迹元素在地质事件中完全是被动的，它们对地质事件结果的影响可以忽略，但却对地质事件的变化非常敏感，因此成为记录地质事件和作用的指纹；2. 微迹元素占自然界元素种类的绝大多数，它们之间的丰度可以相差达10-7倍。同时众多元素呈现出化学上的多样性和地球化学行为的差异性，这种多样性和差异性导致微迹元素成为不可或缺的示踪剂。3.由于微迹元素服从稀溶液定律-亨利定律，其在地质体各相之间的分配服从能斯特分配定律，而根据该定律可以建立地质过程中微迹元素演化的定量模型，使得微迹元素我们能够近似定量地解决地质问题，使实际资料与模型计算彼此拟合。是地球科学走向模拟化和定量化的必不可少的手段。因此说微迹元素地球化学已经成为当代地球化学研究中必不可少的组成部分。六、使用等时线测年获得可靠同位素地质年龄必须满足的前提条件是什么？答：1. 体系保持封闭。自矿物岩石形成后同位素体系保持封闭，除了因放射性衰变产生的结果外，没有因后期地质作用(变质、热液蚀变、风化等)影响发生母、子体同位素带入或迁出；2. 准确知道或能够有效校正岩石矿物形成时，即同位素系统封闭之前已经存在的子体同位素的初始含量；3.必须获得准确的放射性母体同位素的衰变常数和半衰期。这对于半衰期长的核素特别重要，因为衰变常数的微小误差将会导致所测年龄的很大误差。所测地质体的年龄应与所测地质体年龄相当；4.分析样品的同位素组成必须具有代表性，并有精确测定岩石矿物中母子体同位素含量的实验室方法；5.选择母体/子体比值高的矿物。七、试述自然界几种主要的氧同位素分馏控制反应。八、何谓Craig线？该线是如何获得的？试述其产生的同位素地球化学原理。B下列题目任选5题，每题20分：一、试述地球化学研究的基本问题及其定义。二、试述研究大陆地壳元素丰度的方法（5种以上）。三、解释概念： 类质同象； 类质同象混入物； 固溶体。研究表明，高温高压下形成的岩浆岩中矿物种类数目最少，岩浆期后产物中矿物数目要大的多，而外生条件下生成的矿物数目最大。为什么？答：与元素的类质同象有关。当多种元素进入矿物晶格时，元素是各自形成独立矿物还是以类质同象状态进入，从热力学角度分析，取决于化合过程反应自由能改变Gr。Gr0形成两个独立矿物。据热力学定律：GrHrTS，类质同象是否发生以及发育程度取决于熵效应和热效应。熵增是类质同象产生的根本原因。S与元素特性无关，熵值趋于最大(体系自由能最低)使自然界类质同象成为一种普遍现象。且近似元素愈多，类质同象愈易发生。熵效应与温度成正比，温度增高，类质同象范围增大。由于从岩浆到地表随着温度的降低类质同象可混性降低，造成自然界矿物的“净化”，高温形成的矿物含较多杂质，矿物种类少，低温形成的矿物比高温形成的矿物更纯，同时形成的矿物种数大于高温下形成的矿物种数。四、试述控制微迹元素分配的地球化学定律。答：微迹元素的能斯特分配定律。五、在绘制地球物质稀土元素含量变化图解时，为什么要用球粒陨石进行标准化？答：1. 消除奇偶效应，使得曲线平滑。太阳系中元素丰度受原子核结构控制，当质子与中子数比例适当，原子核稳定，元素分布就广。例如16O，24Mg，28Si等最稳定，元素丰度高。因此出现元素的Oddo-Harkins法则：偶数原子序数的元素丰度大于奇数原子序数的元素丰度。2. 利于对不同地球物质体进行对比，直观鉴别岩石样品相对于球粒陨石的分异程度。因为球粒陨石代表了太阳系非挥发性元素的丰度特征，即为地球形成之初的原始组成，因此元素对对此进行标准化，可以研究地质体的分异作用及其程度；3. 有利于示踪和阐明物质的来源和演化过程；和直观展示各种岩石类型和及其成因。六、试写出表示稀土元素数据的几种重要参数（4种以上），并举例阐述其体现的地球化学意义。答：意义：1. 稀土元素总含量REE，能反映各类岩石特征，判断岩石源岩和区分岩石类型有意义。基性超基性岩低，酸性岩和碱性岩中高；沉积岩中碳酸盐岩低，砂岩和页岩高。2.轻、重稀土元素的比值：LREE/HREE或 Ce/Y。能较好反映REE的分异程度和指示部分熔融残留体或岩浆早期结晶矿物的特征。Ce碱性较Y强，随岩浆作用演化，Ce/Y比值逐渐增大，Ce在岩浆作用晚期富集。 3. 稀土元素之间的比值：(La/Yb)N、(La/Lu)N、(Ce/Yb)N (下标N表示为标准化后的比值)，是轻、重稀土元素分别对球粒陨石标准化后比值。能反映REE球粒陨石标准化图解中曲线（接近直线的情况下）的总体斜率，从而表征LREE和HREE的分异程度。4.Eu和Ce。与其他REE都呈3价态不同，Eu和Ce分别可呈2和3价和3价和4价。在氧化还原条件不同时就会呈现与其它REE元素不同的分配情况，在极端氧化还原条件下这种异常会变得十分突出。七、何谓大气降水线？为什么自然界不同类型水的氧、氢同位素组成都分布在大气降水线的右侧？答：Craig统计了不同纬度大气降水样品的氢、氧同位素成分，得出以下统计关系式：D=818O+10，在D/18O图上，构成一条斜率为8的直线，该直线被称为大气降水线，又称为Craig线。其原理在于稳定同位素的蒸发-凝聚分馏效应。蒸发过程中轻的H216O蒸气压大于重的D218O，富集于蒸汽相，凝聚过程中重水分子优先凝结。在液、气相间发生H、O同位素分馏。分馏系数也是是温度的函数，温度愈低，值愈大。海水蒸发气相富集轻水，云凝聚重水并优先凝结成雨，轻重同位素进一步分馏。作为最大储库的大洋同位素组成恒定，蒸发主要发生在赤道附近。最早凝聚的雨较重，水分子经反复多次蒸发-凝聚分馏随过程，凝聚成的雨滴愈来愈轻。造成高纬度和内陆地区降水具有很负D和18O值，集中了最轻的水，大洋中心出现最重的水。同时D和18O平行变异。在D/18O图上构成自低纬度地区的海水SMOW(标准大洋平均海向高纬度斜向延伸的直线。因平衡时D/H分馏约为18O/16O的8倍，所以线的斜率为8八、试述使用同位素地质温度计计算地质体形成温度的前提条件。答：(1) 一对共生矿物达到同位素交换平衡，即它们形成时必须同时与某一流体达到平衡。可以通过地质和矿物学研究加以确认；(2) 平衡建立后被“冻结”，未受后期叠加作用改造；(3) 根据达到热力学平衡时两种矿物(a,b)间的同位素分馏系数与温度关系式：1000lnA-B=ab=A(106T-2)+B ，式中A-B是矿物对的分馏系数，A和B样品分别为矿物对两矿物同位素比值(Rsa)相对于标准样品的同位素比值(RSt)的千分差，T为绝对温度(K)；A和B为常数。其中参数A、B被实验法准确测定，待测温度在实验参数有效应用范围内。
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