地球化學(xué)階段性作業(yè)31(答案)

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院中國(guó)地質(zhì)大學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢武漢)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院地球化學(xué)課程作業(yè)3（共3次作業(yè)）學(xué)習(xí)層次：專(zhuān)升本涉及章節(jié)：第四章——第五章一名詞解釋1總分配系數(shù)（總分配系數(shù)（Di）：）：為了解微量元素在巖石與熔體間的分配行為，需計(jì)算微量元素在由不同礦物組成的巖石和熔體間的總分配系數(shù)。總分配系數(shù)（Di）是用巖石中所有礦物的分配系數(shù)（KDi）與這些礦物在巖石中的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(ωi)之和來(lái)表示。2

2、微量元素：微量元素：微量元素是相對(duì)主量元素而言的，指在體系中質(zhì)量百分比低于0.1%的元素，同時(shí)它們?cè)隗w系的礦物相中不計(jì)入化學(xué)計(jì)量式的組分，不影響所在體系的物理化學(xué)特性，近似服從Henry定律。3?Eu：表征Eu與REE整體分離程度的參數(shù)。其計(jì)算公式為：δEu=2Eun（SmnGdn）（n表示相對(duì)于球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化）。4放射性同位素：放射性同位素：能夠自發(fā)地衰變形成其它核數(shù)，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定核數(shù)的同位素。5.能斯特分配定律：能斯特分配定律：在

3、一定的溫度和壓力條件下，微量元素在兩共存相中的活度比為常數(shù)。6.穩(wěn)定同位素：穩(wěn)定同位素：不能自發(fā)地衰變形成其它同位素或由于衰變期長(zhǎng)，其同位素豐度變化可忽略不計(jì)的核素。7.不相容元素：不相容元素：在一定的溫度和壓力條件下，在部分熔融或巖漿分異結(jié)晶過(guò)程中，在固相熔體相中的總分配系數(shù)1的微量元素稱(chēng)為不相容元素。二簡(jiǎn)答題1.以RbSr同位素衰變體系為例，說(shuō)明要正確獲得樣品形成年齡需滿足的條件。同位素衰變體系為例，說(shuō)明要正確獲得樣品形成年齡需滿足

4、的條件。答：需滿足的三個(gè)條件為：（1）研究的一組樣品有同時(shí)性和同源性，所謂同源性是指每個(gè)樣品有相同的(87Sr86Sr)0值。（2）在樣品形成后保持RbSr體系封閉，沒(méi)有與外界發(fā)生物質(zhì)上的交換。（3）所測(cè)樣品有較為明顯的RbSr比值差異，以確保獲得一條高質(zhì)量的等時(shí)線。2.稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖的具體做法。稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖的具體做法。答：稀土元素配分圖的做法：（1）將樣品的稀土元素含量（ppm）分別除以某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的

5、相應(yīng)元素值（一般是SunMcdonald，1989發(fā)表的球粒隕石或者其他數(shù)據(jù)，如MB），得到標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。（2）將各稀土元素按照原子序數(shù)排列作為橫坐標(biāo)。（3）以標(biāo)準(zhǔn)化后的值作為縱坐標(biāo)，作圖，之后，縱坐標(biāo)改為對(duì)數(shù)形式。微量元素蛛網(wǎng)圖的做法：（1）將樣品的微量元素含量（ppm）分別除以某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的相應(yīng)元素值（一般采用SunMcdonald，1989發(fā)表的原始地幔數(shù)據(jù)），得到標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。（2）將微量元素按元素不相容性降低的順序（即巖漿

6、作用過(guò)程中總分配系數(shù)增加）排列作為橫坐標(biāo)。（3）以標(biāo)準(zhǔn)化后的值作為縱坐標(biāo)，作圖，之后，縱坐標(biāo)改為對(duì)數(shù)形式。3.請(qǐng)用圖示分析在巖漿結(jié)晶分異過(guò)程中分配系數(shù)請(qǐng)用圖示分析在巖漿結(jié)晶分異過(guò)程中分配系數(shù)KD＝0.1和KD＝4這兩個(gè)微量元素的地球這兩個(gè)微量元素的地球化學(xué)行為，并輔以簡(jiǎn)單說(shuō)明?；瘜W(xué)行為，并輔以簡(jiǎn)單說(shuō)明。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院衰變后核數(shù)的原子數(shù)只是時(shí)間的函數(shù)。根據(jù)放射性同位素以上特性，放射性同位素衰變定律為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)衰變

7、的原子數(shù)與現(xiàn)存放射性母體的原子數(shù)成正比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：dNdt=λN。8.穩(wěn)定同位素的地球化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。穩(wěn)定同位素的地球化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。答：基本可以概括為三點(diǎn)應(yīng)用，包括（1）同位素地質(zhì)溫度計(jì)：如礦物對(duì)氧同位素測(cè)溫；（2）同位素地球化學(xué)示蹤：如應(yīng)用氧同位素組成確定巖石的成因（殼源幔源）或構(gòu)造背景，大氣圈、水圈和生物圈循環(huán)和環(huán)境科學(xué)等；（3）物理化學(xué)過(guò)程識(shí)別：如對(duì)動(dòng)物化石進(jìn)行C同位素分析，確定其是否屬于C4(木本？)或C3(草本？)類(lèi)植物的

8、食用動(dòng)物。9.簡(jiǎn)要說(shuō)明同位素地球化學(xué)在地學(xué)研究上的應(yīng)用。簡(jiǎn)要說(shuō)明同位素地球化學(xué)在地學(xué)研究上的應(yīng)用。答：總的來(lái)講可以概括為：（1）計(jì)時(shí)作用：每一對(duì)放射性同位素都是一只時(shí)鐘，可以記錄許多地質(zhì)事件和測(cè)定各種地質(zhì)體的年齡。（2）示蹤作用：利用同位素的組成及其變化指示地質(zhì)體形成的環(huán)境、機(jī)制，示蹤物質(zhì)來(lái)源。（3）測(cè)溫作用：由于某些礦物同位素成分變化與其形成溫度有關(guān)，為此可設(shè)計(jì)各種礦物對(duì)的同位素溫度計(jì)，測(cè)定成巖、成礦溫度。10.請(qǐng)說(shuō)明請(qǐng)說(shuō)明RbSr定

9、年體系的適用對(duì)象和范圍。定年體系的適用對(duì)象和范圍。答：（1）含鉀的礦物是RbSr法定年的主要對(duì)象；（2）RbSr全巖等時(shí)線法主要適用于基性、中性和中酸性巖漿巖形成年齡的測(cè)定；（3）變質(zhì)巖由于受變質(zhì)作用影響，使得對(duì)變質(zhì)巖原巖的RbSr同位素進(jìn)行了改造，因此，等時(shí)年齡往往不能提供原巖形成年齡的信息，而往往代表變質(zhì)事件的年齡或無(wú)意義的年齡；（4）RbSr全巖等時(shí)線法很少用于沉積巖的年齡測(cè)定。三問(wèn)答題1、以、以RbSr衰變體系為例，推導(dǎo)同位素等

10、時(shí)線年齡獲取的基本方程。若已知某黑云母花衰變體系為例，推導(dǎo)同位素等時(shí)線年齡獲取的基本方程。若已知某黑云母花崗閃長(zhǎng)巖巖體，試說(shuō)明用哪幾種同位素定年法能獲得該巖體的形成年齡？崗閃長(zhǎng)巖巖體，試說(shuō)明用哪幾種同位素定年法能獲得該巖體的形成年齡？答：同位素衰變定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：D=N（eλt1），其中λ為衰變常數(shù)、t為時(shí)間，N為現(xiàn)今殘存的母體原子數(shù)，D為現(xiàn)今因母體衰變積累的字體核數(shù)含量。據(jù)此可以得出時(shí)間T=1λln（1DN）。對(duì)RbSr體系而言，

11、依據(jù)上述定律，可以得到：87Sr=87Rb（eλt1）。考慮到樣品形成之初，體系當(dāng)中本身含有的87Sr含量，可以改寫(xiě)為：87Sr=（87Sr）087Rb（eλt1）（…1）。顯然要獲得樣品的形成年齡，需要了解（87Sr）0值，然而在時(shí)間t未知的情況下，該值難以準(zhǔn)確獲得。為此人們出設(shè)計(jì)等時(shí)線年齡方法，假定地質(zhì)體中初始Sr分布均勻，而Rb分布不均勻，隨時(shí)間變化，在地質(zhì)不同部位由Rb衰變形成的Sr不一樣，通過(guò)擬合出線性方程，獲得Sr初始值和斜

12、率，然后求年齡t。具體操作為：在公式1左右兩邊同時(shí)除以穩(wěn)定同位素86Sr以提高質(zhì)譜分析本領(lǐng)和精度，得到RbSr等時(shí)線定年的基本公式為：87Sr86Sr=(87Sr86Sr)087Rb86Sr(eλt1)。記y=87Sr86Sr，x=87Rb86Sr，b=(87Sr86Sr)0，k=(eλt1)，構(gòu)筑出直線方程y=kxb。通過(guò)三個(gè)以上數(shù)據(jù)點(diǎn)的測(cè)定，擬合出直線方程，該直線的斜率k=(eλt1)，可換算出t=1λln（1k）。次即同位素等時(shí)線

13、定年的一般操作流程。獲得高精度等時(shí)線的要求包括：擬合的樣品滿足同時(shí)同源、體系封閉及有差異較大的RbSr。對(duì)該黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，可以分別采?。?）鉀長(zhǎng)石、黑云母或角閃石單礦物的KAr定年法。（2）RbSr體系的等時(shí)線法：分別測(cè)定花崗閃長(zhǎng)巖全巖、鉀長(zhǎng)石、黑云母及角閃石單礦物的87Sr86Sr和87Rb86Sr值，將數(shù)據(jù)投點(diǎn)，構(gòu)筑直線方程，求出直線斜率，該斜率=eλt1，即可求解時(shí)間t。（3）分選花崗巖中的鋯石，在詳細(xì)鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上