地球化學(xué)總復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)要點(diǎn)加習(xí)題.pdf

地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 1 第一章 緒論 一、地球化學(xué)的定義 地球化學(xué)是研究地球及子系統(tǒng)(含部分宇宙體)的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化的科學(xué) （涂光熾）。 二、地球化學(xué)研究的基本問(wèn)題 第一: 元素（同位素）在地球及各子系統(tǒng)中的組成（量）。 第二: 元素的共生組合和存在形式（質(zhì)）。 第三: 研究元素的遷移（動(dòng)）。 第四: 研究元素（同位素）的行為。 第五: 元素的地球化學(xué)演化。 第二章 自然體系中元素的共生結(jié)合規(guī)律 一、元素地球化學(xué)親和性的定義 在自然體系中元素形成陽(yáng)離子的能力和所顯示出的有選擇地與某種陰離子結(jié)合的特性 稱為元素的地球化學(xué)親和性。 二、親氧元素與親硫元素的特點(diǎn) :離子結(jié)構(gòu) :電負(fù)性:化學(xué)鍵: 氧化物的生成熱: 集中分布情況 三、其它的概念 電負(fù)性、電離能、電子親和能、離子電位。 四、元素的地球化學(xué)化學(xué)分類（戈式分類） 親氧（親石）、親硫（親銅）、親鐵、親氣 五、類質(zhì)同象的定義 某些物質(zhì)在一定的外界條件下結(jié)晶時(shí)，晶體中的部分構(gòu)造位置隨機(jī)地被介質(zhì)中的其他 質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、配離子、分子）所占據(jù)，結(jié)果只引起晶格常數(shù)的微小改變，晶體的構(gòu)造 類型、化學(xué)鍵類型等保持不變，這一現(xiàn)象稱為“類質(zhì)同象”。 六、類質(zhì)同象的置換法則 1.戈式法則（適于離子鍵化合物）優(yōu)先法則：兩種元素電價(jià)相同，半徑較小者優(yōu)先 進(jìn)入礦物晶格。 捕獲允許法則：兩種離子半徑相似而電價(jià)不同時(shí)，較高價(jià)的離子優(yōu)先進(jìn) 入礦物晶格。 隱蔽法則：兩個(gè)離子具有相近的半徑和相同的電荷，則它們因豐度的比例 來(lái)決定自身的行為，豐度高的主量元素形成獨(dú)立礦物，豐度低的微量元素進(jìn)入礦物晶格，為 主量元素所“隱蔽”。 2.林伍德提出對(duì)戈氏法則（更適于非離子鍵化合物）對(duì)于二個(gè)價(jià)數(shù)和離子半徑相似的陽(yáng) 離子，具有較低電負(fù)性者將優(yōu)先被結(jié)合，因?yàn)樗鼈冃纬梢环N較強(qiáng)的離子鍵成分較多的化學(xué)鍵。 第三章 自然體系中元素的地球化學(xué)遷移 一、元素地球化學(xué)遷移的定義 當(dāng)元素發(fā)生結(jié)合狀態(tài)變化并伴隨有元素的空間位移時(shí)，稱元素發(fā)生了地球化學(xué)遷移。 二、元素地球化學(xué)遷移能力的影響因素 1.內(nèi)因（1）遷移前元素的存在形式（2）晶體化學(xué)鍵類型（3）元素的地球化學(xué)性質(zhì)（半 徑、電價(jià)、電負(fù)性、離子電位等）。2.外因（1）體系中組分的濃度（2）溫度、壓力（3）環(huán) 境中PH值、Eh值的變化。 三、元素的遷移方式 機(jī)制：(1)化學(xué)遷移（2）生物遷移（3）機(jī)械遷移 物質(zhì)狀態(tài)：(1)固態(tài)物質(zhì)遷移；(2)水溶液形式遷移；(3)膠體形式遷移； (4) 巖漿形式遷移 四、水-巖作用的基本類型 1.氧化還原反應(yīng) 2.水解和脫水反應(yīng) 3.水合作用 4.碳酸鹽化或脫碳酸鹽化5.陽(yáng)離子交換反應(yīng) 五、巖漿產(chǎn)生的三種條件 地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 2 1.溫度的增加 2.壓力的降低 3.體系由無(wú)水轉(zhuǎn)變?yōu)楹畻l件 六、其它基本概念 膠體、地球化學(xué)障、造網(wǎng)元素、變網(wǎng)元素 第四章 放射性同位素地球化學(xué) 一、同位素的概念 原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)Z相同而中子數(shù)N不同的一類核素稱為同位素。 二、同位素定年的基本原理 三、母體、子體的概念（銣-鍶、釤-釹、鈾-鉛） 母體：放射性核素 子體：母體衰變的產(chǎn)物 四、銣-鍶等時(shí)線定年需滿足的條件 1一套巖石系列的不同巖石，由于巖漿結(jié)晶分異作用造成不同巖石的Rb/Sr比值有差異。 2結(jié)晶分異作用經(jīng)歷的時(shí)間較短，各巖石形成Rb-Sr封閉體系的時(shí)間大致相同。 3由于同源巖石具有相同的87Sr/86Sr初始同位素比值。 4自結(jié)晶以來(lái)，每個(gè)樣品都符合定年的基本條件呈封閉體系。 五、同位素測(cè)年的計(jì)算 銣鍶衰變體系定年方法 鈾-鉛衰變體系定年方法 釤-釹模式年齡的表達(dá) 第五章 穩(wěn)定同位素地球化學(xué) 一、基本概念 同位素效應(yīng)、同位素分餾系數(shù)、值、同位素分餾值（包括它們之間的相關(guān)換算） 二、同位素地質(zhì)溫度計(jì)的原理及應(yīng)用 三、大氣降水的氫、氧同位素組成特點(diǎn) “四個(gè)效應(yīng)” 一、基本概念 1.1 微量元素的定義 1.2 微量元素在地質(zhì)體中的賦存型式 1.3 微量元素分類 1.4 支配微量元素地球化學(xué)行為的主要物理化學(xué)定律 a. Goldschmidt三定律 b. 化學(xué)勢(shì)、逸度、活度 c. 固熔體、稀溶液與亨利定律 d. Nernst分配定律與分配系數(shù)（ki= Cis/cil） e. 分配系數(shù)的含義 f. 影響分配系數(shù)的主要因素 g. 分配系數(shù)的測(cè)定 第六章 微量元素地球化學(xué) 二、巖漿過(guò)程中相容元素與不相容元素的變化特征 平衡部分熔融過(guò)程微量元素變化的主要特征 不相容元素在溶體中富集， 分配系數(shù)越小，富集程度越高； 部分熔融程度越低，富集程度越高 不相容元素在殘留體中虧損 分配系數(shù)越小，虧損程度越高； 相容元素在溶體中的含量低于源巖 分配系數(shù)越大，虧損程度越高 地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 3 分離結(jié)晶過(guò)程中微量元素變化的主要特征 三、稀土元素組成、化學(xué)性質(zhì)及增田-科里爾圖解 四、REE配分圖的分類 五、稀土元素Eu異常產(chǎn)生的原因 例題： 計(jì)算高級(jí)變質(zhì)巖（麻粒巖）的變質(zhì)溫度。已知所測(cè)定 的石英、透輝石的氧同位素組成分別為+10.2和+7.9 （相對(duì)V-SMOW）。 解： 1)根據(jù)Chiba et al. (1989)和 Javoy (1977) 給出石英-透輝石的氧同位素平衡分餾系數(shù)與 溫度關(guān)系（見(jiàn)Matthews (1994)提供的表）：103ln石英-透輝石 = 2.75 (103/T)2 在18O+10 情況下，最好不用103lnA-B = 18OA18OB近似。 A-B = (103+18OA)/(103+18OB) 代入石英和透輝石數(shù)據(jù)，得 103ln石英-透輝石 = 103ln(103+10.2)/(103+7.9) = 2.279 2)計(jì)算變質(zhì)溫度 2.75 (103/T)2 = 2.279 解出T來(lái) T = (2.75/2.279)1/2103 = 1098 (K) 將開(kāi)爾文溫度換算成攝氏溫度 T = 1098 273 = 825 () 因此，我們獲得麻粒巖的變質(zhì)溫度為 825 。 注意：）根據(jù)公式計(jì)算得到的溫度是K氏溫度，一定要轉(zhuǎn) 換為攝氏溫度；）當(dāng)值較大時(shí)最好不要用近似公式。 例題 已知：U=792.1ppm; Th=318.6ppm; Pb=208.2ppm; Pb同位素組成：204Pb=0.048%(atom);206Pb=80.33%; 207Pb=9.00%; 208Pb=10.63% 普通Pb的同位素組成： 204Pb:206Pb:207Pb:208Pb=1.00 : 16.25 : 15.51 : 35.73 8=1.5512510-10 ; 5=9. 848510-10 （假定204Pb，206Pb，207Pb，208Pb的原子量為204, 206, 207, 208； 235U、238U的原子量分別為235,238；235U/238U=1/137.88） 求t6/8 , t7/5 , t7/6 地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 4 簡(jiǎn)答題 1.簡(jiǎn)要說(shuō)明地球化學(xué)研究的基本問(wèn)題。 （1)元素及同位素在地球及各子系統(tǒng)中的組成（豐度和分配）。 （2）)元素的共生組合及賦存形式。 （3）元素的遷移和循環(huán)。 （4）研究元素（同位素）的行為。 （5）元素的地球化學(xué)演化。 2.簡(jiǎn)述地球化學(xué)學(xué)科的研究思路和研究方法。 研究思路：見(jiàn)微而知著，即通過(guò)觀察原子之微，以求認(rèn)識(shí)地球和地質(zhì)過(guò)程之著。 研究方法： （一）野外階段： （1)宏觀地質(zhì)調(diào)研。明確研究目標(biāo)和任務(wù)，制定計(jì)劃。 （2)運(yùn)用地球化學(xué)思維觀察認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象。 (3)采集各種類型的地球化學(xué)樣品。 （二）室內(nèi)階段： (1)“量”的研究，應(yīng)用精密靈敏的分析測(cè)試方法，以取得元素在各種地質(zhì)體中的分配量。 元素量的研究是地球化學(xué)的基礎(chǔ)和起點(diǎn)，為此，對(duì)分析方法的研究的要求：首先是準(zhǔn)確；其 次是高靈敏度；第三是快速、成本低。 （2)“質(zhì)”的研究，即元素的結(jié)合形式和賦存狀態(tài)的鑒定和研究。 （3)地球化學(xué)作用的物理化學(xué)條件的測(cè)定和計(jì)算。 （4)歸納、討論：針對(duì)目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)行歸納、結(jié)合已有研究成果進(jìn)行討論。 3.地球化學(xué)與化學(xué)、地球科學(xué)其它學(xué)科在研究目標(biāo)和研究方法方面的異同。 答題要點(diǎn)：地球化學(xué)與與研究地球物質(zhì)成分的礦物、巖石、礦床學(xué)和化學(xué)的關(guān)系如下表 地球化學(xué) 礦物學(xué) 巖石學(xué) 礦床學(xué) 化學(xué) 研究對(duì) 象 全部化學(xué)元素與 同位素 原子的集合 體礦物 礦物的集合 體巖石 有用礦物的集 合體礦石、礦 床 元素及化 合物 研究?jī)?nèi) 容 元素在地球、地殼 中演化活動(dòng)的整 個(gè)歷史 只研究元素全部活動(dòng)歷史過(guò)程中的某個(gè)階段， 元素活動(dòng)的某個(gè)“暫時(shí)”存在的形式 元素及化 合物的化 學(xué)性質(zhì)及 行為 研究對(duì) 象所處 的空間 位置 地球、地殼 地球、地殼 實(shí)驗(yàn)室 從表中我們可以看出： （1)地球化學(xué)是研究元素在地球、地殼中演化活動(dòng)的整個(gè)歷史，而礦物、巖石、礦床等 學(xué)科僅研究元素全部活動(dòng)歷中的某個(gè)階段。 （2)地球化學(xué)是在自然界，又具有空間上條件的不均一性，時(shí)間上單向演化和階段性， 體系的多組分，多變度及總體的開(kāi)放性。 （3)地球化學(xué)研究不能脫離基礎(chǔ)地質(zhì)工作，它的一般工作程序仍然是 在研究任務(wù)的指導(dǎo) 下采用先野外，后室內(nèi)的工作順序，并注意從對(duì)地質(zhì)體的觀察來(lái)提取化學(xué)作用信息，建立地 球化學(xué)研究構(gòu)思。而化學(xué)主要是在實(shí)驗(yàn)室中，它是人為控制的體系，可以任意調(diào)節(jié)T、P、 pH、Eh、C和純化雜質(zhì)。 地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 5 4.親氧元素和親硫元素地球化學(xué)性質(zhì)的主要差異是什么？ 答：親硫元素（又稱親銅元素）：有18或182的外電子層結(jié)構(gòu)，電負(fù)性較高，與硫形 成高度共價(jià)鍵， 親硫元素和硫結(jié)合生成的硫化物、硫鹽等常常和銅的硫化物共生，易熔于 硫化鐵熔體，主要集中于硫化物氧化物過(guò)渡帶。 親氧元素（又稱親石元素）：有惰性氣體的電子層結(jié)構(gòu)， 即離子的最外電子層具有 8電子惰性氣體型（s2p6）的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，電負(fù)性較小，與氧形成高度離子鍵， 親氧元素與 氧結(jié)合以后形成的氧化物、含氧鹽等礦物是構(gòu)成巖石圈的主要礦物形式，易熔于硅酸鹽熔體， 主要集中在巖石圈。 5.簡(jiǎn)述類質(zhì)同像的基本規(guī)律。 答：1.Goldschmidt類質(zhì)同像法則：該法則從相互置換的質(zhì)點(diǎn)的電價(jià)、半徑的角度判斷， 適用于離子鍵化合物。 （1）若兩種離子電價(jià)相同，半徑相似，則半徑較小的離子優(yōu)先進(jìn)入礦物晶格，即較小 離子半徑的元素集中于較早期的礦物中，而較大離子半徑的元素集中于較晚期礦物中。 （2）若兩種離子半徑相似而電價(jià)不同，則較高價(jià)離子優(yōu)先進(jìn)入較早結(jié)晶的礦物晶體， 集中于較早期的礦物中，稱“捕獲”；較低價(jià)離子集中于較晚期的礦物中，稱為被“容許”。 （3）隱蔽法則：兩個(gè)離子具有相近的半徑和相同的電荷，則它們將按豐度的比例，決 定它們的行為，豐度高的主量元素形成獨(dú)立礦物，豐度低的微量元素進(jìn)入礦物晶格，為主量 元素所“隱蔽”。 2.Ringwood 法則：對(duì)于二個(gè)價(jià)數(shù)和離子半徑相似的陽(yáng)離子，具有較低電負(fù)性者將優(yōu) 先被結(jié)合，因?yàn)樗鼈冃纬梢环N較強(qiáng)的離子鍵成分較多的化學(xué)鍵，該電負(fù)性法則更適用于非離 子鍵性化合物。 6.闡述類質(zhì)同像的地球化學(xué)意義。 類質(zhì)同像是自然界化合物中一種十分普遍的現(xiàn)象，它是支配地殼中元素共生組合的一個(gè) 重要因素，特別是對(duì)一些微量元素，是決定它們?cè)谧匀唤缁顒?dòng)狀況的主要因素。 （1)確定了元素的共生組合（包括微量元素和常量元素間的制約、依賴關(guān)系）。 （2)決定了元素在共生礦物間的分配。 （3)支配微量元素在交代過(guò)程中的行為。 （4)類質(zhì)同象的元素比值可作為地質(zhì)作用過(guò)程和地質(zhì)體成因的標(biāo)志。 （5)標(biāo)型元素組合。 (6)影響微量元素的集中或分散（晶體化學(xué)分散或殘余富集）。 （7)為地質(zhì)找礦及環(huán)境研究服務(wù)。 7.簡(jiǎn)述地殼中元素的賦存形式及其研究方法。 答（1)賦存形式：獨(dú)立礦物、類質(zhì)同像形式、超顯微非結(jié)構(gòu)混入物、膠體吸附狀態(tài)和與 有機(jī)物結(jié)合的形式。 （2)研究方法： 存在形式 顯微鏡 X光衍射 電子探 針 放射照 相 偏提取 電滲析 透射電 鏡 獨(dú)立礦物 + + + + + + 類質(zhì)同象 + + + + + + 超微混入 物 + + + + 吸附態(tài) + + + + 有機(jī)質(zhì)結(jié) 合 + + + 地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 6 8.舉例說(shuō)明元素存在形式研究對(duì)環(huán)境、找礦或農(nóng)業(yè)問(wèn)題的意義。 對(duì)找礦：如在超基性巖中鎳的含量一般較高，如果鎳存在于硅酸鹽中，其基本不能被利 用，但如果鎳以硫化物形式存在，就有良好的利用價(jià)值了。 對(duì)農(nóng)業(yè)：元素 賦存形式的研究，可了解土壤中有益元素是否能夠?yàn)橹参镂?，而有?元素由于呈穩(wěn)定狀態(tài)（獨(dú)立礦物、類質(zhì)同像）含量雖高，植物不易吸收。 對(duì)環(huán)境： 環(huán)境中對(duì)元素賦存形式研究，可指示有毒有害元素對(duì)生態(tài)的危害程度，易溶 活動(dòng)態(tài)對(duì)生態(tài)環(huán)境危害大，有些元素含量高，但以穩(wěn)定態(tài)形式存在，其危害程度較小。 9.英國(guó)某村由于受開(kāi)采ZnCO3礦的影響，造成土壤、房塵及飲食攝入Cd明顯高于其國(guó)標(biāo)， 但與未受污染的鄰村相比，在人體健康方面兩村沒(méi)有明顯差異。為什么？ 答：ZnCO3礦開(kāi)采后在地表形成大量礦渣，Cd以類質(zhì)同像的形式存在于ZnCO3礦物中，所以 造成土壤、房塵及飲食攝入Cd明顯高于其國(guó)標(biāo)，但是由于ZnCO3在表生環(huán)境下是穩(wěn)定的， 不會(huì)形成可溶性的Cd2+，從而相對(duì)于為受污染的地方無(wú)太大的區(qū)別。 10.舉例說(shuō)明元素地球化學(xué)遷移的定義。 答：由于環(huán)境物理化學(xué)條件的變化，元素原來(lái)的存在形式變得不穩(wěn)定，為了與環(huán)境達(dá)到新的 平衡，元素原來(lái)的存在形式解體，轉(zhuǎn)變成一種新的相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)合方式，當(dāng)元素賦存狀態(tài)發(fā) 生變化的同時(shí)，伴隨有元素的空間位移和元素組合變化，稱為元素的地球化學(xué)遷移。 11.舉例說(shuō)明影響元素地球化學(xué)遷移過(guò)程的因素。 元素的地球化學(xué)遷移過(guò)程包括了三個(gè)進(jìn)程：活化（解體）遷移（空間位移，存在形式 發(fā)生變化）重新結(jié)合（ 以新的存在形式穩(wěn)定沉淀）。影響因素為： （1)元素遷移前的存在形式。如元素處于吸附狀態(tài)，則容易發(fā)生遷移；若元素已進(jìn)入到 礦物晶格內(nèi)部，形成了獨(dú)立礦物或呈類質(zhì)同象，則難遷移。 （2)元素的地球化學(xué)性質(zhì)如離子的電價(jià)、半徑等，它們既決定了元素結(jié)合成化合物時(shí) 的化學(xué)鍵類型，也控制了元素在水溶液中的遷移形式 。離子鍵和分子鍵化合物由于易溶于 水，較易遷移，而共價(jià)鍵和金屬鍵化合物則較難遷移。 （3)此外，體系中相伴組分的類型和濃度、體系中的物理化學(xué)強(qiáng)度參數(shù)的空間變化（濃 度差、壓力差、溫度差等），以及環(huán)境的pH值和Eh值變化，都會(huì)影響元素的遷移形式和遷 移能力。 12.列舉自然界元素遷移的標(biāo)志。 （1) 礦物組合的變化，如在巖漿侵入體或熱液礦床的圍巖中經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)蝕變礦物組 合，當(dāng)中酸性巖漿巖外圍的碳酸巖巖石發(fā)生矽卡巖化時(shí)，原來(lái)的碳酸鹽礦物（方解石CaCO3、 白云石(Ca,Mg)CO3）被新生成的硅酸鹽礦物（石榴子石(Ca,Fe)3(Fe,Al)2SiO43、輝石 Ca(Mg,Fe)Si2O6等）所替代。蝕變巖石與原巖成分的差異：硅、鋁的原子數(shù)相對(duì)增加，同 時(shí)鎂、鈣的原子數(shù)相對(duì)減少，指示碳酸巖巖石中發(fā)生了硅、鋁的遷入和鎂、鈣的遷出； （2) 巖石中元素含量的變化（通過(guò)元素含量的系統(tǒng)測(cè)定或定量計(jì)算確定 ，如等體積計(jì) 算法和等陰（氧）離子計(jì)算法）； （3) 物理化學(xué)界面-如氧化還原界面，壓力釋放帶，溫度界面，pH界面 ，水位線， 土壤濕度界面等通常是元素發(fā)生或終止遷移的部位。 13.元素地球化學(xué)遷移的研究方法。 答（1) 元素在巖石、礦物中的含量（分配）；（2) 元素存在形式的研究；（3) 元素含量的 空間分布；（4)實(shí)驗(yàn)研究；（5)建立成礦模型。 14.解釋絡(luò)離子的穩(wěn)定性及其在地球化學(xué)遷移中的意義。 答：絡(luò)離子的穩(wěn)定性，用不穩(wěn)定常數(shù)(k不)表示，它取決于電離能力的大小。 K不表示絡(luò)合物的平衡常數(shù)稱為絡(luò)合物離解常數(shù)，亦稱絡(luò)合物的不穩(wěn)定常數(shù)。K不表 示了絡(luò)合物穩(wěn)定性的大小，對(duì)于相同配位體的絡(luò)合物，K不值越大，絡(luò)合物在溶液中越不穩(wěn) 地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 7 定（易離解），遷移越近；K不值越小，絡(luò)合物越穩(wěn)定，搬運(yùn)得越遠(yuǎn)。 絡(luò)離子的穩(wěn)定性在地球化學(xué)遷移中的意義： 1) 有利于成礦元素的穩(wěn)定遷移（絡(luò)離子不穩(wěn)定常數(shù)K不一般較小，溶解度大）。 2) 可用于研究礦床元素分帶。 3) 可用于解釋相似元素分異。 15.簡(jiǎn)述元素遷移形式的研究方法。 答（1) 過(guò)濾法 ，離子、分子-膠體-懸浮體三者間可用濾紙、和半透膜分開(kāi)； （2) 蝕變礦物組合法； （3)氣液包裹體成分研究； （4) 實(shí)驗(yàn)?zāi)M。 16.什么是共同離子效應(yīng)？什么是鹽效應(yīng)？ 共同離子效應(yīng)：在難溶化合物的飽和溶液中加入與該化合物有相同離子的易溶化合物 時(shí)，使原難溶化合物的溶解度降低。 鹽效應(yīng)：當(dāng)溶液中存在易溶鹽類時(shí)，溶液的含鹽度對(duì)元素的溶解度有影響。溶液中易溶 電解質(zhì)的濃度增大，導(dǎo)致其他溶解度增大的現(xiàn)象。 自然界中地球化學(xué)熱力學(xué)體系基本特點(diǎn)是什么？ 自然界地球化學(xué)熱力學(xué)體系的特點(diǎn)： （1)是一個(gè)熱力學(xué)體系, 它處于地殼（巖石圈）的熱力學(xué)條件下，由于地殼（巖石圈） 各個(gè)部分的熱力學(xué)條件差異而不斷地變化。 （2)多數(shù)地球化學(xué)體系是開(kāi)放體系,少數(shù)接近封閉體系。 （3)地球化學(xué)體系的不可逆性和不平衡性是絕對(duì)的。但在自然界不少作用過(guò)程往往又是 有向著平衡方向進(jìn)行的趨勢(shì)，也可以局部地、暫時(shí)地達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，在形式上呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定 狀態(tài)。 17.自然體系中哪些特征可作為體系達(dá)到平衡態(tài)的證據(jù)與標(biāo)志？ （1) 礦物共生組合在時(shí)間上、空間上的重復(fù)出現(xiàn)。 （2)一定化學(xué)成分的礦物共生組合, 隨其形成條件而改變。 (3)常見(jiàn)巖石(礦石)中主要礦物的種數(shù)有限。 18.什么是微量元素地球化學(xué)？其研究意義是什么？ 微量元素地球化學(xué)：它是地球化學(xué)的重要分支學(xué)科，研究在各種地球化學(xué)體系中微量元 素的分布、分配、共生組合及演化的規(guī)律，其特色之處就是能夠近似定量地解決問(wèn)題，使實(shí) 際資料和模型計(jì)算結(jié)合起來(lái)。 研究意義：微量元素可作為地質(zhì)、地球化學(xué)過(guò)程示蹤劑，在解決當(dāng)代地球科學(xué)面臨的基 本理論問(wèn)題天體、地球、生命、人類和元素的起源及演化，為人類提供充足的資源和良好 的生存環(huán)境等方面發(fā)揮重要的作用。 19.什么叫微量元素、什么是主量（常量）元素？微量元素的主要存在形式有哪些？ 微量元素：元素在所研究客體(地質(zhì)體、巖石、礦物等)中的含量低到可以近似地用稀溶 液定律描述其行為，該元素可稱為微量元素。特點(diǎn)：在體系中含量低（0.1%），通常以獨(dú)立礦物形式存在，其行為服從相律和 化學(xué)計(jì)量比。在不同條件下演化規(guī)律不一致，可以指示地質(zhì)、地球化學(xué)作用進(jìn)行的條件和演 化過(guò)程。 微量元素在礦物中主要存在形式有： 1快速結(jié)晶過(guò)程中陷入囚禁帶內(nèi)；2賦存在晶格的缺陷； 3在固溶體中替代主相的原子。 20.稀土元素的主要特點(diǎn)是什么？其在地球化學(xué)體系中行為差異主要表現(xiàn)有哪些方面？ 稀土元素的主要特點(diǎn)可歸納為： 1.它們是性質(zhì)極相似的地球化學(xué)元素組，在地質(zhì)、地球化學(xué)作用過(guò)程中作為一個(gè)整體而活動(dòng)。 地球化學(xué)總復(fù)習(xí) 8 2.它們的分餾作用能靈敏地反映地質(zhì)、地球化學(xué)過(guò)程的性質(zhì)（良好的示蹤劑 ）。 3.稀土元素除受巖漿熔融作用外，其它地質(zhì)作用基本上不破壞它的整體組成的穩(wěn)定性。 4.它們?cè)诘貧r石中分布較廣。 地球化學(xué)行為差異主要表現(xiàn)為： 1)溶液的酸堿性：從La、CeLu，半徑不斷減小，離子電位（=W/R）增大，堿性減 弱，氫氧化物溶解度減小，開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH值由86，為此，介質(zhì)的酸堿度能控制稀 土元素的分異； 2)氧化還原條件：由于Ce3+ ( Ce4+)和 Eu3+ (Eu2+)的變價(jià)性，對(duì)外界氧化還原條件 變化反應(yīng)敏感，由于價(jià)態(tài)變化，導(dǎo)致半徑和酸堿性相應(yīng)變化，致使與TR3+整體分離； 3)絡(luò)離子穩(wěn)定性的差異：Y絡(luò)離子穩(wěn)定性Ce絡(luò)離子穩(wěn)定性，Ce礦物沉淀后， Y元素尚可呈絡(luò)合物形式在溶液中遷移，在較晚的階段沉淀，導(dǎo)致Ce與Y的分異； 4)被吸附能力：Ce被膠體、有機(jī)質(zhì)和粘土礦物吸附能力大于Y。 21.同位素地球化學(xué)在解決地學(xué)領(lǐng)域問(wèn)題中有何獨(dú)到之處？ 其獨(dú)到之處可歸納為： （1) 計(jì)時(shí)作用體系的時(shí)鐘：從體系形成以來(lái)時(shí)時(shí)刻刻不受干擾地走動(dòng)著，可以測(cè)定體系 的年齡，尤其是對(duì)隱生宙的前寒武紀(jì)地層及復(fù)雜地質(zhì)體。 （2) 示蹤作用：同位素組成的變化受到作用環(huán)境和作用本身的影響，指示地質(zhì)體形成的 環(huán)境條件、機(jī)制，并能示蹤物源。 （3) 測(cè)溫作用 ：由于某些礦物同位素組成的變化與其形成的溫度有關(guān)，可用來(lái)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。此外，還可用來(lái)進(jìn)行資源勘查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地 質(zhì)災(zāi)害防治等。