地球化学作业共20页

地球化学课程作业课程作业一元素的丰度及分布分配一、对比元素在太阳系、地球及地壳中丰度特征的异同，并讨论之。

二、你认为在地壳中惰性气体元素丰度的明显降低是什么因素所致？（请参看教材第46页，表1.14）三、根据下列元素地球相对丰度数据，求出各元素地球重量丰度值，并将Mg、Al用Wt%表示，Cu、Zr用ppm表示，Hg、U用ppb表示（Si地球重量丰度=13%）（要求：最后结果Wt%保留两位有效数字，其它取整数）。

四、概述研究地壳中元素丰度的意义五、区域元素丰度的研究意义及主要研究方法六、元素丰度研究在地球化学研究中的地位课程作业二元素的结合规律一、在岩石圈内，下列元素主要表现出哪些亲合性质，并举矿物为例。

Fe、Cu、Ni、Au、Ba、Ca、Zn、Nb、Hg二、钒（V）的克拉值高于硼（B），而硼的矿物种类却比钒多（包括内生和表生），为什么？三、在硅酸盐矿物中检出下列微量元素，试分析可能被下列微量元素类质同象置换的造岩元素，并加以说明。

Rb、Sr、Ga、Ti、Li、Ba、Ge、REE、Pb、Ni、Mn、Sc四、说明在矿物中不存在下列类质同象置换关系的原因：C4+→Si4+ Cu1+→Na1+ Sc3+→Li1+五、为什么在碱性长石中常见钾长石与钠长石的条纹结构，而在斜长石中则不见这种结构？六、利用晶体场理论研究过渡金属离子进入矿物晶格的基本思路是什么？课程作业三含褐钇铌矿花岗岩中铌分配的平衡计算及类质同象分析（专题作业）一、地质资料某地含褐钇铌矿花岗岩呈穹隆状产出，出露面积500多平方公里。

侵入时代为石炭——二叠纪末。

岩体分异良好，可见三个相（见图），各相特征见表1。

该岩体边缘相有铌的独立矿物——褐钇铌矿的工业富集，褐钇铌矿为岩浆期产物。

对中央相，边缘相的物质成分作进一步研究，得表2资料。

根据加权平均计算该岩体的铌的平均含量为44ppm。

岩体分相示意图1．中央相；2.过渡相， 3.边缘相；4.花岗岩；5.花岗岩—花岗闪长岩表1 花岗岩各相矿物特征表2 中央相、边缘相矿物、岩石中铌分配的平衡计算表二、参考资料：1． 矿物成分（通式）黑云母 K(Mg 、Fe)3[AlSi 3O 10][OH 、F]2 褐钇铌矿 YNbO 4独 居 石 （Ce 、La ）PO 4 锆 石 ZrSiO 4 榍 石 CaTiSi 2O 5 钛 铁 矿 FeTiO 32． 某些单矿物分析结果：黑 云 母 Li 2O 0.39% TiO 2 0.1%褐钇铌矿 ΣY 2O 3 37.03% ΣCe 2O 3 2.91% UO 2 3.96% ThO 21.03%Ta 2O 5 2.50% TiO 2 1.51%独 居 石 TiO 2 3.14% ZrO 2 0.70% ThO 2 3.61% SiO 2 3.64%ΣY 2O 3 3.53%锆 石 TiO 2 0.98% ThO 2 0.49% ΣTR 2O 3 0.50%3． 岩体三个相Ti/Nb 比值分别为：中央相 25 过渡相 24 边缘相 174． 铌在地壳中的丰度20ppm （维诺格拉多夫1962年）三、计算步骤：（表2空栏计算方法） ①求按一克岩石计，矿物中铌的含量：如中央相长石和石英中铌含量为7.3ppm ，它们在岩石中占87.12%，则按一克岩石中长石和石英中铌含量应为：0.8712×7.3=6.36（μg ）②那么长石和石英中铌含量占岩石中总铌含量之百分数为：6.36÷36×100%=17.97%四、作业要求1． 计算表2所空各栏2． 通过分配平衡计算：①指出中央相中铌含量不足部分的可能去向 ②分析铌的存在形式3． 结合所给的参考资料，计算该岩体中铌的浓度克拉克值，并说明之。

4． 分析铌在一些矿物中的可能的类质同象置换。

5．根据Ti/Nb比值在各相的变化，结合各相矿物成分，分析Ti对Nb 的富集的影响。

课程作业四元素的地球化学迁移一、某地超基性岩、开始遭受轻微的蛇纹石化，继而蛇纹石化加强，最后自蛇纹石化转化为滑石—碳酸盐化。

在这一蚀变过程中生成不同的Ni、Fe矿物组合。

在弱蛇纹石化超基性岩中形成磁铁矿（Fe3O4）和镍铁矿（Ni3Fe）组合；在中等蛇纹石化岩石中产出磁黄铁矿（FeS）—黄硫镍矿（Ni3S2）—镍铁矿（Ni3Fe）组合；继而在强蛇纹石化石中形成磁铁矿—黄硫镍矿组合，最后在岩体边缘形成滑石—碳酸盐蚀变带中形成磁铁矿—黄硫镍矿—针镍矿（NiS）组合。

试根据矿物组合的更替情况，分析超基性岩蚀变由开始到结束，热液氧化还原条件变化的趋势。

二、湖南某热液充填型矿床产于花岗岩中，早阶段矿石由萤石、方铅矿、闪锌矿和黄铜矿组成，伴随有黄铁绢英岩化，而晚阶段形成重晶石、方解石、方铅矿、闪锌矿（少量）组合，伴随有碳酸盐化蚀变。

试粗略分析两个矿化阶段氧化还原条件和酸碱度的特征。

三、全部溶解的CO2以H2CO3、HCO-3和CO32-三种溶解类型存在，当pH为8.3时，求各溶解类型两两比值，并指出何种溶解类型为优势场。

相应的反应和平衡常数：H2CO3H++HCO-3K=10-6.4HCO-3 H++CO23- K=10-10.3四、河南某钼矿热液作用期自高温到低温有四个矿化阶段，各阶段主要矿物组合为：1.辉钼矿—黄铁矿—钾长石—石英组合；2.黄铁矿—辉钼矿—石英组合；3.方铅矿—闪锌矿—磁黄铁矿—石英组合；4.磁铁矿—辉钼矿—沸石—方解石组合。

试分析自热液早阶段—晚阶段酸碱条件和氧化还原条件的变化趋势。

五、某地区蛇纹石化橄榄岩体中，沿裂隙形成贯入式块状磁黄铁矿（Fe 1-xS ）—镍黄铁矿[（Ni 、Fe ）9S 8]矿石。

在此块状硫化镍矿脉（I ）旁的蛇纹石橄榄岩中，由于矿化影响，形成了如图所示的分带。

内带（II ）宽5m ，并出现极稀疏浸染状的镍黄铁矿[（Ni 、Fe ）9S 8]颗粒；中带（III ）宽15m ，为极稀疏浸染状镍黄铁矿和黄硫镍矿（Ni 3S 2）分布带，外带（IV ）宽大40m ，在橄榄岩中只见极稀疏的散布着的黄硫镍矿细粒。

经采样分析知，原始橄榄岩含Ni 0.25~0.03%，上述各带蛇纹石化橄榄岩中的Ni 含量也为0.25~0.30%。

但上述各带蛇纹石化橄榄岩中S 含量则超过原始未蚀变的橄榄岩中的S 含量。

并且由矿体向外，含量逐步降低：0.11%→0.09%→0.07%→0.05%→进入背景含量。

要求：①根据上述资料说明硫和镍的迁移活动情况。

②由铁和镍地球化学性质的差异说明由外带至内带，硫化物矿物组合由单纯的镍的硫化物→镍的硫化物+镍铁硫化物→镍铁硫化物变化的原因。

（提示：从Ni 和Fe 的亲硫性强弱差异来考虑）。

I 块状矿石脉 内带（II ）矿石组合；镍黄铁矿 II-IV 蛇纹石化橄榄岩 中带（III ）矿石组合；镍黄铁矿+黄硫镍矿（矿化）V 蛇纹石化橄榄岩 外带（IV ）矿石组合；黄镍硫矿（未矿化） （Ni +2、Ni 2+）S 2六、亚铁离子被氧化成赤铁矿的半反应：2Fe 2++3H 2O Fe 2O 3(s)+6H ++2e - EH 0=+0.72V(1)当Fe 2+浓度为10-6mol 时，作出Fe 2+—Fe 2O 3在Eh —pH 图解上的平衡共生线。

(2)假如一小河水（pH=6,Eh=0.47）流过一个表生赤铁矿体，判断上述半反应的进行方向，假如达到平衡，水中Fe 2+浓度是多少？七、河北某矽卡岩型铅—锌矿床中，存在有两个世代的闪锌矿。

早世代闪锌矿同镜铁矿（Fe 2O 3）共生，闪锌矿呈浅黄绿色，含铁极低；晚世代闪锌矿同磁铁矿和穆磁铁矿（Fe 3O 4，由镜铁矿转变为磁铁矿形成时介质仍呈赤铁矿假象）共生，闪锌矿呈深褐色，且含铁高。

试说明两种闪锌矿形成时介质条件的差异，以及两种闪锌矿颜色深浅和含铁量多少不同的原因。

（离子半径R Zn 2+=0.83Ǻ; R Fe 2+=0.82Ǻ; R Fe 3+=0.67Ǻ）八、在某地表水溶液中，环境氧化还原电位Eh 环=0.65(V)介质pH=4，通过计算说明氧化还原反应：U 4++2H 2O —→UO 22++4H ++2e - (Eh 0=0.407)在上述条件下铀主要以什么价态形式存在？九、V 3+氧化为V 4+，Mn 2+氧化为Mn 3+的反应为：V 2O 3（固）+H 2O （液） V 2O 4（固）+2H +（液）+2e -2MnO （固）+H 2O （液） Mn 2O 3（固）+2H +（液）+2e -利用热力学数据计算及编制上述反应在Eh —pH 图解中的平衡线，指出在碱性条件下，V 3+和Mn 2+哪一个首先被氧化。

热力学参数 ΔG 0298（KJ/mol ）MnO （固）—362.84 Mn 2O 3（固）—879.05 V 2O 3（固）—1139.19 V 2O 4（固）—1318.38 H 2O （液）—237.19 H +（液）0十、菱镁矿的分解反应为：MgCO 3 MgO+CO 2当P CO2为1atm 时，反应达到平衡的温度为410℃,计算温度为500℃, 600℃, 700℃, 800℃, 时该反应的P CO2，并编制T （℃）—P CO2图解（假定）ΔH 反=常数，CO 2具理想气体特征）。

热力学参数 ΔG 0298（KJ/mol ）MgCO 3：—1113.28 MgO ：—601.66 CO 2：—393.51十一、硫化物矿床氧化带可以存在如下反应： Cu 2O+21S 2(g) Cu 2S+21O 2(g)赤铜矿 辉铜矿现给出有关物质热力学参数ΔG 0f （KJ ·mol -1）: Cu 2O ：-146.532 S 2：-79.998 Cu 2S ：-86.751 O 2：O(1) 求出在25℃条件下lnfO 2~lnfs 2的热力学关系式：(2) 当氧化带fs 2=3.65×10-16（Pa ），要发生氧化反式，fs 2至少要大于多少？(3)在地表氧分压（请查有关资料）条件下，上述反应应朝什么方向进行？课程作业五地质作用过程中元素迁出、带入的定量计算（专业作业）一、巴尔特化学计算法：（一）计算程序及方法1．把分析结果重量百分数换算成阳离子数：2．算出与各阳离子结合的氧离子数：①根据Si、Ti二氧化物分子式，每个硅和钛原子与二个氧原子相结合，则它们的氧离子数为Si、Ti离子数的2倍；②Al3+、Fe3+、(Cr3+、Ti3+等同)氧化物中，它们的氧离子数等于这些离子数的一倍半；③二价元素（Fe2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Ni2+、CO2+等），其氧离子数等于该元素的离子数；④与碱金属元素（Na1+、K1+、Li1+等）结合的氧离子数为该元素离子数的一半；⑤与H+结合的氧离子数计算根据二条原则：其一，若全部H+组成（O H-），则与氢结合的氧离子数等于全部氢离子数；其二；水在矿物中构造分子，则与H+结合的氧离子数等于氧离子数的1/2。