南京大学版 地球化学课后习题及答案

地球化学作业习题1、为什么硅酸盐矿物中K地配位数经常比Na地配位数大？答： K和Na都属于碱性元素，其离子半径分别为：1.38A和1.02A(Krauskopf et al,1995)或1.59和1.24A(Gill,1996).以与阴离子O2-结合为例，O2-离子半径1.40A(Krauskopf et al,1995)或1.32(Gill,1996),根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K+/O2-＝0.9857, Na+/O2-=0.7286，由于等大球周围有12个球，而在离子晶体中，随阳离子半径地较小，为达到紧密接触，因此配位数也要减少，因此，在硅酸盐矿物中K地配位数经常比Na地配位数大，前者与氧地配位数为8，12，而后者为6,8.b5E2R。

2、Zn2+和Mg2+地离子半径相近，但在天然矿物中，前者经常呈四面体配位，后者则常呈八面体配位，为什么？答：这是由于二者地球化学亲和性差异造成地，Mg2+离子半径0.72A，Zn2+离子半径≈0.70A，二者离子半径相近，但是前者地电负性为1.2,后者电负性为1.7，在与氧形成地化学键中，前者71%为离子键成分，后者离子键成分仅为63%.前者易于亲氧，后者则是典型地亲硫元素.根据确定配位数地原则，Zn2+/S2-＝0.41(Krauskopf et al,1995)，因此闪锌矿形成典型地四面体配位，而后者Mg2+/O2-=0.51，因此呈八面体配位.p1Ean。

林伍德电负性法则-具有较低电负性地离子优先进入晶格当阳离子地离子键成分不同时，电负性较低地离子形成较高离子键成分(键强较高)地键，它们优先被结合进入矿物晶格，而电负性较高地离子则晚进入矿物晶格.例如，Zn2+地电负性为857.7kJ/mol，Fe2+地电负性为774 kJ/mol，而Mg2+地电负性为732 kJ/mol，用林伍德法则判断，三个元素中Mg2+和Fe2+优先进入晶格组成镁铁硅酸盐，Zn2+则很难进入早期结晶地硅酸盐晶格，这与地质事实十分吻合.电负性决定了元素之间相互化合时地化学键性，因此可以用电负性大小来衡量离子键地强弱，由此判断元素进入矿物晶格地先后顺序.Zn2+(0.083nm)与Mg2+(0.078nm)、Fe2+(0.083nm)地离子性质很相似，若按戈氏法则从相互置换质点间地电价和半经地角度进行判断，Zn2+应于早期进入铁镁硅酸盐晶格.由于Zn2+地电负性较大，化合时共价键性较强，难于以类质同象方式进入Fe2+和Mg2+结晶矿物中，Zn2+往往在硅酸盐熔体晚期结晶形成ZnSiO4(硅锌矿)和Zn4[Si2O7][OH]2.2H2O）(异极矿)等矿物.林伍德电负性法则更适合于非离子键性地化合物.DXDiT。

地球化学复习题答案
1. 地球化学是研究什么的学科？
地球化学是研究地球及其大气层的化学组成、化学过程和化学演化的科学。

2. 什么是地壳中的元素丰度？
地壳中的元素丰度是指地壳中各种元素的相对含量，通常以质量百分比或原子百分比表示。

3. 地球化学循环包括哪些主要过程？
地球化学循环包括风化作用、侵蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用、变质作用和岩浆作用等。

4. 什么是同位素地球化学？
同位素地球化学是利用同位素的丰度变化来研究地球物质的来源、过程和历史。

5. 地球化学中如何定义岩石的类型？
岩石的类型可以根据其矿物组成、结构、构造和形成环境等特征来定义。

6. 什么是地球化学异常？
地球化学异常是指地球化学元素或同位素的分布与背景值相比显著偏离的现象，通常与矿床、油气藏等地质体的存在有关。

7. 地球化学勘探的目的是什么？
地球化学勘探的目的是通过对地表或地下样品的化学分析，发现和评价矿产资源、环境问题和地质构造等。

8. 什么是地球化学示踪？
地球化学示踪是指利用地球化学元素或同位素的特定特征来追踪物质
的来源、迁移路径和过程。

9. 地球化学中的生物地球化学循环是什么？
生物地球化学循环是指生物体与地球环境之间元素的交换和循环过程，涉及生物吸收、转化、释放和沉积等环节。

10. 地球化学研究在环境科学中有哪些应用？
地球化学研究在环境科学中的应用包括污染物的来源识别、环境风险
评估、生态系统健康监测和环境修复技术的开发等。

地球化学习题1. 获得太阳系元素丰度有那些途径?获得太阳元素丰度资料的主要途径主要有以下几种：1. 光谱分析。

对太阳和其它星体的辐射光谱进行定性和定量分析，但这些资料有两个局限性：一是有些元素产生的波长小于2900Å，这部分谱线在通过地球化学大气圈时被吸收而观察不到；二是这些光谱产生于表面，它只能说明表面成分，如太阳光谱是太阳气产生的，只能说明太阳气的组成。

2. 直接分析。

如测定地壳岩石、各类陨石和月岩、火星的样品.上个世纪七十年代美国“阿波罗”飞船登月，采集了月岩、月壤样品，1997年美国“探路者”号，2004年美国的“勇敢者”“机遇”号火星探测器测定了火星岩石的成分。

3. 利用宇宙飞行器分析测定星云和星际间物质及研究宇宙射线。

*元素丰度即元素的相对含量﹐是在证认的基础上根据谱线相对强度或轮廓推算出来的。

2. 总结太阳系元素丰度的规律。

①太阳系元素丰度随原子序数的增加而减少；②Oddo-Harkins规律（偶数规则）：原子序数为偶数的元素丰度，大于奇数元素的丰度；③原子量A为4倍数的核素丰度值高，如12C、16O、40Ca等；④氢丰度最高，氦次之，而Li,Be,B很低；⑤原子量A为1~100的区域，丰度指数下降，A>100，丰度曲线平缓，56Fe丰度有一峰值。

3. 元素是怎样起源的？【P123】⏹大爆炸理论这种理论的基本观点是一切元素形成于宇宙创生时的大爆炸过程中。

元素起源的宇宙大爆炸合成学说认为，宇宙之初，全部物质都是以中子形式存在于温度极高和密度也极高的“奇点”之中（这种“奇点”是如此的奇异，以致无法用现有的理论来描述它。

）爆炸时，中子经β衰变转变成质子，进而，质子与中子或其他质子结合，开始形成较重元素的过程。

这种宇宙大爆炸学说的另一个缺陷在于，发生连续中子俘获反应的中子源来自何处。

既然宇宙初始时刻所有的中子均被消耗于和质子的反应，那么后续的中子俘获反应从何处获得额外的中子。

绪论1、地球化学的定义：地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学机制(作用)和化学演化的科学。

2、地球化学的研究的基本问题及研究思路：基本问题：第一: 元素（同位素）在地球及各子系统中的组成（量）。

第二: 元素的共生组合和存在形式（质）。

第三: 研究元素的迁移（动）。

第四: 研究元素（同位素）的行为。

第五: 元素的地球化学演化。

地球化学研究思路：通过观察原子之微，以求认识地球和地质作用之著。

3、地球化学研究方法的特点：遵循地球科学的思维途径、地球化学思维、具备相应的测试装置。

第一章1.太阳系、地壳元素的丰度特征：地壳元素丰度特征：1)元素相对平均含量极不均匀2)克拉克值大体随原子序数增大而减小。

地壳中元素丰度不仅取决于元素原子核的结构和稳定性（决定宇宙中元素丰度的因素），同时又受地球形成前、地球形成时以及地球存在时期物质演化和分异的影响。

2.地球化学体系、丰度、分布与分配：按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态，并且有一定的时间连续。

元素的分布指的是元素在一个化学体系中（太阳、陨石、地球、地壳、某地区等）的整体总含量；元素的分配指的是元素在各地球化学体系内各个区域或区段中的含量。

体系中元素的丰度值实际上只是对这个体系里元素真实含量的一种估计，是每种化学元素在自然体中的质量，占自然体总质量（或自然体全部化学元素总质量）的相对份额（如百分数）。

3.元素克拉克值及研究地球化学意义：元素克拉克值是元素在地壳中的丰度，反映了地壳的平均化学成分，决定着地壳作为一个物理化学体系的总特征及地壳中各种地球化学过程的总背景。

意义：1. 控制元素的地球化学行为2. 地壳克拉克值可作为微量元素集中、分散的标尺3.元素克拉克值是进行矿产资源评价的重要指标。

4.大陆地壳化学组成研究方法：岩石平均化学组成法、细粒碎屑沉积岩法、大陆地壳剖面法、区域大规模取样和分析、火山岩中深部地壳包体研究法、地球物理法。

1-2 Origins1. How is the nitrogen cycle coupled (or linked) to the carbon cycle? In other words, how is the carbon cycle important in driving some components of the nitrogen cycle?氮循环跟碳循环的联系（1-8图）总体来说碳循环为氮循环提供物质（分子骨架）和能量。

植物吸收矿质态氮合成自身物质，在这个过程中需要碳为其提供分子骨架以及氮吸收同化过程中需要碳为其提供能量。

另外在土壤中有机氮的矿化、硝化和反硝化过程中微生物都需要碳为其提供能量。

因此碳氮循环式紧密联系在一起的2. What is the average oxidation state of carbon in soil organic matter?土壤有机碳平均氧化态值1.113. Where does the energy (or electrons) that drive the process of denitrification come from?反硝化过程所需能量或电子来源1-12二价铁，硫，硫化氢4. Where does the energy that drives the process of N-fixation by rhizobia bacteria on legume plants come from?豆科植物根瘤菌固氮能量来源（1-15表）光能利用菌能量来源光照，无机营养菌来源无机营养，异养菌来源有机碳5. Which form of nitrogen contains more energy for metabolic processes, NH4+ orNO3-? How did you make your decision?哪种形式的氮包含代谢更多的能量NH4+ or NO3-？为什么？NH4+ 1.10 因为NH4+是一种电子供体，NO3一般作为一种电子受体，还原性化合物（富含电子的电子供体）比氧化性物质含有较高的能量。

【感谢整理本资料的地信2班同学，其中若干题目没有答案，已以红色标识, 欢迎大家参阅时随时补充以供大家分享，谢谢】一、绪论1、地球化学的定义、大致内容、基本问题、中心课题、基本思路、思维特征地球化学是研究地球的化学成分及元素在其中的分布、分配、集中、分散、共生组合与迁移规律、演化历史的科学；大致内容：地球化学组成、地球化学作用、地球的化学演化；基本问题：元素、同位素组成，元素共生关系、赋存形式，元素迁移，地球元素形成与演化;中心课题：通过观察原子的行为，认识地球；基本思路：把地质作用看作一化学（热力学）体系。

地质环境用物理化学条件来描述。

研究体系的化学机制和演化。

实现在原子层次上，认识地质作用的机制，追踪地质历史。

所有化学分支学科（无机化学、有机化学、物理化学、化学热力学、胶体化学、化学动力学等）都是它的理论基础。

依据：化学元素及其化合物（矿物）的基本物理化学性质和行为在自然和实验条件下没有本质差别。

思维特征：“见微知著”在地质作用形成宏观地质体的同时，还形成大量肉眼难以辨别的常量元素、微量元素及同位素成分组合的微观踪迹，它们包含着重要的定量和定性的地质作用信息，只要运用现代分析测试手段观察这些微观踪迹以及宏观的地球化学现象，便可深入的揭示地质作用的奥秘。

4、地球化学的欧美传统、苏联传统•欧美传统：化学•苏联传统：地质5、地球化学发展历史，国内外地球化学代表人物1.1838年瑞士化学家Schonbein (申拜因)首次提出了“地球化学”这个名词。

1982年他预言''一定要有了地球化学”，才能有真正的地质科学。

2.美国：F. W. Clarke, 1884-1925; Carnegie Institution,地球物理实验室下劈地球化学方向，19053.Norway: Goldschmit, 1910s-1930s,接触变质作用，晶体化学第一定律/元素地球化学分类.4 苏联：B ,H. B e p H a A c H a (Vemadskii); A. E.epcma H (Fersman), 1920s-1930s,元素迁移，放射性同位素地球化学，地球化学过程能量分析原理，区域地球化学、地球化学找矿方法5.中国：1950s, 1970s成熟的三个标志：•独立研究机构:中国科学院地球化学研究所•刊物：《地球化学》•大学开设有关课程•大学办系：中国科技大学，南京大学，北京大学6、如何理解地球化学还是一门应用性很强的学科•环境•农业•矿床•地震预报二、宇宙化学1、元素形成假说有哪些，B2FH认为元素是如何形成的？P1232、元素宇宙丰度的特征？如何获得宇宙丰度？(1)原子序数Z<45的元素丰度随原子序数增大呈指数降低，Z>45的元素丰度呈缓慢降低；(2)原子序数为偶数的元素丰度大于奇数的元素丰度；(3)H、He为丰度最高的兀素；(4)Li、Be、B丰度过低，为亏损元素；(5)Fe为过剩元素，呈明显的峰；(6)四倍规则：质量数为4的倍数的元素具有较高丰度；3、元素是如何形成的?为何Li、Be> B亏损？为何有“Fe峰”？根据B2FH假说元素形成过程分为5个过程；因为Li、Be、B在氢燃烧循环过程外，存在下面反应：^i+'H^He+^e；'Li+if^He；^e+'H^Li+^e；i°B+’H=7Be+4He；因为在硅燃烧过程中存在如下反应：28Si+28Si=55Co+P=52Fe+ a (或55Ni+n)该过程中，Fe的平均结合能最大，故出现Fe峰；4、测定太阳系、行星、小行星、彗星、宇宙尘、卫星元素丰度的途径1.直接分析样品2,对星体辐射的光谱进行测定3.利用宇宙飞行器进行近距离观察、测定和取样4,测定气体星云和星际间物质5.分析研究宇宙射线5、太阳系元素丰度分布规律1.H和He是丰度最高的两种元素。

地球化学试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 地球化学研究的主要内容是什么？A. 地球的物理性质B. 地球的化学组成C. 地球的生物过程D. 地球的气候条件答案：B2. 地球化学中最重要的元素是什么？A. 氢B. 氧C. 碳D. 氮答案：C3. 地球化学循环中，哪个过程是最重要的？A. 水循环B. 碳循环C. 氮循环D. 硫循环答案：B4. 地球化学在环境科学中的应用主要体现在哪些方面？A. 土壤污染治理B. 大气污染控制C. 水体污染处理D. 所有以上选项答案：D5. 地球化学分析中常用的仪器是什么？A. 显微镜B. 质谱仪C. 光谱仪D. 所有以上选项答案：D6. 地球化学研究中，哪种方法可以用来确定岩石的年代？A. 放射性同位素测年B. 化学分析C. 物理测量D. 地质观察答案：A7. 地球化学中，哪个元素是生命存在的关键？A. 铁B. 铜C. 锌D. 磷答案：D8. 地球化学循环中的碳循环主要涉及哪些过程？A. 光合作用和呼吸作用B. 沉积作用和风化作用C. 火山喷发和地壳运动D. 所有以上选项答案：A9. 地球化学中，哪种元素的循环对全球气候变化影响最大？A. 碳B. 氮C. 硫D. 氢答案：A10. 地球化学研究中，哪种方法可以用来分析地下水的化学成分？A. 质谱分析B. 光谱分析C. 色谱分析D. 所有以上选项答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 地球化学研究的领域包括以下哪些？A. 地球内部化学B. 大气化学C. 海洋化学D. 生物化学答案：ABCD2. 地球化学循环中，哪些元素的循环对生态系统至关重要？A. 碳B. 氮C. 磷D. 硫答案：ABCD3. 地球化学分析中，哪些仪器可以用于元素分析？A. 质谱仪B. 光谱仪C. 色谱仪D. 电子显微镜答案：ABC4. 地球化学在资源勘探中的作用包括哪些？A. 矿物资源定位B. 油气资源勘探C. 水资源评估D. 土壤肥力分析答案：ABCD5. 地球化学中，哪些因素会影响土壤的化学性质？A. 气候条件B. 土壤类型C. 植被覆盖D. 人类活动答案：ABCD三、判断题（每题1分，共10分）1. 地球化学是研究地球物质的化学组成、化学过程和化学演化的科学。

地球化学作业题绪论作业题1、什么是地球化学？2、试写出地球化学学科的主要奠基人及其对地球化学所作出的主要贡献。

3、试写出国内外主要的地球化学类期刊的名称（各大于3种期刊）。

4、试写出5个主要地球化学分支学科的名称。

思考题1、地球化学学科的基本特点和基本问题是什么？2、地球化学与化学和地球科学其它学科在研究思路和研究方法上有何异同？3、何谓地球化学思维？第一章太阳系和地球系统化学元素的分布与分配作业题1、何谓自然体中元素的丰度？何谓元素在自然体中的分布量？2、何谓元素的克拉克值？3、回答概念：元素的浓度克拉克值，元素的浓集系数。

4、试述载体矿物和富集矿物的概念，并举例说明其研究的意义。

讨论题1、地壳中化学元素分布的规律及其产生的原因是什么？2、试述元素无处不有定律。

3、为什么说碳质球粒陨石的组成可以代表太阳系非挥发性元素的丰度？4、以元素的丰度特征来阐述质量作用定律在地球化学研究中的意义。

5、试阐明太阳系元素含量分布的奥多-哈金斯法则产生的原因。

思考题1、太阳系、地球和地壳元素丰度特征的对比2、陨石研究对于地球形成、组成特征及其演化的意义3、元素克拉克值研究的地球化学意义。

4、地球和地壳元素丰度研究的难点是什么？5、研究大陆地壳元素丰度方法的对比。

第二章元素的结合规律与赋存状态作业题1、回答概念：类质同像、类质同像混入物、固溶体。

晶体场分裂能、晶体场稳定能和八面体择位能。

2、为什么硅酸盐矿物中K的配位数经常比Na的配位数大？3、Zn2+和Mg2+的离子半径相近，但在天然矿物中，前者经常呈四面体配位，后者则常呈八面体配位，为什么？4、指出下列微量元素经常会类质同象替代硅酸盐矿物结构中的哪种主要元素：(1)Rb,(2)Sr,(3)Ga,(4)Ti,(5)Li,(6)Ba,(7)Ge,(8)REE,(9)Pb,(10)Ni,(11)Mn.5、下列矿物键的类型是什么?(1)所有键都是离子键;(2)所有键都是共价键;(3)部分键为离子键,部分为共价键:(a)磷灰石;(b)黄铜矿;(c)萤石;(d)自然砷;(e)尖晶石。

地球化学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 地球化学研究的主要对象是什么？A. 地球的大气层B. 地球的岩石圈C. 地球的生物圈D. 地球的海洋答案：B2. 地球化学中，哪个元素被认为是生命的基本元素？A. 铁B. 碳C. 氧D. 氢答案：B3. 以下哪种矿物是地球上最丰富的矿物？A. 石英B. 长石C. 云母D. 橄榄石答案：B4. 地球化学循环中，哪个过程不涉及物质的循环？A. 风化作用B. 沉积作用C. 火山喷发D. 地壳运动答案：D5. 地球化学分析中，哪种技术常用于确定矿物的化学成分？A. X射线衍射B. 质谱分析C. 红外光谱D. 原子吸收光谱答案：A6. 地球化学中，哪种元素的丰度最高？A. 氧B. 硅C. 铁D. 镁答案：A7. 以下哪种岩石是火成岩？A. 石灰岩B. 页岩C. 花岗岩D. 砂岩答案：C8. 地球化学中，哪个术语描述了元素在地球不同部分的分布？A. 元素丰度B. 元素迁移C. 元素循环D. 元素分布答案：A9. 地球化学研究中，哪种方法可以用于测定岩石的年龄？A. 放射性同位素定年法B. 热释光法C. 电子显微镜分析D. 化学分析答案：A10. 地球化学中，哪种元素被认为是最活跃的？A. 钠B. 钾C. 钙D. 铀答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 地球化学中，______是指地球内部的化学元素和化合物的分布、迁移和转化的过程。

答案：地球化学循环2. 地球化学家通过研究______来了解地球的内部结构和物质组成。

答案：岩石和矿物3. 地球化学分析中，______是一种用于测定矿物中元素含量的技术。

答案：质谱分析4. 地球化学中，______是指地球表面和大气中的化学元素和化合物的分布和迁移。

答案：地表化学循环5. 地球化学家利用______来研究地球的大气、水体和生物体中的化学元素和化合物。

答案：地球化学分析方法6. 地球化学循环中，______是指地球内部的化学元素和化合物通过火山喷发等过程释放到地表。

绪论1.地球化学定义、研究对象、学科性质、研究的基本任务√定义：韦尔纳茨基(苏)于1922年提出：地球化学科学地研究地壳中的化学元素，即地壳的原子，在可能的范围内也研究整个地球的原子。

地球化学研究原子的历史、它们在空间上和时间上的分配和运动，以及它们在地球上的成因关系。

费尔斯曼(苏)在同年也提出了定义：地球化学科学地研究地壳中的化学元素—原子的历史及其在自然界各种不同的热力学与物理化学条件下的行为。

德国著名的地球化学家戈尔德施密特于1933年认为：地球化学的主要目的，一方面是定量地确定地球及其各部分的成分，另一方面要发现控制各种元素分配的规律。

美国地球化学委员会于1973年对地球化学的定义为：地球化学是关于地球和太阳系的化学成分及化学演化的一门科学，它包括了与它有关的一切科学的化学方面。

1985年涂光炽提出的地球化学定义为：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。

研究对象：地球化学以地球及其子系统为直接研究对象。

性质：地球系统和太阳系的物质运动可以表现为力学的、物理学的、化学的和生物学的运动形式，而且各种运动形式相互作用，构成综合、复杂的高级运动。

对地球及各子系统中各类基础运动形式的综合研究，是地球科学的目标和任务。

地球物质的各种运动形式可互相依存、互相制约和互相转化。

寓于地球物质运动中的不同运动形式总是相互依存、相互影响和相互制约，有着不可分割的联系。

地球化学同地球物理学和地质学同为地球科学支持学科，他们均应考虑多种形式运动的因素，从而需要寓于地球系统物质运动中的某种形式基础运动的学科作为支撑。

地球化学实质是研究地球物质化学运动的学科，他的产生与发展也是应地球科学为了实现自身的现代化，精确而重视吸收现代自然基础学科成果的表现之一。

基本任务：地球化学的基本任务为研究地球的化学组成、化学作用及化学演化。

2.地球化学体系3.地球化学与其他地质类学科的联系与区别地球化学的实质是研究地球物质化学运动的学科，是以地球物质运动和地质运动中客观存在的化学运动形式为依据，将地学需要与化学结合的边缘学科，并不断吸收现代自然基础科学，使之实现自身的现代化和精确化。