2025年大学（地球化学）同位素地球化学期末试题

2025年大学（地球化学）同位素地球化学期末试题

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)1.以下哪种同位素体系在地球化学研究中常用于确定岩石的形成年龄？（）A.Sr-Nd体系B.C-H体系C.O-S体系D.Pb-Pb体系2.放射性同位素衰变的半衰期是指（）。A.放射性原子核数减少一半所需的时间B.放射性原子核数减少到初始值的1/4所需的时间C.放射性原子核数减少到初始值一半时的放射强度D.放射性原子核数减少到初始值1/4时的放射强度3.稳定同位素分馏作用主要受以下哪种因素影响最大？（）A.温度B.压力C.物质的化学组成D.物质的浓度4.对于Rb-Sr同位素体系，Rb的衰变产物是（）。A.SrB.NdC.PbD.U5.地球化学样品中，测定同位素比值通常使用的仪器是（）。A.原子吸收光谱仪B.电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）C.气相色谱仪D.傅里叶变换红外光谱仪6.以下哪种情况会导致同位素分馏效应增强？（）A.反应速率加快B.体系达到平衡时间延长C.体系温度降低D.物质浓度降低7.14C的半衰期约为5730年，在一个样品中，如果14C的含量减少到初始值的1/8，则该样品距今约有（）。A.5730年B.11460年C.17190年D.22920年8.某岩石样品中Sr同位素比值为0.7080，已知该岩石形成时87Sr/86Sr初始比值为0.7040，87Rb/86Sr比值为0.12，87Rb的衰变常数为1.42×10-11/年，该岩石的年龄约为（）。A.1000万年B.2000万年C.3000万年D.4000万年9.轻稳定同位素在自然界中发生分馏的根本原因是（）。A.同位素质量不同B.同位素化学性质不同C.同位素物理性质不同D.同位素丰度不同10.对于氧同位素，以下哪种物质的氧同位素比值最高？（）A.海水中的氧B.石英中的氧C.水中的氧D.大气中的氧第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题2分，共10分）答题要求：请在横线上填写正确答案。1.放射性同位素衰变的类型主要有______、______和电子俘获。2.稳定同位素分馏系数α的定义式为______。3.地球化学中常用的同位素示踪方法有______、______等。4.18O/16O比值通常用______表示。5.在Pb-Pb同位素等时线法中，等时线的斜率为______。三、简答题（每题10分，共30分）答题要求：简要回答问题，条理清晰，要点明确。1.简述放射性同位素衰变定律及其应用。2.说明稳定同位素分馏作用的原理及其在地球化学研究中的意义。3.阐述Rb-Sr同位素体系在地球化学研究中的应用，包括如何测定岩石年龄以及该体系的特点。四、分析论述题（每题15分，共15分）答题要求：结合材料，运用所学知识进行深入分析和论述。材料：某地区存在一系列火山岩，对其进行同位素地球化学研究发现，这些火山岩的Sr同位素比值呈现一定的变化规律。部分火山岩的87Sr/86Sr比值较高，而另一部分相对较低。同时，这些火山岩的Rb含量也有所不同。问题：请分析这些火山岩Sr同位素比值变化的原因，并说明如何利用Rb-Sr同位素体系来推断这些火山岩的形成过程和演化历史。五、综合应用题（每题5分，共5分）答题要求：根据题目要求，综合运用所学知识进行解答。有一个未知岩石样品，通过分析测定得到其87Sr/86Sr比值为0.7120，87Rb/86Sr比值为0.08。已知该地区正常岩石的87Sr/86Sr初始比值为0.7040，87Rb的衰变常数为1.42×10-11/年。请计算该岩石样品的年龄，并推测其可能的形成过程。答案：一、选择题答案1.A2.A3.A4.A5.B6.C7.C8.B9.A10.B二、填空题答案1.α衰变、β衰变2.αA-B=(RA/RB)样品/(RA/RB)标准3.直接追踪法、间接示踪法4.δ18O5.87Rb的衰变常数三、简答题答案1.放射性同位素衰变定律：放射性原子核数随时间按指数规律衰减，N=N0e-λt，其中N为t时刻的原子核数，N0为初始原子核数,λ为衰变常数。应用：测定地质体年龄，如通过U-Th-Pb体系测定古老岩石年龄；研究地质过程的时间尺度，了解地质事件发生顺序和持续时间。2.原理：由于同位素质量不同，引起分子振动频率差异，导致同位素在不同物质或相之间分配不同。意义：研究物质来源，如通过氢氧同位素研究水来源；判断地质过程的物理化学条件变化，如根据氧同位素分馏判断古温度；示踪物质运移和演化，如碳同位素示踪碳循环。3.应用：通过测定岩石中87Rb、86Sr含量及87Sr/86Sr比值，利用公式t=(1/λ)ln[(87Sr/86Sr)样品-(87Sr/86Sr)初始]/[(87Rb/86Sr)样品]计算岩石年龄。特点：Rb-Sr体系相对封闭，衰变产物Sr在岩石中保留较好；适用于多种岩石类型，可研究不同地质时期岩石形成和演化。四、分析论述题答案：这些火山岩Sr同位素比值变化原因：部分火山岩87Sr/86Sr比值高可能是因为源区岩石富含Rb且经历了较长时间衰变，产生较多87Sr；另一部分比值低可能源区Rb含量低或形成时间短。利用Rb-Sr同位素体系推断形成过程和演化历史：通过分析不同火山岩的Rb-Sr同位素组成，绘制等时线，确定岩石形成年龄和初始87Sr/8Sr比值，了解源区特征；对比不同火山岩的同位素数据，推测岩浆演化过程中物质混合、分异等情况。五、综合应用题答案：根据公式t=(1/λ)ln[(87Sr/86Sr)样品-(87Sr/86Sr)初始]/[(87Rb/86Sr)样品]，代入数据可得t