地球化学作业习题

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资源学院021011－2班地球化学课程作业

课程作业一元素的结合规律

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、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 三、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+

课程作业二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。

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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

相粗粒黑云母花岗岩（边缘相）所占面积（%） 43 主要矿物成分钾长石钭长石石英黑云母粗粒似斑状黑云母花岗岩（过渡相）中粒似斑状角闪石、黑云母花岗岩（中央相） 21 钾长石钭长石石英角闪石黑云母 36 同上含稀有元素的副矿物锆石褐钇铌矿独居石钛铁矿锆石独居石褐钇铌矿锆石钛铁矿榍石

表2 中央相、边缘相矿物、岩石中铌分配的平衡计算表

矿物在岩石相矿物成分中的含量（%）边缘相铌的平均含量为C=58.43(ppm) 长石和石英黑云母褐钇铌矿独居石锆石钛铁矿总计中央相铌的平均含量为C=36(ppm) 长石和石英黑云母角闪石榍石锆石钛铁矿总计 94.455 5.5 0.0069 0.0061 0.0313 0.0008 100 87.12 9.8 3 0.0290 0.0232 0.0200 7.3 180 290 186 170 1540 矿物中铌含量（ppm） 10.4 506 300100 126 170 1540 按一克岩石计该矿物中铌含量（μg）矿物中铌含量占岩石中总铌含量之百分数（%）

二、参考资料：

1．矿物成分（通式）

黑云母 K(Mg、Fe)3[AlSi3O10][OH、F]2 褐钇铌矿 YNbO4 独居石（Ce、La）PO4 锆石 ZrSiO4 榍石 CaTiSi2O5 钛铁矿 FeTiO3

2．某些单矿物分析结果：

黑云母 Li2O 0.39% TiO2 0.1%

褐钇铌矿 ΣY2O3 37.03% ΣCe2O3 2.91% UO2 3.96% ThO2 1.03% Ta2O5 2.50% TiO2 1.51%

独居石 TiO2 3.14% ZrO2 0.70% ThO2 3.61% SiO2 3.64%

ΣY2O3 3.53% 锆石 TiO2 0.98% ThO2 0.49% ΣTR2O3 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 17

4．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。

课程作业三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、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。三、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（Fe1-xS）—镍黄铁矿（[Ni、

Fe）9S8]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）9S8]颗粒；中带（III）宽15m，为极稀疏浸染状镍黄铁矿和黄硫镍矿（Ni3S2）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）。

内带ⅠⅡ中带Ⅲ外带ⅣⅤ5米15米40米

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）