伴随一定量的气(主要有甲烷、乙烷、丙烷等)
(3)变质作用阶段:温度进一步升高,干酪根中大部分侧链消耗殆尽,残余少量烷基侧链继续断裂,从干酪根生成的仅有少量甲烷。已形成的液态烃和重质气体裂解生成大量甲烷。 4、论述人类对生物地球化学循环的干扰作用?并举例说明。
生物地球化学循环是指生物圈中元素及其化合物从环境→生物→环境的迁移、转化过程。
自然水体循环破坏过程:1)修建水库、开凿运河和过度开采地下水→改变水的分布和运动状态;(2)森林和植被破坏,造成蒸发、径流等过程的改变;3)排放的大量污染物(气体、固体和工业废水)造成酸雨和水体污染。
人类对碳循环的干扰:(1)森林的过度砍伐造成植被覆盖率低,植被对大气中CO2的吸收量减少;(2)能源燃料的燃烧会向大气排放大量CO2。
人类对氮循环的干扰:大气中CO2的增减将导致全球气候变暖,海平面上升,改变全球和区域水的平衡。!!!!任何的燃烧活动均能产生大量NO,经一些列化学作用形成酸雨,破坏农作物、树木,使生态系统产生紊乱;(2)NO3-等反硝化作用和矿物燃料不完全燃烧产生的NO2、NO等进入大气,不仅能与碳氢化合物形成光化学烟雾,而且还破坏臭氧层,紫外线增加;NO2也是一种温室气体;(3)氮肥需求量增加,促使合成氨工业从大气中消耗更多N2,或促使开采更多的含氮矿物原料(如煤等)(4)含有大量氮的农田排水和城镇生活污水造成水体污染和富营养化。
人类活动对磷循环的干扰:(1)磷肥的大量使用,造成农田水含磷量增高;生活污水和某些工业废水中含有较高的磷,进入湖泊和海洋后将造成富营养化和海洋赤潮;(2)由陆地进入海洋的磷,只能部分返回陆地,从未造成陆地磷的减少,为了保证工农业生产,只能大量开采磷矿石,进一步加快陆地磷的循环。
人类活动对硫循环的干扰:(1)含硫煤和石油燃烧产生的SO2约占人类活动向大气排放的SO2总量的2/3;(2)石油的炼制、硫化物矿石的冶炼等排放的废气中也含有大量SO2,进入大气后不仅对动植物产生危害,同时经氧化形成酸雨后,会对土壤和植被产生大面积的破坏。 5、推导分异结晶作用模型
一个包含不同组分总摩尔数为n的有限岩浆房,其中有y摩尔微量元素i(如Ni)。 体系中i的摩尔分数为Xi=y/n。
当一种含i的矿物结晶时,如果每个相继晶体内层来不及与残余熔体保持平衡,或由于i在晶体中扩散缓慢,或由于晶体下沉使晶体每个相继内层未能与残余熔体保持平衡。在一个短时间之后,n变为n-dn, y变为y-dy, 此时晶体与熔体中i的摩尔浓度分别为: Xi晶体=dy/dn Xi熔体=(y-dy)/(n-dn) (4.11) i为微量元素服从亨利定律, 据分配定律:
Xi晶体=dy/dn=KDXi熔体 (4.12) dy/dn可直接用Xi熔体表示。4.11右边,相对y,dy可忽略不计,相对于n,dn可忽略不计。有: Xi熔体=y/n,所以 y=n·Xi熔体 上式两边对n微分:
dy/dn=ndXi熔体/dn+Xi熔体 将4.12代入上式得:
KDXi熔体=ndXi熔体/dn+Xi熔体 (4.13) 整理后:
·dXi熔体=(1/n)·dn (4.14)
如果在结晶过程中KD为常数,对上式在Xi0和Xi熔体之间以及初始熔体量n0和任何时刻n值之间积分,得出分异结晶过程中该微量元素浓度的总体变化:
(4.15)
(KD-1) (4.16)
(n/n0)为残余熔体占原始熔体的百分数,以F表示, 1-F反映岩浆的结晶程度, 有: Xi熔体=Xi0· F(KD-1) (4.17)
上式就是瑞利分馏定律(Rayleigh fractionation law)。 Xi熔体是残余岩浆中微量元素i的摩尔浓度, Xi0为初始母岩浆中i的摩尔浓度, KD为i在晶体和熔体之间的分配系数。将式4.17代入式4.12得出Tr在晶体中浓度随F变化的关系式: Xi晶体=KD Xi0F(KD-1) (4.18) 岩浆结晶形成一种以上的矿物,用总分配系数D代替KD: Xi熔体=Xi0F(D-1) (4.19) Xi晶体=DXi0F(D-1) (4.20)
8.根据下图分别描述部分熔融和结晶分异作用过程中元素在熔体相中的浓度CL与F和D的关系。 Cil/Ci0=1/[D(1-F)+F]
① 熔融程度低时, F→0, Cil/Ci0→1/D, 形成熔体中Tr富集或贫化程度最大。 熔融程度很低时D??1的不相容元素富集达到最大。 如果知道某Tr在低度部分熔融岩浆中浓度和D值, 据方程估计该元素在源区中浓度。
随F增大, 熔体中Tr富集或贫化程度减小。当F→1, Cil/Ci0=1。 熔体中元素浓度完全与母岩中原始浓度趋于一致。 ② D<1的不相容元素在形成熔体中富集, 最大富集浓度不会超出D=0的曲线, D=0时, Cil/Ci0=1/F, 与分异结晶一致, 部分熔融的开始相当于结晶分异的结束。
③D>1的相容元素在部分熔融形成的熔体中贫化。 与分异结晶不同, 部分熔融中相容元素浓度随熔融程度(F)增大缓慢增大; 而在分异结晶中,相容元素随结晶程度增大(F减小)在残余岩浆中迅速贫化
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