氦同位素地球化学

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稀有气体地球化学的研究进展专题教学PPT-PPT精品文档

大陆火山岩及地幔包体相对于大洋，大陆火山岩及地幔包体的稀有气体研究工作开展较晚，但已遍及世界各大洲。Perez(2019)在西班牙层火山岩中测到3He/4He值为 5.97~8.21 Ra；在美洲大陆，Reid等(2019)在美国西南地区大陆玄武岩中得到5.5~7.7 Ra的3He/4He值。结合早期研究，表明大陆地幔具有与大洋地幔相似的He同位素组成，但变化范围略为宽广。
稀有气体地球化学研究进展
稀有气体，即氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪 (Kr) 、氙(Xe)和氡(Rn)，又称惰性气体，系指化学元素周期表中的零族元素，以化学性质不活泼和在地球中含量稀少为特征。正由于它的化学惰性和少的含量，稀有气体被发现、研究和应用都较晚。
一、稀有气体同位素在地质中的研究现状

OIB(洋岛区)目前已对若干较MORB区3He/4He高端元值的地区的稀有气体作了研究，这些地区均属热点区，大洋中的热点区即洋岛区(OIB)，如Hawaii，Iceland，Samoa， Galapagos等地区，它们代表地幔羽或下地幔源的岩浆喷出，以具高的3He/4He值为特征(某些热点区3He/4He值变化极大，如Galapagos区变化于6.9~27Ra间(Kurz，2019)。最近， Hilton(2019)在Iceland发现37Ra以上的3He/4He值，为已知热点区的最高值。 Poreda等(1992a)发现Samoa区的20Ne/22Ne值大于11.30，相似的比值也见于Reunion(Staudacher等，1994)等地区。结合MORB区，表明整个地幔具有较高的20Ne/22Ne值。
40Ar/36Ar

中国东部幔源包体的40Ar/36Ar值较低，为 251~2325，其中大于1000者不足11%，总体上明显低于MORB和OIB，与美国西部等大陆边缘的幔源岩类似，也与大洋沟弧系类似；与其它大陆比较，中国东部幔源包体的低40Ar/36Ar特征尤为突出。

[氦同位素在地质化验中的应用]氦的同位素有哪些

[氦同位素在地质化验中的应用]氦的同位素有哪些目前，氦同位素己经成为了地质科学家研究地质变化的重要方式之一，通过氦同位素研究可以得出区分地内、地外物质，陨石起源，判别石油天然气成因；另外，氦同位素研究还是划分陨石类型，陨石暴露年龄，示踪陨石撞击事件，区分地慢类型，地慢流体成矿原因以及追踪地层深处大断裂活动的重要手段。

我国对于氦同位素在地质化验方面的研究起步较晚，没有成熟的技术，更没有先进的仪器。

随着经济技术的发展，我国科学院兰州地质研究所建立了国内第一家氦同位素气体样品分析地质矿物质的方法，主要用于氦同位素在石油、天然气化验方面的研究。

本文以氦气同位素化验为例详细介绍了固体样品加热-熔样分析方法，并简单列举了氦同位素在地幔化验中的应用。

二、地质化验中氦同位素的测量方法氦同位素可以分析气体样品进行分析，也可以分析固体样品，但固体、液体样品和气体样品的处理方法及进样方法是不一样的，但首先都要采用基本相同的方法把氦惰性气体纯化和分离。

下面我们以氦气同位素化验为例详细介绍一下固体样品的加热-熔样分析方法。

2.1样品的处理对于固体样品，处理较多的就是单矿物或全岩样品，它们都可用于氦气同位素分析，但在处理之前一定得保证样品新鲜、有代表性。

对于这类样品一般采用压碎法分析，首先将大块样品破碎至直径在6mm以下的小颗粒，用蒸馏水冲洗三遍，以除去样品吸附在表面的杂质。

再将样品放至丙酮液体中，用超声波超洗20-30分钟，以便彻底除去样品裂隙和表面中的有机质等杂质，清洗后将样品放置在105℃的烘箱中烘干。

最后，称取500mg左右的样品六份，分别装入样品装样器中，将装样器接回系统，抽真空，检查真空情况，确保系统密封良好。

当样品为细粒或粉末样品时，应该先用铝箔包好后再放到树型装样器中。

缠上加热丝，于100oC，加热去气24小时。

值得注意的是，固体样品中的碳酸盐、硫化物等成分在加热熔融过程中会分解成大量的活性气体释放出来，从而影响惰性气体的纯化分离。

第九节稀有气体同位素

（一）在内生矿床方面的应用
王义天等研究了小秦岭金矿的黄铁矿、王义天等研究了小秦岭金矿的黄铁矿、黄铜矿和方铅矿等矿物的氦同位素组成，方铅矿等矿物的氦同位素组成，结果多数黄铁矿样品的R/Ra 变化范围在0 36— 86之间，样品的 R/Ra变化范围在 0.36—1.86 之间，高出地壳氦同位素特征值1 壳氦同位素特征值 1—2个数量级，指示了成矿流个数量级，体中存在幔源氦。体中存在幔源氦。同时所测值又比地幔特征值相对偏低，同时所测值又比地幔特征值相对偏低，指示了流体中壳源氦的普遍存在，体中壳源氦的普遍存在，因此本区成矿流体中的氦是地幔和地壳氦的混合产物。氦是地幔和地壳氦的混合产物。
(2) 中部含油气区。该区介于太行山一武中部含油气区。陵山和贺兰山一龙门山两大构造地球物理梯度带之间，自北而南包括鄂尔多斯、理梯度带之间，自北而南包括鄂尔多斯、四川和百色3个含油气盆地。四川和百色3个含油气盆地。本区氦同位素组成的特征是 3He/4He 值基本都为10-8 ， He值基本都为 10 是典型壳源放射性成因氦。是典型壳源放射性成因氦。该区是中国构造最稳定的地区。构造最稳定的地区。由于本区稳定而与地幔的连通性差，地幔的连通性差，氦气基本为一元地壳放射性成因而无幔源氦的加入。放射性成因而无幔源氦的加入。
美国西部的Sacramento 盆地天然气被认美国西部的 Sacramento盆地天然气被认为是受俯冲作用影响的无机成因气田，为是受俯冲作用影响的无机成因气田，其 3He/4He=0.11—2.76Ra, CH4/3He 达 He=0 11— 76Ra, 109—1011 ，显示壳源有机组分对气田的贡献；

12 稀有气体同位素地球化学

稀有气体元素是在1894—1900年间陆续发现年间陆续发现稀有气体元素是在的。 Argon，意为“懒惰”的意思，中译名为” ，意为“懒惰”的意思，中译名为” 氩”。 Helium，意为“太阳元素” ，中译名为，意为“太阳元素” “氦” 。 Krypton，即“隐藏”之意，它隐藏于空气隐藏”之意，，中多年才被发现，中译名为“ 中多年才被发现，中译名为“氪” 。
Neon，意为“新的”，即从空气中发现的，意为“新的” 新气体，中译名为“ 新气体，中译名为“氖”。 Xenon，意为“陌生的”，即人们所生疏的，意为“陌生的” 气体。中译名为“ 气体。中译名为“氙”。 Radon，意为“放射的”，中文音译成，意为“放射的” “氡” 1991年，全国自然科学名词审定员会公布年化学名词》中正式规定，的《化学名词》中正式规定，把惰性气体改称为稀有气体。其理由在于惰性气体的改称为稀有气体。惰性”是相对的。 “惰性”是相对的。
不同构造环境幔源样品He同位素不同构造环境幔源样品He同位素 He
正由于它的化学惰性和少的含量，正由于它的化学惰性和少的含量，稀有气体被发现、研究和应用都较晚。体被发现、研究和应用都较晚。随着分析测试技术水平的提高，人们对稀有气体的测试技术水平的提高，物理化学性质有了较深的认识。物理化学性质有了较深的认识。近三四十年来，近三四十年来，稀有气体同位素地球化学作为地球化学的一个分支，作为地球化学的一个分支，在地质领域研究与应用日广，特别是在地球起源、形成、究与应用日广，特别是在地球起源、形成、演化以及岩矿成因、来源的研究中被广泛演化以及岩矿成因、应用。应用。
3He, 21Ne（宇宙射线生氦氖）（宇宙射线生氦氖）
计算火山
岩的暴露年龄及侵蚀率；岩的暴露年龄及侵蚀率； 4He/40Ar*(放射源讨论岩浆房深度；放射源)讨论岩浆房深度放射源讨论岩浆房深度； 40Ar/36Ar等用于大气混染程度分析，等等用于大气混染程度分析，等用于大气混染程度分析等。

同位素地球化学

δ值
研究分析表稳定同位素组成常用δ值表示，δ值指样品中某元素的稳定同位素比值相对标准（标样）相应比值的千分偏差。其公式为□δ值能清楚地反映同位素组成的变化，样品的δ值愈高，反映重同位素愈富集。样品的δ值总是相对于某个标准而言的，同一个样品，对比的标准不同得出的δ值各异。所以必须采用同一标准；或者将各实验室的数据换算成国际公认的统一标准，这样获得的δ值才有实际应用价值。比较普遍的国际公认标准为：①SMOW，即标准平均海洋水，作为氢和氧的同位素的国际统一标准；② PDB，是美国南卡罗来纳州白垩系皮狄组地层内的似箭石，一种碳酸钙样品，用作碳同位素的国际统一标准，有时也作为沉积碳酸盐氧同位素的标准； ③CDT,是美国亚利桑纳州迪亚布洛峡谷铁陨石中的陨硫铁，用作硫同位素的国际统一标准。稳定同位素实验研究表明，大多数矿物对体系（矿物-矿物）或矿物-水体系，在有地质意义的温度范围内,103ln□值与T 2成反比,T 为绝对温度。
模型③利用放射性同位素的衰变定律建立一套有效的同位素计时方法，测定不同天体事件的年龄，并作出合理的解释，为地球和太阳系的演化确定时间坐标。
根据同位素的性质，同位素地球化学研究领域主要分稳定同位素地球化学和同位素年代学两个方面。稳定同位素地球化学主要研究自然界中稳定同位素的丰度及其变化。
分馏系数
稳定同位素地球化学
稳定同位素地球化学：
同位素地球化学的一个研究领域。主要研究自然界中稳定同位素的丰度及其变化规律，并用来解决地质问题。稳定同位素包括放射衰变成因的和非放射成因的，如206Pb、207Pb、208Pb、87Sr和143Nd就是分别由238U、 235U、232Th、87Rb和147Sm放射衰变而形成的稳定同位素；而H、C、O、S的同位素如1H、2H、12C、13C、16O、 17O、18O、32S、33S、34S、36S则是天然稳定同位素。由于H、C、O、S的原子序数小于20，所以其同位素又可称为轻稳定同位素。稳定同位素丰度发生变化的主要原因是同位素的分馏作用。

氦同位素研究简介

三、氦同位素的应用研究
.研究陨石起源演化研究陨石起源演化， 1 .研究陨石起源演化，示踪陨石撞击事件，区分地内、地外物质。事件，区分地内、地外物质。 .划分地幔类型研究壳幔相互作用、划分地幔类型， 2 .划分地幔类型，研究壳幔相互作用、地幔交代作用、地幔流体成矿作用，地幔交代作用、地幔流体成矿作用，判定地幔热柱是否存在。定地幔热柱是否存在。 .探讨地外因素对地球气候环境的影 3 .探讨地外因素对地球气候环境的影预报地震。响，预报地震。
B 地球轨道偏心率
E 地外3He通量 He通量宇宙尘通量与地球轨道参数之间的关系
磷灰石的（U-Th）/ He年磷灰石的（）年龄测定与热年代学
磷灰石富含铀、磷灰石富含铀、钍，是（U-Th）/ He法）法定年的理想矿物。但其封闭温度很低，定年的理想矿物。但其封闭温度很低，只有 75℃。 ℃ Zeitler和Wolf等利用磷灰石的这一特性和等利用磷灰石的这一特性开展磷灰石的低温热年代学研究。开展磷灰石的低温热年代学研究。 House（1998）根据磷灰石的（U-Th）/ （）根据磷灰石的（） He定年法研究了美国加利福尼亚内华达山脉定年法研究了美国加利福尼亚内华达山脉的地形形成历史。的地形形成历史。
251.4Ma前，在P-T界线附近发生了大规模前界线附近发生了大规模地生物灭绝事件，的海洋生物，地生物灭绝事件，使90%的海洋生物，70% 的海洋生物的陆地脊椎动物和绝大部分陆地植物灭绝。的陆地脊椎动物和绝大部分陆地植物灭绝。这次灭绝事件可能与某个灾变事件有关。这次灭绝事件可能与某个灾变事件有关。可能原因有：陨石撞击、大规模火山喷发、可能原因有：陨石撞击、大规模火山喷发、海洋缺氧和气候变化等。海洋缺氧和气候变化等。 Becker （2001）在梅山和日本）在梅山和日本Sasayama P-T界线粘土层中发现了富勒烯（C60~C200）。界线粘土层中发现了富勒烯（界线粘土层中发现了富勒烯富勒烯中的He的比值高达10 富勒烯中的的3He/4He比值高达 -4，与碳比值高达质球粒陨石相似，质球粒陨石相似，表明陨石撞击可能是引起生物绝灭的原因。生物绝灭的原因。

氦同位素研究

氦同位素研究
氦同位素研究是一个重要的领域，涉及对氦元素的不同同位素的研究。

以下是一些关于氦同位素研究的主要方面：
自然分布：研究氦同位素在地球和宇宙中的分布情况。

这可以帮助了解地球的形成和演化、恒星的核聚变过程以及宇宙物质的组成。

同位素比值：分析氦的不同同位素之间的比值，例如^4He（氦-4）和^3He （氦-3）的比例。

这些比值可以提供关于地质过程、核聚变反应和天体物理学的信息。

地球科学：在地球科学中，氦同位素被用于研究地球的内部结构、地幔的演化以及火山活动等。

它们可以揭示地球内部的热源和物质传输过程。

核聚变研究：氦同位素在核聚变研究中起着关键作用。

了解核聚变过程中氦的产生和演化对于开发清洁能源和理解恒星的能量产生机制非常重要。

天体物理学：通过研究恒星、行星和星际介质中的氦同位素，科学家可以更好地了解宇宙的形成和演化历史，包括恒星的生命周期、星系的化学演化等。

实验技术：发展和改进用于测量氦同位素的实验技术，以提高测量的精度和准确性。

这包括质谱仪、光谱学方法和其他分析技术。

应用领域：氦同位素的研究在许多领域有实际应用，如地质勘探、核工业、气球和飞艇的填充气体等。

氦同位素研究为我们提供了深入了解地球、宇宙和核聚变等领域的重要工具。

它有助于揭示宇宙的奥秘、地球的内部过程以及开发新能源技术。

随着技术的进步和研究的深入，对氦同位素的研究将继续为科学领域带来新的发现和理解。

如果你对特定的氦同位素研究问题或应用有更具体的兴趣，我可以提供更详细的信息和相关研究进展。

氦气同位素示踪研究与应用

氦气同位素示踪研究与应用在过去几十年里，氦气同位素示踪（helium isotope tracing）已经被用于地球科学的各个领域中，包括地球化学、气候学、景观生态学和构造地质学。

心原理是利用大气中比基础氦气多一个氢原子组成的氦气同位素，比如氦-3（^3He）或者氦-4（^4He），来示踪和研究地表和地下的水以及空气流动的过程。

种研究方法已经在诸多方面中取得巨大的成功，尤其是在了解区域水循环历史、地质构造分析、地表水污染预测以及水资源评估等应用中，取得了显著成就。

首先，氦气同位素示踪技术可以用来研究地表水的运动历史，比如探讨雨水表面运移、产流转移以及地下水循环变化等。

时，氦气同位素也可以示踪水文地质构造变化以及示踪河流滑移路径，这可以帮助我们更好地理解地表水循环的变化，从而增强我们在开发水资源的能力和为公众提供更可靠的水资源管理服务。

此外，氦气同位素示踪也在水污染防治中发挥了重要作用。

例如，在城市地下水污染的源头查明和溯源方面，氦气同位素比其他比较常用的水化学成分和污染物示踪技术有更强的敏感性和及时性。

时，氦气同位素示踪技术还可以量化地探讨污染源与入渗区间的水物质淋溶和迁移距离，从而有助于绿色保护政策的制定和实施。

最后，氦气同位素示踪还可以用来评估地表水资源，比如可以检测和研究地表水资源的可利用性和可持续性，估算地表水的时空分布特征，以及研究地表水源-汇关系等。

时，氦气同位素也可以用来研究和考察流域水污染水质恢复情况，这有助于评估河流水质恢复的效果和流域水资源的可持续利用。

总之，氦气同位素示踪技术在研究地表水循环过程、水污染溯源以及评估水资源等方面均有显著成就。

种技术的发展和应用，将更有力地帮助我们探讨水资源利用的新方法，促进水资源的合理分配和水环境的持续可持续发展。

氦的同位素

氦-3是氦的稳定同位素，氦 isotope，也称为氦-3，是氦中最稳定的同位素，其原子量为3。

主要以其稳定性而著称，它具有几乎没有衰变的特征。

它最初由普朗克通过将钚-238和氘反应发射质子的方法发现，它的原子量很小，只有3，是氦的所有同位素之中最稳定的。

尽管它的同位素组合为3：1，但只有6.5％的氦元素组合是氦-3。

由于它是氦元素中最稳定的同位素，因此它只能在核反应中被分离出来。

它的最常见的应用之一就是制备氦-3氩离子体质量分选器（ MSF ）。

氦-3也可以用作放射性注射物，以治疗多发性硬化症、恶性肿瘤、神经性头痛和其他神经系统疾病。

它被充入核磁共振成像（MRI）以及具有仪器的诊断和研究应用。

此外，它也可以被用来研究气候变化、冰原及臭氧层的历史记录、漂浮物的海洋化学反应和控制海洋生态系统。

此外，氦-3也可以用于追踪血液流动，观察肝脏疾病和心脏疾病的研究，早期诊断和检测手术后远程肿瘤，监测癌症的转移，调查视觉系统疾病，以及协助手术时的全身静脉阻断和造影解剖。

总而言之，氦-3是一种非常有用的重要元素，可应用于许多不同的领域，尤其是在医学上。

它具有稳定性，可用于检测和诊断多种疾病，以及基础和应用研究。

地球化学中的元素和同位素地球化学

地球化学中的元素和同位素地球化学地球化学是一个研究地球物质中元素、同位素分布和演化的学科。

元素是构成地球物质的基本物质，同位素则是同一元素中质量数不同的不同原子核。

元素和同位素的地球化学分析可以帮助我们了解地球的演化历史、地球环境变化、地质过程等多个方面。

一、元素的地球化学元素是地球化学研究的基本单位，地球上的元素分布受制于地球的演化历史和物质组成。

总体而言，地球表层分布的元素可以分为地壳元素、海洋元素和大气元素。

地壳元素是地壳中丰富的元素，包括氧、硅、铝、铁、钙等等，它们占到地壳质量的99%以上。

其中最丰富的是氧元素，它占地壳中质量的46.6%，其次是硅元素，占28.2%。

地壳元素的绝大部分都是宇宙尘埃在地球形成过程中沉积下来的，也有部分来自于岩浆的分异作用和地球内部的物质漏失。

海洋元素主要包括钠、氯、镁、钙等，以及微量元素如铬、钴、铜、锌、铅等。

这些元素常常被沉积在海洋底部的海底泥中，它们的含量一般很低且难以采集分析。

大气元素包括氢、氧、氮、碳以及其他的惰性气体。

其中氧和氮占了大气元素的绝大部分，占比分别为21%和78%。

大气元素是通过地球大气层的物理、化学和生物过程不断循环传输的，它们对地球环境的影响也很大。

二、同位素地球化学同位素是同一元素中质量数不同的不同原子核，同位素地球化学就是研究地球物质中同位素分布和演化的学科。

同位素地球化学的核心是同位素分析技术，它包括同位素质谱分析、放射性同位素年代学和同位素示踪技术。

同位素质谱分析是一种高精度的技术手段，它可以对地球物质中同位素的含量进行精确定量分析。

例如，氧同位素的分析可以用来研究古气候变化，硫同位素的分析可以用来追踪地球物质的来源和演化历史，铅同位素的分析可以用来研究地球内部物质演化和大气污染状况等。

放射性同位素年代学是利用放射性同位素的半衰期来测定物质年龄的技术手段。

不同放射性同位素的半衰期不同，因此可以用来测定不同时间尺度的物质年龄，例如，碳-14同位素可以用来测定古代有机物的年代，铀-铅同位素可以用来测定地球地质历史上的时间尺度。

《地球化学》期末考试要点精炼版

浓度克拉克值指某元素在某一地质体中的平均含量与克拉克值的比值，表示某种元素在一定的矿床、岩体或矿物内浓集的程度。

亲氧元素：：有惰性气体的电子层结构，即离子的最外电子层具有8电子惰性气体型（s2p6）的稳定结构，电负性较小，与氧形成高度离子键的元素。

亲硫元素有18或18＋2的外电子层结构，电负性较高，与硫形成高度共价键的元素。

相容元素：是指在矿物-岩浆分配过程中主要富集在矿物中的元素。

不相容元素：是指在矿物-岩浆分配过程中主要富集在岩浆中的元素。

高场强元素：离子半径小，离子电荷高，离子电位π﹥3，难溶于水，化学性质稳定，非活动性的元素。

大离子亲石元素：例子半径大，离子电荷低，离子电位π＜3，易溶于水，化学性质活泼，地球化学活动性强的元素。

元素的地球化学迁移：当元素赋存状态发生变化的同时，伴随有元素的空间位移和元素组合变化，称为元素的地球化学迁移。

同位素分馏系数：是表示在体系的不同部分同位素丰度的变化关系，指示同位素交换反应是否达到平衡的参量。

衰变定律：在封闭体系中，单位时间内衰变的原子数与现存放射性母体的原子数成正比。

类质同象：指不同的元素或质点占据相同的晶格结点位置，而晶格类型和晶格常数步发生明显变化的现象。

八位体择位能：同一离子八面体配位的晶体场稳定能与其四面体配位的晶体稳定能之差称为共同离子效应：在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物有相同离子的易溶化合物时，使原难溶化合物的溶解度降低。

盐效应：当溶液中存在易溶盐类时，溶液的含盐度对元素的溶解度有影响。

溶液中易溶电解质的浓度增大，导致其他溶解度增大的现象。

微量元素：元素在所研究客体(地质体、岩石、矿物等)中的含量低到可以近似地用稀溶液定律描述其行为，该元素可称为微量元素。

特点：在体系中含量低（<0.1%），通常不形成自己的独立矿物，其行为服从稀溶液定律和分配定律。

在不同条件下演化规律基本一致，可以指示物质的来源和地质体的成因。

常量元素：体系中元素含量高（>0.1%），通常以独立矿物形式存在，其行为服从相律和化学计量比。

氦同位素研究简介56页PPT

拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。 ——左
氦同位素研究简介•Fra bibliotek6、黄金时代是在我们的前面，而不在我们的后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚的工人总是说工具不好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎能克服任何恐惧。因为，请记住，除了在脑海中，恐惧无处藏身。-- 戴尔．卡耐基。
56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿

《地球化学》练习题2

恩《地球化学》练习题第一章太阳系和地球系统的元素丰度（答案）1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。

2.简述太阳系元素丰度的基本特征。

3.说说陨石的分类及相成分的研究意义.4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？5.讨论陨石的研究意义。

6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？7.阐述地球化学组成的研究方法论。

8.地球的化学组成的基本特征有哪些？9.讨论地壳元素丰度的研究方法。

10.简介地壳元素丰度特征。

11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。

14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法。

15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律。

第二章元素结合规律与赋存形式（答案）1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？2.简述类质同像的基本规律。

3.阐述类质同像的地球化学意义。

4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。

5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义。

6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异，为什么？第三章自然界体系中元素的地球化学迁移（答案）1.举例说明元素地球化学迁移的定义。

2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。

3.列举自然界元素迁移的标志。

4.元素地球化学迁移的研究方法。

5.水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义。

7.简述元素迁移形式的研究方法。

8.什么是共同离子效应？什么是盐效应？9.天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义？10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响。

11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh，在研究元素地球化学行为方面有什么作用？12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。

12 稀有气体同位素地球化学

稀有气体元素是在1894—1900年间陆续发现年间陆续发现稀有气体元素是在的。 Argon，意为“懒惰”的意思，中译名为” ，意为“懒惰”的意思，中译名为” 氩”。 Helium，意为“太阳元素” ，中译名为，意为“太阳元素” “氦” 。 Krypton，即“隐藏”之意，它隐藏于空气隐藏”之意，，中多年才被发现，中译名为“ 中多年才被发现，中译名为“氪” 。
一、稀有气体同位素地球化学研究现状
稀有气体中，稀有气体中，以He、Ar同位素在地质学中、同位素在地质学中应用最早，范围最广，研究也最深入。应用最早，范围最广，研究也最深入。 He具两种稳定同位素： 3He 和4He 具两种稳定同位素：具两种稳定同位素 Ar有三种稳定同位素：40Ar、38Ar、36Ar 有三种稳定同位素：有三种稳定同位素、、 He、Ar同位素比值被用于追溯岩浆起源、同位素比值被用于追溯岩浆起源、、同位素比值被用于追溯岩浆起源地球分层等问题。目前已对大气、地壳、地球分层等问题。目前已对大气、地壳、上、下地幔等不同来源物质的He、同位素组成下地幔等不同来源物质的、Ar同位素组成有了较为清晰的认识。有了较为清晰的认识。
正由于它的化学惰性和少的含量，正由于它的化学惰性和少的含量，稀有气体被发现、研究和应用都较晚。体被发现、研究和应用都较晚。随着分析测试技术水平的提高，人们对稀有气体的测试技术水平的提高，物理化学性质有了较深的认识。物理化学性质有了较深的认识。近三四十年来，近三四十年来，稀有气体同位素地球化学作为地球化学的一个分支，作为地球化学的一个分支，在地质领域研究与应用日广，特别是在地球起源、形成、究与应用日广，特别是在地球起源、形成、演化以及岩矿成因、来源的研究中被广泛演化以及岩矿成因、应用。应用。

氦3同位素需求量

氦3同位素需求量
氦-3是一种氦的同位素，地球上分布稀少，这种同位素是理想的核能原料，由于没有放射性，不会产生危险的废物。

据估计，月球上蕴藏的氦-3可达百万吨，这些资源的利用将为人类的能源需求提供持久清洁的解决方案，对于地球的能源危机具有重要价值。

尽管从月球上开采氦-3的前景可能看起来很牵强，但月球表面估计有超过一百万公吨的氦-3，这有可能满足地球数千年的能源需求。

然而，实现氦-3核聚变潜力的道路并非没有挑战，其中一个主要障碍是开发一个实用和高效的核聚变反应堆，能够维持氦-3和氘核聚变过程所需的高温和高压。

第九节稀有气体同位素

(2) 中部含油气区。该区介于太行山一武中部含油气区。陵山和贺兰山一龙门山两大构造地球物理梯度带之间，自北而南包括鄂尔多斯、理梯度带之间，自北而南包括鄂尔多斯、四川和百色3个含油气盆地。四川和百色3个含油气盆地。本区氦同位素组成的特征是 3He/4He 值基本都为10-8 ， He值基本都为 10 是典型壳源放射性成因氦。是典型壳源放射性成因氦。该区是中国构造最稳定的地区。构造最稳定的地区。由于本区稳定而与地幔的连通性差，地幔的连通性差，氦气基本为一元地壳放射性成因而无幔源氦的加入。放射性成因而无幔源氦的加入。
美国西部的Sacramento 盆地天然气被认美国西部的 Sacramento盆地天然气被认为是受俯冲作用影响的无机成因气田，为是受俯冲作用影响的无机成因气田，其 3He/4He=0.11—2.76Ra, CH4/3He 达 He=0 11— 76Ra, 109—1011 ，显示壳源有机组分对气田的贡献；
此外，此外，环太平洋等俯冲带地区天然气的研究结果也支持上述壳-幔混合模式:低 3He/4He值的天然气中CH /3He值高达1012， He值的天然气中CH4 He值高达10 而高3He/4He者CH4/3He值却低至108。 He者 He值却低至10
Jean Baptiste等采取大西洋热液流体，发现热 Baptiste等采取大西洋热液流体，液中 3He/4He 达 8.4 Ra ，与大洋中脊玄武岩（MORB）所得结果相似；流体中CH4/3He值为 MORB）所得结果相似；流体中CH He值为也与太平洋相似。 2.6×106，也与太平洋相似。而变化的CH 含量( 而变化的CH4含量(0.4%一1.4%)表明其应包括幔源、洋壳等在内的多个来源。幔源、洋壳等在内的多个来源。 Craig等在对日本Kagoshima湖的研究中， Craig等在对日本Kagoshima湖的研究中，利用 3He/4He 及CH /3He比值的结合讨论，对水下气 He及 4 He比值的结合讨论，体的来源作出了合理的分析。体的来源作出了合理的分析。