自生矿物稀有气体同位素分析纯化新技术
同位素示踪技术在环境科学中的应用研究
同位素示踪技术在环境科学中的应用研究环境科学是研究自然环境与人类活动相互作用的学科。
而同位素示踪技术作为一种先进的分析方法，在环境科学研究中发挥着重要的作用。
本文将从同位素示踪技术的原理、应用案例和发展前景等方面进行论述。
一、同位素示踪技术的原理同位素示踪技术是利用同位素的稳定性和不同元素的相对丰度差异来追踪物质在环境中的转化和迁移过程。
同位素是同一元素的不同质量的原子，其核外电子结构相同，但质量不同。
常用的同位素有氢、氧、碳、氮等。
同位素示踪技术主要通过测量样品中同位素的比例来确定物质的来源和迁移路径。
例如，通过测量水样中氢氧同位素的比值可以揭示地下水与地表水之间的关系；通过测量土壤中碳同位素的比值可以研究土壤有机质的来源和分解过程。
二、同位素示踪技术在环境科学中的应用案例1. 地下水补给来源研究地下水是人类生活和工业生产中重要的水资源，而地下水补给来源的研究对合理管理和保护地下水具有重要意义。
同位素示踪技术可以通过测定地下水中的氢氧同位素比值来确定地下水的补给来源。
例如，在城市区域，通过对地下水水体中同位素的分析，可以确定地下水来自自然降水还是人为排放的污水。
2. 污染源识别与监测环境污染对人类健康和生态系统造成严重威胁，因此污染源的准确识别与监测是环境科学研究的重要课题。
同位素示踪技术可以通过测定污染物中的同位素比值来确定其来源。
例如，利用同位素示踪技术可以确定水源中铅的来源是否为工业废水，从而采取相应的措施进行净化。
3. 生物地球化学循环研究生物地球化学循环是指在生物体和地球环境之间物质和能量的交换过程。
同位素示踪技术可以揭示生物地球化学循环的关键环节，并为生态系统的可持续发展提供理论依据。
例如，通过测量土壤中氮同位素的比值可以研究土壤中氮的转化和迁移过程，从而优化农业种植结构，减少氮肥的使用量。
三、同位素示踪技术的发展前景同位素示踪技术在环境科学研究中的应用越来越广泛，其发展前景非常可观。
Sedex型矿床地质特征及成矿物质来源示踪
38
资源环境与工程
2 010 年
位素组成常常有分组现象。换句话说, 在全矿区范围 内, 矿床的硫同位素组成可能变化很大, 但是, 对于单 个矿体或产于某一地层单元内的独立矿体, 其硫同位 素组成则相当均一。甘肃厂坝铅锌矿床 20个闪锌矿 的硫同位素组成 为 + 11# ~ + 22# ( CD ), 30 个黄铁 矿为 + 8# ~ + 28# 。 19个方铅矿为 - 2# ~ + 22# 。 每一种金属硫化物的 34 S值具有正态分布特征, 说明 成矿过程以一种成矿作用为主, 其它成因的硫的混入 是不重要的。利用共生矿物计 算出系统总硫 值为 + 22# ~ + 25# 。稍轻于泥盆纪海水硫酸盐的硫同位素 组成, 表明其来源于海水硫酸盐在较高温度下的无机 还原。这与矿区重晶石的 34S值为 + 22# ~ + 32# 相 近, 指示其硫直接来源于泥盆纪海水。
矿物成分一般比较简单, 主要的矿石矿物从多到 少依次为黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿
( 斑铜矿和辉铜矿有时重要 )、少量 毒砂、磁铁矿以及 黝铜矿 砷黝铜矿, 脉石矿物主要是石英及碳酸盐、重 晶石、绿泥石和绢云母等 [ 6 ] 。
由于地表热水沉 积物基本属 于快速结 晶堆积产 物, Sedex型矿床结构特征基本为非晶质或隐晶质, 巢 孔构造发育, 伴有水热爆炸的热水沉积物中以热水角 砾岩发育为特征 [ 7] 。由于热水沉积物是一种胶体沉积 物, 其构造特征常为鲕状构造或鞘状构造、管状构造 等; 另外, 纹层构造、浸染状构造亦发育, 例如: 甲马矿 区的矿石结构主要有淀晶结构、溶蚀交代结构、固溶体
S ed ex矿 床中 蚀变 类 型 主 要 为 绿 泥 石 化、硅 化、绢 云母化等。本类 矿床的下盘蚀 变比较明显。H ass等 发现, Sedex型矿床下部补给系统内的蚀变常为硅化, 有时有电气石化、钠长石化, 矿体下盘见白云石化、电 英岩化及绿泥石化 [ 11] 。例如, 澳大利亚 Su llivan矿床 底板沉积物的蚀变主要为电气石化, 顶板蚀变由钠长 石 绿泥石集合体组成; 甘肃厂坝铅锌矿床矿体下盘 蚀变为阳起石化和绿帘石化。
油气运移地球化学示踪研究进展
第３０卷 第６期广东石油化工学院学报Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０２０２０２０年１２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ油气运移地球化学示踪研究进展纪红１，陈湘飞２（１．广东石油化工学院理学院，广东茂名５２５０００；２．中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院，新疆库尔勒８４１００１６）摘要：传统的油气运移地球化学示踪研究主要集中在各种生物标志化合物和含氮化合物。
近年来，油气示踪研究中相关的示踪剂和分析技术呈多样化发展，除咔唑类含氮化合物以外，二苯并噻吩（ＤＢＴｓ）和二苯并呋喃（ＤＢＦｓ）也是良好的运移指标；储层自生矿物、稀有气体同位素和金刚烷等也可用于油气运移示踪，但其机理与应用指标还有待深入研究。
傅里叶变换离子回旋共振质谱（ＦＴ－ＩＣＲＭＳ）技术能够扩大化合物的检测范围，同时避免了传统分离过程对含氮化合物的影响，在油气运移示踪领域显示出广阔的应用前景。
在油气运移示踪研究中，应正视各种方法或示踪剂自身的局限性，加强新的地球化学指标的运用，强调多指标参数的综合运用。
关键词：油气运移；地球化学；含氮化合物；示踪剂；分析技术中图分类号：ＴＥ１２２．１文献标识码：Ａ文章编号：２０９５－２５６２（２０２０）０６－００１９－０５油气具有流动性，它的这种特性使得油气运移成为石油地质综合研究中至关重要但又最薄弱的环节。
但是，烃类流体经连通砂体、断层及不整合面等输导体运移过程中，由于地质色层效应、有机－无机反应的存在，必然造成输导体系中沿烃类运移方向，油气的某些物理、化学指示参数呈现出一定的趋势性变化特征，这为油气运移示踪提供了理论基础。
笔者在进行大量相关资料调研的基础上，对目前国内外油气运移示踪研究现状进行分析总结，并指出了今后油气运移示踪研究要解决的主要问题。
１ 传统的油气运移示踪方法油气运移示踪是油气地球化学家们长期以来所面临的问题，Ａｌ－Ｓｈａｈｒｉｓｔａｎｉ等［１］根据原油中微量元素Ｖ和Ｎｉ含量的变化研究了伊拉克油田原油的垂向运移，而自Ｓｅｉｆｅｒｔ和Ｍｏｌｄｏｗａｎ［２］尝试运用石油成分评估运移距离以来，分子地球化学在油气运移示踪中得到了广泛的应用，色谱－质谱分析技术的发展为分子水平的油气运移地球化学示踪提供了可能，研究的示踪参数主要包括各种生物标志化合物、原油成熟度等。
稀有气体从天然气中深度分离提纯技术进展
稀有气体从天然气中深度分离提纯技术进展稀有气体因其独特的物理和化学性质，在半导体、照明、医疗、科研等多个领域具有不可替代的应用价值。
特别是氦气、氖气、氩气等，它们在高科技产业中的需求量持续增长。
然而，这些稀有气体在自然界中含量极少，主要以痕量形式存在于天然气中，因此，开发高效的从天然气中深度分离提纯稀有气体的技术显得尤为重要。
以下是该领域技术进展的六个关键点概述。
一、前言与背景稀有气体在地球大气中的总含量不足1%，且分布不均，这使得直接从空气中提取成本高昂且效率低下。
相比之下，某些天然气田富含稀有气体，尤其是氦气，这为从天然气中提取稀有气体提供了经济可行的途径。
近年来，随着全球对稀有气体需求的增加，以及对资源高效利用的重视，从天然气中深度分离提纯稀有气体的技术得到了快速的发展。
二、气体预处理技术的创新气体预处理是稀有气体分离的第一步，旨在去除天然气中的杂质，如水汽、硫化物、重烃和其他不凝气体，以保护后续的分离设备并提高分离效率。
当前，膜分离技术和低温冷凝法被广泛应用于预处理阶段，前者利用不同气体分子通过薄膜渗透速率的差异进行分离，后者则通过降温使部分气体凝结排除。
此外，新型吸附材料的研发，如金属有机框架(MOFs)，因其高度可调的孔隙结构和优异的吸附性能，正逐步应用于杂质的精细去除，提高了预处理效率。
三、高效提氦技术的进步氦气是天然气中最具价值的稀有气体之一，其提取技术的突破尤为关键。
传统的氦气提取依赖于低温精馏，该方法虽然成熟但能耗高。
近年来，研究人员探索了新的分离路径，如压力 swing adsorption(PSA)和真空绝热脱附(VSA)技术，它们能以较低能耗实现氦气的富集。
特别是PSA技术，通过周期性改变压力来实现不同气体的吸附与解吸，特别适合氦气的分离。
此外，结合膜分离的复合技术也显示出提高氦回收率和纯度的潜力。
四、稀有气体混合物的精细化分离技术除了氦气，天然气中还含有氖、氩等其他稀有气体，它们的分离提纯同样面临挑战。
矿物流体包裹体中稀有气体的保存能力初探
矿物流体包裹体中稀有气体的保存能力初探张东亮;郑德顺;彭建堂;袁顺达【摘要】查明流体包裹体中稀有气体的保存能力,对于判断其初始组分特征是否因后生作用而发生改变具有重要意义.文章以Ar为例,从扩散动力学角度对稀有气体地球化学研究中常用的矿物中流体包裹体稀有气体的保存能力进行了定量分析和系统比较,计算了Ar在这些矿物中的封闭温度以及不同温度条件下的保存时间,得出相同条件下各矿物对Ar、He等保存能力的大小顺序为:重晶石(天青石)＞黄铜矿＞黄铁矿＞方铅矿＞钾盐＞闪锌矿＞萤石＞黑钨矿＞白钨矿＞绿柱石＞方解石＞石英,其中石英中Ar的封闭温度对矿物颗粒大小变化十分敏感,它会随着晶体颗粒半径的增大而迅速提高,但其扩散速率受温度变化的影响相对较小.这为准确评估不同矿物的流体包裹体中稀有气体信息受后生地质作用的影响程度提供了理论依据,有望促进稀有气体同位素地球化学的发展.%Studies of the retention of noble gases in fluid inclusions from various hydrothermal minerals are necessary for tracing the source of ore-forming fluid by using noble gas isotopic geochemistry. Mainly with Ar as an example, the retention of noble gases in several minerals commonly used to study fluid inclusion geochemistry was quantitatively evaluated and systematically compared with each other in this paper in terms of diffusion dynamics. In addition, closure temperature and preservation time of noble gases in these minerals were also calculated. The result reveals that, under the same conditions, the component characteristics of Ar, He and other noble gases can be preserved in these minerals in order of barite ( = celestite) > chalcopyrite> pyrite> galena> sylvite> sphalerite> fluorite> wolframite > scheelite>beryl > calcite> quartz. It is also indicated that the closuretemperature of Ar in quartz is more sensitive to the change of grain size than that of other minerals and will increase rapidly with the radius of the crystal, but the diffusivity is insensitive to the change of temperature. On such a basis, the authors present a theoretical scale for accurate assessment of variations of noble gas components resulting from post-entrapment processes.【期刊名称】《矿床地质》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】8页(P933-940)【关键词】地球化学;流体包裹体;矿物;稀有气体;保存能力【作者】张东亮;郑德顺;彭建堂;袁顺达【作者单位】中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002;中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037【正文语种】中文【中图分类】P599稀有气体是流体的组成部分,其同位素在地球不同圈层具有明显不同的特征比值(Torgersen et al.,1982;Stuart et al.,1995),因此成为示踪流体来源的灵敏指示剂。
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。
山东地区新生代不同类型幔源样品中稀有气体同位素组成与成因
包 体稀 有气 体 同位 素 研 究 以来 ， 目前 已对 除南 极 大 陆之外 的各 大 陆进行 了幔源包 体 稀有气 体 同位 素组
成 的研 究 （ Ｈｉ ｌ ｔ ｏ ｎ ｅ ｔ ａ １ ． ， １ ９ ９ ３ ；Ｄ ｕ ｎ ａ ｉ ａ ｎ ｄ Ｂ ａ ｕ ｒ ，
１ ９ ９ ５；Ｄｏ ｄ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｂｒ ａ ｎ ｄｏ ｎ， １ ９ ９ ９；Ｍａ ｔ ｓ ｕ ｍｏ ｔ ｏ ｅ ｔ ａ １ ．， ２ ０ ０ ２； Ａｋａ ｅ ｔ ． ａ １ ．， ２ ０ ０ ４； Ｈｏ ｎ ｄ ａ ｅ ｔ ａ ｌ ， ２ ０ ０ ４；
（ 均值为 １ ． ０ ５ Ｒ ａ ） ， 且均低 于相应单矿物 中该 比值 ； 而玄武岩 中 ｎ （ Ｈ ｅ ） ／／ ２ （ Ｈ ｅ ） 值全 为 １ ０ 数量级 ， 与地壳均 值无
异 。各类 幔源样 品中 ｎ （ Ａ ｒ ） ／ｎ （ Ａ ｒ ） 值 无明显差异 ， 介于 ２ ９ ６ ． ４—８ ６ ４ ． ３ ， 高于大气但 远低 于典型 地幔值 。所 获有
限数据 中 ， 不 同类 型样 品 中 ｎ （ Ｎ ｅ ） ／ ｎ （ Ｎ ｅ ） 值均高于大气， 具 幔 源特 征 ， 其 中包 体 全 岩 及 其 单 矿 物 ｎ （ Ｎ ｅ ） ／
ｎ （ Ｎ ｅ ） 值分别为 １ Ｏ ． １ ９～１ ２ ． ４ ２和 １ ０ ． ５ ５～１ １ ． ８ ０ ， 无 明显差异 ； 玄武岩 中该值介 于 １ １ ． ０ ７～１ ３ ． １ ０， 总体高于包体全岩 及其单 矿物。上述 比值特征的差异反 映了不 同类 型幔源样 品各 自不 同的成 因和演化 特征 ： 巨晶和包体 单矿物 中的 轻稀有气体 同位素组成主要反 映了由于古板块俯 冲所导致 的岩 浆源 区地 幔一 大气／ 地壳 的混合 特征 ， 个别样 品中可 能存在 宇宙成因 Ｈ ｅ ； 除单 矿物 中所体现 的源 区混合 特征外 ， 包体 全岩 还存在 放射成 因 Ｈ ｅ ； 而玄 武岩在 喷 出地 表后 丢 失大量地幔稀有气体信息 ， 其同位素组成主要体现 了放射成 因 Ｈｅ 的影响 。 关键词 ： 山东 ； 幔源岩 ；稀有气体同位素 ； 对 比研 究
中国东部上地幔不同类型流体组成及其性质
中国东部上地幔不同类型流体组成及其性质地幔流体是地球内部物质和能量交换最活跃的组分, 在地幔分异演化等过程中发挥着重要作用。
中国东部新生代碱性玄武岩中的地幔捕虏体为岩石圈地幔的残片, 其中气体不易散失而且很少受地表大气的污染, 保留了地幔源区的最直接的信息, 是进行地幔流体研究最直接的样品。
地幔捕虏体中流体的化学组成、稳定同位素及稀有气体同位素组成是认识地幔不同类型流体性质、来源的重要手段。
本文采集了中国东部五大连池、蛟河、辉南、张家口、大方山、六合方山、明溪等地的二辉橄榄岩捕虏体和辉石岩捕虏体, 以二辉橄榄岩捕虏体和辉石岩捕虏体中橄榄石、斜方辉石和单斜辉石为对象, 采用分步加热MAT-271质谱计测定了流体的化学组成, MAT-252和GC-C-Delta-plus XP质谱计测定CO<sub>2</sub>的碳、氧同位素, 以及CO和烷烃的碳同位素, 用Zn还原封管法测定了H<sub>2</sub>O和H<sub>2</sub>的氢同位素、采用MM5400稀有气体质谱计测定了He、Ne和Ar的丰度和同位素组成。
根据地幔捕虏体不同组成矿物在不同温度释出流体化学组成特征、稳定同位素特征及稀有气体同位素特征探讨了中国东部陆下岩石圈地幔流体的类型、性质及来源, 得出以下科学认识: 1.地幔捕虏体中流体组分的赋存形式主要有不同类型的气液包裹体和矿物晶格中混溶的流体。
根据流体包裹体的形态、大小及分布特征可区分出两种类型的流体包裹体: 第一类为早期流体包裹体: 形状规则, 呈球形、卵圆形和负晶形等规则形状, 个体较小（0.005-0.02mm）, 成群产出于矿物的中心或核部, 均一温度为861-1074℃。
第二类为晚期流体包裹体: 形状不规则, 呈树枝状和管状, 个体较大（0.01-0.1mm）, 边部存在一些显微裂缝, 分布于矿物裂隙或边缘。
国土资源部同位素地质重点实验室
国土资源部同位素地质重点实验室朱祥坤;李延河;陈文【摘要】1历史沿革国土资源部同位素地质重点实验室,由中国地质科学院地质研究所和矿产资源研究所共建而成,该实验室的前身为中国地质科学院同位素地质实验室,成立于1958年,是国内最早建立的同位素地质实验室之一.1990年成为原地质矿产部同位素地质开放实验室,2003年改称为国土资源部同位素地质重点实验室.半个多世纪以来,实验室先后建立了钾-氩、氩-氩、铷-锶、铀-铅、钐-钕、铀系不平衡、(铀-钍)/氦等定年方法,氢、氧、硫、氮、锂、硼、镁、铁、铜、锌、钼、钛、硒等同位素测定方法以及稀有气体同位素测定方法.【期刊名称】《岩矿测试》【年(卷),期】2012(031)002【总页数】3页(P379-381)【作者】朱祥坤;李延河;陈文【作者单位】中国地质科学院,北京100037;中国地质科学院,北京100037;中国地质科学院,北京100037【正文语种】中文1 历史沿革国土资源部同位素地质重点实验室，由中国地质科学院地质研究所和矿产资源研究所共建而成，该实验室的前身为中国地质科学院同位素地质实验室，成立于1958年，是国内最早建立的同位素地质实验室之一。
1990年成为原地质矿产部同位素地质开放实验室，2003年改称为国土资源部同位素地质重点实验室。
半个多世纪以来，实验室先后建立了钾-氩、氩-氩、铷-锶、铀-铅、钐-钕、铀系不平衡、(铀-钍)/氦等定年方法，氢、氧、硫、氮、锂、硼、镁、铁、铜、锌、钼、钛、硒等同位素测定方法以及稀有气体同位素测定方法。
同位素地质重点实验室包括中国地质科学院地质研究所同位素地质实验室、北京离子探针中心、中国地质科学院矿产资源研究所同位素地球化学实验室三个行政研究实验室(离子探针中心将另文介绍)。
实验室在同位素实验技术和方法的建立与改进、同位素地质基本理论研究、重大地质基础问题研究方面，作出了许多重要的贡献，在国内地学界有着重大的影响。
国土资源调查方法——区域地质调查的前沿技术
研究区域地壳演化与成岩成矿机理 -1
• （1）获取区域内重要地质体及地质过程的地球化学判
别标志。如蛇绿杂岩、剪切带、隐伏构造、深部构造等， 以及区域地壳演化中的构造—热事件及热历史研究。
• （2）地质体成因类型与形成机制分析。包括各种沉积
建造形成的构造环境，各种侵入岩和喷出岩的物源、构 造背景、形成的物理化学条件、构造演化的地球化学判 别等；
（3）分析区域地球化学异常的元素组合、浓 集系数、衬度、面积等，划分异常等级和类 型，研究其空间分布规律，探讨背景、趋势 等。
（4）开展找矿地球化学和勘探地球化学工作。 采用化探扫面，对区域化探异常进行解剖、 分析，配合矿床地质工作，分析异常源，在 勘探中与勘探工程、地球物理探矿方法配合， 研究矿床、矿体上的矿化分带性、判别标志， 为勘探设计提供重要依据。
万——1：2万化探剖面或面积测量工作。测网采 用GPS测量敷设。工作方法采用土壤测量或岩石 测量。
• 有明显风成沙干扰的地区，土壤测量应在残积层
截取-4——+20目的粒级或-4目的混合粒级。
地球化学勘查方法 -6
• （3）化探资料整理和异常解释
• 1：5万化探野外工作应及时整理各类野外原始资料；
按技术标准编制采样点位图、原始数据图、地球化学 图、地球化学异常图、异常剖析图及其他专题解释图 件。
声波探测分为主动测试和被动测试两种。主动测试所利用 的声波由声波仪的发射系统或槌击、爆炸方式产生；被 动测试的声波则是岩体遭受自然界的或其他的作用力时， 在变形或破坏过程中由它本身发出的。
区域地质调查中的物探方法 -1
区域地质调查中的物探方法的配合应充分 注意异常的定性定量解释和推断的需要， 采用面积测量和剖面测量相结合的方式开 展调查和矿产检查。物探工作应在野外及 时进行物探数据处理和异常的解释推断。 异常的解释推断必须密切结合地质、化探 成果，综合解释。
同位素示踪技术应用于环境地球化学探索
同位素示踪技术应用于环境地球化学探索地球化学是研究地球物质的组成、结构、性质和演化过程的学科领域，对于理解地球系统的运行和了解环境变化具有重要意义。
在地球化学研究中，同位素示踪技术被广泛应用于追踪和分析地球系统中的物质传输、生物地球化学循环和环境污染，为我们提供了丰富的信息和洞察力。
同位素是元素的不同质量核素，其核外电子结构相同，但具有不同数量的中子。
同位素的存在和相对丰度对于了解地球系统中各种过程的动力学和机制至关重要。
同位素示踪技术通过监测和测量物质中同位素的比例变化，可以揭示物质的起源、迁移和转化途径，从而解决许多环境地球化学问题。
首先，同位素示踪技术在探索地下水循环和水资源管理方面发挥着重要作用。
地下水是重要的饮用水和灌溉水源，在地下水资源管理中，了解地下水的补给来源、补给速率和补给路径非常关键。
同位素示踪技术可以通过测量地下水中同位素比例的空间和时间变化，揭示地下水的补给源、补给速率和补给路径。
例如，氧同位素分析可以用于确定地下水的流向和时间。
而氘同位素和放射性同位素碳-14可用于确定地下水的年龄和补给速率。
这些信息对于有效管理和保护地下水资源至关重要。
其次，同位素示踪技术在研究生物地球化学循环和生态过程中的应用也十分重要。
地球上的生态系统通过不同的过程使元素在生物和非生物圈之间循环，而同位素示踪技术可以帮助我们追踪这些元素的转化途径和速率。
例如，氮同位素示踪技术可以揭示土壤氮的来源和去向，了解氮的生物转化过程。
同时，碳同位素示踪技术可以帮助我们了解碳的吸收和释放过程，研究为什么一些地区的土壤可以有效固碳。
这些研究有助于我们预测和应对生态系统对气候变化和人类活动的响应。
此外，同位素示踪技术在环境污染研究中也发挥着重要作用。
环境污染是一个全球性问题，会对生物和人类健康造成重大影响。
同位素示踪技术可以用于追踪和量化污染物在环境系统中的迁移和传播过程，帮助我们了解污染源的类型和来源，以及污染物在环境中的生物转化和降解机制。
藏南邦布大型金矿成矿流体He-Ar-S同位素组成及其成矿意义
藏南邦布大型金矿成矿流体He-Ar-S同位素组成及其成矿意义韦慧晓;孙晓明;翟伟;石贵勇;梁业恒;莫儒伟;韩墨香;易建洲【摘要】邦布金矿床位于青藏高原雅鲁藏布江结合带东段南侧,矿体受大型脆-韧性剪切带的次级断裂控制,其一系列地质地球化学特征显示该矿属于造山型金矿.其含金石英脉中黄铁矿的流体包裹体3He/4He=0.174～1.010Ra,40Ar/39Ar=311.9～1724.9,矿物δ34S=2.8‰～4.7‰,平均3.6‰;围岩中不含金黄铁矿流体包裹体3He/4He=0.01137Ra40Ar/39Ar=1709.7,矿物占δ34S=6.5‰,显示邦布金矿成矿流体主要由地壳流体组成,但其中有地幔流体的加入,幔源He占2.7%～16.7%.由壳幔相互作用导致的幔源流体的加入是邦布金矿重要的成矿条件.在印度板块与欧亚大陆板块碰撞过程中,形成切穿地壳的纵向剪切带,深源地幔流体上升,与地壳来源的富CO2流体混合,由于温度和压力下降和流体沸腾导致含金硫化物和石英结晶,并在其次级断裂构造中形成邦布金矿体.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2010(026)006【总页数】7页(P1685-1691)【关键词】He-Ar-S同位素;壳幔相互作用;造山型金矿;邦布大型金矿;藏南【作者】韦慧晓;孙晓明;翟伟;石贵勇;梁业恒;莫儒伟;韩墨香;易建洲【作者单位】中山大学地球科学系,广州,510275;中山大学地球科学系,广州,510275;中山大学海洋学院,广州,510006;广东省海洋资源与近岸工程重点实验室,广州,510275;中山大学海洋学院,广州,510006;广东省海洋资源与近岸工程重点实验室,广州,510275;中山大学海洋学院,广州,510006;广东省海洋资源与近岸工程重点实验室,广州,510275;中山大学海洋学院,广州,510006;广东省海洋资源与近岸工程重点实验室,广州,510275;中山大学地球科学系,广州,510275;中山大学地球科学系,广州,510275;西藏自治区地质矿产勘查开发局区域地质调查大队,拉萨,851400【正文语种】中文【中图分类】P618.51位于藏南的邦布金矿是继马攸木之后西藏发现的又一个大型金矿床，以其独特的成矿地质背景和较高的金储量而引起了国内外矿床学研究者的重视。
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。
古生物学中的同位素分析技术
古生物学中的同位素分析技术同位素分析技术是古生物学中一种常用且重要的方法，通过研究古生物遗骸或化石中所含的同位素元素，可以揭示地球历史、生物演化以及环境变迁等重要信息。
本文将介绍同位素分析技术的原理、应用以及未来的发展方向。
一、同位素分析技术的原理同位素分析技术是基于同位素的不同质量存在于自然界中的原理。
同位素是指同一元素的原子，但其核内的中子数不同，从而导致原子质量不同。
同位素分析技术主要依靠同位素稳定性、丰度以及同位素比值的变化来推断古生物样本中的信息。
在同位素分析技术中，最常用的同位素包括碳同位素、氧同位素、氮同位素等。
比如碳同位素分析技术通过测量化石或遗骸中的碳同位素比值，可以推断生物体所处的环境或食物链的位置。
氧同位素分析技术则可以揭示古水体温度、气候变化以及生物生活环境等方面的信息。
二、同位素分析技术的应用1. 古生态环境重建：同位素分析技术可以通过分析化石或遗骸中的同位素比值，重建古生态环境。
比如通过氮同位素分析技术可以确定古生物的食物来源以及食物链的结构；通过碳同位素分析技术可以推断古生物所处的生态系统类型等。
2. 生物演化研究：同位素分析技术在揭示生物演化过程中也发挥着重要作用。
例如，通过分析化石中的氧同位素信息，可以了解古生物的呼吸方式以及生活环境的变迁；通过碳同位素分析可以研究古生物的饮食习性，进而推断其进化适应策略等。
3. 古气候变迁研究：同位素分析技术对于理解古气候变迁也具有重要意义。
通过分析古代地层中的同位素比值，可以推断不同时期的气候变迁情况。
比如氧同位素分析可以揭示古水体温度和冰期间气候变化的信息。
三、同位素分析技术的发展方向目前，随着科学技术的进步，同位素分析技术也在不断发展和完善。
未来的发展方向主要包括以下几个方面：1. 高精度和高分辨率分析：随着仪器设备的改进，同位素分析技术将会更加精细化，能够提供更高精度和高分辨率的分析结果，进一步细化对古生物样本中的同位素元素的研究。
岩石和矿物中氧同位素组成分析制样装置改进及分析方法
Vol. 38 No. 1Mar. 2021第38卷第1期2021年3月世界核地质科学World Nuclear GeoscienceDOI ： 10・3969/j ・ issn. 1672-0636・2021 ・01・011岩石和矿物中氧同位素组成分析制样装置改进及分析方法张建锋，刘汉彬，金贵善，韩娟，石晓，李军杰，张佳，郭东侨（核工业北京地质研究院，北京100029）［摘要］对五氟化漠法氧同位素组成样品制备装置进行改进并对分析方法进行优化。
改进的样品制备装置包含12个镍反应器,可完成12件氧同位素样品制备，提高了制备效率;采用O 作为工作气体 对样品中的氧同位素组成进行测定，避免了向CO 2转化过程中潜在的氧同位素分馏,还可同时获取啄18O 与啄17O 值;通过5A 分子筛直接对O 2进行吸附，提高了收集效率;采用电容真空规对提取的O 2进行产率测量，确定了制样装置中石英单矿物质量与O 2压强之间的线性关系。
以国家标准物质GBW 04409、石 英单矿物以及花岗岩地质样品为参考，在改进的装置上进行氧同位素样品制备分析，其分析精度分别为0. 09%。
、0. 09%。
和0. 10%。
，均优于0. 2%。
,标准物质啄18 O VSMOW 的测量平均值为11. 09%。
,在误差范围内与标准值11. 11%相吻合。
样品制备效率及分析结果表明:改进的氧同位素样品制备装置及分析方法测量 结果准确。
［关键词］氧同位素组成；五氟化溴法；制备装置；5A 分子筛；产率［中图分类号］TL94 ［文献标志码］A ［文章编号］1672 0636（2021）01 0097 09Improvement of analysis device and method of oxygen isotopiccompositions in rocks and mineralsZHANG Jianfeng , LIU Hanbin , JIN Guishan , HAN Juan , SHI Xiao , LI Junjie ,ZHANG Jia , GUO Dongqiao（Beijing Research Institute of Uranium Geology , Beijing 100029, China ）Abstract : Based on the traditional analysis method and sample preparation device of oxygen isotopic compositions by BrF s , some improvement has been made to optimize the analysismethod and the sample preparation device. The improved sample preparation device includes12 nickel reactors which has enhanced the preparation efficiency. O is used as working gas to determine the oxygen isotopic compositions of the samples, that not only avoids possible isotopefractionation during the conversion of O to CO ? , but also obtains 啄18 O and 啄17 O valuessimultaneously . Due to the use of 5A molecular sieves to absorb O ： , the collection efficiency isimproved. Capacitance diaphragm vacuum gauge is used to measure the yield of O , and the［基金项目］国家重点研发计划项目“华南热液型铀矿基地深部探测技术示范”（编号：2017YFC0602600）、“相山大型铀矿田科学深钻II 期铀多金属深部探测研究”联合资助。
天然产物表征新技术新方法
天然产物表征新技术新方法
天然产物表征的新技术和新方法包括以下几个方面：
1. 基因组学：通过基因组学技术，可以研究生物合成天然产物的基因及其相关代谢途径，从而深入了解天然产物的生物合成机制。
这有助于发现新的天然产物和优化生产过程。
2. 代谢组学：代谢组学技术可以对生物体受刺激或胁迫后的代谢变化进行定性和定量描述，从而对天然产物的生物合成和调控过程进行深入解析。
3. 高通量筛选：高通量筛选技术可以快速、准确地检测大量样品，发现新的天然产物或其衍生物。
这种技术对于发现具有生物活性的天然产物非常有用。
4. 质谱分析：质谱分析是一种非常有效的表征天然产物的方法，可以提供关于分子量、分子式、化学结构和元素组成等信息。
5. 核磁共振（NMR）技术：NMR技术可以用于解析天然产物的结构，提
供关于分子内部氢原子和碳原子的信息。
6. 计算化学：计算化学方法，如量子化学计算和分子模拟，可以预测天然产物的性质和行为，提供理解和优化其性能的工具。
7. 人工智能和机器学习：人工智能和机器学习技术可以通过分析大量的数据来预测天然产物的结构和性质，以及其生物活性和潜在的应用。
这些新技术和新方法可以帮助科学家更好地了解天然产物的生物合成过程，发现新的天然产物，优化其生产和纯化过程，并深入了解其生物活性。
自然资源部关于发布《地质样品同位素分析方法第1部分：总则和一般规定》等37项行业标准的公告
自然资源部关于发布《地质样品同位素分析方法第1部分：总则和一般规定》等37项行业标准的公告文章属性•【制定机关】自然资源部•【公布日期】2024.08.02•【文号】自然资源部公告2024年第35号•【施行日期】2024.10.01•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】尚未生效•【主题分类】土地资源正文自然资源部公告2024年第35号关于发布《地质样品同位素分析方法第1部分：总则和一般规定》等37项行业标准的公告《地质样品同位素分析方法第1部分：总则和一般规定》等37项行业标准已通过全国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会审查，经2024年第5次部长办公会审议通过，现予批准、发布，自2024年10月1日起实施。
标准编号及名称如下：DZ/T 0184.1-2024地质样品同位素分析方法第1部分：总则和一般规定（代替DZ/T 0184.1-1997）DZ/T 0184.2-2024地质样品同位素分析方法第2部分：锆石铀-铅体系同位素年龄测定热电离质谱法（代替DZ/T 0184.2-1997、DZ/T0184.3-1997）DZ/T 0184.3-2024地质样品同位素分析方法第3部分：锆石微区原位铀-铅年龄测定激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法DZ/T 0184.4-2024地质样品同位素分析方法第4部分：地质样品钐-钕体系同位素年龄和钕同位素比值测定热电离质谱法（代替DZ/T 0184.6-1997）DZ/T 0184.5-2024地质样品同位素分析方法第5部分：地质样品铷-锶体系同位素年龄和锶同位素比值测定热电离质谱法（代替DZ/T 0184.4-1997）DZ/T 0184.6-2024地质样品同位素分析方法第6部分：脉石英铷-锶体系同位素年龄测定热电离质谱法（代替DZ/T 0184.5-1997）DZ/T 0184.7-2024地质样品同位素分析方法第7部分：辉钼矿铼-锇体系同位素年龄测定电感耦合等离子体质谱法DZ/T 0184.8-2024地质样品同位素分析方法第8部分：地质样品钾－氩体系同位素年龄测定熔炉法（代替DZ/T 0184.7-1997）DZ/T 0184.9-2024地质样品同位素分析方法第9部分：地质样品氩－氩同位素年龄及氩同位素比值测定熔炉法（代替DZ/T 0184.8-1997）DZ/T 0184.10-2024地质样品同位素分析方法第10部分：地质样品碳-14年龄测定液闪能谱法（代替DZ/T 0184.9-1997）DZ/T 0184.11-2024地质样品同位素分析方法第11部分：碳酸盐岩铀系不平衡地质年龄和铀钍同位素比值测定α能谱法（代替DZ/T 0184.10-1997）DZ/T 0184.12-2024地质样品同位素分析方法第12部分：沉积物铅-210地质年龄测定α能谱法（代替DZ/T 0184.11-1997）DZ/T 0184.13-2024地质样品同位素分析方法第13部分：沉积物铅-210地质年龄测定γ能谱法DZ/T 0184.14-2024地质样品同位素分析方法第14部分：沉积物铯-137地质年龄测定γ能谱法DZ/T 0184.15-2024地质样品同位素分析方法第15部分：地质样品铅同位素组成测定热电离质谱法（代替DZ/T 0184.12-1997）DZ/T 0184.16-2024地质样品同位素分析方法第16部分：地质样品铅同位素组成测定多接收电感耦合等离子体质谱法DZ/T 0184.17-2024地质样品同位素分析方法第17部分：岩石锇同位素组成测定负热电离质谱法DZ/T 0184.18-2024地质样品同位素分析方法第18部分：锆石微区原位铪同位素组成测定激光剥蚀-电感耦合等离子质谱法DZ/T 0184.19-2024地质样品同位素分析方法第19部分：硫化物矿物硫同位素组成测定二氧化硫法（代替DZ/T 0184.14-1997）DZ/T 0184.20-2024地质样品同位素分析方法第20部分：硫酸盐矿物硫同位素组成测定二氧化硫法（代替DZ/T 0184.15-1997）DZ/T 0184.21-2024地质样品同位素分析方法第21部分：硫化物矿物硫同位素组成测定六氟化硫法（代替DZ/T 0184.16-1997）DZ/T 0184.22-2024地质样品同位素分析方法第22部分：地质样品硅同位素组成测定四氟化硅法（代替DZ/T 0184.22-1997）DZ/T 0184.23-2024地质样品同位素分析方法第23部分：硅酸盐和氧化物矿物氧同位素组成测定五氟化溴法（代替DZ/T 0184.13-1997）DZ/T 0184.24-2024地质样品同位素分析方法第24部分：水和非含氧矿物包裹体水氧同位素组成测定五氟化溴法（代替DZ/T 0184.20-1997）DZ/T 0184.25-2024地质样品同位素分析方法第25部分：天然水氧同位素组成测定二氧化碳-水平衡法（代替DZ/T 0184.21—1997）DZ/T 0184.26-2024地质样品同位素分析方法第26部分：水氧同位素组成测定连续流水平衡法DZ/T 0184.27-2024地质样品同位素分析方法第27部分：碳酸盐岩和矿物碳氧同位素组成测定连续流磷酸法DZ/T 0184.28-2024地质样品同位素分析方法第28部分：碳酸盐岩和矿物碳氧同位素组成测定磷酸法（代替DZ/T 0184.17-1997）DZ/T 0184.29-2024地质样品同位素分析方法第29部分：微量碳酸盐岩和矿物碳氧同位素组成测定连续流磷酸法（代替DZ/T 0184.18-1997）DZ/T 0184.30-2024地质样品同位素分析方法第30部分：水中溶解无机碳碳同位素组成测定连续流磷酸法DZ/T 0184.31-2024地质样品同位素分析方法第31部分：水中颗粒有机碳碳同位素组成测定连续流燃烧法DZ/T 0184.32-2024地质样品同位素分析方法第32部分：水中溶解有机碳碳同位素组成测定燃烧法DZ/T 0184.33-2024地质样品同位素分析方法第33部分：天然气单体烃碳同位素组成测定连续流燃烧法DZ/T 0184.34-2024地质样品同位素分析方法第34部分：水和含氢矿物氢同位素组成测定锌还原法（代替DZ/T 0184.19-1997）DZ/T 0184.35-2024地质样品同位素分析方法第35部分：水氢同位素组成测定连续流水平衡法DZ/T 0184.36-2024地质样品同位素分析方法第36部分：水氢氧同位素组成测定激光光谱法DZ/T 0184.37-2024地质样品同位素分析方法第37部分：富硼矿物微区原位硼同位素组成测定激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱法自然资源部2024年8月2日。
气体同位素质谱仪
气体同位素质谱仪是一种用于分析气体中同位素组成和丰度的仪器。
它利用质谱原理，通过将气体样品中的分子离子化并分离，然后根据其质荷比进行检测和分析。
该仪器的工作原理如下：首先，将气体样品进入仪器，通过各种技术手段如扩散、吸附等将其中的分子进行离子化。
然后，离子化的分子根据其质荷比通过磁场或电场进行分离。
最后，分离后的离子被检测器接收并测量，从而得到不同同位素的丰度和组成信息。
气体同位素质谱仪在多个领域得到广泛应用，如地质学、环境科学、天文学等。
例如，它可以用于确定气体中同位素的比例，从而了解气体来源、交换和变化过程。
在地质学研究中，它可以用于研究地球大气、岩石和水体中的同位素组成，揭示地质现象和过程。
此外，气体同位素质谱仪还可用于气候变化研究、环境监测和核能行业等领域。
总之，气体同位素质谱仪是一种重要的科学仪器，它通过测量气体中同位素的丰度和组成，为研究和应用领域提供了重要的分析手段和数据支持。
同位素分析法的原理及应用
同位素分析法的原理及应用一、同位素分析法的原理同位素分析法是一种利用同位素比例测定物质中同位素含量的方法。
同位素是具有相同化学性质但质量不同的原子，它们的核外电子结构相同，但核内的中子数不同。
同位素丰度是指某一同位素在自然界或者某个特定环境中的相对丰度。
同位素分析法利用同位素的特殊性质，通过测量同位素的丰度和同位素间的相对比例来揭示物质的来源、演化、运移等信息。
同位素分析法的原理主要包括以下几个方面：1.质谱分析原理：同位素分析法常常利用质谱仪来测定同位素丰度。
质谱仪通过将样品分子离子化后，利用磁场将离子按照质荷比进行分离，最后通过检测器进行测量和分析。
2.原子吸收光谱原理：原子吸收光谱可以用于测定同位素的丰度。
原子吸收光谱是通过物质中某种特定同位素的吸收光谱特征来测定同位素的含量。
3.放射性同位素测定原理：放射性同位素的衰变可以用来测定同位素的丰度。
通过测量样品放射性同位素的衰变速率，可以推算出不同同位素的丰度。
同位素分析法的原理基于同位素的稳定性和特殊性质，通过仪器分析和物理化学方法来测定同位素的含量和比例。
二、同位素分析法的应用同位素分析法具有广泛的应用领域，在环境科学、地球科学、生物医学、材料科学等领域有着重要的作用。
下面列举了一些同位素分析法的应用：1.环境科学：通过分析不同环境中的同位素含量，可以研究大气、水体、土壤中的环境变化及其对生态系统的影响。
例如，利用氢氧同位素分析法可以确定降水来源和水文循环过程。
2.地球科学：同位素分析法在地质学和地球化学研究中具有重要作用。
利用同位素分析可以追踪地球内部物质的来源和演化过程，如地质年代、矿床成因、地球化学循环等。
3.生物医学：同位素分析法在生物医学领域用于研究生物体代谢和疾病诊断。
例如，利用碳同位素分析法可以追踪药物在体内的代谢途径和药物的排泄机制。
4.材料科学：同位素分析法可以用于研究材料的合成、成分分析和质量控制。
例如，利用同位素分析法可以确定材料中不同同位素的比例，从而研究其物理和化学性质。
化学元素的同位素分离
化学元素的同位素分离同位素分离是一种重要的化学技术，它用于分离具有相同原子序数但质量不同的同位素，从而获得纯净的同位素样品。
同位素分离既有理论基础，也有实际应用。
本文将探讨同位素分离的原理、方法及其在不同领域的应用。
一、同位素分离的原理同位素分离的原理基于同一元素的同位素具有相同的化学性质，但由于原子核的质量不同，它们具有不同的物理性质。
据此，可以利用这些物理性质的差异来实现同位素的分离。
1. 质谱法质谱法是一种通过质量差异分离同位素的方法。
该方法基于同位素的质量不同，利用质谱仪将样品的离子根据质量-电荷比进行分离和检测。
具体操作时，样品首先被电离为带电粒子，然后经过加速，进入质谱仪中的磁场或电场中，不同质量的同位素离子由于具有不同的运动轨迹而被分离。
最终可以通过检测同位素离子的信号强度来得到纯净的同位素样品。
2. 气体扩散法气体扩散法是一种通过气体分子质量差异分离同位素的方法。
该方法基于不同质量的同位素在气体中的扩散速率不同的原理。
具体操作时，将含有同位素的混合气体通过多孔膜或气体扩散装置，不同质量的同位素由于扩散速率不同而被分离。
由此可以得到纯净的同位素气体。
二、同位素分离的方法同位素分离的方法多种多样，具体的选择取决于分离的目标同位素及其样品的性质。
1. 高速离心法高速离心法是一种通过离心力分离同位素的方法。
该方法基于不同质量的同位素在离心力作用下的沉降速率不同的原理。
通常，样品溶液在高速离心机中进行离心，通过调节离心机参数和离心时间，可以使同位素沉淀在不同的区域，进而实现同位素的分离。
2. 离子交换法离子交换法是一种通过离子交换树脂分离同位素的方法。
该方法基于不同质量的同位素在树脂上的吸附性质不同的原理。
具体操作时，通过将样品溶液通过离子交换树脂柱，不同质量的同位素会被树脂以不同的强度吸附，在更改溶液性质或树脂条件的情况下，可以实现同位素的分离。
三、同位素分离的应用同位素分离在许多领域都有重要的应用，下面以几个常见的领域为例进行介绍。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
w 自生矿物稀有气体同位素分析纯化新技术矿物岩石样品经加热释放出的气体, 除稀有气体外, 还有各种活性气体. 必须先除去这些活性气体, 获得纯净的稀有气体, 才能送入质谱仪进行稀有气体同位素分析或40Ar/39Ar定年分析. 常规的纯化装置能满足多数地质样品的气体纯化要求. 但是, 一些矿物岩石样品含有较高的杂质成分, 尤其是油气田储层砂岩自生伊利石等矿物, 常规纯化装置不能完全除去杂气, 影响了稀有气体分析和40Ar/39Ar定年的数据质量.本文介绍的有机杂气纯化系统是由多个可循环使用纯化装置组合而成, 各个装置的工作温度和去气温度不同. 样品释出的气体通过该套纯化系统后, 能够有效地除去水、氮气、二氧化碳和有机挥发份等杂质气体. 云母类矿物是40Ar/39Ar定年最主要的测试矿物之一, 特殊环境形成的云母类矿物可能包含一些杂质, 实验中发现一个白云母样品采用常规方法不能获得纯净的稀有气体, 该白云母成为本次对比实验的研究对象. 交替"关闭/开启"这套有机杂气纯化系统, 分4部分进行实验对比. 实验表明, 关闭有机杂气纯化系统时, 40Ar随测量时间呈曲线变化, 气体纯化效果差, 年龄误差大; 开启新的纯化系统时, 40Ar随测量时间呈直线下降, 气体纯化效果好, 年龄误差小, 数据质量明显提高.矿物岩石经加热熔化释放出的气体，除稀有气体外，还有各种活性气体. 必须先除去这些活性，获得纯净的稀有气体，才能送入质谱仪进行稀有气体和40Ar/39Ar定年分析测试. 常规纯化装置能满足多数地质样品的气体纯化要求.常规纯化装置包括海绵钛泵、钛升华泵、氧化铜、活性金属和SAES getters各种吸气泵. 海绵钛泵是一种可循环使用的纯化系统，具有很大的表面积，吸气速率高. 钛几乎能与各种非稀有气体在高温下反应，在700℃以上与水蒸气、二氧化碳、有机挥发物都能发生反应，但是钛不论在高温和低温下都不与稀有气体发生化学反应，在800~900℃钛可以同时有效地脱除杂质气体。
钛升华泵在真空中将钛膜在堆壁上形成吸气面，利用钛活泼的性质进行工作. 新鲜的钛面在几秒内饱和而失去吸气能力，需要连续蒸发钛以保持抽速(大迫信治和岩本明，1979)，钛丝损耗后需要更换. 可燃性气体通过炽热的氧化铜(一般温度在500~550℃)被氧化生成CO2和H2O，再用冷凝方式吸附. 纯净的活性金属是良好的吸收剂，金属钙在400~650℃下强烈吸收CO2，CO，H2，O2，N2及水蒸气。
MM-1200质谱仪的纯化系统配有海绵钛、钛升华泵和NP10锆铝吸气泵等. 随着质谱仪灵敏度的提高和样品用量的减少，纯化系统也在一定程度上进行了简化，GVI-5400质谱仪的激光熔样纯化系统只配置了两个可循环使用的NP10锆铝吸气泵(工作温度分别设在~400℃和室温). 它主要的吸气相为Zr5Al4，Zr5Al3，Zr3Al2，Zr2Al等多种金属化合物，活性高，扩散活化能低，具有吸气速率高、吸气容量大的特点. 锆铝泵激活温度约750℃，能有效吸收O2，N2，CO2，CO，H2，CH4和水蒸气等. 锆铝泵不吸附He，Ar，Ne等稀有气体.仪器厂商制作的常规纯化系统，可以满足一般地质样品40Ar/39Ar定年气体纯化的要求. 但是，我们时常遇到一些玄武岩全岩、砂岩分离的伊利石和海绿石，以及一些特殊环境下产出的云母类和电气石类矿物，含有大量的杂质气体. 这时常规纯化系统就无法完全去除杂质气体，导致杂质气体的干扰峰叠加在Ar同位素的峰位上，不但影响数据质量，还使仪器系统的本底升高. 当常规纯化系统无法获得纯净的稀有气体进行w 质谱分析时，Ar同位素测试数据将受到杂质峰的干扰，使40Ar/39Ar定年结果可信度降低，甚至不可信. 我们曾对1个选自花岗岩的电气石进行40Ar/39Ar阶段加热分析，在~900℃阶段释出大量杂质气体，MM-1200质谱仪离子泵抽气1周，才使仪器系统本底恢复到正常水平.在油气成藏过程中，有机质可能被捕获在流体包裹体、矿物微裂隙和矿物缺陷中. 洗油技术无法清除这类赋存状态的有机质，致使样品加热释放出来的有机质杂气经质谱仪电离形成有机碎片，严重干扰Ar同位素分析.未经中子活化的珠江口盆地珠海组砂岩伊利石样品在MM-1200质谱仪上试验，加热温度600℃，释出的气体经过冷阱吸附、海绵钛泵、钛升华泵和NP10®锆铝泵纯化. 图谱表明，伊利石释出的气体经过常规纯化流程，仍有大量的有机杂气，特别是m/e=8~18的杂气. m/e=36~44峰受大量杂气的影响，基线被不同程度抬升. m/e=37，39，41，42和43都是有机碎片，Ar同位素36，38和40必然受到有机碎片的叠加). 有机大分子经高温裂解和离子源电离，形成各种质荷比的有机碎片，涵盖了所有Ar同位素，严重影响40Ar/39Ar 定年的数据质量。
为了开展油气成藏40Ar/39Ar年代学研究工作，我们特别研制了一套新的纯化系统，能有效除弃油气田储层砂岩伊利石样品中的有机杂质气体，在珠江口盆地油气成藏40Ar/39Ar年龄研究中发挥了重要作用. 实验表明，中子活化伊利石样品释出的气体经过新型纯化系统处理后，基线水平正常，m/e=37处仅显示极其微弱的信号，说明有机杂气已被纯化干净，质谱峰m/e=36，38和39是中子活化伊利石样品的36Ar，38Ar 和39Ar信号强度，采用GVI-5400质谱仪测定，接收器为电子倍增器.鉴于MM-1200质谱仪测出伊利石释放大量难以纯化的杂质杂气，为确保新的低本底GVI-5400质谱仪不受污染，伊利石不能作为新旧纯化系统对比实验的测试对象. 我们在实验中发现一个白云母样品2282MS，采用常规纯化方法不能获得纯净的稀有气体，这个白云母成为本文对比试验的测试对象，在低本底的GVI-5400质谱仪上直接进行对比实验，检验新的有机杂气纯化系统的有效性. 本文对这种新型稀有气体纯化技术进行详细报道，并通过新旧纯化系统对比实验，展现该技术在40Ar/39Ar定年中的优越性.信号强度变化曲线与纯化效果气体的纯化效果可以通过40Ar(m/e=40)信号强度-测量时间变化曲线判断. 通常会出现以下三种情况.40Ar信号强度随测量时间直线下降，表明无明显的杂质气体干扰Ar同位素分析，纯化效果好。
离子源灯丝对气体的消耗导致Ar同位素信号强度随测量时间而减少. 通常杂质气体少的样品能达到较好的纯化效果，例如标准黑云母ZBH-25。
40Ar信号强度呈曲线上升，说明仍有大量杂质气体被质谱仪内两个NP10吸收消耗掉，使Ar同位素分压相对提高. 这种情况下，必须大大提高系统的纯化能力和效率，才能在常规的实验时间内有效地除弃杂质气体.w 40Ar信号强度先升后降，纯化不完全. 这种情况下，适当延长纯化时间或增加纯化剂，即可获得纯净的稀有气体.有机杂气纯化系统与实验技术样品的40Ar/39Ar测试分析是在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室GVI-5400质谱仪上完成的. 待测样品与标准样品ZBH-25分别用铝箔和铜箔包裹成小圆饼状，装入铝罐中. 为了准确获得样品的照射参数J值，铝罐两端装标样，且每隔2~4个样品中间插放一个标样，并记录每个样品和标样的厚度，根据标样测定J值确定每隔铝罐J值变化曲线，并据此计算出每个样品对应的J值. 随后样品置于中国原子能科学研究院49-2游泳池反应堆中照射48 h.在本文工作中，我们开发的有机杂气纯化系统(邱华宁等，2013)作为一支旁路连接在吉维公司(GV Instruments©)生产的激光纯化系统上，可选择地开启或关闭. 油气藏样品40Ar/39Ar定年实验，该系统则作为必经之路置于气体提取系统和吉维公司激光纯化系统之间. 有机杂气纯化系统(邱华宁等，2013)是由多个可循环使用纯化装置组合而成。
气体经过-120℃冷阱，保持8 min，吸附绝大部分大分子有机气体; 然后送入高温泵，使有机气体裂解，与高纯氧化剂反应生气CO2和H2O，生成物被冷阱吸附; 气体再经过装有大量纯化剂的Zr-Al和Fe-V-Zr 纯化泵进行纯化，必要时可使用活性炭指进一步吸附杂质气体，获得较纯净的稀有气体供质谱仪进行Ar同位素分析. 实验后，对各个部件加热去气，恢复纯化能力，使整个系统保持低本底状态，加热去气温度如下: 冷阱450℃，Zr-Al泵800℃，Fe-V-Zr泵500℃.常规地质样品使用吉维公司激光纯化系统的两个SAES NP10® Zr/Al吸气泵(工作温度分别设定为室温和~400℃)进行纯化，即可获得纯净的稀有气体; 若实验过程中遇到难纯化的样品，可先启动有机杂气纯化系统除弃绝大部分杂质气体，再使用两个NP10吸气泵进一步纯化.白云母对比实验(2082MS-2)交替“关闭/开启”有机杂气纯化系统，分4部分进行. 每部分进行6个激光加热实验阶段，为了准确扣除本底对样品的影响，每个部分都是以本底分析为开始和结束，每个部分之间用分子泵/离子泵抽气2 h，以除去纯化系统和质谱仪内表面吸附的气体，使整个系统处于低本底状态. 需要说明的是，采用这个白云母2082MS作为测试样品，因为它的杂质气体非常明显又不至于严重污染仪器系统，简单的烘烤去气便可使仪器系统恢复低本底状态. 油田伊利石样品含有大量的有机气体，可能严重污染仪器，难以恢复低本底状态，甚至可能对质谱仪系统造成不可逆转的伤害.结果与讨论云母类为富钾矿物，是40Ar/39Ar定年最主要的测试矿物之一. 通常云母类样品所释放的气体纯化效果好，对应的表观年龄误差很小. 我们在进行白云母2082MS样品质谱分析测试时，发现40Ar信号强度随测量时间呈曲线上升，表明该样品释出的气体经过两个NP10吸气泵纯化，仍然含有较高的杂质气体. 因此，我们开启了新的有机杂气纯化系统，完成该样品后续阶段的分析测试实验，40Ar信号强度随时间呈线性下降，纯化效果好，年龄误差小，获得了较为平坦的年龄谱. 后续阶段较好的气体纯化效果获得高质量的年龄数据，这是新的有机杂气纯化系统真正发挥了纯化作用，还是经过最初6个阶段的加热去气，已经使白云w 母表面吸咐的杂气和矿物层间包裹的杂气释放殆尽? 为了验证这套有机杂气纯化装置的有效性，我们决定对该样品采用交替“关闭/开启”有机杂气纯化系统的方法，开展进一步的对比实验.采用交替“关闭/开启”有机杂气纯化系统的方法，白云母对比实验(2082MS-2)获得了图8所示的年龄谱，“坪年龄”误差采用平均误差表示.有机杂气纯化系统“关闭”状态(I和III)，气体纯化效果差，年龄误差大; 有机杂气纯化系统“开启”状态(II和IV)，气体纯化效果好，年龄误差小第1~6个阶段为Ⅰ部分，未开启有机杂气纯化系统，仅用两个NP10吸气泵纯化气体，该部分的加权平均年龄为(444.1±10.8)Ma. 释放的气体量较大，主要为样品表面吸附的气体. 现以第6阶段(即2082-6)为例，这个阶段40Ar信号强度随测量时间变化趋势为先曲线上升而后曲线下降，表明两个NP10吸气泵不能获得纯净的稀有气体，不符合实验要求.第7~12阶段为Ⅱ部分，开启了有机杂气纯化装置，这部分加权平均年龄为(415.9±1.5)Ma. 以第7阶段(即2082-7)为例，40Ar的信号强度随测量时间呈直线下降，表明气体已纯化干净.第13~18阶段为Ⅲ部分，再次关闭有机杂气纯化系统，仅用两个NP10吸气泵纯化气体. 为了展示第13~18阶段样品的变化趋势，我们把40Ar信号作均匀化处理: 即把各个阶段第5个数据X5折算为2 V，其他数据点信号强度按2/X5比例进行换算. 13~16阶段40Ar信号强度先升后降，总体呈上升趋势，杂质气体依然较高，年龄误差较大; 第17~18阶段则转为先升后降、总体呈下降趋势，杂质气体明显减少，年龄误差变小，但离“直线下降”的理想纯化效果仍有较大的提升空间. 在17~18阶段，样品受热温度估计高达1000℃，依然释放出难纯化的杂质气体，说明这些杂质气体不是简单的表面吸附，而是进入了白云母的晶体结构.13~16阶段40Ar信号强度先升后降，总体呈上升趋势，杂质气体依然较高，年龄误差大; 第17~18阶段转变为总体下降趋势，杂质气体明显减少，年龄误差变小第19~24阶段为Ⅳ部分，再次开启有机杂气纯化系统，白云母的“坪年龄”为(415.2±1.6)Ma. 该部分40Ar的信号强度和测量时间的线性关系与第Ⅱ部分类似，以第19阶段为例(即2082-19). 未启用有机杂气纯化系统的第Ⅰ和Ⅲ部分平均误差分别为10.8和4.7 Ma，而开启有机杂气纯化系统的第Ⅱ和第Ⅳ部分的平均误差只有~1.5 Ma，由此可见，使用我们研制的有机杂气纯化系统，可以有效除去杂质气体，明显提高40Ar/39Ar定年的数据质量.结论采用海绵钛泵、钛升华泵、锆铝泵(如NP10)和氧化铜等制作的常规气体纯化泵，可以满足多数40Ar/39Ar 定年样品的气体纯化要求. 40Ar/39Ar分析测试不时会遇到一些样品的气体难以纯化，简单地延长纯化时间无法奏效. 我们研制的有机杂气纯化系统能够有效地解决这一难题，使这些样品的40Ar/39Ar数据质量明显w 提升，值得推广应用. 我们拟把这一技术融入到新研制的气体纯化系统中，用于全部40Ar/39Ar定年地质样品，进一步全面提升实验室40Ar/39Ar定年数据质量。