第五章同位素地球化学-1-1详解

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地球化学中的同位素研究及其应用

地球化学中的同位素研究及其应用地球化学是研究地球上各种化学现象和过程的科学学科。

同位素是元素具有相同的原子序数和化学性质，但质量数不同的不同种类的原子，其在地球化学研究中发挥着重要的作用。

本文将探讨地球化学中的同位素研究以及其在不同领域的应用。

一、同位素的定义和分类同位素是指具有相同原子序数（即原子核中质子的数量相同）但质量数（即原子核中质子和中子的数量之和）不同的原子。

同位素的存在使得地球化学研究可以根据元素的同位素组成来分析物质起源、演化和地球系统中的各种过程。

同位素一般可以分为稳定同位素和放射性同位素两类。

稳定同位素是指在地球化学研究中具有稳定存在状态的同位素，如氢的两种同位素氢-1和氢-2，氧的三种同位素氧-16、氧-17和氧-18。

放射性同位素是指具有不稳定存在状态的同位素，如铀系列的235U和238U以及镭系列的226Ra等。

二、地球化学中的同位素研究方法1. 同位素质谱法同位素质谱法是地球化学研究中常用的分析技术，它可以通过测量元素的同位素比例来获取有关地球物质起源和演化的信息。

该技术基于同位素质量分析仪器，可以对地球系统中的各种物质样品进行同位素组成的测定。

2. 同位素示踪法同位素示踪法是地球化学研究中常用的实验手段，它通过采集含有某种同位素标记的物质，并追踪其在地球系统中的传输和转化过程。

该方法可以帮助科学家们了解物质的迁移路径、生物地球化学循环等过程，为地球系统模型的构建和预测提供重要依据。

三、地球化学中的同位素研究应用1. 地质探测地球化学中的同位素研究可以用于地质探测，例如利用同位素示踪法可以追踪岩石中的放射性同位素衰变过程，从而确定岩石的年代和形成过程。

这对于研究地质构造、地壳运动以及矿床形成等具有重要意义。

2. 古气候研究同位素的组成可以反映地球气候变化的过程。

通过对冰川和海洋沉积物中的同位素比例进行分析，可以了解过去气候变化的规律和机制。

这对于预测未来气候变化趋势以及制定环境保护政策有重要意义。

南京大学同位素地质学-13Nd同位素演化-Nd同位素地球化学(含作业)-1

13 Nd同位素演化/Nd同位素地球化学
陨石和整体地球的Nd同位素演化
由于 147Sm 衰变为 143Nd ，地球的 143Nd 丰度和143Nd/144Nd比值随时间增加。
这可用一模式来描述，该模式所采用的地球年龄、Sm/Nd比值和地球原始143Nd/144Nd等参数都是从石陨石研究获得。
143Nd/144Nd
(CHUR)
洋脊玄武岩（MORB）Nd＝+101.5 143Nd/144Nd=0.51315，147Sm/144Nd=0.2137, (Peucat et al., 1988)，来源于亏损的上地幔；洋岛玄武岩（OIB）的Nd值小于MORB的值，一些OIB的Nd值达到CHUR的值，来源于原始下地幔/地幔源区受到俯冲物质影响；与俯冲带有关的洋内岛弧(IOA)的Nd值介于 MORB和OIB之间，少量达到CHUR的值，其形成与俯冲洋壳(包括部分沉积物)再熔融有关。
Nd(t)>0 Nd(0)>0 Nd(t)>0 Nd(0)<0 Nd(t)<0
Nd(t)=0
CHUR
Nd(0)<0
如地壳部分熔融形成的花岗岩的初始 143Nd/144Nd一般低于CHUR。
如果岩石的Nd（t）为零，即岩石的Nd同位素组成与CHUR的相同，这种岩石可能就直接来源于CHUR库，也可能由来源于亏损库的岩浆受到地壳物质的混染所致。
许多石陨石的矿物 Sm-Nd 等时线年龄测定结果也在4.55Ga左右，例如: Hamet et al. (1978)得到了无球粒陨石Moama 的矿物 Sm-Nd 等时线年龄 4.580.05 Ga 和原始 143Nd/144Nd比值 0.506840.00008，此值与球粒陨石值很一致；

地球化学讲义第五章同位素地球化学(中国地质大学)

δ＞0表示34S比标准样品是富集了； δ＜0表示34S比标准样品是贫化了。
4）同位素标准样品
同位素分析资料要能够进行世界范围内的比较，就必须建立世界性的标准样品。世界标准样品的条件：
①在世界范围内居于该同位素成分变化的中间位置，可以做为零点；
3）测温作用：由于某些矿物同位素成分变化与其形成的温度有关，为此可用来设计各种矿物对的同位素温度计，来测定成岩成矿温度。
另外亦可用来进行资源勘查、环境监测、地质灾害防治等。
一、自然界引起同位素成分变化的原因
核素的性质同位素分类同位素成分的测定及表示方法自然界引起同位素成分变化的原因
(二) 同位素分类
从核素的稳定性来看，自然界存在两大类同位素：一类是其核能自发地衰变为其它核的同位素，称为放射性同位素；另一类是其核是稳定的，到目前为止，还没有发现它们能够衰变成其它核的同位素，称为稳定同位素。然而，核素的稳定性是相对的，它取决于现阶段的实验技术对放射性元素半衰期的检出范围，目前一般认为，凡是原子存在的时间大于1017年的就称稳定同位素，反之则称为放射性同位素。
一、自然界引起同位素成分变化的原因
（一）核素的性质 1.什么叫核素? 由不同数量的质子和中子按一定结构组成各种元素
的原子核称为核素，任何一个核素都可以用A=P+N这三个参数来表示。
而具有相同质子数，不同数目中子数所组成的一组核素称为同位素。
O的质子数P=8，但中子数分别为8、9、10，因此一对放射性同位素都是一只时钟，自地球形成以来它们时时刻刻地，不受干扰地走动着，这样可以测定各种地质体的年龄，尤其是对隐生宙的前寒武纪地层及复杂地质体。
2）示踪作用：同位素成分的变化受到作用环境和作用本身的影响，为此，可利用同位素成分的变异来指示地质体形成的环境条件、机制，并能示踪物质来源。

同位素地球化学(看放射性的部分)

专业委员会 2、中国地质学会—同位素地球化学专业委员会
§1 固体同位素样品实验技术简介
D/Ds=(D/Ds) 0+P/Ds(eλt -1) 87Sr/86Sr=(87Sr/86Sr) 0 +87Rb/86Sr (eλt -1)
质谱测定
定量分析（同位素稀释分析）
两个步骤： 1、化学分离 2、质谱测定
研究领域包括有两个方面： 1、同位素地质年代学 2、稳定同位素地球化学
同位素地质年代学是根据放射性同位素随时间变化的规律，测定地质体的年龄与活动历史；另外，放射性同位素的示踪，可用来研究地壳、地幔和其他星体的成因与演化；
稳定同位素地球化学是研究地质体中稳定同位素的分布及其在各种条件下的运动规律，并应用这些规律来解释岩石和矿石的形成过程、物质来源及成因等问题。
出版社
6、沈渭洲，1993，稳定同位素地质，原子能出版社
7、朱炳泉等，1998，地球科学中同位素体系理论与应用，科学出版社
……
四、我国同位素地球化学的学术团体
我国同位素地球化学的研究工作从1958年开始，目前拥有的研究人员和质谱属世界第一。
学术团体： 1、中国矿物岩石地球化学学会—同位素地球化学
同位素地球化学是研究同一元素具有2个或2个以上组成的核素。
自然界存在两类同位素：一类是放射性同位素，它们能够自发地衰
变形成其它同位素，最终转变为稳定的放射成因同位素；
另一类是稳定同位素，它们不自发地衰变形成其它同位素或由于衰变期长其同位素丰度变化可忽略不计。
在地球化学系统中，天然放射性同位素丰度的变异记载着地质作用的时间，同时它们又是地质过程有效的示中的物理化学条件等。因此，同位素地球化学在研究地球或宇宙体的成因与演化，主要包括地质时钟、地球热源、壳幔相互作用及壳幔演化、成岩成矿作用、构造作用及古气候和古环境记录等方面提供了重要有价值的信息，为地球科学从定性到定量的发展作出了重要贡献。

百科知识精选同位素地球化学

分馏系数分馏系数表示同位素的分馏程度，反映了两种物质或两种物相之间同位素相对富集或亏损程度。

在自然界，分馏系数是指两种矿物或两种物相之间的同位素比值之商。

其表达式为：□ A-B＝RA/RB式中A和B表示两种物质(物相)，R代表重同位素对轻同位素的比值，如18O/16O，13C/12C等。

□ 值偏离1愈大，说明两种物质之间的同位素分馏程度也就愈大；□=1时，物质间没有同位素分馏。

δ值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。

103ln□ 值可以近似地用两种物质的δ差值表示,即δ-δB=ΔA-B≈103ln□A-B。

因此,只要测得样品的δ值,就可直接计算出103ln□值。

它同样表示物质间同位素分馏程度的大小，利用它可绘制同位素分馏曲线，拟合同位素分馏方程式和计算同位素平衡温度(见地质温度计)。

在稳定同位素地球化学研究中，H、C、O、S等研究较深入。

它们在天然物质中分布广泛，可形成多种化合物，由于它们的同位素质量数都比较小，相对质量差别大，因而同位素分馏更明显，这对确定地质体的成因及其物质来源和判明地质作用特征具有重要意义。

同位素地球化学5

5.3 稳定同位素地球化学
5.3.1
5.3.2 5.3.3 5.3.4
稳定同位素基础及分馏机理
氢、氧同位素地球化学硫同位素地球化学碳同位素地球化学
5.3.2 氢、氧同位素地球化学
➢ 5.3.2.1
➢5.3.2.2 ➢5.3.2.3 ➢5.3.2.4
自然界氢氧同位素的分馏各种自然产状水的氢氧同位素组成岩石中的氢氧同位素组成氢氧同位素地球化学应用
3、封存水大气降水和海水深循环后长期封存（不流动）的产物，以高温和高矿化度为特征。 ❖ δD=－120‰~ － 25‰； ❖ δ18O=－16‰~+25‰
4、变质水
❖ δD=－140‰~ － 20‰； ❖ δ18O=－16‰~+25‰ ❖ 高温变质水与岩石达到同位素交换平衡，
因此，变质热液的同位素组成指示变质环境、原岩性质和流体来源。
实验测试25℃时液相（l）和气相（v）间氢氧同位素分馏系数为：
αl-v= (18O / 16O)l/ (18O / 16O)v=1.0029 αl-v= (D/H)l/ (D/H)v =1.017
➢由于水分子经过反复多次蒸发~凝聚过程，
使得内陆及高纬度两极地区的蒸气相（雨、雪）中集中了最轻的水（ δ18O 、δD趋向更大负值）；
5、原生水及岩浆水☆
❖ 来自地幔的与铁、镁超基性岩平衡的水称为原生水；
❖
δD=－85‰~ －50‰；
δ18O=5‰~+9‰
❖ 岩浆水指的是高温硅酸盐熔体所含的水及其分异作用形成的水：
❖
δD=－80‰~ －50‰；
δ18O=6‰~+10‰
5.3.2.3 岩石中的氢氧同位素组成
1、岩浆岩 2、沉积岩 3、变质岩

《地球化学》章节笔记

《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。

它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。

2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。

3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。

二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。

2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。

三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。

同位素地球化学PPT课件

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1）轻稳定同位素
A. 原子量小，同一元素的各同位素间
的相对质量差异较大（ΔA/A≧5%）；
B. 轻同位素组成变化的主要原因是同
位素分馏作用造成的，其反应是可逆的。
2019/7/3
第五章同位素地球化学Ⅰ
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2）重稳定同位素
A. 原子量大，同一元素的各同位素间的相
对质量差异小（ΔA/A＝0.7~1.2%），环境的物理和化学条件的变化通常不导致重稳定同位素组成的改变；
526262621放射性同位素衰变定律及同位素地质年代学原理622kar法及40ar39ar法年龄测定623rbsr法年龄测定624smnd法年龄测定625upb法年龄测定53621621同位素地质年代学的基本原理前提及分类541放射性原子释放出粒子和能量的现象即所谓的放2放射性衰变元素的原子核自发地发出粒子和释放能量而变成另一种原子核的过程
2019/7/3
第五章同位素地球化学Ⅰ
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5. 同位素地球化学发展现状
同位素地球化学发展迅速，已渗透到地球科学的各个研究领域，如：大地构造学、岩石学、矿床学、海洋学、环境科学、空间科学等。
主要表现在以下方面：
♣ 实验测试技术不断完善和提高； ♣ 多元同位素体系的综合研究； ♣ 研究领域不断扩大； ♣ 各种新方法的出现。
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② 类型
1）放射性同位素(unstable or radioactive isotope)
其原子核是不稳定的，它们能自发地放出粒子并衰变成另一种同位素。
2）稳定同位素(stable isotope)
原子核是稳定的，或者其原子核的变化不能被觉察。元素周期表中，原子序数相同，原子质量不同，化学性

几种年代学方法介绍——同位素地球化学课件PPT

• 近年来迅速发展起来的多接收器双耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)综合了等离子体的高电离温度和磁式多接收器质量分析器的优势，使得一些高电离能元素的高精度同位素分析成为现实。
Lu-Hf同位素测年
测试仪器
• 在Re－Os 年代学研究的早期，二次离子质谱、共振离子质谱、加速器质谱、电感耦合等离子体质谱（ICP－MS）都曾用于Re－Os 同位素的测定研究
• 近些年来，随着质谱技术及分析方法的发展，负离子热表面电离质谱（NTIMS）已逐渐成为Re－Os年代学研究尤其是Os 同位素比值测定的主要工具
几种年代学方法介绍
Re－Os法，Sm－Nd法， Lu － Hf法
Re－Os法
铼与锇
• Re，分散元素，不形成独立矿物，与Mo地球化学相似性
• 地幔部分熔融时,中等不相容元素Re趋于进入岩浆,而相容元素Os则趋于保留在地幔中。因此,富集不相容元素的流体对地幔岩石的交代作用通常难以对地幔岩石中Os的同位素组成造成明显的影响。居于此原因,该体系已被广泛地用于研究大陆岩石圈地幔的形成和演化
天然同位素
• Re有两种天然同位素
– 185 -37.398%， – 187 -62.602%
• Os有七种天然同位素
– 184-0.02%, – 186-1.6%, – 187-1.6%, – 188-13.3%, – 189-16.1%, – 190-26.4%, – 192-41%
年龄公式
Re－Os法定年问题讨论
• 有些金属矿床辉钼矿的Re－Os 年龄高于其赋矿围岩，原因不清；
• 黄铁矿等多数硫化物含Re－Os 量明显偏低，并含有普通Os ，对样品化学制备过程中低本底的要求很高，一般实验室难以达到，普通Os 也难以准确扣除；

同位素地球化学

234 238
# prot ons
U
Th
23 6 23 5
#
144 145 146 # neutrons
e cl u n
s n o
Example: 238U -> 234Th + 4He Mass-energy budget: 238U 238.0508 amu 234Th –234.0436 4He –4.00260 mass defect 0.0046 amu = 6.84x10-13 J/decay = 1.74x1015 J/kg 238U = 414 kilotons/kg
放射性衰变
自然界中部分核素在能量上处于不稳定状态，自发地从某一核素衰变成为另一核素，并伴随各种粒子形式的能量释放的过程称为放射性衰变。发生放射性衰变的同位素称放射性同位素，或母体同位素(radioactive parent nucleus )。放射性衰变过程中及最终形成的稳定同位素称为放射成因同位素或子体同位素 (radiogenic daughter nuclei) 。
23 8 23 7 4
This is the preferred decay mode of nuclei heavier than 209Bi with a proton/neutron ratio along the valley of stability
23
b-decay
Emission of an electron (and an antineutrino) during conversion of a neutron into a proton
放射性同位素衰变方式
• Nuclei can spontaneously transform to lower mass nuclei by one of four processes – a-decay – b-decay – electron capture – spontaneous fission • Each process transforms a radioactive parent nucleus into one or more daughter nuclei.

地球化学中的同位素分析

地球化学中的同位素分析地球化学是研究地球化学成分、地球化学过程、地球化学循环和地球化学环境的一门学科。

其中的同位素分析是地球化学中的重要分支之一。

同位素是指具有相同原子序数但不同质量数的单质，在自然界中广泛存在。

同位素分析可用来研究岩石、矿物、水体、大气等自然现象，也可用来解决环境、生物和人类问题。

同位素分析的原理是依据同位素在化学和物理活动中的差异性。

同一元素的同位素化学性质相同，但物理性质不同。

例如，具有同位素^12C和^13C的二氧化碳分子在光谱分析技术中可以被分辨，从而得到不同的信号。

利用这些信号，就可以分析样品中同位素的含量和同位素比值。

同位素分析的方法主要包括质谱法、光谱法、放射性测量法等。

其中，质谱法是同位素分析中最常用的方法之一。

该方法基于质谱仪的原理，利用精确的磁场和电场对离子进行分析，得出不同离子的质量-电荷比，从而测定样品中的同位素含量。

同位素分析在地球化学中有许多应用。

以下介绍几个例子：1.同位素示踪法同位素示踪法是同位素分析中使用最广泛的应用之一。

当同位素被注入到一个系统中时，同位素浓度会随着时间变化而发生变化。

通过测量不同时间点的同位素浓度，可以了解系统中各种物质的来源、分布和移动方式。

地球化学中常用的同位素示踪法包括放射性示踪法和稳定同位素示踪法。

放射性示踪法是将一种有放射性同位素标记注入样品中，通过测量标记同位素的衰变速率和产生的辐射量来示踪样品中物质的分布和运动。

稳定同位素示踪法则是利用稳定同位素测定样品中物质的来源、变化和转移。

2.同位素地球化学同位素地球化学是利用同位素在地球科学中的广泛应用，包括地质学、气候学、生物学和环境科学。

通常情况下，地球化学家使用不同的同位素分析方法来研究样品的化学成分和样品的起源。

例如，根据岩石中铀、钍、锶等放射性同位素的衰变速率，研究岩石的时代和成因；利用碳同位素分析技术，研究生物的食物链变化和生物地球化学过程；通过测量气体中气体同位素的含量和同位素比值，可以研究大气的物理和化学特性。

地球化学知识点总结(详细)

第一章克拉克值：元素在地壳中的丰度，称为克拉克值。

元素在宇宙体或地球化学系统中的平均含量称之为丰度。

丰度通常用重量百分数（%），PPM（百万分之一）或g/t表示。

2 .富集矿物:指所研究元素在其中的含量大大超过它在岩石总体平均含量的那种矿物。

3. 载体矿物:指岩石中所研究元素的主要量分布于其中的那种矿物。

4. 浓集系数 =工业利用的最低品位/克拉克值。

为某元素在矿床中可工业利用的最低品位与其克拉克值之比。

5.球粒陨石：是石陨石的一种。

（约占陨石的84%）：含有球体，具有球粒构造，球粒一般为橄榄石和斜方辉石。

基质由镍铁、陨硫铁、斜长石、橄榄石、辉石组成。

划分为： E群——顽火辉石球粒陨石，比较稀少；O群——普通球粒陨石: H亚群—高铁群，橄榄石古铜辉石球粒损石；L亚群—低铁群，橄榄紫苏辉石球粒陨石； LL亚群—低铁低金属亚群；C群——碳质球粒陨石，含有碳的有机化合物和含水硅酸盐，如烷烃、芳烃、烯烃、氨基酸、卤化物、硫代化合物等。

为研究生命起源提供重要信息。

分Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。

Ⅰ型其非挥发性组成代表了太阳系星云的非挥发性元素丰度。

6.浓度克拉克值=某元素在地质体中的平均含量/克拉克值,反映地质体中某元素的浓集程度。

1.陨石在地化研究中的意义：（一）陨石的成分是研究和推测太阳系及地球系统元素成分的重要依据：（1）用来估计地球整体的平均化学成分。

1陨石类比法，即用各种陨石的平均成分或用球粒陨石成分来代表地球的平均化学成分。

2地球模型和陨石类比法来代表地球的平均化学成分，其中地壳占质量的1%，地幔31.4%，地核67.6%，然后用球粒陨石的镍—铁相的平均成分加5.3%的陨硫铁可以代表地核的成分，球粒陨石的硅酸盐相平均成分代表地壳和地幔的成分，用质量加权法计算地球的平均化学成分。

（2）I型碳质球粒陨石其挥发性组成代表了太阳系中非挥发性元素的化学成分。

（二）陨石的类型和成分是用来确定地球内部具层圈结构的重要依据：由于陨石可以分为三种不同的陨石—石陨石、石铁陨石和铁陨石，因而科学家设想陨石是来自某种曾经分异成一个富含金属的核和一个硅酸盐外壳的行星体，这种行星经破裂后就成为各种陨石，其中铁陨石来自核部，石铁陨石来自金属核和硅酸盐幔的界面，而石陨石则来自富硅酸盐的幔区。

同位素基础获奖课件

大，垂直层理方向变化较大
■从矿床底部到顶部，δS34具有增大趋势 ■在共生矿物中： δS34黄铁矿＞δS34闪锌矿＞δS34方铅矿
三、硫同位素旳地质应用
1、鉴别成岩物质起源
■在地质作用过程中，因为多种硫化物旳形成条件不同，相应旳硫同位素构成也不同，所以硫同位素构成也就能够用来鉴别成岩物质起源。
2024/10/9
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每个测定样品旳δ(‰)值可正可负，正值表达与原则相比所测样品中重同位素有一定旳富集，而负值则表达重同位素有一定旳贫化，亦即轻同位素有所富集。
不同相（不同矿物、液体、气体）中同位素构成不同，即产生了同位素分馏，两相间同位素比值之商称为同位素分馏系数
R / R， RA 、RB分别为A相及B相中重同位素
(
D H
)标准
1000
(
D H
)标准
2024/10/9
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同位素分析资料要能够进行世界范围内旳比较，就必须建立世界性旳原则样品。世界各国所采用旳原则样品已基本统一。国际原则样品旳名称及其同位素绝对比值见下：
氢、碳、氧、硫同位素原则样品
元
标
准
素
H 平均大洋水标准（Standard Mean Ocean Water）
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2、花岗岩旳硫化物 ■因为花岗岩成因复杂、多样，故其硫化物旳
δS34值也不相同 ■一般由幔源衍生而来旳花岗岩，其硫化物中
旳δS34值在-3~+8‰之间，且单个岩体中δS34 值变化范围窄，阐明成岩物质比较均匀
■ S花岗岩δS34值为-9.4~+7.6 ‰ ■ I花岗岩δS34值为-3.6~+5.0 ‰
与轻同位素A旳比值B。
2024/10/9

同位素地球化学第五章同位素地球化学

放射性衰变
自然界中部分核素在能量上处于不稳定状态，自发地从某一核素衰变成为另一核素，并伴随各种粒子形式的能量释放的过程称为放射性衰变。
发生放射性衰变的同位素称放射性同位素，或母体同位素(radioactive parent nucleus )。
放射性衰变过程中及最终形成的稳定同位素称为放射成因同位素或子体同位素 (radiogenic daughter nuclei) 。
放射性同位素丰度的变异记载着地质作用的时间，同时它们又是地质过程有效的示踪剂，而对于稳定同位素丰度的变异或分镏除了示踪地质过程外，还可指示地质过程中的物理化学条件等。
同位素地球化学在研究地球或宇宙体的成因与演化，主要包括地质时钟、地球热源、壳幔相互作用及壳幔演化、成岩成矿作用、构造作用及古气候和古环境记录等方面提供了重要有价值的信息，为地球科学从定性到定量的发展作出了重要贡献。
t1/2=0.693/
•母体(N)和子体同位素(D)存在如下关系： N0=N+D
D N
D N (et 1)
Evolution of daughter isotopes
No/ So
*
Daughter D/S
Concentration ratios
Parent N/S
0 0
t 1/2
2 3 time
变质砾岩中花岗岩质砾石中的锆石年龄，其地质含义是花岗岩的形成年龄，应该早于砾岩的地层年龄。
谐和线年龄，上交点年龄为 2573±52Ma。表面加权年龄，2580Ma。谐和线年龄和表面加权年龄结果很相近，结果是可信的。综合来说：花岗岩的形成时代为2573±52Ma是可信的。砾岩的地层年龄应晚于2573Ma。根据目前的年龄结果，不支持砾岩比郭家窑组老的认识。

地球化学解析地球岩石中的同位素组成

地球化学解析地球岩石中的同位素组成地球岩石是地球上最庞大的自然资源之一，通过对其同位素组成的分析，可以深入了解地球历史、地质构造、岩石形成过程等方面的信息。

同位素是具有相同质子数，但中子数不同的同一元素的不同形式，其稳定性和放射性在地球化学中发挥重要作用。

本文将介绍地球化学中解析地球岩石中的同位素组成的方法和应用。

一、同位素的基本概念同位素是指同一元素中，质子数相同而中子数不同的核。

同位素的质量数等于其质子数与中子数之和。

同位素在化学性质上具有相似性，但在物理性质上存在差异，其中最常见的性质就是其放射性。

同位素按照其放射性可分为稳定同位素和放射性同位素两类。

二、同位素分析方法在地球化学研究中，常用的同位素分析方法包括质谱法和同位素地球化学方法。

1. 质谱法质谱法是一种利用质谱仪对元素、化合物或物质所含的同位素进行分析的方法。

常见的质谱法包括质谱质谱法(MS-MS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。

2. 同位素地球化学方法同位素地球化学方法主要利用同位素的物理性质，通过对岩石、矿物或水样品中同位素组成的测定，解析地球系统中的物质循环、地质历史和地球环境等。

常见的同位素地球化学方法包括稳定同位素地球化学和放射性同位素地球化学。

三、同位素地球化学的应用1. 稳定同位素地球化学的应用稳定同位素地球化学广泛应用于水文地球化学、岩石地球化学、大气环境等领域。

例如，利用氢氧同位素可以探究地球水循环过程、水源区的划分和水资源的管理。

利用碳同位素可以追踪地球上的碳循环和生物地球化学循环过程。

利用氧同位素可以研究古气候变化和古环境演化等。

2. 放射性同位素地球化学的应用放射性同位素地球化学主要应用于地质年代学和地下水资源勘探等领域。

例如，利用铀-铅同位素测年方法可以确定岩石和矿石的年龄。

利用钾-氩同位素方法可以测定火山岩的年龄。

利用同位素示踪技术可以研究地下水流动路径和补给来源等。

综上所述，地球岩石中的同位素组成是地球化学研究的重要内容之一，通过同位素的分析可以获取丰富的地质、地质历史和地球环境信息。