同位素地球化学
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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.
b-decay
38 37
87
# prot ons
The mass number does not change, the atomic number increases by 1.
Rb
n o le c u
8 8
Sr
87
49 50 # neutrons
s
#
n
Example: 87Rb -> 87Sr + e– + n Mass-energy budget: 87Rb 86.909186 amu 87Sr –86.908882 mass defect 0.0003 amu = 4.54x10-14 J/decay = 3.14x1014 J/kg 87Rb = 75 kilotons/kg
前的年龄结果，不支持砾岩比郭家窑组老的认识。
同位素地球化学是研究地球和宇宙体中 核素的形成、丰度以及在自然作用过程中分 镏和衰变规律的科学。 所谓同位素是指同一元素原子核内质子 数相同而中子数不同的一类原子，它们在元 素周期中占据同一个位置。
例如，硫有4个同位素，它们分别为32S、 33S、34S和35S，这4个同位素都有16个质子， 因而它们都位于元素周期表第三周期第ⅥA 族。一个元素可以由一种或几种同位素组成。
a-decay
Emission of an a-particle or 4He nucleus (2 neutrons, 2 protons) The parent decreases its mass number by 4, atomic number by 2. a-decay
92 91 90
2450
2350
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，2580Байду номын сангаасa。
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
第五章
同位素地球化学
data-point error ellipses are 68.3% conf.
0.5
Model 2 Solution ( on 30 points Upper intercept: 2573±52Ma MSWD = 9.8
2200
0.4
Pb/238U
206
0.3
1400
0.2
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。
0.1 2 4 6 8
207
10
12
14
Pb/235U
2950
box heights are 1s
2850
Mean = 2580Ma 95% conf. Wtd by data-pt errs only, 2 of 30 rej. MSWD = 6.8
2750
Pb207/Pb206
2650
2550
§1 放射性同位素衰变反应和衰变定律
一、 放射性同位素衰变反应
在自然界，放射性同位素大约有 64种，它们 大多数的质量数大于210。这些放射性同位素 不断自发地发射出质点和能量，改变同位素组 成并转变成稳定的核素，这种过程称核衰变反 应或蜕变。衰变反应是引起放射性同位素丰度 变化的主要原因，天然放射性同位素的衰变反 应种类如下：
一、核素及核素图
Neutron number vs. proton number for stable nuclides
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。
# prot ons
U
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144 145 146 # neutrons
e cl u n
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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.
b-decay
38 37
87
# prot ons
The mass number does not change, the atomic number increases by 1.
Rb
n o le c u
8 8
Sr
87
49 50 # neutrons
s
#
n
Example: 87Rb -> 87Sr + e– + n Mass-energy budget: 87Rb 86.909186 amu 87Sr –86.908882 mass defect 0.0003 amu = 4.54x10-14 J/decay = 3.14x1014 J/kg 87Rb = 75 kilotons/kg
前的年龄结果，不支持砾岩比郭家窑组老的认识。
同位素地球化学是研究地球和宇宙体中 核素的形成、丰度以及在自然作用过程中分 镏和衰变规律的科学。 所谓同位素是指同一元素原子核内质子 数相同而中子数不同的一类原子，它们在元 素周期中占据同一个位置。
例如，硫有4个同位素，它们分别为32S、 33S、34S和35S，这4个同位素都有16个质子， 因而它们都位于元素周期表第三周期第ⅥA 族。一个元素可以由一种或几种同位素组成。
a-decay
Emission of an a-particle or 4He nucleus (2 neutrons, 2 protons) The parent decreases its mass number by 4, atomic number by 2. a-decay
92 91 90
2450
2350
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，2580Байду номын сангаасa。
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
第五章
同位素地球化学
data-point error ellipses are 68.3% conf.
0.5
Model 2 Solution ( on 30 points Upper intercept: 2573±52Ma MSWD = 9.8
2200
0.4
Pb/238U
206
0.3
1400
0.2
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。
0.1 2 4 6 8
207
10
12
14
Pb/235U
2950
box heights are 1s
2850
Mean = 2580Ma 95% conf. Wtd by data-pt errs only, 2 of 30 rej. MSWD = 6.8
2750
Pb207/Pb206
2650
2550
§1 放射性同位素衰变反应和衰变定律
一、 放射性同位素衰变反应
在自然界，放射性同位素大约有 64种，它们 大多数的质量数大于210。这些放射性同位素 不断自发地发射出质点和能量，改变同位素组 成并转变成稳定的核素，这种过程称核衰变反 应或蜕变。衰变反应是引起放射性同位素丰度 变化的主要原因，天然放射性同位素的衰变反 应种类如下：
一、核素及核素图
Neutron number vs. proton number for stable nuclides
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。