稳定同位素地球化学优秀课件
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②NBS-1（NationalStandardBureau）是美国Potomac河的 蒸馏水。 其D/H=149×10-6，18O/16O=1989.4×10-6，以SMOW作标 准，其δD=-47.1‰，δ18O=-7.89‰。
2、C同位素标准：
碳有12C、13C两个稳定同位素，其同位素比值 国际标准是：
ห้องสมุดไป่ตู้
二、同位素组成
值（ value） 定义：样品的同位素比值相对于标准样品同位素比 值的千分偏差。
（‰）= ［（R样 – R标）/ R标］X1000 = ［（R样/R标）- 1］X1000
δ > 0 (正值） 表明样品相对标准富集重同位素 δ < 0（负值） 表明样品相对标准亏损重同位素 δ = 0 表明样品与标准同位素比值相同
一般规律：元素的同位素相对质量差越大，同位素效 应越显著。
这解释了为什么自然界中H与D之间的同位素分馏远大于其它元 素的同位素（如12C和13C）之间的分馏；也解释了为什么传统稳定 同位素只探讨质量数小于40的元素。
水分子的不同同位素变体的物理化学性质差异
同位素效应的量子理论解释
氢气分子的势能图
自然界中氧有3个稳定同位素：16O ，17O 和18O 。
三、同位素标准
一个好的标准应满足以下要求：
①同位素组成均一，性质稳定； ②数量大，可供长期使用； ③大致为天然同位素组成变化范围的中间值，以便 于大多数样品的测定。 ④化学制备和同位素测试操作较容易。
1、H、O同位素标准：
•氢有1H、2H（D）两个稳定同位素，同位 素比值常用2H/1H表示；
同位素富集系数与同位素分馏系数的关系 A-B = (10-3A +1)/(10-3B +1) 103ln A-B A - B = A-B
即ln A-B与A, B两种物质的δ值之差相关。
同位素平衡分馏系数与温度的关系
103ln = a/T2 + b/T + c 其中a，b，c 分别为常数。
• δX-A＝δX-B+δB-A+δX-B·δB-A×10-3
四、同位素分馏值(富集系数）
定义：在同位素平衡的前提下，两种不同化合 物的同类同位素组成δ值的差，称为同位素分 馏值△，也被成为富集系数。
△A-B＝δA-δB
对于同一元素的一系列化合物而言，其富集系数 有简单的相加关系，即
△A-C=△A-B+△B-C
同位素组成变化的原因
衰变
分馏
地质年代学
稳定同位素地球化学
传统的稳定同位素
非传统的稳定同位素
本课程
本课程的内容主要是介绍稳 定同位素地球化学原理与应用， 重点介绍 C、H 、O 、S 同位素。
第一节 同位素组成和分馏的表示
同位素效应（Isotope effect) 质量数不同的同位素及其化合物在物理和化学性 质上的差异，称为同位素效应。
D-D，即重同位 素组成的分子零点 能低于H-D和H-H， 即较轻同位素组成 的分子的零点能， 所以重同位素在化 学反应产物中相对 轻同位素是亏损 的，而在残余的反 应物中则相对富集。
一、同位素分馏
➢ 定义：由于同位素效应所造成的同位素以不同比 例在不同物质或不同相之间的分配称为同位素分 馏。
1、同位素比值：定义为单位物质中某元素的重 同位素和轻同位素的原子数之比。
• CDT—Canyon Diablo Troilite。CDT是美 国亚利桑那州迪亚布洛峡谷中铁陨石中的 陨硫铁，用作硫同位素标准。其 34S/32S=4500.45×10-5，δ34S=0。
• 任一样品对于不同标准之间δ值的关系可 进行换算，设X，A，B分别为待测样 和二个标准 • 已知δX-B，δB-A分别为样品对标准B和标准 B对标准A的δ值。
稳定同位素地球化学优秀课件
同位素（Isotope)定义
核内质子数相同而中子数不同的同一类原子。
同位素的分类： (1) 放射性同位素：原子核不稳定，能自发
进行放射性衰变或核裂变，而转变为其它类核 素的同位素称为放射性同位素。
(2) 稳定同位素：原子核稳定，其本身不会 自发进行放射性衰变或核裂变的同位素。
同位素丰度（Isotope abundance) 在稳定同位素地球化学研究中的同位素丰度是
指相对丰度，即指同一元素各同位素的相对含量。
如氧有三种稳定同位素，它们在自然界的平均 丰度为：
16O = 99.762%， 17O = 0.038%，18O = 0.200%
对轻的元素（Z＜20）来讲，一般最轻的同位 素相对丰度是最高的，且有奇偶数规律。
（T: K)
1）在一般低温下，a/T2可以忽略，简化：
103ln α = b/T + c 2）在高温下，b/T可以忽略，简化：
103ln α = a/T2 + c
用于同位素地质温度计 值 （‰）= [(R样/R标) - 1] X 1000 同位素分馏系数 与值的关系：
103ln A-B A- B = A-B 即ln A-B与A, B两种物质的值之差相关。
R=34S/32S＝1/22.22
如：18O/16O，D/H， 13C/12C
2、同位素分馏系数：定义为在平衡条件下，经 过同位素分馏之后二种物质（或组分）中某元素 的相应同位素比值之商。
元素O在水蒸发过程中，在液—气间的分馏系数
液—气O O气 液((1188O O//1166O O))气 液1.0092
PDB—Peedee Belemnitella，是美国南卡罗莱 纳州白垩系皮狄组地层中的美洲拟箭石，用 作碳同位素标准，最初由芝加哥大学制备， 现已耗尽，但文献中仍沿用它作为碳同位素 标准。
3、S同位素标准：
硫有32S、33S、34S、36S四种稳定同位素。 同位素比值通常用34S/32S表示，标准是：
• 氧有16O、17O和18O三个稳定同位素，同位 素比值常用18O/16O表示。
• 自然界H、O元素的天然产物H2O普遍存 在，故二者常采用同一标准样：
①SMOW（Standard Mean Ocean Water）是标准平均大洋水， 是一个假设标准，用来作为世界范围比较的基点。 其绝对同位素比值定义为：SMOW的D/H=156×10-6、 18O/16O=2005×10-6，根据定义，其δD＝0，δ18O＝0。
2、C同位素标准：
碳有12C、13C两个稳定同位素，其同位素比值 国际标准是：
ห้องสมุดไป่ตู้
二、同位素组成
值（ value） 定义：样品的同位素比值相对于标准样品同位素比 值的千分偏差。
（‰）= ［（R样 – R标）/ R标］X1000 = ［（R样/R标）- 1］X1000
δ > 0 (正值） 表明样品相对标准富集重同位素 δ < 0（负值） 表明样品相对标准亏损重同位素 δ = 0 表明样品与标准同位素比值相同
一般规律：元素的同位素相对质量差越大，同位素效 应越显著。
这解释了为什么自然界中H与D之间的同位素分馏远大于其它元 素的同位素（如12C和13C）之间的分馏；也解释了为什么传统稳定 同位素只探讨质量数小于40的元素。
水分子的不同同位素变体的物理化学性质差异
同位素效应的量子理论解释
氢气分子的势能图
自然界中氧有3个稳定同位素：16O ，17O 和18O 。
三、同位素标准
一个好的标准应满足以下要求：
①同位素组成均一，性质稳定； ②数量大，可供长期使用； ③大致为天然同位素组成变化范围的中间值，以便 于大多数样品的测定。 ④化学制备和同位素测试操作较容易。
1、H、O同位素标准：
•氢有1H、2H（D）两个稳定同位素，同位 素比值常用2H/1H表示；
同位素富集系数与同位素分馏系数的关系 A-B = (10-3A +1)/(10-3B +1) 103ln A-B A - B = A-B
即ln A-B与A, B两种物质的δ值之差相关。
同位素平衡分馏系数与温度的关系
103ln = a/T2 + b/T + c 其中a，b，c 分别为常数。
• δX-A＝δX-B+δB-A+δX-B·δB-A×10-3
四、同位素分馏值(富集系数）
定义：在同位素平衡的前提下，两种不同化合 物的同类同位素组成δ值的差，称为同位素分 馏值△，也被成为富集系数。
△A-B＝δA-δB
对于同一元素的一系列化合物而言，其富集系数 有简单的相加关系，即
△A-C=△A-B+△B-C
同位素组成变化的原因
衰变
分馏
地质年代学
稳定同位素地球化学
传统的稳定同位素
非传统的稳定同位素
本课程
本课程的内容主要是介绍稳 定同位素地球化学原理与应用， 重点介绍 C、H 、O 、S 同位素。
第一节 同位素组成和分馏的表示
同位素效应（Isotope effect) 质量数不同的同位素及其化合物在物理和化学性 质上的差异，称为同位素效应。
D-D，即重同位 素组成的分子零点 能低于H-D和H-H， 即较轻同位素组成 的分子的零点能， 所以重同位素在化 学反应产物中相对 轻同位素是亏损 的，而在残余的反 应物中则相对富集。
一、同位素分馏
➢ 定义：由于同位素效应所造成的同位素以不同比 例在不同物质或不同相之间的分配称为同位素分 馏。
1、同位素比值：定义为单位物质中某元素的重 同位素和轻同位素的原子数之比。
• CDT—Canyon Diablo Troilite。CDT是美 国亚利桑那州迪亚布洛峡谷中铁陨石中的 陨硫铁，用作硫同位素标准。其 34S/32S=4500.45×10-5，δ34S=0。
• 任一样品对于不同标准之间δ值的关系可 进行换算，设X，A，B分别为待测样 和二个标准 • 已知δX-B，δB-A分别为样品对标准B和标准 B对标准A的δ值。
稳定同位素地球化学优秀课件
同位素（Isotope)定义
核内质子数相同而中子数不同的同一类原子。
同位素的分类： (1) 放射性同位素：原子核不稳定，能自发
进行放射性衰变或核裂变，而转变为其它类核 素的同位素称为放射性同位素。
(2) 稳定同位素：原子核稳定，其本身不会 自发进行放射性衰变或核裂变的同位素。
同位素丰度（Isotope abundance) 在稳定同位素地球化学研究中的同位素丰度是
指相对丰度，即指同一元素各同位素的相对含量。
如氧有三种稳定同位素，它们在自然界的平均 丰度为：
16O = 99.762%， 17O = 0.038%，18O = 0.200%
对轻的元素（Z＜20）来讲，一般最轻的同位 素相对丰度是最高的，且有奇偶数规律。
（T: K)
1）在一般低温下，a/T2可以忽略，简化：
103ln α = b/T + c 2）在高温下，b/T可以忽略，简化：
103ln α = a/T2 + c
用于同位素地质温度计 值 （‰）= [(R样/R标) - 1] X 1000 同位素分馏系数 与值的关系：
103ln A-B A- B = A-B 即ln A-B与A, B两种物质的值之差相关。
R=34S/32S＝1/22.22
如：18O/16O，D/H， 13C/12C
2、同位素分馏系数：定义为在平衡条件下，经 过同位素分馏之后二种物质（或组分）中某元素 的相应同位素比值之商。
元素O在水蒸发过程中，在液—气间的分馏系数
液—气O O气 液((1188O O//1166O O))气 液1.0092
PDB—Peedee Belemnitella，是美国南卡罗莱 纳州白垩系皮狄组地层中的美洲拟箭石，用 作碳同位素标准，最初由芝加哥大学制备， 现已耗尽，但文献中仍沿用它作为碳同位素 标准。
3、S同位素标准：
硫有32S、33S、34S、36S四种稳定同位素。 同位素比值通常用34S/32S表示，标准是：
• 氧有16O、17O和18O三个稳定同位素，同位 素比值常用18O/16O表示。
• 自然界H、O元素的天然产物H2O普遍存 在，故二者常采用同一标准样：
①SMOW（Standard Mean Ocean Water）是标准平均大洋水， 是一个假设标准，用来作为世界范围比较的基点。 其绝对同位素比值定义为：SMOW的D/H=156×10-6、 18O/16O=2005×10-6，根据定义，其δD＝0，δ18O＝0。