同位素

母体同位素原子半数发生衰变所经历的时间，用t1/2表示， 用来衡量放射性母体同位素发生放射性衰变的相对快慢。
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4.同位素在环境地球化学领域中的作用 计时作用：每一对放射性同位素都是一只时钟，可 以测定各种地质体的年龄。 示踪作用：利用同位素成分变化指示地质体形成的 环境条件、机制，示踪物质来源。 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。
岩石或矿物中Sr的同位素组成与其形成年龄和
Rb/Sr比值有关；

含钾矿物是Rb-Sr法定年的主要对象，如果矿物中 样品 为0或者 相对于 来说 可忽略不计，则可直接计算矿物的年龄；如钾长石、 白云母、锂云母、天河石、铯榴石、海绿石、钾盐、 光卤石等。
例子：示踪技术 同位素示踪是一种用同位素或其标记化合物指示和 追踪相应元素或化合物在生物体及其环境介质中迁 移、转化和积累的方法。 由于标记化合物与其相应的非标记化合物（被追踪 物质）具有相同的化学和生物学性质，在生物机体 内所发生的化学和生物过程也完全相同，将二者混 合后，用化学方法不能分离，只能通过放射性必度 的变化（放射性同位素示踪）或同位素比值的变化 （稳定同位素示踪）测出同种非标记化合物含量， 从而反应被追踪物质在有机体内的生物利用率及代 谢规律。
具有天然放射性/ 放射成因同位素的元素

3.计算及表示方法 根据放射性同位素的特性，放射性同位素衰变定律为单位时 间内衰变的原子数与现存放射性母体的原子数成正比，其数 学表达式如下：-dN/dt=λN（式中：N为在t时刻村子啊的母 体原子数；dN/dt为t时的衰变速率，负号表示N随时间减少； λ为衰变速率常数）根据积分规则，可得出
若岩石的初始87Sr/86Sr比值落在大陆壳增长线以 上或其附近，表明形成该岩石的物质来自于陆壳； 若岩石的（87Sr/86Sr）0比值落于“玄武岩区”， 则表明形成它们的物质来自上地幔源区； 若岩石初始87Sr/86Sr比值落在大陆壳增长线和“玄 武岩源区”之间，则表明它们的物源可能是多样的， 或来自壳幔混合的源区，或来自地壳下部Rb/Sr比 值较低的角闪岩相，麻粒岩相高级变质岩等。




岩石或者岩浆的同位素特征，只受同位素衰变规 律控制，不受分异结晶作用影响，同位素比值在 分离结晶过程中不发生变化，因此由源区部分熔 融形成的岩浆的同位素比值代表其源区特征。 现有的岩石或者岩浆可以识别源区，如果是混合 的源区，则具有混合的同位素特征。 对已确认起源于上地幔源区的现代玄武岩等岩石 的87Sr/86Sr进行统计研究的结果显示，岩石的 87Sr/86Sr值变化于0.702~0.706之间，平均值为 0.704，Rb/Sr=0.027，以BABI值连接0.702和 0.706两个端点，分别构成两条直线，形成一个阴 影区域，阴影区即玄武岩源区，代表上地幔 (87Sr/86Sr)0随时间的演化。
5.实际应用实例 例子：Rb-Sr法定年


由于质谱分析只能测定同一元素的同位素比值，不 能直接测定单个同位素的原子数，因此在同位素年 代学方法中，必须选取子体元素的其它同位素作参 照，来进行同位素比值的测定。记参照的同位素为 Ds，并使等式两边同除以DS，则
D D N t D D D e 1 s s s 0
同位素简介
1.定义 2.特性 3.计算及表示方法
4.同位素在环境地球化学领域中的作用
5.实际应用实例
6.小结
1. 定义： 具有相同质子数，不同中子数或同一元素的不同核 素互为同位素(Isotopes)。 例如氢有三种同位素，H氕、D氘（又叫重氢）、T 氚（又叫超重氢）；又例如碳有多种同位素： 12C、 13C和 14C（有放射性）等。
D D 1 Ds Ds 0 1 t ln N D s
87 Sr 87 Sr 87 Rb t 86 = 86 + 86 (e 1) Sr Sr 0 Sr



例子：测定温度 在碳酸盐与水体处于同位素平衡条件下发生沉淀时，如果盐度恒定，则 δ18O值就随沉淀温度升高而降低。 计算古温度的公式很多，其中用得最多的是Epstein等人(1953)提出，后 经Craig(1963)修改的关系式： t℃=16.9-4.2(δC—δW)+0.13(δC—δW)2 式中: δC是测定的生物碳酸盐的δ18O值，δW为与碳酸盐平衡的水体δ18O 值，δc和δw为PDB标准。如果δw采用SMOW标准，则关系式变为 t℃＝16.0一4.14(δc一δw)+0.13(δc一δw)2. O’Neil等人(1969)提出了适用于温度范围更广，变化于0一500℃的关系 式: 1000lnα方解石－水=2.78×106/T2—2.89 T. F. Anderson(1983)将沉积温度下碳酸钙和水之间的氧同位素分馏 关系汇编成若干曲线，只要得知碳酸盐和水体的δ18O值，就可直接得出 对应的温度

β-衰变是核内放射出带负电荷的电子流，在一定的 条件下多余的中子转变为质子过程中产生电子。

α衰变是放射原子核所放出α粒子的过程，α粒子实 际上是氦的原子核(4He2)是带正电荷的两个质子和 两个中子单元。
2.基本性质 在元素周期表上占有同一位置，化学行为几乎相同，但原子 量或质量数不同，从而其质谱行为、放射性转变和物理性质 (例如在气态下的扩散本领)有所差异。 自然界中许多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的， 有的是人工制造的，有的有放射性，称为放射性同位素，能 够自发地衰变成其它同位素，有的没有放射性，称为稳定同 位素，它们不自发地衰变形成其它同位素或者由于衰变期长 其同位素丰度变化可忽略不计。 到目前为止，已发现的元素有109种，只有20种元素未发现 稳定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。 大多数的天然元素都是由几种同位素组成的混合物，稳定同 位素约有300多种，而放射性同位素竟达约2800种以上。


小结： 同位素在测定年龄、示踪、测温等方面各应
用都很广泛