1、同同 位位 素素 地地 质质 学学主讲教师：潘家永主讲教师：潘家永电话：电话： 8250705（ H）13807091316E-Mail: 第二部分：同位素地质年代学2.1 同位素年代学基本原理2.2 放射性同位素的分析方法2.3 同位素年代学的应用1.放射性衰变方式不稳定的原子会自发地发射出粒子和能量而转变为另一种原子，这一过程称为放射性衰变，发射出粒子和能量的现象即所谓放射性。各种不稳定原子的衰变有几种不同的方式，一些原子可以同时以 2-3种方式衰变，但多数原子以一种特有的方式衰变。衰变的结果是原子核的质子数和 /或中子数发生变化，从某一元素的同位素（母体）转变为另一元素的同位素（子体）。
2、子体同位素若仍是放射性的，则将进一步衰变直至转变为稳定的原子为止 2.1 同位素年代学基本原理 -衰变一部分不稳定原子衰变发射出带负电的 粒子和中微子以及往往伴随以 射线为形式的辐射能。 -衰变可以看作是一个中子转变为一个质子和一个电子，该电子被驱逐出来就是 -粒子。衰变的结果，原子序数增加了 1，中子数减少了 1，但质量数不变。例如：K1940 Ca2040 + - + + Q 式中 为反中微子， Q代表衰变能。 +衰变 另一部分放射性原子衰变放射出带正电的电子 (Positron)。 这种衰变可看作一个质子转变为一个中子、一个正电子和一个中微子。正电子发射出来就是 +，衰变结果，原子序数减
3、少 1，中子数增加 1，质量数不变。例如： F918 O818 + + + Q 式中 为中微子， Q代表衰变能。 电子捕获衰变 使原子核质子数减少，中子数增加的另一种衰变机制是捕获一个核外电子。由于 K层电子最靠近原子核，其被捕获的可能性最大；但其它层上的电子也可以被捕获。原子核捕获电子后，释放出一个中微子。因此这种衰变可以看作是核外电子与质子作用形成一个中子和一个中微子，质量数不变 由于 -、 +和电子捕获衰变的结果是质量数不变，故衰变子体与母体是同量异位素，故又统称为 同量异位衰变 。一些放射性原子可部分地衰变为一种原子，同时部分地衰变为另一种原子，例如40K部分以发射 +和电子捕获衰变为
4、 40Ar、 部分以发射 -衰变为 40Ca。 这种一种放射性原子同时衰变为不同稳定子体原子的衰变称为分枝衰变方式 。 衰变 一大部分放射性原子衰变发射出 粒子，这种衰变发生在原子序数等于或大于 58(Ce)的核素和少数几个原子序数小的核素，包括 He、 Li和Be。 粒子由 2个质子和 2个中子组成，带正电荷 2。衰变子体相对于母体来说，质子数和中子数各减少 2 ，同时质量数减少 4。因此，衰变子体与母体不是同量异位素。例如：U92238 Th90234 + He() Q 核裂变 用中子、质子、氘、 粒子、 射线、乃至 X射线轰击 U和 Th的同位素 (92235U、 92238U、 902
5、32Th)， 可以引发这些同位素的裂变，许多其它重元素原子也能通过高能量的 (50 450MeV)原子核粒子轰击而诱发裂变。重核素 (如 92235U)诱发裂变产生的两种核素，其原子序数介于 30到 65之间，并伴随发射出 粒子、中子和大量的能量 (约 200MeV)。 裂变释放的中子有可能促使其它的 92235U发生裂变，建立起裂变链。当可裂变的核素的浓度足够高时，可以导致象超新星或原子弹那样的热核爆炸。裂变产生的两种子体的原子序数往往是不相等的，并且它们往往具有多余的中子，因而它们也是放射性的，会发射出一系列的 -粒子而最终衰变为裂变子体的稳定的同量异位素。 92235U裂变子体之一 54144Xe的 -衰变如下： 54144Xe55144Cs56144Ba57144La58144Ce59144Pr60144Nd 此外，已发现 20种以上的重核素能发生自发裂变，但自发裂变的频率较其它衰变的频率小，例如 238U的自发裂变频率比其 衰变频率小 2 106倍。但自发裂变是实验室合成的超铀元素衰变的主要方式。
