1、同位素地球化学在解决地学领域问题的独到之处：1） 计时作用： 每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。 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。本章内容w 自然界引起同位素成分变化的原因w 同位素年代学w
2、 稳定同位素地球化学第五章 同位素地球化学一、 自然界引起同位素成分变化的原因n核素的性质 n同位素分类 n同位素成分变化 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 ，核素的质子数和中子数之和等于核素的质量数（如 16O）。 具有相同质子数的核素 构成 元素 。一种元素的核数可以有不同数量的中子，称为 同位素 。它们在元素周期表上占据同一位置。 任何一个核素都可以用质量数 A=P（质子数） +N（中子数）这三个参数来表示。 （一）核素的性质 (1)核素具有电荷(2)核素具有质量(3)核素具有丰度 (绝对丰度 /相对丰度）(4)核素具有能量(5)核素具
3、有放射性2、核素的性质 112， 114， 115， 116， 117， 118， 119， 120， 122， 124Sn 只有一种同位素的元素： Be、 F、 Na、 Al、 P等 27种。 其余大多数由 2-5种同位素组成。(二 ) 同位素分类p放射性同位素： l其核能自发地衰变为其它核的同位素，称放射性同位素；l原子序数大于 83， 质量数 209 p稳定同位素 ：l原子存在的时间大于 1017年；l原子序数 83， 质量数 A 209的同位素 大部分 是稳定的l稳定同位素又分重稳定同位素和轻稳定同位素。 n轻稳定同位素 ：l原子序数 Z 20（ 原子量小） ， 同一种元素的各同位素间
4、的相对质量差异较大 A/A10% ；l同位素成分变化的主要原因是同位素分馏，其反应是可逆的。 n重稳定同位素 ：l原子序数 Z 20， A/A 10% （ 0.7-1.2） ；l同位素成分变化的主要原因是放射性核素衰变，这种变化是不可逆的。 238U 206Pb、 235U 207Pb、 232Th 208Pb， 1、稳定同位素分馏p 概念： 在地质作用中由于质量差所引起的轻同位素 (Z 20)相对丰度的变异，称为 同位素分馏作用 。p 引起分馏效应的原因： 物理分馏 :也称质量分馏 , 同位素之间因质量差异而引起的与质量有关的性质的不同， (如密度、比重、熔点、沸点等微小的差别 )，在蒸发、
5、凝聚、升华、扩散等自然物理过程中，使得轻、重同位素分异。(三 ) 同位素成分变化 分子分子量密度20 g/cm3最大密度时温度 熔点沸点 蒸气 压100 ,PaH216O18.0150.99793.980.00100.00101325D216O20.0281.105111.243.813101.4296.208H218O-1.11064.300.28100.14-水和重水的物理性质蒸发作用强烈的死海（约旦、巴勒斯坦国之间）咸水中D218O含量最高。单向多次反复的物理过程，同位素分馏效应最明显。 动力分馏： 其实质是质量不同的同位素分子具有不同的分子 振动频率和化学健强度 ，因轻同位素形成的键比重同位素更易破裂，这样在化学反应中 轻同位素分子的反应速率 高于 重同位素分子 ，因此，在共存平衡相之间产生微小的分馏，反应产物， 特别是活动相中更富集轻同位素 。 例如： C+16O2C 16O2 平衡常数 K1 C+16O18OC 16O18O 平衡常数 K2 K1/K2=1.17
