地质流体稳定同位素示踪

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1、地质流体的稳定同位素示踪第一篇总论查阅资料重要periodical1.GCA（GeochimicaetCosmochimicaActa)2.Chemicalgeology3.EPSL(EarthandPlanetaryScienceLetters)４.AppliedGeochemistry5.EconomicGeology6.JournalofGeochemicalExploration7.Lithos8.MetamorphicGeology9.Science10.Nature序一、同位素及其分类1、同位素(isotope)质子数相同，中子数不同的元素。2、

2、放射性同位素(radioactiveisotope)放射性同位素:凡能自发地放出粒子而衰变为另一种同位素者称为放射性同位素。衰变类型(1)(负电子)衰变一个中子转变成一个质子和一个电子4019K4020Ca+－+ν+Q(2)正电子衰变质子转变成中子189F188O++++Q-(3)电子俘获衰变4019K+－4018Ar+Q(4)衰变23892U23490Th+42He+Q(5)核裂变23892U不同产物的核,典型的Zr(40)和Cs(55)伴随其他粒子和大量能量3、稳定同位素(stableisotope)及放射性成因同位素(radiog

3、enicisotope)稳定同位素：无可测放射性的同位素。其中一部分是放射性同位素衰变的最终稳定产物，称之为放射成因同位素。另一部分是天然的稳定同位素，即自核合成以来就保持稳定的同位素。238U234Th234Pa234U230Th226Ra222Rn218Po214Pb214Bi214Tl(214Po)210Pb210Bi210Po206Pb二、同位素在地质学上的应用1、放射性成因同位素地质事件的精确年龄；地质过程的天然示踪剂；地球主要储库Pb同位素组成图1海洋玄武岩同位素组成变化范围地质演化的速率和途径-利用不同封闭温度K-A

4、r:角闪石520℃；白云母350℃；黑云母300℃；斜长石250℃；钾长石160℃Rb-Sr：斜长石600℃；白云母550℃；黑云母350℃；2、稳定同位素地球化学示踪(流体和物质)地质温度计三、地质流体的同位素示踪意义——本课程重点应用范围：1、成矿流体的来源示踪与矿床成因和找矿预测2、俯冲带流体的来源示踪与壳/幔演化3、地表流体的来源示踪与环境地球化学第一节稳定同位素基本知识第一章、稳定同位素基础一、同位素丰度绝对丰度：指某一同位素在所有各种稳定同位素总量中的相对份额。通常取与1H(1012)或28Ｓi(106)的比值。相对丰度：指同一元素各同位素的相对

5、含量。1H(99.985%)，2D(0.015%)16O(99.762%)，17O(0.038%)，18O(0.200%)二、同位素效应由同位素质量差所引起的物理和化学性质上的差异。第二节、同位素分析结果的表达和标准正是由于同位素效应，造成了地质过程中，两相或多相共存时，不同相中同位素比值差异——使同位素示踪成为可能。一、实测δ值δA=1000×(RSa－RSt)/RSt(单位：‰）SMOW(RSt)：18O/16O:2005.2×10-6；Rock（RSa)：18O/16O:2020×10-6则该岩石δ18O=1000×(2020×10-6－2005.2×

6、10-6)／2005.2×10-6=+9.4‰二、同位素标准要求：组成均一，性质稳定；数量相当大，以便长期使用；化学置备和同位素测量的手续简便；大致为天然同位素比值变化范围的中值，以便用于绝大多数样品的测定；可作为世界范围的零点。H和O同位素标准：SMOW(standardmeanoceanwater)O同位素有时用PDBδ18OSMOW=1.03091δ18OPDB+30.91C同位素标准：PeeDeeBelemite(PDB)南卡罗林纳州S同位素标准：亚历桑那州CanyonDiabloTroilite铁陨石的陨硫铁(CDT)N同位素标准：空气同位素之比缩

7、写符号标准样2D/1HSMOW标准平均大洋水18O/16OSMOW标准平均大洋水18O/16OPDB美国南卡罗林纳州白晋系皮狄组的美洲似箭石13C/12CPDB美国南卡罗林纳州白晋系皮狄组的美洲似箭石34S/32SCDT美国亚历桑那州卡扬迪阿布洛铁陨石中的陨硫铁三、自然界一般物质的同位素值范围第三节、同位素分馏（isotopefractionation）指在一系统中，某元素的同位素以不同的比值分配到两种物质或两相中的现象，是同位素效应的表现。★热力学平衡分馏热力学平衡分馏可以有很多过程,但都达到平衡。例如：化学反应、扩散交换动力学非平衡分馏A.交换时未达到

8、平衡Ｂ．后期平衡被破坏非质量相关分馏同位素质量差一般