Isotopic geochemistry

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1、大体根据PPT整理而来，因为个人能力有限，错误再所难免，愿对同学们有用，总结非常粗糙，仅供参考，不喜请删。愿各位成绩分分钟破百——苟龙飞（地球环境研究所）第一部分：Radioactiveisotopicgeochemistry同位素分类放射性同位素：能够自发地衰变形成其它同位素，最终转变为稳定的放射成因同位素。稳定同位素：不自发地衰变形成其它同位素或由于衰变期长其同位素丰度变化可忽略不计。1.放射性衰变：自然界中部分核素在能量上处于不稳定状态，自发地从某一元素的同位素衰变成为另一元素的同位素，并伴随各种粒子形式

2、的能量释放的过程称为放射性衰变。2.放射性同位素：发生放射性衰变的同位素（母体同位素）3.放射成因同位素：放射性衰变过程中及最终形成的稳定同位素（子体同位素）放射性衰变的类型α-衰变放射性母核放出α粒子（α粒子由两个质子和两个中子组成，α粒子实4际上是2He的核），新核的同位素原子序数比母核少2，质量数少4。自然界的重同位素235U、238U,232Th等以α衰变为主。β-衰变：放射性母核中的一个中子分裂为1个质子和1个电子，即β粒子，同时放出反中微子γ.自然界多数衰变为β衰变，衰变后核内减少1个中子，增加1个

3、质子，新核的质量数不变，核电荷数加1电子捕获：母核自发地从核外电子壳层捕获1个电子，通常在K层上吸取1个电子e，与质子结合变成中子，质子数减少1个（是β衰变逆向变化）衰变后质量数不变，质子数减1。自发裂变：原子核在没有粒子轰击或不加入能量的情况下发生的裂变，是放射性衰变的一种，只出现在几种较重的同位素中(如235U、238U、239Pu、240Pu等)。大部分的核裂变都是一种有中子撞击的核反应，反应物裂变为二个较小的原子核。核反应是依中子撞击的机制所产生，不是依照自发裂变中，相对较固定的指数衰减及半衰期特性所控

4、制放射性同位素衰变特点：1.放射性衰变是发生在原子核内部的反应，反应结果由一种核素变成另一种核素。2.放射性衰变不受温度、压力、电磁场和原子核存在形式等物理化学条件的影响。3.衰变自发地不断地进行，并有恒定的衰变比例。4.衰变前和衰变后核数的原子数只是时间的函数。放射性衰变定律：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。-λt其数学表达式如下：-dN/dt=λNorN=N0e半衰期：母核衰变到其总量一半时所用的时间：放射性子体：D*=N0-N放射性子体同位素(D*)的积累(N0不易获得，可以做放射性

5、衰变公式转换)Rb-Sr地球化学性质:铷(Rubidium,atomicnumber=37)•IA碱金属元素，Li、Na、K、Cs、Fr。•强不相容元素，极易溶解迁移。+•Rb+离子半径较大（1.48Å），而与K的离子半径（1.33Å）相近，能够置换含K矿物中K+。Rb赋存形式：•Rb是分散元素，尚未发现Rb的独立矿物。•通过类质同像置换Rb赋存在含K矿物中（如云母、钾长石、某些粘土矿物和蒸发盐）。锶(Strontium,atomicnumber=38)•IIA碱土金属元素，Be、Mg、Ca、Ba、Ra。•不相

6、容元素，较易溶解元素。•Sr+离子半径（1.13Å）稍大于Ca+的离子半径(0.99Å)。赋存形式：•Sr是一个分散元素，可形成独立矿物(菱锶矿和天青石)•常存在于含Ca的矿物中，如斜长石、磷灰石和方解石等矿物中(磷灰石、方解-11-1石等矿物Rb/Sr≈0)。衰变常数＝1.42×10y。等时线定年方法的基本前提λt1、(e-1)=常数(t相同)，即所测定的一组样品同时形成87862、(Sr/Sr)=常数，即均一的Sr同位素组成,所有样品同源3、自岩浆结晶以后母-子体同位素体系保持封闭MSWD：表示每一个数据

7、点高拟合线的偏差平方（残方差）除以自由度（f=N-2）误差线：当数据点偏离拟合线的MSWD>2.5，表明其分散不仅仅是实验分析误差，还有其他地质误差”（如初始Sr同位素组成不完全均一等）。“两点/三点等时线”问题等时线的回归是对一组样品的线形相关性的统计，回归线的统计误差与样本数N（或自由度f=N–2）有关。等时线斜率误差∝，所以N≥3。“两点等时线”，N=2；f=0，斜率误差无穷大，等时线年龄(t)没有统计学意义。从统计的角度上，样本数越多(N≥7)，等时线斜率(t)的统计学误差越小。工作原则1.满足等时线定

8、年基本前提(等时、初始87Sr/86Sr均一、封闭体系)；2.尽可能大的分析样本数(N)，减小统计误差；3.母/子体同位素比值(87Rb/86Sr)范围越大，等时线斜率(t)精度越高。同位素稀释法（ID-IsotopeDilution）向被测样品中准确称取和加入已知同位素组成、浓度的同位素稀释剂(Spike)，使样品中该元素的同位素组成改变，经化学制备达到同位素平衡后，将该元素分离和