raddioactive同位素地球化学.ppt

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1、RadiogenicIsotopeGeochemistry同位素地球化学是研究地壳和地球中核素的形成、丰度及其在地质作用中分馏和衰变规律的科学。同位素地球化学（一）同位素的基本知识同位素的定义同位素(isotope)—是具有相同质子数和不同中子数的一组核素。由于核素具有相同的质子数，它们属于同一元素，具有相同的核外电子排布结构和非常相似的化学性质，但由于中子数不同因而质量数不同。同位素的分类自然界的同位素按其原子核的稳定性可以分为放射性同位素和稳定同位素两大类。元素周期表放射性同位素—原子核是不稳定的，它们以一定方式自发地衰变成其

2、它核素的同位素。例如：87Rb87Sr+abetaparticle147Sm→143Nd+α+E稳定同位素的原子核是稳定的，或者其原子核的变化不能被觉察。目前认为，凡原子能稳定存在的时间大于1017年的就称为稳定同位素，反之则称放射性同位素。这两类同位素在原子序数和质量数上具有明显的区别：凡是原子序数大于83，质量数大于209的同位素都是放射性同位素；在原子序数小于83、质量数小于209的同位素中，除14C、40K、87Rb具放射性外，其余都是稳定同位素。同位素的基本知识每一方格代表一个核素，每个核素是由一定数目质子(Z)和中子

3、(N)组成的核。阴影方格代表稳定原子，白色方格代表不稳定的或放射性核素。同位素是具有相同Z值不同N值的原子。同中子异位素(isotone)具有相同N值不同Z值。因此具有相同的化学性质。部分核素图Z=6N=10A=12同位素稳定同位素放射性同位素宇宙成因放射性同位素:14C等人造放射性同位素:137Cs等原生放射性同位素:238U等同位素分类：放射性成因同位素87Sr143Nd206Pb207Pb208Pb177Hf放射性同位素87Rb147Sm238U235U232Th176Lu母体子体同位素分类：放射性成因同位素可以是稳定的，也

4、可以是放射性的；例如：87Rb（放射性同位素）衰变成87Sr，87Sr不在发生衰变（“稳定同位素”）放射性同位素放射性成因同位素放射性成因同位素放射性同位素已发现的天然同位素330多种分类：放射性同位素：40K、87Rb、147Sm、238U、235Th等稳定同位素：轻同位素和重同位素12C、13C、16O、17O、18O、32S、34S等本章内容同位素地球化学意义同位素年代学稳定同位素地球化学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，

5、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。一、自然界引起同位素成分变化的原因核素的性质同位素分类同位素成分的测定及表示方法自然界引起同位素成分变化的原因一、自然界引起同位素成分变化的原因（一）核

6、素的性质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，任何一个核素都可以用A=P+N这三个参数来表示。而具有相同质子数，不同数目中子数所组成的一组核素称为同位素。O的质子数P=8，但中子数分别为8、9、10，因此，氧有质量数分别为16O、17O、18O三个同位素。(一)核素的性质(1)核素具有电荷：一个质子带有一个单位的正电荷，原子的核电荷数等于质子数，并由此决定原子的核外电子数。核电荷数一旦改变就变成了另外一种元素，同时核电荷数也影响着核的组成及结构，即决定核的稳定性。(2)核素具有质量：核素因含

7、有不同数量的质子和中子，而具有不同的质量，较轻元素的同位素之间因质量差别导致在地质作用中的分异，这样，使得不同产状的地质体中同位素间的相对丰度发生变化。(3)核素具有丰度：自然界的核素具有两种丰度。一是核素的绝对丰度，是指自然界各种核素存在的总量，它与组成核素的核子数量和结构有关，反映核素的稳定性。当原子序数Z<20时，N/P=1，核素最稳定，绝对丰度高；当2083时，N/P偏离1或1.5，核素不稳定，绝对丰度低。二是核素的相对丰度，是指元素同位素所占总质量的百分数，例如大气中三个氧同位

8、素的相对丰度是:16O：99.763%；17O：0.0375%；18O：0.1995%。(4)核素具有能量：原子核聚集高质量的粒子于一个极小的体积内，因此，原子核内孕含着巨大的能量，即核能，也称“结合能”。结合能越高核素越稳定；结合能低（如H、N、