同位素地球化学.ppt

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1、第五章同位素地球化学变质砾岩中花岗岩质砾石中的锆石年龄，其地质含义是花岗岩的形成年龄，应该早于砾岩的地层年龄。谐和线年龄，上交点年龄为2573±52Ma。表面加权年龄，2580Ma。谐和线年龄和表面加权年龄结果很相近，结果是可信的。综合来说：花岗岩的形成时代为2573±52Ma是可信的。砾岩的地层年龄应晚于2573Ma。根据目前的年龄结果，不支持砾岩比郭家窑组老的认识。同位素地球化学是研究地球和宇宙体中核素的形成、丰度以及在自然作用过程中分镏和衰变规律的科学。所谓同位素是指同一元素原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子，它们在元素周期中

2、占据同一个位置。例如，硫有4个同位素，它们分别为32S、33S、34S和35S，这4个同位素都有16个质子，因而它们都位于元素周期表第三周期第ⅥA族。一个元素可以由一种或几种同位素组成。Neutronnumbervs.protonnumberforstablenuclides一、核素及核素图自然界存在两类同位素：一类是放射性同位素，它们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；另一类是稳定同位素，它们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。放射性同位素丰度的变异记载着地质作用的时间，同时它们

3、又是地质过程有效的示踪剂，而对于稳定同位素丰度的变异或分镏除了示踪地质过程外，还可指示地质过程中的物理化学条件等。同位素地球化学在研究地球或宇宙体的成因与演化，主要包括地质时钟、地球热源、壳幔相互作用及壳幔演化、成岩成矿作用、构造作用及古气候和古环境记录等方面提供了重要有价值的信息，为地球科学从定性到定量的发展作出了重要贡献。放射性衰变自然界中部分核素在能量上处于不稳定状态，自发地从某一核素衰变成为另一核素，并伴随各种粒子形式的能量释放的过程称为放射性衰变。发生放射性衰变的同位素称放射性同位素，或母体同位素(radioactivepare

4、ntnucleus)。放射性衰变过程中及最终形成的稳定同位素称为放射成因同位素或子体同位素(radiogenicdaughternuclei)。§1放射性同位素衰变反应和衰变定律一、放射性同位素衰变反应在自然界，放射性同位素大约有64种，它们大多数的质量数大于210。这些放射性同位素不断自发地发射出质点和能量，改变同位素组成并转变成稳定的核素，这种过程称核衰变反应或蜕变。衰变反应是引起放射性同位素丰度变化的主要原因，天然放射性同位素的衰变反应种类如下：放射性同位素衰变方式Nucleicanspontaneouslytransformtol

5、owermassnucleibyoneoffourprocessesa-decayb-decayelectroncapturespontaneousfissionEachprocesstransformsaradioactiveparentnucleusintooneormoredaughternuclei.a-decayEmissionofana-particleor4Henucleus(2neutrons,2protons)Theparentdecreasesitsmassnumberby4,atomicnumberby2.Examp

6、le:238U->234Th+4HeMass-energybudget:238U238.0508amu234Th–234.04364He–4.00260massdefect0.0046amu=6.84x10-13J/decay=1.74x1015J/kg238U=414kilotons/kgThisisthepreferreddecaymodeofnucleiheavierthan209Biwithaproton/neutronratioalongthevalleyofstabilityb-decayEmissionofanelectro

7、n(andanantineutrino)duringconversionofaneutronintoaprotonThemassnumberdoesnotchange,theatomicnumberincreasesby1.Example:87Rb->87Sr+e–+nMass-energybudget:87Rb86.909186amu87Sr–86.908882massdefect0.0003amu=4.54x10-14J/decay=3.14x1014J/kg87Rb=75kilotons/kgb+-decayandelectronc

8、aptureEmissionofapositron(andaneutrino)orcaptureofaninner-shellelectronduringconversionofaproton