中国地质大学-2012春-地球化学课件第5章6-稳定.pptVIP

稳定同位素地球化学 基本概念及原理 H-O同位素 S同位素 C同位素 地球科学领域内一门新兴边缘学科。研究轻稳定同位素(H、C、O、S、N等)在自然界(岩石圈、水圈、生物圈、气圈及其土壤、环境以及星体)的丰度及其变化机理、在各种天然过程中的化学行为、以此研究天然和环境物质的来源、运移过程以及经历的物理化学反应和条件、示踪地球内部层圈化学演化和相互作用，监测全球变化等。 研究的时间尺度从太阳系演化早期到现在，空间尺度从宇宙到原子。已经成为现代地球科学的重要手段之一。 主要用于以下目的： ① 成岩成矿物质源区鉴定； ② 矿物岩石形成温度确定； ③ 成岩成矿地球化学机理推测 稳定同位素丰度发生变化的主要原因是同位素分馏，即轻、重同位素在物质间的分配发生了变化，一些物质富集轻同位素，另一些物质富集重同位素。特别是一些较轻元素，如H、C、O、S等，同位素质量数比较小，相对质量差别也就比较大。如H和D质量差为100％，12C与13C相差8.3%，16O与18O相差6.2%，而204Pb与206Pb的质量差相差仅1％。质量数小的同位素分馏更明显，这对地质作用来说具有重要意义。这也是目前稳定同位素地球化学涉及的主要是氢、碳、氧、硫等同位素的原因。 基 本 概 念 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。 稳定同位素可分为轻稳定同位素和重稳定同位素。在地球表面环境中进行着各种物理，化学及生物作用过程，往往会改变同一元素的不同同位素在这些过程的产物中，或不同物相中的分配比率，即发生同位素分馏效应。 一、基本概念及原理 stable isotope geochemistry is concerned with variations of the isotopic compositions of elements arising from physicochemical processes rather than nuclear processes. that the very small differences in the chemical behavior of different isotopes of an element can provide a very large amount of useful information about chemical (both geochemical and biochemical) processes. 一、基本概念及原理 稳定同位素包括H, Li, B, C, N, O, Si, S, and Cl. 它们的共同特征为: (1) They have low atomic mass； (2) The relative mass difference between their isotopes is large; (3) They form bonds with a high degree of covalent character; (4) The elements exist in more than one oxidation state (C, N, and S), form a wide variety of compounds (O), or are important constituents of naturally occurring solids and fluids; (5) The abundance of the rare isotope is sufficiently high (generally at least tenths of a percent) to facilitate analysis; 稳定与放射性同位素的异同 The elements of interest in radiogenic isotope geochemistry are heavy, form dominantly ionic bonds, generally exist in only one oxidation state, and there is only small relative mass differences between the isotopes of interest. Thus fractionation of the isotopes of these elements are quite small and can generally be ignored. one group