地球化学 第三章 同位素地球化学 Ch3 Isotope Geochemistry 第一节 同位素地球化学基本概念.pptVIP

* * * * 放射性衰变规律的认识、同位素的发现、质谱仪的发明与改进，导致了同位素地球化学，特别是同位素地质年代学的开拓。1907年美国化学家博尔特伍德发表了第一批化学铀-铅法年龄数据。30～40年代铀-钍-铅法、钾-氩法、 钾-锶法、普通铅法、碳-14法等逐步发展完善，使同位素地质年代学初具规模。 * * 这是很多年龄年前的测试结果，现在3.0Ga的古老岩石已经有了更多的发现。 * * 在中国大陆就有很多同位素年龄30亿年。如我们附近的黄陵地区的崆岭群，其Sm-Nd同位素等时线年龄为3.2+/-0.17Ga;华北克拉通上已发现了大量的3.0Ga的岩石，目前报到的最老的岩体是白家坟奥长花岗岩岩体(3.8Ga) * * 在中国大陆就有很多同位素年龄30亿年。如我们附近的黄陵地区的崆岭群，其Sm-Nd同位素等时线年龄为3.2+/-0.17Ga * * * * * * * * * * * * * * * * * * 乌尔里克(1967)发展应用了韦毖丑尔的谐和图来确定地球年龄。龙水(1966)对大西洋小脊、东太平洋隆起、夏威夷、日本和复活节岛的玄武岩作了钟和铅的浓度以及其铅同位素组成的分析。乌尔里克把这些数据完全象通常处理典型的锆石数据那样，表示在谐和图上。但是，他扣除的是从铁陨石所得到的非放射成因类型铅，而非扣除现代组成的普通铅成分(即以玄武岩喷及时间为特征的普通铅)，因为这样做就根本上扣去了所商的铅，而毫无意义。结果，各地区玄武岩所产生的点都落在谐和图上一条直线附近，如图12．3是夏威夷玄武为数据的图解。各条直线与谐和曲线都相交于上交点上(t1)，这里t1的范围仅为44.9到45.8亿年。平均平均值 t1＝45.3±0.3亿年。 玄武岩的线与谐和曲线相交的第二个时间下交点(t2),t2值的变化范围为12亿3千万年到2千万年。对这些数据，韦瑟里尔通常的解释必然认为是在t1时开始存在的各U—Pb系统具有原始的铁陨石组成的铅。这种系统保持封闭直t2时，而在t2时期丢失或获得了不同数量的铅和铀(或其中之一)。经过这种扰动以后系统又重新封闭，直到现代。 * * 核素实例：氢有1H、2H、3H 3种原子，就是有3种核素，它们原子的核中分别有0、1、2个中子。 天然元素中有的有几种核素，叫做多核素元素。例如，氧元素有3种核素（16O、17O、 18O），锡元素有10多种核素，这些元素叫多核素元素。天然元素中有的只有1种核素，如23Na、19F等。这类元素叫单一核素元素。 核素跟元素的区别在于，核素不仅跟质子数有关，还跟中子数有关。因此，一种原子核就算一种核素。 核素的放射性是原子核的性质，它在原子核物理和放射化学中有广泛的应用。 例如，原子核里有6个质子和6个中子的碳原子，质量数是12，称为碳-12核素，或写成12C核素。原子核里有6个质子和7个中子的碳原子，质量数为13，称13C核素。氧元素有16O，17O，18O三种核素。 具有多种核素的元素称多核素元素。自然界仅有一种核素存在的元素称为单核素元素，如氦、氟、铝、钠等20种元素。质子数为偶数的元素，可有较多的稳定核素，一般不少于3个，而质子数为奇数的元素，通常只有一个稳定核素，从不会多于两个，这是由核子的结合能所决定的。 多核素元素中各核素互称同位素，因为它们处于周期表中同一位置上，化学性质基本相同，但核性质不同； 单核素元素没有同位素。 核素的质量即原子质量，总小于孤立质子、中子和电子的质量总和，在概念上也不等于质量数，在数值上除12C外均与质量数稍有不同。核素的质量是用质谱仪测定的，这种测定很先进，可测得7位或更多位有效数字。 * * * * * * * * * * 稳定：应为天然 总量354，表1-9是352种 * * * * 同位素定年：举几个实例：Rb-Sr，Sm-Nd，U-Pb，Re-Os，Ar-Ar，包括岩石的、矿床的 示踪实例：H-O同位素例子 地质温度计：O同位素 矿产勘查：H-O同位素找矿实例，铅同位素打靶实例、铅同位素三维矢量的的找矿实例(朱炳泉、常向阳) 环境监测：全球变化实例(钟乳石与石笋、雪、沉积柱西湖实例) * * * * * * 提问： 地球的年龄是多少，是怎么测定的？ 谁知道地科学学院门前立的那花岗岩的年龄是怎么知道的？ 对于一块未年龄的岩石，你知道用什么方法测出它的年龄吗？ 你知道测定地质体年龄有何重要意义吗？ 在十九世纪末，地球年龄的问题引起了很多热烈的争论。一方面，许多估计是1亿年或不到。但另一方面，很多科学家所赞成的数值要比这个估计大很多。引至较小年龄的推测主要来自物理学领域。从太阳热的持续时间考虑，赫姆霍兹计算出一个2千2百万年的可能年龄。克尔文假定地球最初曾经熔融，估计需要2千万年一4亿年才会冷却到现存这样低的地表热流。G