钼及钼同位素地球化学——同位素体系、测试技术及在地质中的应用

地球化学中的同位素研究及其应用地球化学是研究地球上各种化学现象和过程的科学学科。

同位素是元素具有相同的原子序数和化学性质，但质量数不同的不同种类的原子，其在地球化学研究中发挥着重要的作用。

本文将探讨地球化学中的同位素研究以及其在不同领域的应用。

一、同位素的定义和分类同位素是指具有相同原子序数（即原子核中质子的数量相同）但质量数（即原子核中质子和中子的数量之和）不同的原子。

同位素的存在使得地球化学研究可以根据元素的同位素组成来分析物质起源、演化和地球系统中的各种过程。

同位素一般可以分为稳定同位素和放射性同位素两类。

稳定同位素是指在地球化学研究中具有稳定存在状态的同位素，如氢的两种同位素氢-1和氢-2，氧的三种同位素氧-16、氧-17和氧-18。

放射性同位素是指具有不稳定存在状态的同位素，如铀系列的235U和238U以及镭系列的226Ra等。

二、地球化学中的同位素研究方法1. 同位素质谱法同位素质谱法是地球化学研究中常用的分析技术，它可以通过测量元素的同位素比例来获取有关地球物质起源和演化的信息。

该技术基于同位素质量分析仪器，可以对地球系统中的各种物质样品进行同位素组成的测定。

2. 同位素示踪法同位素示踪法是地球化学研究中常用的实验手段，它通过采集含有某种同位素标记的物质，并追踪其在地球系统中的传输和转化过程。

该方法可以帮助科学家们了解物质的迁移路径、生物地球化学循环等过程，为地球系统模型的构建和预测提供重要依据。

三、地球化学中的同位素研究应用1. 地质探测地球化学中的同位素研究可以用于地质探测，例如利用同位素示踪法可以追踪岩石中的放射性同位素衰变过程，从而确定岩石的年代和形成过程。

这对于研究地质构造、地壳运动以及矿床形成等具有重要意义。

2. 古气候研究同位素的组成可以反映地球气候变化的过程。

通过对冰川和海洋沉积物中的同位素比例进行分析，可以了解过去气候变化的规律和机制。

这对于预测未来气候变化趋势以及制定环境保护政策有重要意义。

公斤级钼同位素-回复公斤级钼同位素（kilogram-scale molybdenum isotopes）是指在同位素中，所含的钼元素以公斤为单位进行计量的一种重要技术。

同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的元素，它们拥有不同的核子数量。

公斤级钼同位素的研究和应用对于许多领域具有重要意义，本文将一步一步回答关于公斤级钼同位素的相关问题。

第一步：什么是钼同位素？钼（Mo）是一种化学元素，原子序数为42。

钼同位素是具有42个质子但质量数不同的钼元素。

常见的钼同位素有^92Mo、^94Mo、^95Mo、^96Mo、^97Mo、^98Mo、^100Mo。

这些同位素的质量数分别为92、94、95、96、97、98和100。

第二步：为什么研究钼同位素？钼同位素的研究对于许多领域具有重要的科学和应用价值。

在地球科学中，钼同位素能够提供关于地球内部过程和地球演化的重要信息。

在环境科学中，钼同位素的研究可以帮助我们了解环境中的氧化还原过程，以及污染物的迁移和转化路径。

此外，钼同位素还在核能工程、医学和冶金等领域具有广泛的应用。

第三步：如何获得公斤级钼同位素？获得公斤级钼同位素是一个复杂的过程，主要包括以下几个步骤：1. 提取钼原料：钼通常存在于钼矿石中，因此需要首先通过采矿和选矿等工艺提取出钼原料。

2. 钼同位素分离：通常采用离子交换、溶剂萃取等方法，将钼同位素从其他元素中分离出来。

这个步骤需要高度纯净的实验条件和精密的分离装置。

3. 高效分离：为了得到公斤级的钼同位素，分离过程需要高效进行，通常采用多次循环和复合离子交换树脂等方法，以提高分离效率。

4. 钼同位素稳定化：分离出的钼同位素需要进一步稳定化，以防止其在储存和运输过程中发生变化。

这通常包括将同位素化合物转化为稳定的固体形式或溶液形式。

第四步：公斤级钼同位素的应用领域有哪些？公斤级钼同位素在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 核能工程：公斤级钼同位素可用于核反应堆中的结构材料和导热介质等。

公斤级钼同位素钼是一种化学元素，原子序数为42，位于周期表的第5周期。

钼在自然界中存在多种同位素，其中主要的有钼-92、钼-94、钼-95、钼-96、钼-97和钼-98等。

其中，钼-92是唯一的稳定同位素，其他同位素都是放射性同位素。

钼同位素具有不同的中子数，这也导致了它们在原子核的结构和性质上的差异。

钼-92拥有42个质子和50个中子，是最常见的钼同位素，占自然界中钼元素的绝大部分。

它的原子质量约为92.906 g/mol。

钼-92具有很高的稳定性，可以长时间存在而不发生衰变。

其他钼同位素主要由中子数的差异形成。

例如，钼-94拥有42个质子和52个中子，比钼-92多了2个中子。

钼-96则拥有42个质子和54个中子，比钼-92多了4个中子。

这些同位素都是放射性的，会通过衰变的方式向更稳定的同位素转变。

钼同位素在科学和工业上有许多应用。

首先，钼-99是一种重要的放射性同位素，在医学上用于核医学影像学研究和治疗。

钼-99的核裂变产物聚集在肿瘤组织中，可以用于诊断和治疗肿瘤。

另外，钼同位素还被广泛用于研究原子核结构和性质，以及放射性同位素的应用。

除了上述的应用，钼同位素还在工业上被用于生产钼合金。

钼合金具有高强度、高熔点和耐腐蚀等特点，被广泛用于电子工业、航空航天工业和武器制造等领域。

例如，钼合金可以用于制造高温下工作的炉丝、导线和垫片等。

钼同位素的研究对于核科学和材料科学等领域的发展具有重要意义。

科学家通过研究钼同位素的衰变特性和生成途径，可以更深入地了解原子核的结构和性质。

同时，钼同位素在材料科学领域的应用也为制造高性能合金和电子设备提供了新的思路和方法。

总而言之，公斤级钼同位素是指具有不同质量数的钼同位素的集合。

这些同位素在原子核结构和性质上存在差异，具有不同的放射性特点。

钼同位素在医学、科学研究和工业生产中都有重要应用，对于推动相关领域的发展具有重要意义。

Ca同位素地球化学及其地质应用
王慧丽;曹俊
【期刊名称】《江西科学》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】Ca作为主要的造岩元素,在各类地质过程均能显示出不同程度的分馏,使之成为研究不同地质过程的潜在地球化学指标和示踪剂。

随着分析技术的发展,作为新兴的Ca同位素被越来越多地应用于地质学的不同领域,尤其在近十年取得了丰富的研究成果。

在简要介绍Ca同位素标准物质和分析方法的基础上,详细阐述了Ca同位素在地质学3个领域方面的应用,包括:1)Ca同位素在行星地质方面的应用,探究陨石、月球等天体成因与演化过程以及早期地球特征;2)Ca同位素在深部地质过程方面的应用,可有效示踪地幔交代、大陆俯冲和深部碳循环等;3)Ca同位素在低温过程方面的应用,重建海水演化和河流、地下水与冷泉系统。

通过上述重要地质过程中研究成果的系统总结,旨在加深对Ca同位素体系的深入理解,并对Mg-K-Ca 多元同位素联合示踪的应用进行了展望。

【总页数】6页(P326-331)
【作者】王慧丽;曹俊
【作者单位】东华理工大学地球科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】Q195.2
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Mo的同位素丰度对地球科学和矿物勘探有重要意义Mo是一种重要的过渡金属元素，它在地球化学、矿物学和地球科学领域都有着重要的应用价值。

Mo存在于自然界中的几种同位素，它们的丰度和比例都对地球科学和矿物勘探有着很大的影响。

本文将从Mo同位素的基本知识、Mo同位素在地球科学领域的应用以及在矿物勘探中的应用等方面进行详细的阐述。

一、Mo同位素的基本知识Mo有七种天然存在的同位素，其中只有一种稳定同位素Mo-98，其它6种都是放射性同位素。

不同的环境条件会导致不同同位素之间的比例发生变化，从而导致不同的Mo 同位素丰度。

在自然界中，Mo-98的丰度最高，占74.1%，其它同位素的丰度则相对较低，比如Mo-100的丰度只有9.6%。

研究Mo同位素丰度的变化可以帮助我们更好地了解地球历史、地球化学和地质过程等方面的知识。

二、Mo同位素在地球科学领域的应用Mo同位素在地球科学领域的应用涵盖了岩石学、古气候学和化学海洋学等多个方面。

其中最为重要的应用之一就是利用Mo同位素来研究地球历史中的氧化还原环境变化。

Mo同位素丰度与氧化还原环境之间存在着密切的关系，氧化环境的强度对Mo同位素的分馏系数有着显著的影响。

因此，通过研究不同时期Mo同位素丰度的变化，可以获得氧化还原环境的信息，了解地球历史中的环境演化过程。

此外，Mo同位素还可以用来研究古代海洋的化学成分。

在海洋中，Mo同位素的丰度与海洋中的富营养化程度、溶解氧含量和硅酸盐含量等因素有关。

根据Mo同位素丰度的变化，可以推测海水中硝酸盐和氧化态态磷的丰度变化。

因此，Mo同位素在古代海洋化学的研究中有着重要的应用，可以帮助人们更好地了解古代地球的生命演化和环境变化。

三、Mo同位素在矿物勘探中的应用Mo同位素在矿物勘探中的应用主要体现在钼矿床的勘探方面。

钼矿是一种重要的金属矿，具有重要的工业应用价值。

Mo同位素的研究可以帮助勘探人员确定钼矿床的成因和地质背景。

在不同的成矿环境中，Mo同位素的丰度和分布都会发生不同的变化。

２０１１年４月Ａｐｒｉｌ２０１１岩　矿　测　试ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳＶｏｌ．３０，Ｎｏ．２１３８～１４３收稿日期：２０１０ ０８ ２４；修订日期：２０１１ ０１ ０７基金项目：国家高技术发展计划（８６３计划）项目资助（２００７ＡＡ０６Ｚ１２５）；国家自然科学基金创新群体项目资助（４０９２１００１）；科技部基本科研业务费项目资助（Ｊ０９０４）作者简介：李津（１９８０－），女，山西阳泉市人，助理研究员，从事过渡族元素同位素地球化学研究。

Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｊｉｎ８０１１９＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ。

通讯作者：朱祥坤（１９６１－），男，山东沂水县人，研究员，从事同位素地球化学研究。

Ｅ ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｋｕｎ＠ｃａｇｓ．ａｃ．ｃｎ。

文章编号：０２５４５３５７（２０１１）０２０１３８０６双稀释剂法在非传统稳定同位素测定中的应用———以钼同位素为例李　津，朱祥坤 ，唐索寒（中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室，北京　１０００３７）摘要：仪器的质量分馏校正是提高同位素分析数据精度的关键。

“同位素双稀释剂”的测定方法可实现严格的仪器质量分馏校正。

文章以Ｍｏ同位素为例，详细介绍了同位素双稀释剂法的原理、计算方法以及应用多接收器等离子体质谱仪（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）进行Ｍｏ同位素组成高精度分析的方法。

双稀释剂和标准样品的１００Ｍｏ／９７Ｍｏ使用Ｐｄ溶液的１０４Ｐｄ／１０２Ｐｄ标定，其他Ｍｏ同位素比值通过１００Ｍｏ／９７Ｍｏ标定。

对１００Ｍｏ／９５Ｍｏ、９８Ｍｏ／９５Ｍｏ和９７Ｍｏ／９５Ｍｏ三组Ｍｏ同位素比值建立３个非线性方程，组成一个非线性方程组，在认为仪器质量分馏和自然分馏都符合指数法则的前提下，通过Ｔａｙｌｏｒ公式将非线性方程组转换成线性方程组，使用牛顿迭代法计算出样品的Ｍｏ同位素组成。

在使用ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ分析过程中，每组数据采集２０个数据点，最终的δ１００Ｍｏ／９５Ｍｏ、δ９８Ｍｏ／９５Ｍｏ和δ９７Ｍｏ／９５Ｍｏ是这２０组数据得到的２０组δ１００Ｍｏ／９５Ｍｏ、δ９８Ｍｏ／９５Ｍｏ和δ９７Ｍｏ／９５Ｍｏ的平均值。

同位素地球化学
同位素地球化学是以同位素的分布特征为研究对象，研究地球内部和表面形成过程和变化的一门重要的地学分支。

它利用稳定同位素的比值来研究地球的演化及其在时空尺度上的变化。

同位素地球化学既是一门独立的学科，也是地球科学中的多学科交叉学科。

它将地球科学、核物理学、化学和生物学等多学科有机地结合在一起，研究地球中某种物质的原始成分，以及它们在地球内部、大气中等不同环境中的运动、改变和转化过程，以及由此引起的地球演化过程。

同位素地球化学的研究方法有多种，其中最重要的是测量和分析地球表面、地壳、地幔和地球内部的同位素比例。

它的研究重点是地球作为一个整体的演化过程，以及地球内部物质的原始成分、流动性和转化过程，以及它们如何影响地球表面和大气环境的演变。

一般而言，同位素地球化学的研究不仅要研究地球表面和内部的同位素含量，还要研究其分布特征。

通常情况下，同位素的分布特征受到地壳、地幔和地球内核的影响，它们的分布特征各不相同。

在同位素地球化学的研究中，要根据地球的特定环境对同位素的分布特征进行分
析，可以深入地理解地球的演化过程、结构特征以及其影响因素。

在实际应用中，同位素地球化学已经成为地质勘查、矿物开采、矿产评价以及环境保护等领域的重要手段之一。

人们可以利用同位素地球化学的结果，对潜在的矿产资源进行定量评估，进而提高地质勘查的准确性和效率。

此外，同位素地球化学还可以用来研究地表微生物的活动、空气污染的源头和扩散趋势，以及地表水的污染特征等。

总之，同位素地球化学是地球科学研究的一个重要分支，它结合了多学科的知识，为地质勘查、矿产开发、环境保护和其他领域的实践活动提供了有效的技术支持。

地球化学研究中的同位素分析技术地球化学研究是研究地球和行星体中的元素组成、地球历史演化以及地球的生命起源和演化等问题的学科。

同位素分析技术在地球化学研究领域中起着重要作用。

同位素是同一元素的不同质量核素，具有不同的原子质量，通过同位素的测量，可以揭示地球和宇宙中的一些重要物理、化学和生物过程。

本文将介绍地球化学研究中常用的同位素分析技术。

一、同位素分析技术的原理同位素分析技术是基于同位素的相对丰度差异进行的一种分析方法。

同位素相对丰度的测量可以通过质谱仪、质光谱仪、中子活化分析等手段进行。

这些方法通过测量同位素的质量、电荷、光谱峰位置等特性，从而确定样品中不同同位素的相对含量。

二、同位素分析技术的应用1. 放射性同位素分析放射性同位素是一种具有放射性衰变性质的同位素，通过测量放射性同位素的衰变速率，可以推断出地质历史、地球年龄以及地球内部的物质循环过程。

常用的放射性同位素分析技术包括铀系列、钍系列和钾系列等。

2. 稳定同位素分析稳定同位素是指不发生放射性衰变的同位素。

稳定同位素分析常用于研究地球系统中的元素循环、生物地球化学循环以及古气候变化等问题。

例如，氧同位素分析技术可以用于研究古气候变化、古海洋生物演化等；碳同位素分析技术可以用于研究碳循环、生物地球化学循环等。

3. 稳定同位素示踪技术稳定同位素示踪技术是通过测量示踪物中同位素的相对含量变化来研究地质过程和环境变化的方法。

例如，氧同位素示踪技术可以用于研究水循环、地下水补给和河流水源等；硫同位素示踪技术可以用于研究硫的来源、硫循环以及硫化物的形成和分解等。

三、同位素分析技术的挑战和发展趋势同位素分析技术在地球化学研究中起着重要作用，但也存在一些挑战。

首先，同位素分析技术需要高精度的仪器设备和实验条件，成本较高。

其次，样品准备和分析过程中存在一定的干扰因素，影响测量的准确性和可重复性。

此外，某些同位素的测量范围和准确性仍然有待提高。

为了克服这些挑战，同位素分析技术正在不断发展。

同位素地球化学研究在矿床勘探中的应用矿床勘探是寻找和评估矿产资源潜力的关键过程。

随着资源的不断枯竭和开发难度的增加，传统的勘探方法已经无法满足对矿床的准确评估和资源预测的需求。

而同位素地球化学研究作为一种先进的矿床勘探手段，逐渐受到广泛关注和应用。

同位素地球化学研究通过分析和测定矿石中稳定同位素的丰度和组成，揭示了地球系统中物质循环和地质过程的细微变化。

这种研究方法不仅可以提供关于矿床成因和演化历史的重要信息，还可以为勘探人员提供指导和决策的依据。

例如，在铀矿床勘探中，钍同位素具有明显的勘探指示意义。

铀矿床的形成与地球深部岩浆活动和流体作用密切相关。

通过测定矿石中钍同位素的比值，可以判断岩浆活动的程度和密度，进而预测铀矿床的丰度和分布情况。

这为矿床勘探提供了有力的工具和方法。

此外，在金矿床勘探中，氧同位素也被广泛运用。

金矿床的形成与地球表层的水体和热液作用密切相关。

通过测定矿石中氧同位素组成的变化，可以揭示矿床形成过程中的地质环境和物质来源。

这对于评估矿床的潜力和确定开采策略具有重要意义。

在铜矿床勘探中，硫同位素也被广泛应用。

硫同位素可以指示矿床成因和沉积环境，对于评估矿床的成矿潜力和寻找新的矿床类型具有重要的作用。

通过对硫同位素的测定和分析，勘探人员可以确定合适的勘探区域和方法，提高勘探效率和成功率。

总的来说，同位素地球化学研究在矿床勘探中具有广阔的应用前景和潜力。

通过分析和测定矿石中的稳定同位素，可以获取关于矿床成因、演化历史和矿产资源分布的重要信息。

这为矿床勘探提供了科学依据和技术支撑，显著提高了勘探工作的准确性和效率，降低了勘探风险和开发成本。

随着科学技术的不断进步和实验分析手段的完善，同位素地球化学研究在矿床勘探中的应用将更加广泛和深入。

研究人员可以通过不同同位素的测定和组合分析，建立更加精准和准确的矿床模型和预测模型。

这将为勘探工作提供更多的选择和决策依据，推动矿床勘探领域的发展和进步。

同位素地球化学研究进展同位素地球化学是研究不同元素同位素组成及其在地球化学过程中的应用的学科领域。

随着科技的进步和研究方法的不断发展，同位素地球化学研究取得了许多重要进展。

本文将从同位素分馏、同位素示踪、同位素定年等方面介绍同位素地球化学研究的进展。

同位素分馏是指同一元素的不同同位素在地球化学过程中有选择地分离的现象。

同位素分馏的研究对于地球和行星的演化过程以及地球内部和外部物质循环过程有着重要的指示意义。

过去几十年，同位素分馏的研究主要集中在稳定同位素（如氢、氧、碳、氮等）和放射性同位素（如铀、钍、铅等）上。

研究表明，同位素分馏与地球化学过程密切相关，如同位素分馏可以揭示地球的形成和演化过程、大气和海洋中的物质循环过程、生物地球化学循环等。

近年来，随着新技术的发展，研究范围不断扩大，涵盖了更多的元素和同位素体系。

同位素示踪是利用同位素在地球化学过程中的特殊性质来追踪地球系统中的物质的流动和转化过程。

同位素示踪技术被广泛应用于环境、气候、生态、地质等领域的研究中。

近年来，同位素示踪研究的进展主要集中在气候变化、水资源和环境污染等方面。

例如，氧同位素和氢同位素广泛应用于追踪水体起源和循环过程，碳同位素和氮同位素用于研究气候变化和生物地球化学循环等。

同时，同位素示踪技术在环境和地质工程中的应用也得到了广泛关注。

同位素定年是利用一些具有放射性衰变性质的同位素来确定岩石、矿物和古代生物的年代。

同位素定年是地质学和考古学研究中非常重要的手段之一、传统的同位素定年方法主要包括放射性同位素定年（如铀-铅、钍-铅、锶-锶等）和稳定同位素定年（如碳-14、氚、钾-锶等）。

近年来，随着加速器质谱技术的发展，同位素定年的精确性和应用范围不断扩大。

例如，放射性同位素铀-铅定年可用于确定火山岩和古岩石的年代，碳-14定年可用于确定古代文物和化石的年代。

总的来说，同位素地球化学研究在过去几十年取得了许多重要进展，涉及的领域不断扩大。

辉钼矿铼-锇(Re-Os)同位素定年及其地质意义摘要：通过对辉钼矿铼-锇（Re-Os）同位素年龄分析测定，可以直接测定金属矿床成矿年龄，推算矿床的成矿强度，分析成矿物质的来源，反应不同的成矿本经和成矿机制；本文通过对两个实例的综合分析解释，为研究区域成矿作用提供了重要的依据。

关键词: 辉钼矿铼-锇同位素年龄成矿强度Abstract: through to the fai molybdenum phenium-osmium tetroxide (Re-Os) isotope age determination, can direct determination of metal metallogenic age, calculated the deposit metallogenic strength, analysis the source of ore-forming materials, the response of the different ore-forming by and metallogenic mechanism; Based on the comprehensive analysis of the two examples explain, as the study area mineralization provides an important basis.Keywords: fai molybdenum phenium-osmium tetroxide isotope age metallogenic strength中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：1、引言187Re通过β—衰变产生187Os，衰变常数为1.666×10-11a-1，这就构成了Re-Os同位素体系。

该同位素体系作为重要的同位素地质年代测定工具，被广泛应用于硫化物矿床年代学以及基性-超基性岩的成因和年代学研究中。

地球化学中的同位素分析地球化学是研究地球化学成分、地球化学过程、地球化学循环和地球化学环境的一门学科。

其中的同位素分析是地球化学中的重要分支之一。

同位素是指具有相同原子序数但不同质量数的单质，在自然界中广泛存在。

同位素分析可用来研究岩石、矿物、水体、大气等自然现象，也可用来解决环境、生物和人类问题。

同位素分析的原理是依据同位素在化学和物理活动中的差异性。

同一元素的同位素化学性质相同，但物理性质不同。

例如，具有同位素^12C和^13C的二氧化碳分子在光谱分析技术中可以被分辨，从而得到不同的信号。

利用这些信号，就可以分析样品中同位素的含量和同位素比值。

同位素分析的方法主要包括质谱法、光谱法、放射性测量法等。

其中，质谱法是同位素分析中最常用的方法之一。

该方法基于质谱仪的原理，利用精确的磁场和电场对离子进行分析，得出不同离子的质量-电荷比，从而测定样品中的同位素含量。

同位素分析在地球化学中有许多应用。

以下介绍几个例子：1.同位素示踪法同位素示踪法是同位素分析中使用最广泛的应用之一。

当同位素被注入到一个系统中时，同位素浓度会随着时间变化而发生变化。

通过测量不同时间点的同位素浓度，可以了解系统中各种物质的来源、分布和移动方式。

地球化学中常用的同位素示踪法包括放射性示踪法和稳定同位素示踪法。

放射性示踪法是将一种有放射性同位素标记注入样品中，通过测量标记同位素的衰变速率和产生的辐射量来示踪样品中物质的分布和运动。

稳定同位素示踪法则是利用稳定同位素测定样品中物质的来源、变化和转移。

2.同位素地球化学同位素地球化学是利用同位素在地球科学中的广泛应用，包括地质学、气候学、生物学和环境科学。

通常情况下，地球化学家使用不同的同位素分析方法来研究样品的化学成分和样品的起源。

例如，根据岩石中铀、钍、锶等放射性同位素的衰变速率，研究岩石的时代和成因；利用碳同位素分析技术，研究生物的食物链变化和生物地球化学过程；通过测量气体中气体同位素的含量和同位素比值，可以研究大气的物理和化学特性。

第85卷　第11期2011年11月 地　质　学　报 AC TA GEOLOGICA SINICA V ol.85　N o.11No v.　2011注:本文为国家重点基础研究发展计划项目(编号2007C B411306;2009C B421001)、中国地质调查局项目(编号1212010660212;1212011120293)和公益性行业专项经费(编号200911043-13)资助成果。

收稿日期:2011-03-11;改回日期:2011-07-20;责任编辑:周健。

作者简介:陈文,男,1962年生。

博士,研究员,博士生导师。

研究方向为同位素地质年代学。

Email :ch enw enf @vip.s 。

DOI :CNKI :11-1951/P.20111025.0834.002　网络出版时间:2011-10-258:34网络出版地址:h ttp ://w w /kcms /detail/11.1951.P.20111025.0834.002.h tm l同位素地质年龄测定技术及应用陈文1),万渝生2),李华芹3),张宗清1),戴橦谟4),施泽恩4),孙敬博1)1)同位素热年代学实验室,大陆构造与动力学国家重点实验室,中国地质科学院地质研究所,北京,100037;2)北京离子探针中心,中国地质科学院地质研究所,北京,100037;3)武汉地质矿产研究所,武汉,430205;4)中国科学院广州地球化学研究所,广州,510640内容提要:同位素地质年代学是地球科学、物理学、化学和技术科学相互交叉发展起来的一门新兴学科,是地球系统科学中一个年轻而充满活力的分支学科。

它根据放射性同位素衰变规律确定地质体形成和地质事件发生的时代,以研究地球和行星物质的形成历史和演化规律。

本文对几种常用的精度比较高的同位素测年方法从理论、实验技术、应用范围、使用的注意事项等方面予以简要总结和介绍,期望为地质同行们提供有益的参考。

地球化学中的同位素示踪和分析地球化学是研究地球化学元素地球内部和表层分布、地球化学过程及其规律的学科。

而同位素则是一种在化学和物理方面都具有重要意义的存在。

地球化学中的同位素示踪和分析，是通过同位素不同的浓度和比例来逐步研究地球物质的来源、演化和变化的过程。

在此过程中，地球化学家们可以获取大量有关地球构造、生物演化、古气候、古环境等重要信息。

本文将会探讨地球化学中的同位素示踪和分析的基本原理及其应用。

一、基本原理同位素是指具有相同原子序数(Z)但质量数(A)不同的原子。

同种元素的不同同位素，因为质量的差异而具有不同的化学特性和物理特性。

地球化学中，多数同位素其存在量非常稀少，可以利用现代分析技术对其进行测定，进而对地球物质进行示踪和分析。

在地球科学中，同位素示踪和分析的主要原理是利用同位素存在量不同的特性，对化学和地质过程进行追踪和研究。

具体而言，同位素示踪和分析是在分析样品中不同同位素存在量的基础上，研究样品来源、演化、变化等方面的科学方法。

地球化学中的同位素示踪可以分为两类，一种是稳定同位素示踪，另一种则是放射性同位素示踪。

稳定同位素示踪主要是利用稳定同位素在地球化学过程中不同的分馏效应，来推测样品中的某些地球化学过程，如元素演化，矿物相变，物种演化等。

放射性同位素示踪，则主要是利用放射性同位素的不同半衰期，来推测样品中年代和历史上某些事件的发生时间。

在同位素示踪的过程中，通常采用同位素比值的方法来获得与分析对象相关的信息。

同位素比值(R)是指两个同种元素不同同位素的存在量之比，可以根据比值的变化来推测样品中与分析对象相关的信息。

例如，碳同位素示踪就是利用炭素同位素比值中稳定同位素^13C和^12C的存在量差异，来推测样品中元素演化，动植物来源等信息。

二、应用地球化学中的同位素示踪和分析在地质学、生物学、气候学等领域都有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用：1. 地球内部物质循环及元素分馏模型研究地球内部物质循环及元素分馏模型研究需要大量的岩石和矿物样品，利用稳定同位素的存在量差异，可以推测出岩石、矿物的成因和演化历史。

地球化学中的同位素分析技术地球化学是研究地球物质成分、构成和演化规律的一门学科。

同位素分析技术作为地球化学研究的重要手段，可以用于各种矿物的研究，例如岩石、水和大气等自然物质。

同位素是同一元素但原子核中质子数不同的不同种态形式，它们所属的元素拥有相同的原子序。

同位素具有相同的化学性质和电子结构，但是由于核外电子数量的不同会导致不同的物理性质。

有些同位素还会发生不稳定性衰变，因此也被称为放射性同位素。

同位素分析技术就是利用这种同位素的特性进行研究的。

同位素的分析方法主要有质谱法和放射性测定法。

其中，质谱法是利用同位素在不同质谱分子间互相转化的特性，进行同位素分离和分析的方法。

其实质是在质谱分析仪中，将样品中的同位素分子通过不同的方法分离出来，然后进行计数和分析。

这种方法特别适合分析矿物、岩石和水等地质样品中的稳定同位素和放射性同位素。

放射性测定法则是利用同位素自然放射性衰变所释放出来的放射性粒子信息作为分析元素的依据。

利用同位素放射性的特性，可以用气流计数仪或液体闪烁计数器等装置对样品进行测量，测定其放射性活度。

这种方法常用来测定重要地球元素的同位素含量，例如铀、钍和钾等元素，以及它们在地球物质中的分布规律。

同位素分析技术在地球化学研究中应用广泛，例如：1. 在水文地球化学中，通过同位素分析技术，可以测定各种水体中的同位素含量，进而推断各种水体的成因、运动和分布等信息。

2. 在矿床地球化学中，同位素分析技术可以研究矿物的成因和变质作用，帮助提高矿集区的勘查效率。

3. 在环境地球化学中，同位素分析技术可以探究大气、水体、土壤和生物等介质中的物质交换过程，以及其对环境变化的响应等。

总的来说，同位素分析技术在地球化学研究中具有不可替代的作用，可以为研究人员提供高精度、高分辨率的实验数据，进而深入理解地球物质的成分和演化规律。

同位素在地质研究中的应用同位素是指原子核中质子数相同，但中子数不同的原子。

同位素具有相同的化学性质，但物理性质和放射性质可能不同。

同位素在地质研究中有着广泛的应用，它的应用不仅为我们探索地球的历史和演化提供了重要依据，也为我们了解自然界中各种现象提供了支持。

一、同位素测年法同位素测年法是同位素在地质研究中最为常用的方法之一。

该方法建立在同位素半衰期的基础上，可以通过测定不同同位素的相对含量来计算样品的年龄。

不同的同位素测年法适用于不同的年龄范围和材料类型。

1.铀系列测年法铀系列测年法是通过测定样品中铀、钍和铅同位素的相对含量来计算样品的年龄，适用于矿物、骨骼等寿命长的材料。

该方法应用广泛，可以测定数百年至数十万年的年龄。

例如，铀-钍-铅测年法被应用于研究早期人类和哺乳动物的演化与扩散过程。

2.钾-氩测年法钾-氩测年法是通过测定样品中钾-40和氩-40同位素的相对含量来计算样品的年龄，适用于火山岩、熔融岩石等寿命短的材料。

该方法可以测定数百万至数十亿年的年龄。

例如，在研究大陆漂移和板块构造等地质过程中，钾-氩测年法被广泛应用。

3.碳-14测年法碳-14测年法是通过测定样品中碳-14同位素的含量来确定样品的年龄，适用于有机、生物和古生物样品。

该方法可以测定最近5万年以内的年龄。

例如，该方法应用于研究气候变化、自然环境变化和生物演化等问题。

二、同位素地球化学同位素地球化学是通过测定地球化学元素中同位素的相对含量，来研究地球物质的来源、演化和过程。

同位素地球化学已经成为一个重要的研究领域。

1.同位素示踪同位素示踪是通过同位素的相对含量和比例来判断物质的来源和流动路径。

例如，氧同位素示踪被广泛应用于研究水循环、降水来源、地下水的形成、河流口水与海洋水的混合和周围环境和气候变化等问题。

2.同位素地球化学的前沿研究随着同位素分析技术的进步和对地球科学问题的深入挖掘，同位素地球化学的研究领域也在不断扩展。

例如，较新的前沿研究包括对稀土元素、锶、铌、钇、铥等元素同位素的分析和应用。