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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。
一、放射性同位素的来源：
1、大气圈：7Be(T=53d)、 3H(T=12a)、
32Si(T=300a)、 14C(T=5730a)
26Al(T=0.75× 106a)、 10Be(T= 1.5× 106a)
210Pb(T=22a)
具有宇宙成因，随大气降水降落地表和海洋，通过水柱最终进入海底沉积物。
途径：1、先为生物所摄取如（ 14C 、 32Si ），生物死亡后随生物 介壳沉向海底。
2、为颗粒物吸附，然后共同沉向海底。如230Th
2、陆源：来自岩石风化，通过地表径流随大气降水降落地表和海洋，通过水柱最终进入海底沉积物。如U-Th体系。
3、海洋来源：海底玄武岩、海底沉积物及海底喷口
二、放射性同位素测年历史
• 1908年爱尔兰J.乔利最先发现海洋沉积物中铀系存在着放射性不平衡，这就为利用放射性同位素衰变规律测定海洋沉积物的年代提供了理论基础。
• 1936年苏联Л.М.库尔巴托夫开始用226Ra测定喀拉海锰结核的年龄。
• 1942年美国C.S.皮戈特和W.D.尤里用226Ra 测定大洋沉积物的年龄和沉积速率。
此后在海洋沉积物年代测定上又采用 14C法、 230Th／232Th法、 210Pb法、10Be法等等。
三、 放射性同位素测年基本原理
任何放射性同位素都以其特有的恒定速度产生衰变，并且不受地球产生的高温、高压和电磁场变化的干扰，也不依赖于其化学状态。当海洋沉积物沉积时放射性元素以一定的形式进入沉积物中，随着时间的推移，放射性元素即遵循放射性衰变定律进行自发的衰变。
四各种测年方法
四、铀系不平衡法年龄测定
• 铀系不平衡法年龄测定
• 放射性碳法(14C)
• 铷-锶法（Rb-Sr）
• 钾-氩法（K-Ar）
讲授课题 认识同位素
使用教材 无机化学 教学课时 45分 授课教师 李 睿
出版社 高等教育出版社 章节 第一部分任务四 授课地点
教学目标 知识与技能：
(1)知道原子构成的初步知识;
(2)知道元素符号角标的意义;
(3)知道构成原子的粒子间的关系;
(4)知道同位素的概念。
过程与方法：
认识空间想象、分析推理的方法,学习对所学知识进行运用。
情感态度与价值观：
(1)通过原子中不同电性粒子间的关系,懂得原子是一个矛盾的对立统一体;
(2)懂得物质的结构决定物质的规律的思想。
重点难点 教学重点：构成原子的粒子间的关系,同位素的概念。
教学难点：同位素的概念。
课的类型 理 论 课 教学模式 理论实践一体化
教学方法 直观演示，启发诱导，讲练结合
设计思想 教材先介绍原子的构成,通过原子中的微粒引出同位素概念。这样的安排使学生思路清晰、流畅。原子的结构比较抽象,要用比喻方法等让学生形象思考,适当利用多媒体图片使其形象具体。在设计方案过程中尽量调动激活学生的思维。层层设问,学生不时产生认知冲突。
教 具 投影仪、计算机
课程辅助
设备 模型、资料
教学过程
教 学 内 容 教学设计 设计意图 时间
分
散
系 组织教学
师生互敬问候，记录考勤，安定课堂教学秩序，准备授课。
学生：完成知识准备，准备讲解。
教师：收集资料，准备实物模型，设计问题以学案形式展出 师生共同 做好课前准备
课题
导入 请大家说出构成原子的粒子有哪些?它们怎样构成原子? 教师设疑
学生思考 引导学生回顾知识,直奔主题。
3’
教
学
过
程
【展示】原子核的结构图片和原子中各微粒的结构关系。
原子是由原子核和核外电子构成的。【回答之前引导问题】
原子核居于原子中心，带正电荷，电子在原子核周围空间高速运动，带负电荷。
1 第三章 微量元素地球化学
近20年来微量元素地球化学，尤其是稀土元素地球化学得到了迅猛发展和广泛应用。上世纪60年代之前，微量元素的研究主要是了解和查明微量元素在陨石、地球各圈层以及不同地质体中的分布、演化和迁移规律，研究对象为上部地壳。60－80年代，开始利用微量元素作为示踪剂或指示剂研究成岩、成矿作用，例如进行岩石类型划分、原岩恢复、成岩成矿物质来源及其物理化学条件分析等。20世纪90年代以来，微量元素地球化学进入定量模型和理论发展阶段，主要利用微量元素的特有的地球化学性质、结合热力学有关理论，建立微量元素地球化学模型，对成岩、成矿的熔融与结晶作用过程进行定量理论计算，使微量元素地球化学形成了独特的理论体系和研究方法。实际上，微量元素地球化学是和现代分析技术的发展相伴生的，早期的分析仪器主要是光谱和X-衍射，随着电感耦合等离子发射光谱、中子活化、电子探针、离子探针以及同位素质谱稀释法的发展和应用，使得大量快速的精确的微区微粒的微量元素测定成为可能。
目前，微量元素研究涉及地球化学和地质学的一切领域，大至地球和天体的形成和演化、小至矿物晶格中的元素分配。同时，微量元素与同位素的结合，可以更加准确全面地理解地质、地球化学过程，所以说，微量元素地球化学的应用和发展有助于各项地质研究，包括油气地质研究。
第一节 微量元素的概念和类型
一、微量元素的概念
微量元素(trace element)，又称痕量元素，目前未有统一认可的严格定义。习惯上把研究体系(矿物岩石等)中元素含1%的量大于称为主要元素或常量元素(major，common
element)，把含量在1%-0.1%称为次要元素(minor，subordinate element)，而把含量小于0.1%称之为微量元素。有人也把次要元素当作微量元素的。这取决于研究者的兴趣和研究目的。有人认为，在地壳中除O、Si、Al、Fe等几个丰度最大的元素外，其余均可称为微量元素。也就是说微量元素是相对的，因研究对象不同而异。例如，在伟晶岩中，许多地壳丰度极低的元素可以达到相当程度的富集。一般来说，锆是微量元素，但在锆石中则成为主要元素，多数场合钾钠是常量元素，在陨石中它们被视为微量元素，而镍被看作主元素。因此，当我们讨论微量元素时，必需指出其所处体系。
