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氢氧同位素分馏机理及其在地学中的应用
氢氧同位素，即水分子中的一部分原子核，因为其由氢原子和氧原子组成，通
常被称为氢氧。
氢氧同位素具有由氢原子和氧原子组成的两种稳定同位素，分别为氘（D）和氚（T）。
T和D的物理性质和化学性质几乎完全一致，但是它们具有偏
振性，氢氧同位素基本上具有可从水中分离的特性。
氢氧同位素分馏是通过将氢氧同位素与沉淀或离子固形物中的氢氧同位素不同
之处，使其于趋势和反应强度的不同，实现氢氧同位素的分馏。
氢氧同位素分馏受气体净化设备（如填料，柱式储存系统或反渗透模块）影响，该设备可以释放油气，并将氢氧同位素从气体中分离出来。
这种分离技术可以使氢氧同位素从接近自然的状态中进行选择性的提取。
在地学研究中，水的氢氧同位素分馏是研究流域源，特别是流域和质量循环过
程中重要作用的重要研究手段。
氢氧同位素被广泛用于地学研究，从流域水循环研究中推断水源，估算污染物迁移的距离以及研究特定区域的潮汐循环等。
氢氧同位素的分馏还可以为古气候研究提供参考，所以它还被广泛用于古气候研究。
因此，氢氧同位素的分馏在地学研究中发挥着重要的作用，有助于我们更好地
了解地壳结构、古气候变化以及物质迁移路径。
未来，氢氧同位素分馏将继续被广泛应用于地学研究领域，为地学研究和教育提供重要技术支持。
《同位素地球化学》考点预测一名词解释1-同位素地球化学是研究自然体系（地球和宇宙体）中同位素的形成、丰度以及在自然作用过程中分馏和衰变规律的科学。
它是地球化学的一个重要分支学科。
2-同位素是指具有相同质子数和不同中子数的一组核素，它们在元素周期表中占据同一个位置。
3-核素是由一定数量的质子和中子构成的原子核，具有质量、电荷、能量、放射性和丰度五种主要性质。
4-放射性衰变不稳定核素自发地发射出粒子和能量而转变为另一种核素的过程。
5--同位素稀释法在已知量的“稀释剂”和未知量的元素样品的混合物中确定样品中某元素的同位素含量的方法。
6--同位素分馏由于同位素质量不同，在各种地球化学过程中会引起同位素在不同化合物和物相中的丰度变异，该现象称~ 7--分馏系数表示同位素分馏作用的大小：α= 某元素同位素在A物质中的比值/某元素同位素在B物质中的比值。
（其中A、B可以是相同的化合物，亦可以是不同化合物）二填空题1--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，为地球科学从定性观察到定量的发展作出了重要贡献。
2--同位素地球化学研究领域（分支科学）：放射性、稳定、天体同位素地球化学。
3--引起同位素成分变化的主要过程放射性同位素衰变、同位素分馏。
4--同位素地球化学研究思路和方法（思维方式）：理解基本原理、熟悉研究步骤、了解仪器设备、实现主动思维。
5--放射性衰变的结果是原子核的质子数和/或中子数发生变化，从某一元素的同位素转变为另一元素的同位素，直至最终转变成为稳定的同位素。
6--同位素地质年代学定年的基本公式：D=D0+N(eλt－1) ；为满足高精度的同位素质谱分析的要求，以同一子体元素的稳定同位素作为参照（记为Ds），可得：D/Ds=D0/Ds+N(eλt－1)/Ds 。
同位素分析是将样品元素的各同位素丰度以比值形式进行测量。
第六章同位素地球化学——稳定同位素第一节基本概念一、同位素的定义核素：是由一定数量的质子（P）和中子（N）构成的原子核。
核素具有质量、电荷、能量、放射性和丰度5中主要性质。
元素：具有相同质子数和中子数的核素.同位素：原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子叫做同位素(isotope)，他们处在周期表上的同一位置二、同位素的分类– 放射性同位素(radioactive isotope)：原子核是不稳定的，它们能够白发地衰变成其他的同位素。
最终衰变为稳定的放射性成因同位素。
目前已知的放射性同位素达1200种左右，由于大部分放射性同位素的半衰期较短，目前已知自然界中存在的天然放射性同位素只有60种左右。
放射性同位素例子：238U→234Th＋4He(α)＋Q→206Pb；235U→207Pb；232Th→208Pb– 稳定同位素(stable isotope)：原子核是稳定的，迄今还未发现它们能够自发衰变形成其他的同位素。
自然界中共有1700余种同位素，其中稳定同位素有260余种。
z轻稳定同位素，又称天然的稳定同位素，是核合成以来就保持稳定。
其特点是①原子量小，同—元素的各同位素间的相对质量差异较大；②轻稳定同位素变化主要原因是同位素分馏作用所造成的，其反应是可逆的。
如氢同位素（1H和2H）、氧同位素（16O和18O）、碳同位素（12C和13C）等。
z重稳定同位素，又称放射成因同位素(radiogenic isotope)：稳定同位素中部分是由放射性同位素通过衰变后形成的稳定产物。
其特点是①原子量大，同—元素的各同位素间的相对质量差异小（0.7%~1.2%）环境的物理和化学条件的变化通常不导致重稳定同位素组成改变；②重稳定同位素变化主要原因是放射性同位素衰败引起，这种变化是单向的不可逆的。
如87Sr是由放射性同位素87Rb衰变而来的；三、同位素的丰度和原子量1．同位素丰度(isotope abundance) ：可分为绝对丰度和相对丰度绝对丰度是指某一同位素在所有各种稳定同位素总量中的相对份额，常以该同位素与1H（取1H=1012）或28Si（取28Si=106）的比值表示。
1.同位素地球化学：研究地壳和地球中核素的形成丰度及其在地质作用中分馏和衰变规律，并利用这些规律解决有关地质地球化学问题的学科。
2.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
3.同量异位数：质子数不同而质量数相同的一组核素。
4.稳定同位素：目前技术条件下无可测放射性的元素。
5.放射性同位素：能自发的放出粒子并衰变为另一种核素的同位素。
6.重稳定同位素：质子数大于20的稳定同位素。
7.亲稳定同位素：质子数小于20的稳定同位素。
8.同位素效应：由同位素质量引起的物理和化学性质的差异。
9.同位素分馏：在同一系统中某些元素的同位素以不同的比值分配到两种物质或相态中的现象。
10.同位素热力学分馏：系统稳定时，导致轻重同位素在各化合物或物相中的分配差异。
11.同位素动力学分馏：不同的元素组成的分子具有不同的质量，由此而引起扩散速度、化学反应速度上的差异，由这种差异所产生的分馏效应称为同位素动力学分馏。
12.纬度效应：温度效应，随纬度升高，大气降水中的δD，δ18O降低。
13.大陆效应：海岸线效应，从海岸线到大陆内部，大气降水的δD，δ18O降低。
14.高度效应：岁地形增高，大气降水δD，δ18O降低。
15.季节效应：夏季，大气降水δD，δ18O比冬季高。
16.岩浆水：与高温岩浆处于热力学平衡的水，其中来自地幔，与铁、镁超基性平衡的水称为原生水。
17.半衰期：母核衰变为其原子核数一半，所经历的时间。
18.原生铅：指地球物质形成之前，在宇宙原子核合成过程中，与其他元素同时形成的铅。
19.原始铅：地球形成最初时期的铅。
20.初始铅：（普通铅、正常铅）U/Pb、Th/Pb比值低的矿物和岩石中任何形式的铅。
21.异常铅：一种放射性成因铅含量升高的铅。
22.矿石铅：一般是指硫化物矿中所含的铅。
23.岩石铅：火成岩和其他岩石中所含的铅。
24.BABI：目前公认玄武质无球粒陨石的（87Sr/86Sr）。
代表地球形成时的初始比值，其值为0.69897+-0.000031.质谱仪的结构由哪几部分构成：进样系统、离子源、质量分析器、离子流接收器。
第一章地下水的无机化学成分一、名词解释1、侵蚀性CO 2 2、游离CO 2 3、平衡CO 2 4、Ph 5、去硝化作用6、硝化作用7、微量组分8、大量组分9、组分二、填空题1、地下水中的化学组分可以分为四组：（），（），（），和（）；水的中性点的pH 值随温度的升高而（）。
2 、Cl - 具有很强的迁移性能，其原因在于：（），（），（）。
碳酸衍生物的存在形式与水的pH 值有关，当pH>8 时，以（）占优势：当pH<5 时，则以（）占优势。
3、细菌按呼吸方式分有和两大类。
三、简答题1、地下水中氟的来源简况。
2、地下水中的主要气体成分及来源。
3、何谓地下水中的微量元素？研究它有何意义？4、什么是硝化作用或去硝化作用，它们各在什么环境中进行？四、论述题试论地下水中二氧化碳的起源及其水文地球化学意义。
第二章地下水中的有机物质及其地球化学意义一、简答题1、机物质对元素的迁移与沉淀有何影响? 2、溶性有机物质对地下水中元素迁移和富集的影响？3、下水中的有机质的来源有哪些？其中哪个最重要？4、机物质对铀的迁移和富集有何影响？5、溶性有机物质对化学元素在水中的迁移和富集有哪些影响？6、什么情况下有机物有利于铀的水迁移，在什么情况下它有利于铀的沉淀？二、填空题1、地下水中有机质的主要来源有（）和（）。
三、论述题根据表3.12 和3.13，分析地下水中有机物的来源。
表3.12 补给、迳流和排泄区地下会中有机物的含量补给区迳流区排泄区化合物平均值mg/L 分布率% 平均值mg/L 分布率% 平均值mg/L 分布率% 挥发性有机酸6.7 58 60.0 58 25.6 70 有机酸6.7 88 26.0 93 20.1 100 环烷酸1.9 34 1.3 38 2.3 67 高分子酸0.09 65 0.15 71 0.12 61 酚类 1.1 50 1.2 46 0.5 59 表3.13 地下水中有机碳的含量地下水有机碳平衡含量，毫克/升潜水27.4 层间承压水48.5 层间承压水的排泄区52.5 石油矿床附近的层间承压水370～826 油汽凝结矿床附近的层间承压水（以酸性挥发有机物为主）石油矿床外围的层间承压水110 石油矿床中不产油的地层水60第三章水及水中元素的同位素成分（一）名词解释1、同位素效应2、同位素分馏3、温度效应4、纬度效应5、高程效应6、大陆效应7、季节效应8、雨量效应9、山体屏蔽效应10、氧漂移11、降水氢氧稳定同位素的高程效应（二）填空题1、氧同位素的国际标准英文缩写为（），而碳同位素的国际标准缩写为（）。
第一作者简介：朱敬宾（1970～），男，主要从事区域地质调查及矿产勘查工作，高级工程师。
E-mail ：***************通讯作者简介：王吉平(1955～)，男，从事矿床地质研究工作，教授级高级工程师。
E-mail ：********************收稿日期：2020-09-25 改回日期：2020-10-21❶基金项目：中国地质调查局“中国矿产地质与区域成矿规律综合研究”(中国矿产地质志)项目(1212011220369)；“江西赣南-福建浦城地区战略性萤石硼资源调查”（DD20190816）；“东部地区硼磷萤石等重要非金属矿产调查”（DD20160057）第43卷 第1期 化工 矿 产 地 质 V ol.43 No.12021年03月 GEOLOGY OF CHEMICAL MINERALS Mar. 2021中国萤石矿床锶同位素、氢氧同位素地球化学特征❶朱敬宾1 王吉平1 商朋强2 石秋圆11 中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州 0727542 中化地质矿山总局，北京 100013摘 要 通过对前人所做典型萤石矿床和区域萤石矿床锶、氢氧同位素地球化学资料的综合研究，从锶、氢氧同位素地球化学特征角度分析了中国萤石矿床的物质来源和萤石矿形成时成矿流体的性质及来源。
由锶同位素地球化学资料综合分析得出：以灰岩为主要围岩的沉积改造型及部分热液充填型萤石矿床成矿物质主要来源于其围岩灰岩；以火山岩、火山碎屑岩为主要围岩的热液充填型萤石矿床其成矿物质主要来自于围岩火山岩、火山碎屑岩；以花岗岩为主要围岩的热液充填型萤石矿其成矿物质来源于围岩花岗岩。
由氢氧同位素地球化学资料综合分析得出：以灰岩、花岗岩为主要围岩的沉积改造型萤石矿床其成矿流体既有岩浆水和大气降水的混合液，也有大气降水，所有萤石矿床中的巨晶萤石的氢氧同位素组成都落在大气降水线附近，其成矿流体以大气降水为主。
关键词 中国萤石矿床 锶同位素 氢氧同位素 物质来源 成矿流体性质中图分类号：P619.215；P59 文献标识码：A 文章编号：1006–5296（2021）01–0007–10中国萤石矿床分布广泛，主要分布于浙江、湖南、江西、福建、河南和内蒙古等省区。
