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地球化学在地质年代学中的应用利用同位素定年方法地球化学在地质年代学中的应用——利用同位素定年方法地质年代学是研究地球历史和地质事件发生的时间顺序的学科。
在过去的几十年里，地球化学已经成为地质年代学中不可或缺的重要工具之一。
地球化学通过分析地球上不同元素的同位素比例，利用同位素定年方法帮助我们理解地质事件的发生时间和持续时间。
本文将介绍地球化学在地质年代学中的应用，并讨论同位素定年方法的原理和几个典型案例。
一、同位素定年方法的原理同位素即具有相同原子序数但不同质量数的元素。
同位素的存在使得我们能够利用其不稳定性进行年代测定。
同位素定年方法基于同位素的衰变速率，通过测量样品中稳定同位素与不稳定同位素的比例，推断样品的年龄。
最常用的同位素定年方法包括放射性同位素衰变法、稳定同位素比例法和同位素年龄比对法。
二、放射性同位素衰变法放射性同位素衰变法利用放射性同位素（例如铀、钾、碳）在时间上的稳定衰变来测定岩石和矿物的年龄。
通过测量样品中稳定同位素与不稳定同位素的比例，计算衰变时间，推算样品的年龄。
这种方法主要适用于岩石、矿物和有机物的年龄确定。
三、稳定同位素比例法稳定同位素比例法使用地球上不同元素的稳定同位素比例来确定地质事件的时间序列。
常用的稳定同位素包括氢、氧、碳和硫。
通过比较不同沉积岩样本中同位素的比例变化，可以确定岩石形成的时间，从而推测地质事件的年代。
该方法适用于古气候研究、古环境变化等领域。
四、同位素年龄比对法同位素年龄比对法是通过将同位素定年方法和地质年代学的基本原理相结合来确定地质事件的时间序列。
该方法基于不同地质事件中形成的岩石或矿物所含同位素的比例差异，通过与已知地质历史事件进行对比，推断地质事件的年代。
这种方法对于比较复杂的地质事件序列的年龄确定非常有用。
五、地球化学在地质年代学中的应用地球化学在地质年代学中发挥着重要的作用。
通过同位素定年方法，我们可以确定各种地质事件的年代，例如地壳运动、火山喷发和陨石撞击等。
![同位素地质年代测定原理[权威资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/eab4c6a768dc5022aaea998fcc22bcd126ff4234.png)
同位素地质年代测定原理本文档格式为WORD,感谢你的阅读。
摘要：本文阐述了同位素测年的原理、前提、方法，重点介绍了Rb―Sr法的原理、使用要求、适用范围、原理、结果解释及优缺点。
关键字：同位素测定原理Rb―Sr法1. 测年原理和前提同位素地质年龄，简称同位素年龄（绝对年龄），指利用放射性同位素衰变定律，测定矿物或岩石在某次地质事件中，从岩浆熔体、流体中结晶或重结晶后，至今时间。
放射性同位素进入其中后，含量随时间作指数衰减，放射成因子体积累。
若化学封闭，无母体、子体与外界交换而带进带出，测定现在岩石或矿物中母子体含量，根据衰变定律得到矿物、岩石同位素地质年龄。
这种年龄测定称做同位素计时或放射性计时。
计时的基本原理就是依据天然放射性同位素的衰变规律，由此测定的地质事件或宇宙事件的年龄，谓之同位素年龄。
应用同位素方法测定地质年龄，必须满足以下前提:(1)放射性同位素的衰变常数须精确地测定，并且衰变的最终产物是稳定的。
(2)样品及其测得的N和D值能代表想要得到年龄的那个体系。
(3)已知母体元素的同位素种类和相应的同位素丰度。
并且无论是在不同时代的地球物质中，还是在人工合成物甚至天体样品中，这些元素的同位素都具有固定的丰度值。
(4)体系形成时不存在稳定子体，即D0= 0(对于衰变系列，也不存在任何初始的中间子体)，或者通过一定的方法能对样品中混人的非放射成因稳定子体的初始含量D0作出准确地扣除或校正。
(5)岩石或矿物形成以来，母体和子体既没有自体系中丢失也没有从休系外获得。
也就是说，岩石或矿物对于母体和子体是封闭体系。
其中(1)和(3)两个前提是基本的，(4)和(5)两个条件则决定了岩石或矿物地质历史的一个模式。
2. 同位素测年主要方法在同位素年代学上，除了利用天然放射性的衰变定律直接进行年龄侧定外，还可以根据衰变射线和裂变碎片对周围物质作用所产生的次生现象来计时。
因此，总体上可将同位素年龄测定方法分为两大类:第一类为直接法，它们是基于放射性同位素自发地进行衰变，按照衰变定律来测定年龄。
同位素表示法大家好,小百来为大家解答以上的问题。
同位素的正确表示方法，同位素的概念这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧！1、同位素的表示方法为:“ma”，a为某元素的符号，m为其质量数，m(质量数)=z(质子数)+n(中子数)。
2、例如，氢同位素:1h、d、3h*(t);碳同位素:12c、13c、14c*;氧同位素:16o、17o、18o;硫同位素:32s、33s、34s、36s;锶同位素:88sr、87sr、86sr、84sr;钕同位素:142nd、143nd、146nd、148nd、150nd;铅同位素:204pb、206pb、207pb、208pb;铀同位素:235u*、238u*;铷同位素:85rb、87rb*;钐同位素:144sm、150sm、152sm、154sm、147sm*、148sm*、149sm*等(注:“*”为放射性同位素)。
3、同位素丰度(isotope abundance):指某种元素的各种同位素原子数相对于其原子总数的百分比。
4、同位素比值(isotope ratio):指某种元素的两种同位素丰度之比。
5.和同位素丰度一样，它也是自然物质中同位素含量的一种表达方式。
6.习惯上记录质量重的同位素原子作为比值的分子，质量轻的同位素原子作为比值的分母。
7、例如:氢同位素比值为d/h;氧同位素比值为18o/16o;碳同位素比值为13c/12c;锶同位素比值为87sr/86sr等。
8、δ值(δvalue):由于天然物质中，不同样品的同位素含量差异甚微，用同位素丰度或同位素比值很难显示它们这种微小的差异，故而在同位素地质研究中引入δ值。
9、δ值是指某一元素样品中的两种稳定同位素的比值相对于某种标准样品对应比值的千分差值，即同位素地球化学式中:r 代表样品、标准样品的同位素比值。
10、样品的δ值为正数时，表示样品比标准富含重同位素，相反表示贫重同位素。
11、采用统一标准的δ值的表示方法，有利于全世界范围内数据的对比研究。
同位素地质年代测定原理同位素地质年代测定原理摘要：本文阐述了同位素测年的原理、前提、方法，重点介绍了Rb―Sr法的原理、使用要求、适用范围、原理、结果解释及优缺点。
关键字：同位素测定原理Rb―Sr法 1. 测年原理和前提同位素地质年龄，简称同位素年龄（绝对年龄），指利用放射性同位素衰变定律，测定矿物或岩石在某次地质事件中，从岩浆熔体、流体中结晶或重结晶后，至今时间。
放射性同位素进入其中后，含量随时间作指数衰减，放射成因子体积累。
若化学封闭，无母体、子体与外界交换而带进带出，测定现在岩石或矿物中母子体含量，根据衰变定律得到矿物、岩石同位素地质年龄。
这种年龄测定称做同位素计时或放射性计时。
计时的基本原理就是依据天然放射性同位素的衰变规律，由此测定的地质事件或宇宙事件的年龄，谓之同位素年龄。
应用同位素方法测定地质年龄，必须满足以下前提: (1)放射性同位素的衰变常数须精确地测定，并且衰变的最终产物是稳定的。
(2)样品及其测得的N和D值能代表想要得到年龄的那个体系。
(3)已知母体元素的同位素种类和相应的同位素丰度。
并且无论是在不同时代的地球物质中，还是在人工合成物甚至天体样品中，这些元素的同位素都具有固定的丰度值。
(4)体系形成时不存在稳定子体，即D0= 0(对于衰变系列，也不存在任何初始的中间子体)，或者通过一定的方法能对样品中混人的非放射成因稳定子体的初始含量D0作出准确地扣除或校正。
(5)岩石或矿物形成以来，母体和子体既没有自体系中丢失也没有从休系外获得。
也就是说，岩石或矿物对于母体和子体是封闭体系。
其中(1)和(3)两个前提是基本的，(4)和(5)两个条件则决定了岩石或矿物地质历史的一个模式。
2. 同位素测年主要方法在同位素年代学上，除了利用天然放射性的衰变定律直接进行年龄侧定外，还可以根据衰变射线和裂变碎片对周围物质作用所产生的次生现象来计时。
因此，总体上可将同位素年龄测定方法分为两大类: 第一类为直接法，它们是基于放射性同位素自发地进行衰变，按照衰变定律来测定年龄。
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。
Sr同位素及其在地学研究中的应用摘要：Sr的同位素是非常有意义的地球化学指标，具有广泛的应用。
包括Rb-Sr 法定年与其他的元素结合应用于岩浆岩的划分地层年代的确定,恢复古气候环境等。
本文主要对Sr同位素特征及其在Rb-Sr定年中的应用做一定的探讨和总结，并对Sr同位素在其他地学研究中的应用做一些简单介绍。
关键词:Sr同位素 Rb-Sr测年 Rb/Sr比值前言自然界中Sr有四个同位素包括84Sr、86Sr、87Sr和88Sr，其中87Sr 可以由87Rb通过衰变得到，因此最初用途是Rb-Sr法定年之后随着地球化学的发展Sr元素的用途逐渐扩展，现在其用途已是十分广泛。
自40年代初Rb-Sr衰变开始被用于地质年龄测定以来,Rb-Sr同位素已在地球科学的各个领域获得了广泛的应用。
尤其是近年来,随着 Rb-Sr同位素地球化学理论和测试技术的进一步成熟和完善,Sr 同位素作为研究风化系统中环境、水文、生物地球化学物质循环问题的有力工具。
一、Sr同位素锶的原子序数是38，原子量为 87.62 ，位于元素周期表第五周期第ⅡA 族，属碱土金属元素。
锶的离子半径（1.13Å）稍大于钙的离子半径（0.99Å），因而锶可以类质同象的方式分散在含钙的矿物中，如斜长石、磷灰石和钙质碳酸盐（尤其是文石），但锶很少替换富钙辉石（如透辉石、普通辉石等）中的钙。
由于锶和钾的离子半径相差不大，所以Sr2+也能被捕获在含钾矿物中K+ 的位置上。
Sr有四种同位素：84Sr-0.56%,86Sr-9.86%,87Sr-7.02%,88Sr-82.56%。
其中，87Sr和87Rb 通过β－衰变形成的放射性成因Sr 同位素。
在1906年，由 N. R. Campbell 和 A. Wood 首先发现铷的天然放射性。
1937年， O. F. Hahn 和 J. Mattauch 确定这种放射性是由87Rb 引起的。
O. F. Hahn 和 E. Walling 在1935年对应用87Rb 衰变成87Sr 来确定含铷矿物年龄的可能性进行了讨论，并在1943年应用这种方法测定了第一个年龄值。
不过，早期的测定对象仅限于富铷的矿物如锂云母、铯榴石等。
自五十年代以来，由于同位素化学分离技术的改进，固体同位素质谱计和质谱同位素稀释法的应用，以及全岩 Rb －Sr 等时线法的应用和不断完善，因而锶同位素在地质科学领域内的应用获得了飞速的发展。
Rb-Sr 等时线法不仅适用于测定各种地质体的同位素年龄，而且更为重要的是，在年龄测定过程中，所获得的初始87Sr /86Sr 是一个十分重要的地球化学参数。
在解决诸如地球的演化、地壳的形成机理、岩浆作用、岩石与矿石的成因以及成岩成矿物质来源等许多重大地质问题上，初始87Sr /86Sr 具有十分重要的意义。
二、Rb-Sr 法测年原理及其应用2.1 Rb-Sr 测年原理铷有两个天然同位素：85Rb 和87Rb ，它们的平均同位素丰度分别为 72.17%和 27.83%。
85Rb 是稳定同位素，87Rb 是放射性同位素。
87Rb 通过β衰变形成稳定的放射成因87Sr 。
87Rb →87Sr +β-++Q (1)式中，β-——负β粒子；ν ——反中微子；Q ——衰变能， 0.275MeV 。
目前所采用的87Rb 的衰变常数为 1.42×10-11a-1。
自然界的Rb 有两种同位素：85Rb-稳定同位素，其丰度为72.15%；87Rb-为放射性同位素，丰度为27.85%。
自然界的Sr 有四种同位素：84Sr-0.56%,86Sr-9.86%,87Sr-7.02%,88Sr-82.56%。
其中，8７Sr 和87Rb 通过β－衰变形成的放射性成因Sr 同位素。
其衰变规律如下：)1()()()(8687086878687-+=t s s e Sr Rb Sr Sr Sr Sr λ (2) 式中:(87Sr/86Sr)s 是样品现今的比值,可由质谱直接测定;(87Rb/86Sr) s 为样品现今的87Rb 和86Sr 同位素元子数比,分别通过同位素稀释法计算获得;(87Sr/86Sr) 0为样品形成时的初始锶同位素比值；λ为87Rb 的衰变常数；t 是样品年龄，即矿物和岩石形成以来所经历的时间。
(2)式就是Rb-Sr 法计算各种地质体年龄的公式。
实际上,由于组成岩石或矿物的物质来源不同,在岩石或矿物结晶时混入的初始 87Sr/86Sr 比值,不一定等于0.712,当样品具有较复杂的历史如遭受变质作用或普通Sr 的同位素组成出现异常时,仍按假定初始比值的办法处理,将会导致错误的结果。
为了避免因初始锶同位素比值的估计引起的误差,最好的办法是用等时线法计算年龄和求得87Sr/86Sr初始比值。
一组化学成分不同的同源岩石或矿物,如果自结晶以来,Rb和 Sr 始终保持着封闭的化学体系而没有与外界发生交换。
它们又是同时形成的,具有相同的年龄和不同的Rb/ Sr比值,但由于Sr 同位素的均一化作用,而有着相同的型87 Sr/86Sr 初始比值。
在这些条件下, 方程式 (2)是斜率一截距形式的一次线性方程:y=mx+b其中:y=87Sr/86Sr ,m=eλt-1, x=87Rb/86Sr, b=87Sr/86Sr一组同源同时形成的岩石或矿物样品, 87Sr/86Sr-87Rb/86Sr座标图上将构成一条直线。
这条直线就叫等时线。
直线上的各点代表一组具有相同年龄t和相同初始87Rb/86Sr比值的同源样品系统，其斜率m=eλt-1。
由图解法或最小二乘法求出斜率后,可按下式计算出这组同源岩石或矿物的年龄：t=1/λ ln(m+1)2.2适合 Rb-Sr定年的对象Rb-Sr定年方法被应用于火成岩定年、陨石年代学、变质岩定年、沉积岩定年中，但是对不同的岩石进行定年过程中，其假设的条件测定的对象和对数据的解释是各不相同的。
具有简单地质历史的同源岩浆火成岩系列,应用全岩 Rb-Sr 等时线法可以得到满意的同位素年龄结果。
但由于沉积岩中铷-锶的赋存、演变复杂以及陆源碎屑物中继承放射成因锶的存在,沉积岩全岩Rb-Sr年龄测定困难还不少，至今仍是探索的课题。
国外许多学者应用全岩Rb-Sr 法成功地测定了前寒武纪页岩、粉砂岩、砂岩、硬砂岩、板岩、千枚岩和片岩等岩石的同位素地质年龄。
由于 Rb与K 以及Sr与 Ca具有地球化学一致性,因此人们在选择Rb-Sr法测定的对象时,往往寻找含 K矿物,因此一般适用K-Ar 法测定的对象也适用于Rb-Sr年龄测定。
1．云母类矿物如果没有受过后期变动,火成岩中的黑云母和白云母对R b、Sr有较好的保存性,因此经常被用于Rb-Sr同位素年龄测定。
如果岩体受过后期变动,那么黑云母比白云母更容易受到影响,更易造成R b、Sr的得失。
2.长石类矿物 ( 钾长石、微斜长石、斜长石等 ) 这类矿物中放射成因87Sr保存能力很好。
但有时也会出现Rb /Sr比值异常, 因此给年龄测定工作带来困难。
3.闪石和辉石类矿物类矿物中Rb/Sr 比值较低,世界上得到这类矿物的年龄数据也很少,但可以直接从辉石中测定87S r/86Sr的初始比值,作为研究岩石形成机理的示踪剂。
4.沉积岩中的自生矿物海绿石国外一些学者认为海绿石中的Rb/Sr比值较适合作年龄分析，但又认为海绿石的Rb-Sr年龄往往比可作比较的火成岩的云母 Rb-Sr年龄偏低。
以上各类单矿物均可用于Rb-Sr年龄测定,所需样品量一般3-5克,纯度达9 %以上。
三、Sr同位素在其他地学研究中的应用3.1黄土沉积中 Rb/Sr比值的古环境指示意义在黄土高原随着风化程度增强风化产物中Rb/Sr比值明显增加,其Rb/Sr比的大小和风化程度呈正相关关系,因此陈骏等认为,Rb/Sr 比可以作为地表岩石和沉积物风化成壤的指标建立黄土-古土壤序列中Rb/Sr比分布与夏季风场强度变化有内在联系,使之成为重建黄土高原夏季风变迁的又一替代性指标。
3.2 Sr同位素在封闭、半封闭湖水中，对环境的指示意义湖泊，尤其是封闭式和半封闭式湖泊，是气候和环境演化的敏感指示器，也是气候与环境变迁的忠实记录者，湖泊沉积物具有连续性、敏感性和高分辨率特点，这为研究古气候在恢复和各种重塑短时间尺度的气候和环境演化序列上，具有其他自然历史记录无法替代的优势。
测量出生物壳体中87Sr/86Sr的比值，将此比值和海水河水中87Sr/86Sr比值对比，可以判读出此生物壳体生活的湖水是否是封闭湖或是半封闭湖。
对于封闭湖，其Sr的含量明显高于同期海水中Sr的含量。
3.3 Sr 同位素对古盐度研究的意义由于Sr同位素不会因为化学和生物作用而发生分馏,因此在水体中与碳酸钙矿物共沉淀的Sr也不会产生同位素分馏作用。
如果碳酸钙矿物沉积后没有遭受后生成岩作用，其将保持并记录了沉淀时水体的87Sr/86Sr比值。
我们利用生物壳体和碳酸盐岩Sr同位素组成来重建古盐度，以恢复和重建古沉积环境。
在自然界中，特定矿物风化释放的Sr具有自己特征的87Sr/86Sr比值，各水体流经地质体时，便带出了特征的Sr ，造成不同水体具有了不同的87Sr/86Sr比值，即地表水与海水具有不同端元的87Sr/86Sr比值。
因此，利用87Sr/86Sr盐度的关系图可以灵敏地解析出沉积水体的何种端元占主导和所占的比例来判别沉积古环境，以及定量求出盐度及变化。
四．结语Sr 同位素体系的探讨已成为近代地球科学的一个重要研究领域。
其中,依据87Rb衰变原理测定地质体年龄的方法得到了广泛的应用。
五十年代以来,由于稳定同位素稀释技术的引入及方法理论的提高,Rb一Sr法有了飞跃发展。
目前,它的适用范围已扩大到大部分变质岩、岩浆岩以及某些沉积岩、火山岩的矿物和全岩,而锶同位素的研究已在岩石成因、岩浆起源、地球物质演化、陨石及月球研究等有关领域中取得了一系列成果。
Sr同位素组成不仅是反映岩石或矿物年龄的一项指标,而且还是研究岩浆岩岩石成因的指示剂。
Sr同位素在地质学上具有多方面的应用。
随着测量手段的进步，相信其在未来具有更加广阔的应用空间。
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