中国地质大学春地球化学PPT课件

1、l 同位素地球化学是研究地球和宇宙体中核素的形成、丰度、以及在自然作用中分馏和衰变规律的科学；l 是地球化学中一门新兴的边缘学科和一个独立的分支。同位素地球化学同位素地球化学第1页/共92页三个分支：三个分支：l同位素地质年代学(Geochronology)l同位素地球化学l稳定同位素(stable isotopes)地球化学 应用：地球热源、地质时钟、矿物岩石形成应用：地球热源、地质时钟、矿物岩石形成温度测定、成岩成矿地球化学机理推断、地温度测定、成岩成矿地球化学机理推断、地壳演化历史示踪以及地质作用指示剂；壳演化历史示踪以及地质作用指示剂；第2页/共92页同位素地质年代学的定义同位素地质年

2、代学的定义 地质年代学地质年代学 (geochronology): (geochronology): 研究岩层形成研究岩层形成的年代顺序及测定其年龄值的学科。地质年代的年代顺序及测定其年龄值的学科。地质年代学包括相对地质年代学和同位素地质年代学两学包括相对地质年代学和同位素地质年代学两大分支。大分支。 相对地质年代学的研究对象：相对地质年代学的研究对象：地层、岩石、古地层、岩石、古生物和古地磁。生物和古地磁。 同位素地质年代学（同位素地质年代学（Isotopic geochronology)Isotopic geochronology)，又称绝对地质年代学。它是研究同位素地质记又称绝对地质年代

3、学。它是研究同位素地质记时方法并用以研究各种地质体的形成时间和演时方法并用以研究各种地质体的形成时间和演化历史的一门地质科学。化历史的一门地质科学。第3页/共92页同位素地质年代学的研究内容同位素地质年代学的研究内容 准确地测定矿物和岩石中放射性母体和子体的含量，然后根据放射性衰变定律计算出岩石和矿物的年龄。 研究的对象：岩浆岩、沉积岩、变质岩、矿床、土壤； 同位素研究的另一大分支是同位素体系示踪，例如研究岩浆岩的源区特征及演化；沉积岩物源区的特征等。第4页/共92页Radiometric dating -A time machine to the past第5页/共92页参 考 书 目Fau

4、re G. and Mensing T. Isotopes: Principles and Applications (Third Edition), 2005Faure G. 1986. Principles of isotope geology (2nd edition), John Wiley & Sons, Dickin Alan P. 1995. Radiogenic isotope geology. Cambridge University Press. Hoefs J. 2001. Stable isotope geochemistry (4th edition). Spring

5、er Verlag, BerlinOzima M, Podosek F A. 2002. Noble gas geochemistry (2nd edition), Cambridge PressFaure G. 2001. Origin of igneous rocks: the isotopic evidence, Springer. Ottonello, G. Principles of Geochemistry. 1997, Columbia University Press.第6页/共92页参 考 书 目Brownlow, A.H. Geochemistry. (2nd.). 199

6、6. Prentice Hall. Faure, G. Principles and Applications of Geochemistry. (2nd.). 1998, Prentice Hall.Yuan-Hui Li. A compendium of Geochemistry. 2000, Princeton University Press.Fancis Albarede, Geochemistry. A introducion. 2003, Cambridge University Press.Robin Gill, Chemical Fundamentals of Geology

7、,1996, Chapman & Hall.Mason, B., Moore, C.B. Principles of Geochemistry. (4th ed.). 1982, John Wiley & Sons.Krauskopf, K.B. Introduction to Geochemistry.(3rd ed.). 1995, McGraw-Hill Book Company.第7页/共92页参 考 书 目陈岳龙，杨忠芳，赵志丹. . 同位素地质年代学与地球化学. . 北京: :地质出版社. .郑永飞主编. 1999. . 1999. 化学地球动力学，北京：科学出版社郑永飞, , 陈

8、江峰( (编著). 2000. ). 2000. 稳定同位素地球化学. . 北京：科学出版社. .于津生, ,李耀菘( (主编), 1997. ), 1997. 中国同位素地球化学研究. .北京：科学出版社. .陈文寄, ,彭贵 ( (主编). 1991, ). 1991, 年轻地质体系的年代测定. . 北京: :地震出版社. .陈文寄, ,计凤桔, ,王非( (主编). 1999.). 1999.年轻地质体系的年代测定( (续) )新方法、新进展. . 北京: :地震出版社. .第8页/共92页本章主要内容： 同位素分馏和衰变反应； 铷-锶测年及同位素地球化学 ； 钐-钕测年及同位素地球化学

9、 ； 铀-钍-铅测年和铅同位素地球化学； 钾-氩法及其它地质计时方法； 氢氧同位素地球化学 ； 硫、碳同位素地球化学； 第9页/共92页（一）同位素的基本知识；（二）同位素地质年代学的基本原理；（三）同位素地质年代学的基本假设；（四）同位素地质年代学的基本术语；（五）等时线质量评估；（六）放射成因同位素分析技术；一、同位素分馏和衰变反应第10页/共92页元元 素素 周周 期期 表表第11页/共92页（一）同位素的基本知识（一）同位素的基本知识同位素的定义 同位素(isotope)是具有相同质子数和不同中子数的一组核素。由于核素具有相同的质子数，它们属于同一元素，具有相同的核外电子排布结构和非常

10、相似的化学性质，但由于中子数不同因而质量数不同。同位素的分类 自然界的同位素按其原子核的稳定性可以分为放射性同位素和稳定同位素两大类。第12页/共92页放射性同位素原子核是不稳定的，它们以一定方式自发地衰变成其它核素的同位素。例如：稳定同位素的原子核是稳定的，或者其原子核的变化不能被觉察。目前认为，凡原子能稳定存在的时间大于10101717年的就称为稳定同位素，反之则称放射性同位素。这两类同位素在原子序数和质量数上具有明显的区别：凡是原子序数大于8383，质量数大于209209的同位素都是放射性同位素；在原子序数小于8383、质量数小于209209的同位素中，除1414C C、4040K K、

11、8787RbRb具放射性外，其余都是稳定同位素。同位素的基本知识（续）第13页/共92页每一方格代表一个核素，每个核素是由一定数目质子(Z)和中子(N)组成的核。阴影方格代表稳定原子，白色方格代表不稳定的或放射性核素。同位素是具有相同Z值不同N值的原子。同中子异位素(isotone)具有相同N值不同Z值。同量异位素(isobar)是A值相同，Z值和N值不同的原子。只有同位素是同一元素的原子，因此具有相同的化学性质。部部分分核核素素图图Z=6N=10A=12第14页/共92页同同位位素素稳定同位素稳定同位素放射性同位素放射性同位素宇宙成因放射性同位素宇宙成因放射性同位素:14C等等人造放射性同位

12、素人造放射性同位素:137Cs 等等原生放射性同位素原生放射性同位素: 238U等等 同位素分类：同位素分类：第15页/共92页 放射性同位素：原子核是不稳定的，它们以一定方式自发地衰变成其它核素的同位素（又称为放射性母体同位素）； 放射性成因同位素：通过放射性衰变形成的同位素（又称为放射性子体同位素） ；同位素分类：同位素分类：第16页/共92页放射性成因同放射性成因同位素位素87Sr143Nd206Pb207Pb208Pb177Hf放射性同位素放射性同位素87Rb147Sm238U235U232Th176Lu母母体体子子体体同位素分类：同位素分类：第17页/共92页 放射性成因同位素可以是

13、稳定的，也可以是放射性的；放射性成因同位素可以是稳定的，也可以是放射性的；例如：例如： 87Rb（放射性同位素）衰变成（放射性同位素）衰变成87Sr， 87Sr不在发生衰变不在发生衰变（“稳定同位素稳定同位素”）238234226222210206UTh.RaRn.Pb.Pb235231227223211207UTh.ThRa.Bi.Pb232228224220212208ThRa.RaRn.Pb.Pb放放射射性性同同位位素素放射性成因同位素放射性成因同位素放放射射性性成成因因同同位位素素放射性同位素放射性同位素第18页/共92页核衰变核衰变 放射性同位素的原子核在质子与中子组成上处于能量不稳

14、定状态，它将自动发生衰变转变为稳定同位素，这种过程称为核衰变或蜕变。 放射性核素在衰变过程中遵守能量、质量和电荷守恒定律，具有一定的规律性。重要的衰变形式有以下几种：第19页/共92页衰变：衰变：原子核自发地放射出原子核自发地放射出粒子而发生的衰变。粒子而发生的衰变。4122AAZZMMHeRnRa4222286226881AAZZMMQ例例 如：如：衰变衰变: : 原子核自发地放射出粒子和中微子而发生的放射性衰变. 分为和两种类型.A.+衰变:原子核自发放射出+粒子。+粒子又称正电子，是质量与电子相等而带正电荷的粒子。ArK40184019例例 如：如：第20页/共92页B.-衰变: 原子核

15、自发地放射出-粒子，-相当于电子，带有一个负电荷。1AAZZMMQSrRb87388737CaK40204019例例 如：如： 电子捕获:是衰变的逆反应(并非可逆反应)。原子核自发地从K或L层电子轨道上吸取一个电子(多为K层捕获)，与一个质子结合变成一个中子。重核裂变：重同位素自发地分裂为2-3片原子量大致相同的碎片，各以高速度向不同方向飞散。MeMAZAZ1AreK40184019第21页/共92页（二）同位素地质年代学的基本原（二）同位素地质年代学的基本原理理 1902年Rutherford通过实验发现放射性同位素衰变不同于一般的化学反应，具有如下性质：（1）衰变作用发生在原子核内部，反应

16、结果由一种核素变成另一种核素；（2）衰变自发地不断地进行，并有恒定的衰变比例；（3）衰变反应不受温度、压力、电磁场和原子核存在形式等物理化学条件的影响；（4）衰变前和衰变后核数的原子数只是时间的函数第22页/共92页放射性衰变定律（Law of Radio activity)0tNN e1. 同位素衰变定律同位素衰变定律其中：其中：N0为放射性同位素在为放射性同位素在t=0时的原子数；时的原子数； N为放射性同位素经时间为放射性同位素经时间t衰变后剩余的原衰变后剩余的原 子数；子数； 为放射性同位素的衰变常数；为放射性同位素的衰变常数；(1)第23页/共92页放射性衰变定律（Law of Ra

17、dio activity)第24页/共92页放射性衰变定律（Law of Radio activity)*0DNN*(1)tDN e放射性成因同位素原子数放射性成因同位素原子数D D* *等于消耗的母体原子数：等于消耗的母体原子数：(2)将等式(1)代入等式(2)可以得到下式：*0(1)tDNe或第25页/共92页如果t=0t=0时，放射性成因同位素原子数为D D0 0，经时间t t后它原子总数为：放射性衰变定律（Law of Radio activity)0(1)tDDN e该方程是同位素定年基本原理的表达式该方程是同位素定年基本原理的表达式第26页/共92页放射性衰变定律（Law of R

18、adio activity)第27页/共92页 由于质谱分析只能测定同一元素的同位素比值，不能直接测定单个同位素的原子数，因此在同位素年代学方法中，必须选取子体元素的其它同位素作参照，来进行同位素比值的测定。记参照的同位素为Ds，并使等式两边同除以Ds，则：放射性衰变定律（Law of Radio activity)10tssseDNDDDD第28页/共92页式中：D/DS代表样品现今的同位素原子数比值，用质谱测定；(D/DS) 0是样品初始同位素原子数比值； N/DS是母体同位素与参照同位素原子数比值，一般用同位素稀释法计算获得；是衰变常数。10teDsNDsDDsD据上述参数求解时间t:0

19、1ln1DDDsDstNDs第29页/共92页放射性衰变定律（Law of Radio activity)例如，对于衰变反应：87Rb87Sr+，87Rb为放射性同位素87Sr为放射性成因同位素则在经过时间t衰变后： 87Sr= 87Sr 0+87Rb(et-1)8787878686860SrSrRb=+(e1)SrSrSrt第30页/共92页常用同位素衰变体系常用同位素衰变体系第31页/共92页 请思考定年的基本假设和采样对象请思考定年的基本假设和采样对象第32页/共92页（三）（三） 同位素地质年代学的假设（前提条件）同位素地质年代学的假设（前提条件）一、同位素系统的封闭性(closed

20、system) The rock or mineral sample being dated has not gained or lost parent or daughter atoms except by decay of the parent to the stable daughter. 第33页/共92页放射性成因同位素丢失放射性成因积累的子体同位素小于N(et-1)0(1)tDDN e放射性同放射性同位素丢失位素丢失放射性同位素和其子体同位素增加同位素体系保持封闭性同位素体系保持封闭性影响同位素体系封闭性的因素有哪些？影响同位素体系封闭性的因素有哪些？第34页/共92页影响同位素系

21、统封闭性的因素有5个： The retentivity of the minerals for the parent and daughter elements; The physical and chemical properties of the parent and daughter elements The history of metamporphic alteration of the rock or minerals in response to episodic changes of pressures and temperature. The rate of cooling

22、following the last thermal episode Interactions with aqueous solutions.第35页/共92页 同位素地质年代学的假设（前提条件）二、关于衰变常数（二、关于衰变常数（）的假设）的假设 The decay constant of the parent nuclide is independent of time and is not affected by the physical conditions to which the nuclide may have been subjected and its value is kn

23、own accurately.一般而言：放射性同位素一般而言：放射性同位素(negatrons, positrons and -particles)的衰变常数与温度、压力、的衰变常数与温度、压力、extranuclear 环境环境(例如：例如：electron density;)无关；无关；放射性同位素放射性同位素(electron capture)的衰变常数与的衰变常数与extranuclear 环环境境(例如：例如：electron density;)有关；有关；例如：例如：7Be和和131Ba第36页/共92页 同位素地质年代学的假设（前提条件）三、关于三、关于D0的假设的假设(Init

24、ial Abundance of Radiogenic Daughters) An appropriate value of D0 is used in the calculation based on either knowledge of the chemical properties of the daughter element or its isotope composition in the terrestrial reservoir from which the rock or mineral originated.例如：1）富K矿物(biotite, muscovite, le

25、pidolite)的K-Ar定年 40K 40Ar D0 =02）锆石的UPb，Th-Pb定年 第37页/共92页 The measured values of D and N are accurate and representativeof the rock or mineral being dated. 同位素地质年代学的假设（前提条件）四、关于四、关于 D和和N测试值的代表性测试值的代表性高精度的同位素制样和质谱测定技术第38页/共92页保持体系封闭保持体系封闭. .自矿物岩石形成后,同位素体系保持封闭,没有因后期地质作用(变质,热液蚀变,风化等)影响发生母子体同位素带入或迁出;放射性

26、母体同位素半衰期与所测地质体年龄相当,且半衰期和衰变常数已知；必须准确知道放射性母体同位素的丰度,并有精确测定岩石矿物中母子体同位素含量的实验室方法;准确知道或能够有效校正岩石矿物形成时已经存在的子体同位素初始含量；必须选择母体母体/ /子体比值高子体比值高的矿物；同位素测年条件同位素测年条件第39页/共92页同位素封闭或计时温度(closure or clocking)地质事件所涉及的各种同位素体系并不是在矿物岩石形成的那一瞬间开始计时，而是必须在温度降低到能使计时体系达到封闭状态，计时体系达到封闭状态，即由于热扩散导致子体的丢失量可以忽略不计时，子体才开始积累，此时的温度就是封闭温度。封闭

27、温度。测得的年龄为表面年龄或冷却年龄。封闭温度与冷却历史有关。矿物岩石冷却速度越慢，发生全部或部分子体丢失的时间越长, 相应的封闭温度和表面年龄就越低。反之冷却速度较快，子体发生丢失的时间越短，封闭温度和表面年龄就越高。 第40页/共92页对于特定的同位素计时体系，如果矿物的封闭温度较高并接近于矿物形成温度，测定的年龄可以代表矿物形成年龄。如果矿物封闭温度较低，所测定的年龄不能代表矿物形成年龄，只能代表达到同位素体系封闭温度时至今的时间。 因此必须选择同位素计时体系那些具有较高封闭温度的矿物进行测年。从封闭温度较低矿物获得的年龄只能代表矿物的冷却年龄，只有在快速冷却条件下才能接近于岩石或矿物的

28、形成年龄。第41页/共92页l封闭温度可以用两种方法估算:l地质方法用变质矿物的组合估算混合年龄带的不同矿物的封闭温度, 或用钻孔中观察到的同位素年龄梯度采用外推法估算开始保存它们放射成因子体产物的深度和温度；l实验法-用实验测定高温下子体产物丢失的速度来推断理论阻隔温度。第42页/共92页第43页/共92页对同一地质体选用不同测年方法常得出不同的年龄值，所代表的地质意义不同。研究表明：一个缓慢冷却的岩体不同矿物的封闭温度不同，不同的同位素体系在同种矿物中的封闭温度也不同。同位素年龄时钟是在低于封闭温度时才开始启动。第44页/共92页如何选择样品？All specimens chosen fo

29、r analysis 1) formed at the same time;2) had the same initial abundance of the radiogenic daughters;3) have remained closed systems;第45页/共92页如何选择同位素定年的方法（1）应当选用适当的放射性同位素体系的半衰期，这样才能积累起显著数量的子核，同时保留有未衰变的母核。（2）测定对象处于封闭体系中，母体和子体核素只因衰变反应而改变，不存在它们的丢失和从外部体系的带入。目前在地球科学研究中对新生代前的事件广泛应用的年代学方法有U-Th-Pb法，Rb-Sr法，Sm

30、-Nd法，K-Ar法等，第四纪研究的年代学方法主要为14C法。第46页/共92页1. 等时线 (Isochrons) 具有相同年龄(t)和初始(D/Ds)0比值的一套同成因岩石或矿物形成一条直线，称之为等时线。10tssseDNDDDDExperience indicates that, in some cases, lava flows erupted by the same volcano in a short interval of time have different values of D0.（四）同位素地质年代学的基本术语（四）同位素地质年代学的基本术语第47页/共92页（四）同

31、位素地质年代学的基本术语（四）同位素地质年代学的基本术语3691Ka=10 y1Ma=10 y1Ga=10 y2. 年龄单位年龄单位e.g. The age of this rock is 100Ma, which means that it has existed for 100 million years (My).第48页/共92页具有不同地质意义的几种年龄：具有不同地质意义的几种年龄：结晶年龄记录了岩石岩浆作用年龄。对于变质岩，如果变质矿物结晶温度低于其封闭温度，则矿物一经形成，同位素时钟立即启动开始计时，从而记录下变质岩的结晶年龄。冷却年龄对于岩浆岩，指岩体固结之后冷却过程中，达到矿

32、物封闭温度时同位素时钟开始启动记录下来的年龄。对于变质岩，矿物在变质高峰期结晶生成，之后冷却过程中达到矿物封闭温度时同位素时钟启动记录下来的年龄。第49页/共92页变质年龄-易与冷却年龄混淆，但它是指变质作用高峰期的年龄。变质年龄的确定取决于变质作用的级别。低级变质作用，可以选择封闭温度较高的某些特定矿物来确定变质年龄，高级变质作用则常采用全岩Rb-Sr或Sm-Nd同位素体系来推断。地壳形成年龄指一个新的大陆地壳块体从地幔中分异出来的时间。通过Sm-Nd模式年龄计算可以获得。地壳存留年龄对来自大陆地壳块体剥蚀下来的沉积岩进行Sm-Nd同位素分析，可以计算获得一个地壳滞留年龄(tCR)，反映地壳

33、形成年龄。该年龄比地层沉积年龄值大。第50页/共92页（五）等时线的拟合与质量评估（五）等时线的拟合与质量评估(Fitting of Isochrons)分析误差(Analytical error)t和(D/Ds)0不确定性系统误差(systematic error)1. 尽可能地消除这些误差对结果的影响；2.Unweighted Regression;3.Weighted Regression;Faure,2005第51页/共92页（五）等时线质量评估（五）等时线质量评估(李志昌2002) 1.同位素比值测定精度同位素比值测定精度，特别是重复分析结果反映的外部精度。目前国内实验室的较好水平是

34、87Sr/86Sr 0.010.02%, 143Nd/144Nd0.0050.01%, 207Pb/206Pb 0.050.1%, 87Rb/86Sr0.51%, 147Sm/144Nd0.20.5%. 2.标准样测定值标准样测定值 在年龄数据报告中应列出标准样的标准值与实测值；第52页/共92页 3. 等时线拟和法。简单最小二乘拟和(单误差回归分析)已经落后，推荐使用多项式最小二乘拟和(双误差回归分析)，建议统一采用由美国地调局编制的Isoplot计算程序； 4.等时线年龄误差与置信度。年龄误差由下式给出: ( /n)t0.05,n-1. n为参加等时线拟和的样品点数, t0.05,n-1.

35、为数理统计中的t分布值,与选择的置信度和自由度(样品数)有关。因此,参加等时线拟和的样品数多,可以提高等时线年龄精度,一般不应该少于67点,置信度选择95；（五）等时线质量评估（五）等时线质量评估(李志昌2002)第53页/共92页 5.全流程本低。 这对于低含量样品十分重要。如石英包体的Rb-Sr等时线，单颗粒锆石U-Pb年龄测定，其中Sr或Pb的全流程本低可能占Sr或Pb总量的10以上； 6. MSWD值. 即加权离差的平均平方，从双误差回归分析计算中，与年龄值等同时给出，它象单误差回归分析中给出的相关系数一样；（五）等时线质量评估（五）等时线质量评估(李志昌2002)第54页/共92页评

36、价指标(MSWD): mean sum of weighted deviationsMSWD2Sn其中：n is the number of samples being regressed ;2iiiSYmXbZ第55页/共92页2iiiSYmXbZYi,Xi= measured values of the X and Y parameters of each data point;m= slope of the best-fit straight line;b= intercept on the Y-axis of the best-fit straight line;Zi=weightin

37、g term for each sample in the regression;第56页/共92页l 6. MSWD值是用于判断点的分散程度，等时线线性关系的好坏，但是它能够进一步鉴别造成相对分散的原因。当MSWD在1左右时(最大不超过3)，仅由测定误差引起。如果MSWD1，则指出点的分散原因除测定误差外，地球化学误差是主要原因，即参加等时线拟和的样品点不完全满足等时线条件。等时线质量评估(李志昌2002)第57页/共92页 7.初始比值合理性。在用最小二乘拟和时，除了给出等时线斜率，据此计算出等时线年龄外，还同时给出等时线截距，即岩石或矿物形成时的(87Sr/86Sr)i初始比或(143N

38、d/144Nd)i初始比等。(143Nd/144Nd)i常用Nd(t)形式表示。同成因花岗岩的(87Sr/86Sr)I有一定变化规律。在成因研究基础上, 如果发现由等时线给出的初始比有悖于此规律，则需要进一步考虑是新发现还是等时线真实性有问题。（五）等时线质量评估（五）等时线质量评估(李志昌2002)第58页/共92页（六）放射成因同位素分析技术（六）放射成因同位素分析技术第59页/共92页放射成因子体同位素比值直接测定 如143Nd/144Nd母子体同位素比值间接测定 如147Sm/144Nd第60页/共92页同位素稀释法 定义 步骤 优点 稀释公式 最佳稀释比第61页/共92页 同位素稀释

39、法一般认为是非常精确的含量测定中最高级的分析方法。该技术中，含有天然同位素的元素样品与稀释剂溶液混合，该稀释剂包含该元素已知浓度、人工富集了其中一个同位素，当已知量的两溶液相混合，产物的同位素组成(由质谱计测定)就可用来计算样品溶液中的元素浓度。正常地，所求的元素必须含两个或更多的天然产出的同位素，其中之一可在质量分离器上富集。然而，一些情况下，长寿命的人造同位素也可使用。 稀释剂的同位素组成必须由质谱计精确测定。该测定不能作分离标准化，因为作为分馏监测没有已知的比值可用。因此，一般是几次长期测定，这些测定的平均中值看作是实际稀释剂的成分。第62页/共92页样品稀释剂第63页/共92页Isot

40、ope dilution analysis铷同位素为例Rbmixture Rbsample + Rbspike第64页/共92页87Rbsam + 87Rbspi85Rbsam + 85Rbspi87Rb85Rb()mix=87Rb85Rb()measured=第65页/共92页1.准确称取一定量的样品粉未(如50mg玄武岩样品)；2.向样品中准确称取和加入一定量的被测元素(如Nd)的同位素稀释剂(如145Nd丰度为98%的Nd的氧化物溶液，自然界为8.3%)；3.用化学法溶解样品，使样品和稀释剂在液相状态下达到完全、均一混合；4.将被测元素从样液中分离出来，并纯化；5.用质谱测定该元素的同位

41、素组成，并计算样品中被测元素的含量。 第66页/共92页1.高灵敏度和高精度。只要混合后的元素样量满足质谱最小量分析要求即可测定，且其分析精度目前在所有元素含量分析方法中最高；2.无需定量回收。只要溶解过程达到了样品与稀释剂的均一化，不要求分离纯化过量全量回收而区别于其它方法；3.一次测量可同时获其元素含量和其同位素组成。第67页/共92页样品与稀释剂混合后，其A、B两同位素的混合比值可表示为： (2.1) 其中AbNA、AbNB、AbSA和AbSB分别代表A、B同位素在自然界和稀释剂中的丰度，为已知值，S和N分别代表混合物中样品和稀释剂中被测元素量(原子数)，其中S为已知值。 AANSmBB

42、NSAbNAbSRAbNAbS第68页/共92页 分别以RS、RN分别代表样品和稀释剂中A、B两同位素的比值，WN、WS分别代表样品和稀释剂中该元素的原子量，CN、CW分别代表样品和稀释剂中该元素的含量(g、mg或ug)，则可将上式表示成： (2.2) (2.3) 根据称取的稀释剂的量和质谱测定的混合比值，即可计算出被测样品量是的元素重量，除以其称重量即可计算出其元素含量。 BNBSNmmSAbAbRRRRSNBNBSNmmSSNWNAbAbRRRRWWCC第69页/共92页成因同位素地球化学分析流程成因同位素地球化学分析流程化学分离与纯化质谱计同位素比值测定分析结果计算和评价离子色层分离溶解样品第70页/共92页实验环境称样溶样分离与纯化第71页/共92页第72页/共92页为什么超净化环境？为什么超净化环境？ 样品中待分析组分含量低 降低环境和人为因素对样品的影响， 即降低实验室本底如何尽可能降低本底？如何尽可能降低本底？ 净化实验室空气 净化化学试剂和器皿超净化实验室环境下同位素分离第73页/共92页所有操作在超净化实验室中进行；净化室通过正压循环风与外界隔离；进入实验室的空气必须过滤净化；所有试