放射性成因同位素课程报告参考

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资源描述

放射成因同位素分析报告在地学领域中,同位素地球化学是现代地球科学研究的不可缺少的分支和重要支柱,在进行地质和天体演化事件的定年、研究天体演化、地幔和岩石圈的分异演化、岩石成因和恢复古大地构造环境等方面起着极大的作用,而应用同位素比值进行定年或地质历史示踪,是两大主要应用。我将从放射成因同位素地质年代测定、地球化学示踪和同位素的样品处理与数据报道三个方面来讲叙我对该课程的理解。一是介绍原理,当岩石或矿物或某个自然体系在某次地质事件形成时,放射性同位素以一定形式进入其中,随时间延续,该母体同位素不断衰减,放射成因子体同位素逐渐增加。只要体系中母体和子体的原子数变化仅仅由放射性衰变引起,那么准确测定岩石矿物中母体和子体同位素含量,就可根据放射性衰变规律计算出该岩石矿物形成的地质年龄。等时线法:以Rb-Sr体系为例:10//-0/ln1868786878687SrRbTSrSrSrSrTRb由此可见,为测定一地质体系的年龄,需要知道现代子体同位素比值和母子体同位素比值以及子体同位素的初始比值。在许多情况下,初始比值是不知道的,因此一般情况下并不能用式(1.2)定年。但是如某一体系中有若干样品,它们(与体系)同时形成,且有相同的初始值,而且此体系从形成后一直保持封闭,因此该式具有Y=aX+b的形式。对一组具备上述条件的样品,投在直角坐标图中,样品点应呈线性排列,此直线称之为等时线,其在纵坐标上的截距即为初始比值;由斜率(k=eλt-1)可计算年龄。这种方法称之为等时线法。但是需要满足以下几个要求:a.等时:测量对象同时形成。b.同源:岩石来源于同一源区,有相同的初始比值。c.封闭:体系形成后,未受扰动,没有母子体同位素丢失,或外来母子体同位素的加入。d.较大的母子体比值差异:数据点能拉开,获得的年龄精度较高。还有就是锆石U-Pb定年法,是近年来比较流行常用的方法,此方法快速精确,应用很广,这里就不多介绍了。下面讲讲放射性同位素地球化学示踪原理。当源区岩石部分熔融形成岩浆时,在高温下,同位素组成成达到平衡,因此岩浆的同位素组成与源区岩石的同位素组成一致,岩浆侵位到地壳浅部凝固,此时的放射成因子体同位素比值就是岩浆岩的同位素初始比值,当岩浆冷却到封闭温度以下时岩浆岩中的放射性母体同位素衰变形成的放射成因子体同位素开始在岩浆岩中积累,经过很长时间到现在,因此,岩浆岩的同位素初始比值就是体系(岩浆)形成时源区岩石的同位素比值,由此可以追索源区的性质。然而,同一性质的岩石经常表现出同位素组成的不均一性,同位素组成的不均一可能由于源区物质本身的不均一而引起,也可能由于外来物质对母岩浆的混染而引起,而初始比值的不均一和岩浆的同化混染都可以用同位素体系示踪。现在已有了许多模型,描述岩浆混合过程中同位素组成的变化。虽然这些模式是十分简化了的,但仍能用来模拟实际地质情况。在这一方面同位素比值是十分有用的参数。当然也必须指出,在结晶分异过程中,一般不改变放射成因同位素的组成,所以放射成因同位素比值不能直接用来作单纯结晶分异过程的示踪剂,只有当与微量元素结合在一起时才能检验单纯的结晶分异作用。再讲讲同位素的样品处理与数据。无论是放射性同位素定年还是地球化学示踪,都需要获得精确地测定地质(或天体)样品的放射成因子体同位素对参照同位素的比值以及放射性母体同位素对参照子体同位素的比值。在整个实验中,需要注意:选用能精确测量元素比值的方法,如采用同位素稀释法,即:向某种样品加入已知量的已知同位素组成的稳定同位素稀释剂,使样品中该元素同位素组成改变,从而计算样品中该元素的量。同位素稀释法有许多优势:首先是灵敏度高,只要满足质谱分析的最低样品量即可分析,而且精度很高,是其他分析方法无法比拟的,当溶样时,使稀释剂和溶液混合均匀后,其后的操作过程无须定量;最主要的优点是,在对多同位素元素进行分析时,不但可以计算待测元素含量,而且可以计算其同位素组成。这里涉及到化学前处理,关键的是获得最佳稀释比。注意的问题是对古老地质样品,由于放射成因子体同位素组成会发生变化,因此,同位素比值和原子量需要根据实际测定值重新计算因此,在进行同位素稀释法时,必须同时测定样品中子体同位素组成。此外,需要排除同质异位素的干扰。要尽可能完美的化学分离;对于难以分离的元素,用电离等物理方法分离;需要用特定元素进行监测。最后在进行样品的分离和上机测定。致谢:感谢谢老师和钱老师,在谢老师和钱老师的理论课讲授和实验指导下,从理论学习到实验操作,我们完成了放射性同位素分析的这门课程的学习,收获良多,会对我们以后的其他相关领域的研究起到了莫大的帮助。

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