稀土元素放射性同位素及地质应用

<正> 在地球化学研究中,稀土元素同位素愈来愈受到重视,先是Sm-Nd体系,然后是Lu-Hf体系,现在又有Ba-La-Ce体系,用于测定岩石和矿物的年龄,也用于推论源区岩石的性质和演化过程。特别是Sm-Nd体系应用最广,其主要优点是Sm-Nd的物理和化学性质相似,在长期的地质作用过程中,Sm/Nd比     

锇同位素——岩石成因和地质的追踪剂

<正> 为了小规模地(岩石成因问题)以及大规模地(地质力学问题)探索地球的化学演化过程,业已证明,放射成因同位素是极其有效的工具。近年来,利用钕同位素作为地质追踪剂的结果表明,多追踪剂技术比单一的追踪剂技术优越得多。Nd和sr同位素之间的负相关性与Pb—Sr同位素之间的非相关性不同,因而给地球的化学演化提示了一个最重要的问题。 这些研究结果清楚地表明,需要有更多的、具有不同特点的地质追踪剂,以便对地球演化方面的普遍性问题提供新的制约因素。这些制约因素就是锇同位素。~(187)Re通过β~-衰变为~(187)Os,其衰变常数约为1.6×10~(-11)年~(-1)。铼与锇都是亲铁-亲铜元素,因此有人认     

Sm-Nd法及Nd同位素在地质学中的应用

与研究历史较长的K-Ar、U-Th-Pb和R_b-S_r等同位素年代法相比,Sm-Nd法还是一门新兴的方法,仅有4—5年的研究历史。 Sm-Nd法的根据是天然放射性同位素Sm~(147)经过一次α衰变〔T_(1/2)=1.060±0.008×10~(11)年(1σ)〕以后生成稳定的Nd~(143)。于是应用这一对母-子体同位素则可进行岩石和矿物的年龄测定。此外,还可用Nd~(143)作为地质“示踪剂”来研究岩石成因,成岩物质来源,以及探讨天体及地壳与上地幔的演化。     

Nd同位素模式年龄填图—以加拿大地盾格林威尔省为例

Nd同位素模式年龄填图是建立在Sm－Nd同位素系统和合理的Nd同位素演化模式基础上的地球化学研究方法。该方法可用于不同地壳单元的鉴别，不同构造地体的确定以及通过对年青花岗岩侵入体的研究推断基底地壳年龄结构等。因此，在当今国际造山带的研究中，该方法显示了极大的优越性。     

地质年代学第十二讲 K-Ca、Lu-Hf和Re-Os法地质年龄测定

<正> 本讲涉及的三种方法,同K-Ar、Rb-Sr和U-Th-Pb法一样,都是利用天然放射性同位素衰变定律来进行地质年代测定的计时方法。放射性核素~(40)K、~(176)Lu和~(187)Re通过β~-衰变,分别转变成稳定的~(40)Ca、~(176)Hf和~(187)O_s。因此,~(40)K-~(40)Ca、~(176)Lu-~(176)Hf和~(187)Re、~(187)Os体系在封闭条件下服从于: D~*=N(e~(λt)-1)式中D~*为经过衰变时间t后在体系中积累起来的放射成因稳定子体的原子数,N为经过衰变时间t后剩下的放射性母体原子数,λ为衰变常数。这样,只要我们     

地质年代学第十三讲——加速器质谱系统同位素年代测定及其应用

<正> 加速器质谱系统是近几年来发展起来的一种超灵敏同位素分析技术,已成功地分析了~(10)Be、~(14)C、~(26)Al,~(36)Cl和~(129)I等长寿命放射性同位素,分析灵敏度可达10~(15)分之一,比常规测定放射性同位素的衰变法的灵敏度高几个数量级。新技术已在地质学、考古学、海洋学、环境科学和宇宙化学等领域获得应用。本文将对加速器质谱系统测定同位素年代的方法以及在有关学科中独特的用途作一简要介绍。     

环带状石榴子石的同位素年龄测定:石榴子石的生长动力学和变质史

区域变质地体地质年代和压力-温度演化的基础资料基本上可以通过变质石榴子石来获得,因为该矿物中的Sm、Nd和主要阳离子的扩散能力相似,都比较低。本文报道了纽芬兰区域变质泥岩中进变质石榴子石的Sm-Nd、Rb-Sr同位素和主元素的数据。这些石榴子石保存了进变质过程中的主元素分带特征及与之一致的Sm/Nd比值变化。从石榴子石核部到边部不同部位的Sm-Nd数据,提供了石榴子石生长时间的上限值,并证实在同一手标本中不同的石榴子石颗粒是同时生长的。石榴子石相应部位的Rb-Sr数据基本上与这些结果一致,但在某些情况下却不能单纯地从晶体生长的角度来解释。 把石榴子石生长期的估算值与由主元素分带推导出的石榴子石的表观生长温度范围相结合,得到一个最低升温速率3K Ma~(-1)。该值与由陆壳增厚的热演化理论模式得出的最低值相近。分别由同位素数据和区域变质过程中可能的升温速率上限值得到的石榴子石的生长速率范围为1.3～1.9mm Ma~(-1)。这样的生长速率似乎太慢,不可能受表面反应控制,从而表明其它一些因素,比如物质运移,也许是该速率的控制因素。在这种情况下,对物质运移到生长晶位的有效扩散系数确定的范围(=0.4～6.1×10~(17)m~3s~(-1))表明,颗粒的边界扩散可能是向生长的石榴子石提供物质的运移机制。     

根据火成岩的Nd同位素比值探讨岩浆的起源物质

<正> 一.岩浆起源物质和Nd同位素 以查明岩浆(火成岩)起源物质的化学性质和地幔、地壳的发展过程为目的的火成岩中Nd同位素的研究,是从本世纪七十年代中期开始的。 要弄清从地球形成到现在,古地幔中Nd的演化,不是一件容易的事。为了搞清这一点,有必要求出地球形成时的Nd同位素比值和各地质年代中可能来     

原油对比中硫同位素比值的有用性

<正> 稳定同位素比值(即~(13)C/~(12)C,~(34)S/~(32)S,~(15)N/~(14)N)的天然变化,在测定特殊化学过程的产状中已成为重要的工具。例如,本实验室所进行的研究表明,在追索环境中化石燃料燃烧所产生的硫的命运方面,硫同位素比值的变化是有用的指示剂。同样,碳的稳定同位素比值已被用来评价从生物化学循环和地球化学循环输入的不同来源的碳的重要性。 碳,硫和氮稳定同位素比值在鉴定石油特性方面的应用已有证明。在地球化学的许多领域中,从地球化学勘探到油苗鉴定,原油及其来源的鉴定都具有重     

Lu-Hf同位素体系在行星年代学及化学演化研究中的意义

<正> Lu-Hf同位素方法(涉及由~(176)Lu生成~(76)Hf的β-衰变,见图1)是Patchett和Tatsumoto(1980)在所要求的精度水平上引入的。曾发展了一种从岩石样品中分离Lu和Hf的可重复的高回收率的化学方法,但是,主要问题是在质谱计上难以精确测定Hf的同位素组成,这是因为该元素的强耐熔性及其高电离势所致。     

陆壳组成与年龄的关系:花岗质岩石中Nd同位素变异所提供的证据

地壳花岗质岩石源区的Nd同位素体系可用来估算与陆壳年龄呈函数关系的陆壳Sm/Nd比值。现已发现,从早太古代到晚元古代,陆壳内花岗岩岩浆源的Sm/Nd比值随年龄的减小而增大,即从球粒陨石值的47%增至64%。这一变化趋势与根据沉积岩的稀土(REE)模式推测的变化趋势相反。观测到的这一变化趋势可能仅适用于地壳的长英质部分,但只要较老地壳比较年轻地壳含有更多的镁铁质(50%对0%),该变化趋势也可应用于整个地壳。因为地球上最古老地壳的某部分可能已被继后的地质过程所破坏,所以该变化趋势可能是地壳组成的保留倾向所致(preservational bias),而不是地壳组成真正随时间发生了变化。同位素数据和地壳年龄的分布表明,整个陆壳的Sm/Nd比值不低于球粒陨石值的60%。地壳的Nd浓度的这个极限值和估算值与质量平衡(要求大陆的Nd含量与约700km深处的地幔中丢失的Nd的量相等)一致。     

介绍一种新的地质年代学测定方法——La-Ce 法

<正> 去年访日期间,有机会与著名稀土元素地球化学家增田彰正教授(东京大学化学系)及其学生田中刚博士(日本地质调查所)一起讨论稀土元素地球化学问题。他们向我们介绍了最近他们研究的一种新的地质年代学测定方法——La-Ce 法。La-Ce 法的基本原理是 La 的放射性同位素~(138)La(丰度为 La 的0.089%)通过β-衰变,转变为~(138)Ce,放出γ射线,能量为789KeV(千电子伏);而通过电子捕获,~(138)La 转变为~(138)Ba,放出能量为1436KeV 的γ     

镉同位素及其环境示踪

随着多道接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)的发展和广泛应用,镉(Cd)稳定同位素已成为当前非传统同位素地球化学的研究热点之一。本文对Cd同位素的分析方法、组成特征、变化规律、分馏机制及环境应用等问题进行了系统评述。总体来说,地球样品的Cd同位素组成(δ114/110 Cd)分馏较小(-2.47‰~+3.17‰),陨石等地外物质同位素分馏较大(-9.07‰~+16.13‰),已发现的分馏过程包括蒸发/冷凝过程、吸附沉淀/溶解过程、生物吸收过程。同时,Cd同位素作为一种全新的地球化学指标,可指示物源、天体演化、海洋初级生产力及营养物质循环、全球碳循环等过程;有效示踪环境介质与生物体中Cd的污染来源,为环境科学的研究提供新的视角和信息。     

萤石Sr、Nd同位素地球化学研究评述

本文通过大量实例综述了近年萤石Sr、Nd同位素在定年和示踪方面取得的进展 ,结果表明 :萤石Sm-Nd同位素可以用于测定成矿作用的时代 ,但由于萤石Nd同位素初始值存在不均一性和受次生干扰的影响 ,所获数据最好用其它测年方法获得的数据加以验证 ;萤石Sr、Nd同位素组成是示踪成矿流体来源的有效方法 ,利用Sr、Nd同位素组成还可定量估算出形成成矿流体不同端元所占的比例。     

地质年代学第三讲——铀-钍-铅法地质年龄测定

<正> 铀-钍-铅法是最早用来测定地质年龄的放射性方法之一。在一九○七年加拿大学者波尔特伍德就开始利用铀的放射性衰变规律进行矿物年龄测定的研究,他根据铀的衰变速率和铀矿物中铀、铅的含量计算矿物的年龄,建立了化学铀-铅法(称粗铅法)。一九三五年尼尔用改进的质谱计分析了铀、钍、铅的同位素组成后,建立了同位素铀-钍-铅法。许多学者对影响年龄的因素进行了广泛深入地研究,进一步改进了铀、钍、铅的测定技术,同时研究了数据处理方法,使铀-钍-铅法的应用范围迅速扩大。 铀-钍-铅法既适用于古老岩体和矿物的年龄测     

大陆壳演化的动力学和地球化学机制(三)

<正> (三)关于大陆岩浆岩地球化学特征的结论在第(二)部分中指出,大陆壳的主要部分来源于沿俯冲带下插的大洋壳。这部分的目的是,从这一认识出发,推导出“原生”大陆岩浆岩特征的同位素地球化学和元素地球化学判据,从而为可靠区分原生的岩浆岩及次生演变的和再生的岩浆岩创造前提,并为解释这种次生演变(包括有关矿床成因)作出贡献。进行本项研究的一个重要动机在于,区分原生岩浆岩和其他成因岩浆岩的常用判据,即有关岩石中的~(67)Sr/~(86)Sr、~(143)Nd/~(144)Nd 和~~(208)Pb/~(204)Pb 初始比值与上地幔中相应比值的对比,只是对于一些年青岩浆岩才较为可靠。     

钨的地球化学与矿床类型

<正> 一、钨的地球化学 钨属元素周期表第Ⅵ族,原子序数为74,原子量为183.92。自然界产出的钨是五个同位素的混合物(~(180)W 0.14％;~(182)W 26.41％;~(183)W 14.4％;~(184)W 30.64％;~(186)W 28.41％),在核反应堆中已经生产出三种人工放射性钨同位素(~(181)W半衰期     

根据印度某些矿床的铅同位素研究来探讨内生矿床的成因

<正> 引言 本研究有两个目的。一是使人们对过去几年内新出现的某些应用铅同位素地球化学方法研究矿床的可能性引起注意,其二是对苏联科学院矿床地质、岩石、矿物和地球化学研究所(IGEM)最近所获得的印度地盾某些内生矿床的铅同位素数据进行讨论。 铅同位素和矿化时代 矿床的铅同位素组成与形成时代的依赖关系已为人们所熟知。这种关系可以用以下铅的同位素比值的逐渐增大来表示:矿床从老到新,其~(206)Pb/~(204)Pb,     

萤石 Sm-Nd 等时线

<正> 测定江西西华山钨矿黑钨矿-长石-石英脉中萤石的Sm-Nd等时线年龄为158±10Ma(2σ),ε_(Nd)~i(T)=-17.8。这是我国首次采用Sm-Nd法成功地测出的十分年轻的成矿作用时间。我们用Sm-Nd法研究了物质来源问题,扩大了该法的地质应用范围。Sm-Nd法自七十年代初期建立以来,已     

陨石中~(187)Re-~(187)Os体系:太阳系早期年代学和银河系年龄

<正> ~(187)Re是具有10~(-11)年~(-1)数量级衰变常数的长寿命放射性核素之一,通过β-衰变生成锇的稳定同位素~(187)Os。因此,如同~(87)Rb-~(87)Sr,或~(40)K-~(40)Ar体系一样,~(187)Re-~(187)Os体系是一种有前途的宇宙记时计。Re-Os体系的某些特殊性质,使得它在确定太阳系形成的早期历史和估算银河系年龄时受到特别重视。