同位素地质学.ppt

文档介绍：同位素地质学
第1页，共91页，编辑于2022年，星期五
第二部分：同位素地质年代学
同位素年代学基本原理
放射性同位素的分析方法
同位素年代学的应用
第2页，共91页，编辑于2022年，星期五

第二个必要条件是，铀235必须足够丰富。
第三个重要因素是，必须存在某种中子“慢化剂”(moderator)
第11页，共91页，编辑于2022年，星期五
加蓬奥克罗矿区
第12页，共91页，编辑于2022年，星期五
第13页，共91页，编辑于2022年，星期五
2. 衰变定律
放射性母体衰变为稳定子体
放射性母体核素衰变为稳定子体核素的衰变速率，在任何时候（t）都与放射性原子数目（N）成正比（Rutherford and Soddy，1902）：
dN/dt=λN
式中为衰变比例常数，简称衰变常数，dN/dt是任一时刻（t）时的衰变速率。
第14页，共91页，编辑于2022年，星期五
积分得：N＝N0e- λt
越小，表示母体所能经历衰变的时间越长。放射性母体原子数衰变掉一半所经历的时间称作半衰期(T1/2)，用N=N0 /2代入上式得：
T1/2=ln2/ λ
放射成因子体原子的数目(D*），应等于衰变掉的放射性母体原子数目：D*＝N0－N或 D*＝N0 (1－e－t) 或： D*＝N (et－1)
第15页，共91页，编辑于2022年，星期五
如果一体系中，t=0时的子体原子数为D0，则该体系子体原子总数为：
D＝D0＋D*＝D0＋N (et－1)
该方程是同位素地质学的基础。若t＝0时体系中初始的子体原子数D0已知，则通过测定体系中目前的放射性母体的原子数和子体的原子总数，由上式可求得体系封闭以来所经历的时间t：
t= 1/  ln[(D-D0)/N+1]
第16页，共91页，编辑于2022年，星期五
衰变系列
一些放射性母体(如238U等)的直接衰变子体仍是放射性的，该放射性子体的衰变速率是其从母体衰变而来的产率与其自身衰变速率的差：
dN2/dt = N11-N22
式中N1和1是母体原子数目和衰变常数，N2和2是子体原子数目和衰变常数
D* N1,初始－N1＝N1e1t－N1＝N (e1t－1)
这意味着，长期平衡下积累起来的放射成因子体的数目可以当作初始母体直接衰变为稳定子体来对待。
第17页，共91页，编辑于2022年，星期五
第18页，共91页，编辑于2022年，星期五
放射性同位素的分析方法
第19页，共91页，编辑于2022年，星期五
第20页，共91页，编辑于2022年，星期五
第21页，共91页，编辑于2022年，星期五
The Ion Source
Heaters
for quick
removal of
water
21 samples magazine
ion source
cryo pump
filament loding
without
screws
第22页，共91页，编辑于2022年，星期五
Dynamic ZoomTM Optics
focus
lens
dispersion
lens
= variable
dispersion
while keeping
focus
第23页，共91页，编辑于2022年，星期五
Collectors accessible and exchangeable from top
center beam
Eight individually moveable cups plus center cup
第24页，共91页，编辑于2022年，星期五
New Faraday Cups
Ions
第25页，共91页，编辑于2022年，星期五
Multi-Ion-Counting Channel
Ions
第26页，共91页，编辑于2022年，星期五
同位素年代学的应用
Rb-Sr、Sm-Nd、Re-Os法
K-Ar法与Ar-Ar法
U-Th-Pb法
14C法
第27页，共91页，编辑于2022年，星期五
（1）Rb和Sr的地球化学
Rb是碱金属元素，也是分散元素，它不形成独立的矿物，但在一般含K矿物如云母、钾长石及某些粘土矿物和蒸发盐中存在。
Rb有27个同位素，其中两个是天然存在的同位素87Rb和85Rb，%%。