稳定同位素在地质上的应用
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。
稳定同位素地球化学研究进展
稳定同位素地球化学研究进展随着科学技术的进步，稳定同位素地球化学研究日益受到重视。
稳定同位素是某种元素的同位素，其原子核中的中子和质子的数量均相同，但质子数不确定。
与放射性同位素不同，稳定同位素不会衰变，因此能够在地球化学和生物地球化学等领域中广泛应用。
本文将从研究意义、研究方法、应用领域等方面进行探讨。
一、研究意义稳定同位素研究在地球科学、环境科学、生物地球化学等学科领域中有着重要的作用。
其中，稳定同位素地球化学的主要研究内容是掌握地球化学过程和环境演化的规律及机制。
例如，在构造地质学中，稳定同位素可以用于推测岩浆源区的成分和动力学过程；在古环境学中，稳定同位素可以用于重现气候变化和环境演化过程；在地球化学污染评价中，稳定同位素可以用于追踪污染物来源和迁移路径。
另外，在生物地球化学中，稳定同位素也发挥着重要的作用。
例如，在动物和植物的生物地球化学循环中，利用稳定同位素可以探究其食物链和生长状态；在微生物地球化学中，通过稳定同位素的应用，可以研究氮、硫、铁、碳等元素的循环和代谢规律。
综上，稳定同位素地球化学研究的意义在于提高对地球化学过程和环境演变规律的认识，为生态保护和资源管理提供科学依据。
二、研究方法稳定同位素研究主要依靠仪器分析技术和数据统计方法。
目前，应用最广泛的稳定同位素测量仪器为质谱仪，在气体、液体和固体样品的分析中均有广泛应用。
根据不同的研究对象和分析场合，稳定同位素分析方法有以下几种：1. 气体-稳定同位素分析法：适用于大气、水体、土壤及生物样品中的小分子有机化合物、气态元素、气体分子等的同位素分析。
2. 液体-稳定同位素分析法：适用于水体、沉积物、岩石、矿物等大分子有机化合物和元素化合物的同位素分析。
3. 固体-稳定同位素分析法：适用于岩石、矿物、古生物化石等固体样品中的元素同位素分析。
另外，数据统计方法也是稳定同位素研究的重要手段之一，例如稳定同位素分馏和稳定同位素混合模型等。
C和O稳定同位素在矿层沉积环境分析方面的应用
C和O稳定同位素在矿层沉积环境分析方面的应用瞿 琮（东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 ３３００１３）摘 要：为了精确恢复地区的矿层性质、沉积环境和沉积特征，对于稳定同位素的地球化学分析研究尤其重要，主要是对Ｃ和Ｏ同位素的分析，从而可推断出当时的沉积环境和气候条件。
对于样品中元素的异常进行了分析，采用多接收电感耦合等离子体质谱仪（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）对同位素比值进行了测定，使用δ（‰）＝（Ｒ样品／Ｒ标准－１）×１０００来表示。
对于碳氧同位素的研究表明，其与沉积环境具有一定的相关性，同时古环境中各类碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素组成也受到沉积作用和成岩作用的影响，随之发生变化，进而我们可以利用碳氧同位素的原始沉积信息来推断当时的沉积环境。
关键词：Ｃ和Ｏ同位素；同位素比值；沉积环境中图分类号：Ｐ６１８．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１９－０１７２－２Application of C and O stable isotopes in the analysis of deposit sedimentary environmentQU Cong（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｒｅｓｔｏｒｅ ｔｈｅ ｏｒｅ ｂｅｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｅａ， ｉｔ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｉｓｏｔｏｐｅｓ， ｍａｉｎｌｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃ ａｎｄ Ｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｉｎｆｅｒ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｔ ｔｈａｔ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ａｎｏｍａｌｙ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｒａｔｉｏ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ （ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ δ （‰） ＝ （ｒｓａｍｐｌｅ ／ ｒｓｔａｎｄａｒｄ－１） × １０００． Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｒｏｃｋｓ ｉｎ Ｐａｌｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｒｅ ａｌｓｏ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉａｇｅｎｅｓｉｓ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃｈａｎｇｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ． Ｗｅ ｃａｎ ｉｎｆｅｒ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ．Keywords: Ｃ ａｎｄ Ｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ； ｉｓｏｔｏｐｅ ｒａｔｉｏ； ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ对于研究某地区矿层的沉积环境，运用的常规方法有：沉积地质矿物的原生沉积构造、构造、古生物化石的分析、岩芯的观测和测井曲线等，但对于各个层段相似的冲积相特色，不便观察。
稳定同位素原理及在矿床学上的应用
= 0 表明样品与标准样品同位素比值一致
千分分馏（1000lnα）和同位素分馏值Δ ：相对富集系数值— —指两物质间的同位素组成差别 1000lnα ≈ΔA-B=δA—δB
6
§1.2同位素分馏
从严格意义上讲，在周期表中所有元素 的不同种同位素由于其质量上存在差别， 在自然界的各种物理，化学和生物的反应 和过程中都会发生同位素分馏，这些反应 和过程包括：蒸发作用，扩散作用，吸附 作用，化学反应，生物化学反应等等。
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原理：水/岩反应导致了热液矿床蚀变 围岩的同位素异常
水岩反应公式：
Wδ
i +Rδ i 水 岩石=
Wδ
f +Rδ f 水 岩石
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§4.3影响成矿溶液重H、O 同位素组成的因素
（1） 成矿溶液的来源 （2）成矿溶液载迁移过程中，由于温 度降低和与通道周围的岩石发生同位 素交换； （3）加入成因不同的流体，会改变成 矿溶液的原始同位素特点； （4）成矿溶液的的化学成份发生变化。
1、根据研究对象和目的，选择有效的研究方法：
• 例：研究火成岩成因，最好选用H、O、Sr 、 Pb等，选择S、C效果就不佳，S、C同位素 研究成矿的物理、化学环境却很有效，H、 O研究成矿来源，热液蚀变，S、O地质测温， 效果较好。
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2、根据研究对象、目的和研究 方法，采集有效的样品
例如，研究蚀变作用，抗交换能力差的长石， 黑云母能灵敏地反映蚀变的情况，抗交换能力的 矿物（石英、磁铁矿、白云母）往往能提供蚀变
lnα∝ 1/T
高温
低温
我们可以用分馏曲线或函数关系表示，例如，白云母 —H2O 的分馏方程： 103 lnα=2.38(106T-2 ）—3.89 只要测定一对同位素平衡矿物对的δ值，就可以利用：
同位素分析在科学中的应用
同位素分析在科学中的应用同位素是指原子核内具有相同质量数、不同原子序数的同类元素，同位素分析则是通过测量不同元素同位素的比例，以确定样品的起源、变迁、化学反应过程和生物代谢等信息。
同位素分析在地质学、化学、生物学、环境科学等领域都有着广泛应用，并且随着科技的发展，在分析技术、精度和可靠性上也不断进步。
本文将围绕同位素分析在科学中的应用进行探讨。
同位素分析在地质学中的应用同位素分析在地质学中有着广泛应用，最典型的应用领域之一是地球年代学。
地球年代学是研究地球历史和地质演化的科学，通过对岩石、矿物和化石等样品中同位素的测量，可以确定样品的放射性同位素衰变年龄。
其中最常用的是铀-铅同位素年代学和钾-氩同位素年代学。
这两种年代学方法的精度极高，可以精确地确定样品的年龄，对于研究地球演化和古生物学等领域有着重要意义。
此外，同位素分析还可以用于确定地球化学过程、地球动力学和地质环境变迁等。
例如，通过氧同位素分析可以确定海水中水分子的含氧量，进而推断地球表层的古气候和海洋环境。
又如，通过稳定铁同位素分析可以研究海洋生物与海洋环境之间的关系，推断生物活动对海洋中铁循环的影响。
同位素分析在化学中的应用同位素分析在化学中的应用领域很广泛，例如同位素分析可以用于确定样品的组成、反应和机理等。
其中，钾同位素分析可以用于确定钾元素在土壤和植物中的分布和循环；氢同位素分析可以用于研究水的来源和水文循环等；碳同位素分析可以用于推断生物的来源、食物链中的能量传递等；硫同位素分析可以用于研究生物对硫元素的利用和循环等。
此外，同位素分析还可以用于确定材料的来源和制备过程等。
例如，铅同位素分析可以用于确定古建筑和古工艺品的起源和制备技术；锡同位素分析可以用于鉴别古代器物中的锡源。
同位素分析在生物学中的应用同位素分析在生物学中也有着广泛应用，可以用于研究生物代谢、物种迁移和生态系统等方面。
例如，氢同位素分析可以用于确定生物体内代谢的碳水化合物类型和水来源；氮同位素分析可以用于推断食物链中物种的生态位和食物来源；锰同位素分析可以用于研究海洋中微生物对锰元素的代谢。
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展一、本文概述在过去的十年中，我国非传统稳定同位素地球化学研究取得了显著的进展，不仅在理论探索上取得了重大突破，还在实际应用中发挥了重要作用。
非传统稳定同位素，如硼、锌、镁等同位素，在地球化学领域的应用逐渐受到重视，为研究地球物质循环、生态环境变化、气候变化等科学问题提供了新的视角和工具。
本文将对近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的进展进行全面的概述和梳理。
我们将介绍非传统稳定同位素地球化学的基本概念和研究意义，阐述其在地球科学研究中的重要性。
我们将从研究方法和技术手段的角度，介绍我国在这一领域取得的创新性成果和突破。
我们还将探讨非传统稳定同位素在地球化学各个分支领域中的应用，如地壳演化、地幔动力学、海洋化学、生物地球化学等，展示其在解决实际问题中的潜力和价值。
我们将总结近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的成果和经验，展望未来的研究方向和前景。
我们相信，随着科学技术的不断发展和研究方法的不断创新，非传统稳定同位素地球化学将在地球科学研究中发挥越来越重要的作用，为我国地球科学事业的发展做出更大的贡献。
二、非传统稳定同位素地球化学的理论基础与技术方法非传统稳定同位素地球化学作为地球科学的一个分支，主要研究非传统稳定同位素（如锂、镁、硅、铁等元素的同位素）在地球系统中的分布、行为及其变化，从而揭示地球的形成、演化及环境变迁等科学问题。
其理论基础主要建立在大质量分馏理论、同位素地球化学平衡及同位素分馏动力学之上。
大质量分馏理论是指同位素之间由于质量差异导致的物理和化学行为的差异，这是非传统稳定同位素研究的基础。
同位素地球化学平衡则是指在一定条件下，同位素之间达到动态平衡，其比值反映了地球化学过程的信息。
同位素分馏动力学则关注同位素分馏过程中速率的变化，为理解地球化学过程的机制提供了重要线索。
在技术方法上，非传统稳定同位素地球化学主要依赖于高精度的同位素分析技术，如多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）和二次离子质谱（SIMS）等。
同位素分析在地质学中的应用
同位素分析在地质学中的应用地质学是研究地球的历史及其进化过程的科学。
为了更好地了解地球的演化历史，同位素分析成为了地质学中一项重要的研究工具。
同位素分析通过测量地质样品中不同同位素的相对丰度，揭示了地球物质的起源、演化及地质过程的时间尺度等重要信息。
本文将着重介绍同位素分析在地质学中的应用。
同位素是同一种元素的不同原子，其核外电子数相同，而质子数和中子数则不同。
同位素之间的质量差异导致了相对丰度的差异，这使得同位素分析成为一种强大的地质学工具。
同位素分析涵盖了各个地质学领域，包括岩石学、地球化学、古生物学以及古气候学等。
在岩石学领域，同位素分析广泛应用于岩浆岩和变质岩的起源研究。
例如，同位素分析可以确定岩石来源的地幔或地壳成分，帮助揭示地球物质的来源。
此外，同位素分析还可用于追踪岩浆岩和变质岩的演化历史，帮助研究岩石的形成过程和变质作用的温度压力条件。
通过测量同位素在不同地质时期的相对丰度，地质学家能够重建地壳的演化历史，了解大陆生长的机制和速率。
地球化学是研究地球化学元素的分布、迁移和转化的学科。
同位素分析在地球化学中的应用广泛涉及元素的地球循环与环境演变。
例如，同位素分析可以用于研究岩石矿物中稀有元素的迁移与富集过程，帮助探索大规模矿床的形成机制。
同位素分析还可用于追踪和区分不同水体的来源和地下水流动路径，提供地下水资源管理和环境工程的依据。
古生物学是研究古代生物和古生物群群落的学科。
同位素分析在古生物学中发挥着重要的作用，特别是在古生态学和古生物地理学研究中。
同位素分析可通过分析古生物体内的同位素组成揭示古生态系统的结构和功能。
例如，碳同位素分析可用于推断古代生物的营养途径和生态位，帮助恢复古生物群落的组成和演化。
氧同位素分析可用于重建古气候变化，揭示地球历史上的气候事件和环境演变。
古气候学是研究地球历史上气候变化的学科。
同位素分析在古气候学研究中具有独特的优势。
通过测定古代大气和水体中的同位素比值，可以推断古气候条件下的水文循环和降水来源。
同位素年代测定方法及其地质年代学意义
同位素年代测定方法及其地质年代学意义地质年代学研究是通过测定岩石、矿物、化石中的同位素来确定地质事件的时间顺序，从而揭示地球演化和地质历史的重要方法。
同位素年代测定方法是一种基于同位素的物质定年方法，通过测定示踪剂的原子核相对含量，从而计算出地质事件的年龄。
同位素年代测定方法的发展和应用促进了地质学的发展，为科学家们深入了解地球演化进程提供了重要的工具。
同位素年代测定方法基于放射性同位素的衰变规律。
放射性同位素是一种具有不稳定核的同位素，它们随时间的推移会经历衰变过程。
利用放射性同位素的固有衰变速率，可以测定地质样品中同位素的相对含量，从而推断出样品形成的时间。
同位素年代测定方法需要测定样品中的母体同位素和子体同位素的相对含量，以及它们之间的衰变常数。
同时，还需要考虑放射性同位素的半衰期，这是衰变的时间尺度。
同位素年代测定方法主要包括放射性同位素测年和稳定同位素测年两种方法。
放射性同位素测年是最常用的同位素年代测定方法之一。
它基于放射性同位素衰变的性质，测定地质样品中母体同位素和子体同位素的比值。
根据不同的放射性同位素的衰变规律和半衰期，可以测定不同时间尺度的地质事件。
例如，钾- 钛同位素法可用于测定岩浆、岩石的形成年代，铀- 铅同位素法适用于测定岩石的年代和地球的年龄，碳-14 测年法常用于考古学中的古人类遗址和古生物学中的化石，铀系列测年法则适用于测定地壳岩石的年代。
这些方法在实际应用中被广泛使用，为科学家们提供了重要的地质年代学数据。
稳定同位素测年是另一种常用的同位素年代测定方法。
它基于天然存在的稳定同位素的相对含量，通过分析同位素的地球化学过程来确定地质事件的年代。
常用的稳定同位素包括氢同位素、碳同位素、氯同位素等。
稳定同位素在地球化学循环中被广泛应用，可以用于追踪地表水的来源、分布和循环过程，还可以用于研究古气候环境的变化。
稳定同位素测年方法非常重要，可以为地质学家提供重要的环境背景信息。
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§1、同位素应用原理 §2、同位素测试仪器
§3、同位素样品制备
§4、同位素样品采集及加工 §5、同位素的应用及注意事项
§ 1.1 基本概念
1、 同位素分类 （1）放射性同位素——原子核不稳定，能自 发地衰变成其它的同位素，目前发现的有1200 多种。 （2）稳定同位素——原子核稳定不能自发地 进行某种核蜕变的同位素。 不同的同位素具有不同的丰度值称同位素丰度
1 ln T2
ln 1 T1
（高温）
（低温）
（ 3 ）化学键性质的影响：一般重同位素优 先富集于较强的化学键中。
§1、同位素应用原理 §2、同位素测试仪器
§3、同位素样品制备
§4、同位素样品采集及加工 §5、同位素的应用及注意事项
1、 基本原理：带电粒子在磁场中偏转，不同质量数粒子 偏转半径不同，从而区分不同的同位素丰度比。
二、成矿溶液的S、C同位素组成
1、 测定方法： （1） 测定矿物包裹体的S、C同位素组成 （ 2 ）物理化学分析法（封闭系统必须具备两个条件， 一是含矿流体中，各种水溶液含硫化合物之间达到 了化学和同位素平衡，二是含硫矿物晶出时，必须 与水溶液含硫化合物保持化学、同位素平衡） （3） 图解法 （4） 热力学计算法
文献或分馏方程中通常给出的是矿物水之间的 同位素分馏方程： 103lnαA-H2O ==A1（106T-2）+B1 103lnαB-H2O==A2（106T-2）+B2 两式相减即可得到两种矿物间的同位素分馏 方程
103lnαA-B =（A1— A2）（106T-2）+ （B1—B2）
矿床的同位素组成
轻同位素（C， H，O，S，N），其同位素 组成的变化主要由同位素分馏作用引起 放射性成因的Sr、Nd、Pb等同位素组成的 变化则主要由母体同位素的放射性衰变引起。
§ 1.2 同位素分馏
同位素分馏——是指在一系统中，元素的同位 素以不同的比值分配到两种物质或物相中的现象。 用分馏系数又称分离系数α
“S”型花岗岩 δ18O＞10‰
中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，2016年3月31日更新
根据Sheappard（希派特）对南北美洲环西太平洋斑 岩成矿带氧、氢同位素组成的研究：
①真空系统：要求工作于高真空状态， 主要使用： 锅轮分子泵：10-8~10-9 Pa 钛泵：10-7~10-8 Pa 机械泵（前级真空）：10-3 Pa ②进样系统：以适当方式将样品引进 离子源。 气体样品 ：分子流进样—用分子漏孔 粘滞流进样——金属毛细管
③离子源：在于将中性分子、原子电离成带 电的 离子，然后通过离子束进入分析器。 主要有下述类型： 电子轰击型（气体源为对象） 表面热电离型（固体样品） ④质量分析器: 电磁铁 将离子束按质荷 比不同分离开来。 ⑤离子接收器：由一个、带限制狭缝的屏蔽 板，抑制电极和金属杯所组成。
§3、同位素样品制备
§4、同位素样品采集及加工 §5、同位素的应用及注意事项
§3.1 样品选择（采集）的基本原则
由于同位素样品分析种类很多，应用领域
各不相同，研究目的各有侧重，因此对分 析样品的要求不可能有统一的规范，但和 其它地质取样一样，同位素地质分析取得 应遵循一些基本原则。
1 eU mv 2 2 2 mv ev B R
偏转半径：
——基本方程
R
2U B
m e
R——离子轨道曲半径 m——原子质量单位 U——加速电压 B——磁场强度 e——电荷（带电荷离子，e=1，e=2 ……）
质谱仪原理示意图
§2.2 仪器结构
激光探针质谱工作室
气相色谱/热转换/同位素比值质谱计 GC/TC/IRMS
水是成矿溶液的主要成份，查明水的
成因，是任何成矿理论首先必须解决 的问题，利用H、O同位素比值能够明 确断定成矿溶液中水的来源和蚀变溶 液的成因，测定矿石矿物和脉石矿物 的S、C的来源， 共生矿物可以测温。
一、成矿溶液的H、O同位素组成
1、 测定方法
（1） 直接测定矿石矿物或脉石矿 物中液体包裹体的同位素组成； （2） 矿物—H2O计算法 根据矿物的同位素组成和温度，利用 同位素分馏方程计算成矿流体的同位 素组成；
§3.2 同位素标准
为了使同位素资料便于对比，同时消 除样品分析过程中有可能的系统误差，必须 将样品的同位素组成与某一相应标准物质的 同位素组成进行比较，所以需建立统一的同 位素标准；
一、国际标准： 作为国际标准必须满足以下几点
1、 可以在世界范围内作为零点。 2、 样品数量大，可以满足长期使用，便 于取得。 3、 样品的同位素组成均一，性质稳定。 4、 化学制备，同位素测定手续简便。 5、 同位素值大致改为天然同位素变化的 中间值。
同位素之 比
2D/1H
缩写符号
标准样
SMOW
标准平均大洋水
18O/16O
SMOW
标准平均大洋水
18O/16O
PDB
美国南卡罗林纳州白晋系皮狄组的美洲似箭石
13C/12C
PDB
美国南卡罗林纳州白晋系皮狄组的美洲似箭石
34S/32S
CDT
美国亚历桑那州卡扬迪阿布洛铁陨石中的陨硫 铁
§1、同位素应用原理 §2、同位素测试仪器
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例如：以石英、方解石共生矿物对为例：
1000 lnα石英-水=3.38×106T-2 -3.40 1000 lnα方解石-水=2.78×106T-2-3.40 则石英—方解石氧同位素温度计为： 1000 lnα石-方=(3.38-2.78)· (106T-2)+[ -3.40 -（-3.40）]
§3.2 注意事项
1、 （系统性和代表性） 具体地说就是详细研究地质情况的基础上，采集岩石或 矿物样品要分清原生还是次生的，是早期的还是晚期的， 以及他们是那个阶段，那个世代形成的矿物。另外还要注 意不同地质位置的矿物，岩石样品不能混合，那怕是同种 矿物也不能混合，同样不同相带，不同层位和不同构造位 置的样品要分开。 2、 严防污染：由于同位素组成变化较小，如有污染将影响 地质分析，如做包裹体测定时，云母类、角闪石类不能做 包体的氢同位素分析。 3、 区别对待：如作地质测温时，要确保是共生矿物，对做 原生包体要去掉次生包体。 4、 生物样品采集要注意部位。 5、 要有足够的数量。
1000 lnα石-方=Δ石-方=0.60（106T-2）
外部测温法，可用来计算水介质的氢、氧同位素组成。其条件是， 当某矿物的氢、氧同位素组成及其形成温度是可知时，便可根据有关 方程，计算出介质水的氢、氧同位素组成： 1000 lnα矿物—水=δ18O矿—δ18O水=(α/T2)+b 其中δ18O矿、T已知，a、b是待定常数，则可计算出成矿溶液的H、 O同位素组成。
§1、同位素应用原理 §2、同位素测试仪器
§3、同位素样品制备
§4、同位素样品采集及加工 §5、同位素的应用及注意事项
§3.1样品制备的基本要求
1 、样品处理过程中，要避免发生同位素分馏， 产率≈100% 2 、制备样品过程中，要避免外来物质的污染， 真空，加热去气。 3 、制备成质谱分析气体样品，化合物的另一 组要有恒定的同位素组成， CO2中测氧，C 要恒定。 4、要求定量地制备出一种纯气体。 5、原始样品要有足够的纯度。
③平衡分馏： 在化学反应中反应物和生成物之间由于物态、
相态、价态以及化学键性质的变化，使轻重同位素公别富集 在不同分子中而发生分异叫做平衡分馏，也称同位素交换反 应。达到同位素交换平衡时共存相同位素相对丰度比值为一 常数，称分馏系数α。如：
1/3CaC16O3+H218O≒1/3CaC18O3+H216O
2、 影响因素 （1） 硫源对成矿溶液中S同位素组 成的影响； （ 2 ） 成矿溶液载冷却和迁移过程 中的同位素变化； （3） 混合作用的影响； （4）交代作用的影响。
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（二）氧同位素的应用 1.讨论有关岩石的成因问题 幔源镁、铁质岩石
1 8
O/
1 6
O与球粒陨石基本一致
（2.03~2.04×10-3），其δ18O变化范围很窄(5~7‰) 。这是用氧同 位素来判断幔源岩石的重要证据之一。这与矿物化学键对18O同位 素选择富集有关。 而花岗岩δ值较高，而且变化范围较大，主要是其成因及源区 较复杂所致： 矿物 ~水之间的待定常数 a、b
矿物~水
a
b
温度区间(oC)
石英~水
碱长石~水 方解石~水
3.38×106
2.15 ×106 2.78 ×106
-3.40
-3.82 -3.40
200~500
350~500 0~800
白云母~水
2.38 ×106
-3.89
350~650
形成时， 两共生矿物与一个公共流体相达成平衡， 则两 个矿物的 δ 18O 值之间存在一个平衡差，由此值可根据内 部计温法计算成岩温度。
αA-B = RA / RB ; RA , RB 分别表示两种物质
中的同位素比值。
1、同位素分馏分类
①物理分馏：也称质量分馏，同位素之间因质量引起一系列同 质量有关的性质的不同，如密度、比重、熔点、沸点等微小的
差别，使用使之在蒸发、凝聚、升华、扩散等自然物理过程中
发生轻重同位素的分异。 ②动力分馏：含有两种同位素的分子，由于质量不同导致它们 参加化学反应活性的差异。轻同位素形成的键比重同位素更易 于破裂，因此反应产物特别是活动相中更富集轻同位素。 例如，高温下H2S，SO2共存体系中（封闭）同位素交换反 应使SO2富集较重的34S，H2S富集较轻的32S。
1、 同位素地质温度计的原理
在基本原理部分已讲述温度对同位素分馏的影响 lnα∝ 1/T2 高温 lnα∝ 1/T 低温 我们可以用分馏曲线或函数关系表示，例如，白云母 —H2O的 分馏方程： 103 lnα=2.38(106T-2 ）—3.89 只要测定一对同位素平衡矿物对的δ值，就可以利用： αA-B=（δA+1000）/（δB+1000） 或 ΔA-B= 103lnαA-B 算出103lnαA-B 数值，然后根据同位素分馏方程或同位素分馏 曲线可算出温度来。（外部计温法）