同位素相关信息
同位素 同素异形体 同系物 同分异构体和同种物质的比较概念辨析
同位素同素异形体同系物同分异构体和同种物质的比较概念辨析化学基本概念反映化学物质的本质属性，是化学的基础。
明确概念的内涵与外延，是正确把握知识的要素，也是正确判断和推理的基础，因此在概念的教学中，让学生掌握、运用概念，尤为重要。
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同一种物质等化学中几个经常用到的概念，也是一些同学经常混淆的概念，下面就这几个概念的区别加以详细的说明。
对于同位素、同素异形体、同系物和同分异构体这四个概念，学习时应着重从其定义、对象、化学式、结构和性质等方面进行比较，抓住各自的不同点，从而理解和掌握。
这几个概念都表明了事物之间的关系，下表列出了比较了它们的异同：、、说明：1、同位素的对象是原子，在元素周期表上占有同一位置,化学性质基本相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
2、同素异形体的对象是单质，同素异形体的组成元素相同，结构不同，物理性质差异较大，化学性质有相似性，但也有差异。
如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同，虽都能与氧气反应生成CO2，由于反应的热效应不同，二者的稳定性不同（石墨比金刚石能量低，石墨比金刚石稳定）。
同素异形体的形成方式有三种：(1)组成分子的原子数目不同，例如： O2和O3。
(2)晶格中原子的排列方式不同，例如：金刚石和石墨。
(3)晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和单斜硫(高中不要求此种)。
注意：同素异形体指的是由同种元素形成的结构不同的单质，如H2和D2的结构相同，不属于同素异形体。
3、同系物的对象是有机化合物，属于同系物的有机物必须结构相似，在有机物的分类中，属于同一类物质，通式相同，化学性质相似，差异是分子式不同，相对分子质量不同，在组成上相差一个或若干个CH2原子团，相对分子质量相差14的整数倍，如分子中含碳原子数不同的烷烃之间就属于同系物。
(1)结构相似指的是组成元素相同，官能团的类别、官能团的数目及连接方式均相同。
同位素安全报告
同位素安全报告
一、引言
同位素在科学研究、医学、工业等领域有着广泛的应用，但同时也存在一定的安全风险。
为了确保同位素使用的安全，必须遵守相关规定和标准，采取有效的防护措施，降低潜在的风险。
本报告旨在提供关于同位素安全使用的全面信息，帮助相关人员更好地理解和应对同位素使用的安全问题。
二、同位素基本知识
同位素是指具有相同质子数和不同中子数的原子。
它们在化学性质上基本相同，但在物理性质上存在差异。
同位素分为稳定同位素和放射性同位素两类，后者具有放射性，能释放出射线。
三、常见的同位素种类
1. 稳定同位素：如氢的同位素氘和氚，用于标记化合物。
2. 放射性同位素：如碳-14、碘-131、铯-137等，用于示踪、检测、治疗等。
四、同位素的安全使用标准
在使用同位素时，必须遵守国家和地方政府制定的相关法律法规和标准，确保工作人员和公众的安全。
以下是一些常见的安全使用标准：
1. 放射性物质的管理应符合《放射性物质安全运输规程》等相关标准。
2. 实验室应建立完善的安全管理制度，配备相应的安全设施和设备。
3. 使用人员应经过专业培训，具备必要的安全知识和技能。
4. 定期进行安全检查和评估，确保设施、设备和操作符合安全标准。
五、泄露与辐射风险
同位素的使用存在一定的泄露和辐射风险。
如果操作不当或防护措施不到位，可能会对工作人员和环境造成危害。
因此，必须采取有效的措施来降低这些风险：
1. 选用合适的容器和密封材料，确保同位素储存和运输的安全。
2. 在操作过程中，应遵循安全操作规程，穿戴必要的防护设备。
干酪根碳同位素
干酪根碳同位素干酪根碳同位素是一种有用的碳同位素，它可以用来研究多种地质过程，也可以用来研究生物地球化学过程。
关于干酪根碳同位素的研究，将可以为我们了解地质演化和生物地球化学演化的变化机制提供更多的信息。
干酪根碳同位素是一种稀有的碳同位素，它是地球中最重要的碳源之一，它在新生代和古生代非常普遍，但到了中生代以后，它的影响减弱了很多，但它仍然是地球上重要的碳源之一。
它是大气中稀有碳的一种，它也能够影响地球的温度变化，随着大气中含量的增加，可以看到地球的温度变高，可以为我们提供更多的认识，用于改善环境和抗逆环境的变化。
干酪根碳同位素在不同的地质时期的地球拥有不同的功能，它在新生代中主要用于生物碳的循环，而在古生代中则可以作为矿物和燃料的原料。
它在中生代开始，受到了青藏高原变化的影响，这在一定程度上也使得它的作用削弱了，但它也在中生代，发挥着地球气候变化的积极作用，并参与了多种地质过程。
干酪根碳同位素也能够参与到生物地球化学过程中，它会影响到生物活性物质的组成，参与控制生物地球化学过程，强烈支持生物活性物质的组成变化，在一定程度上也可以影响到生态系统的变化。
因此，研究干酪根碳同位素将有助于我们更加深入的了解地质过程，也有助于我们更加详细的了解自然的变化机制。
近年来，随着技术的进步，对干酪根碳同位素的研究也有了显著的发展，研究人员利用各种技术，如多探针分析、核磁共振波谱等，来探索干酪根碳同位素的地球化学和生物学特征，也可以用来解析地质古迹和生物过程的细微差别。
此外，干酪根碳同位素还可以作为一种重要的调控生物活性物质的催化剂，可以帮助我们研究质量变化，以及研究生物生态系统中潜在的风险。
综上所述，干酪根碳同位素是一种特殊的碳同位素，它可以作为一种可见的分子，强烈地参与控制大气中及地壳中碳水化学过程，也可以提供有关地质过程和生物地球化学过程的重要信息，以及改善环境和抗逆环境的变化。
通过开展干酪根碳同位素的研究，我们将能够更深入的了解地质演化和生物地球化学演化的变化机制，从而能够继续改善我们生活的环境以及有利的质量变化和安全的抗逆环境。
化学元素的同位素分析
化学元素的同位素分析同位素是指具有相同原子序数（即原子核内的质子数）但质量数不同的同一种化学元素核，它们拥有相同的化学性质，但在物理性质上存在微小的差别。
同位素分析是一种常用的科学方法，通过研究同一种元素的不同同位素的存在和比例，可以提供有关元素的起源、地球化学过程、古环境变化以及生物地球化学循环等诸多信息。
本文将介绍同位素分析的原理、方法以及其在化学研究中的应用。
一、同位素分析原理同位素分析的原理基于同位素的质量差异对物质进行分离和测量。
在同一种元素的同位素中，由于其质量数的差异，同位素的原子在磁场或电场中会产生不同的偏转力，从而形成质量分离，这为同位素分析提供了基础。
常见的同位素分析方法包括质谱法、放射性同位素法、同位素稀释法等。
二、同位素分析方法1. 质谱法质谱法是一种基于质量分离的同位素分析方法。
其核心设备是质谱仪，它能够对样品中的同位素进行分离和测量。
质谱仪通过对样品进行电离、加速和分离，将同位素离子按照质量-电荷比进行分离，通过检测不同质量的离子信号来确定同位素的含量。
质谱法具有高精确度和高灵敏度的特点，广泛应用于地质学、生物学、环境科学等领域的同位素研究。
2. 放射性同位素法放射性同位素法是利用放射性同位素在衰变过程中的特性进行同位素分析的方法。
放射性同位素具有固有的放射性衰变特征，其衰变速率可通过测量放射性同位素的衰变产物来确定。
通过测量放射性同位素与衰变产物的比例，可以推算出样品中放射性同位素的含量。
此方法常用于地质学、考古学等领域的年代测定。
3. 同位素稀释法同位素稀释法是一种利用稀释原理进行同位素含量测定的方法。
该方法通过将已知量的同位素稀释进待测样品中，利用比例关系计算待测样品中同位素的含量。
同位素稀释法广泛应用于环境科学、地质学、化学分析等领域的同位素测量。
三、同位素分析的应用同位素分析在许多领域中都有重要的应用价值。
以下是其在一些研究领域的应用示例：1. 地质学同位素分析在地质学中被广泛用于确定岩石和矿石的成因、地球内部物质循环等研究。
氮同位素测定-概述说明以及解释
氮同位素测定-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：氮同位素测定是一种通过分析样品中氮同位素的比例来揭示样品起源、代谢途径、食物链关系等信息的技术。
氮同位素通常以氮的两种主要同位素氮-14和氮-15的比例来表示，而这种比例在不同来源和环境中具有一定的稳定性。
因此，氮同位素测定可以帮助科研人员揭示物质循环、生态系统中的能量传递规律以及动植物之间的食物链关系。
本文将介绍氮同位素的基本概念和应用，并探讨氮同位素测定的方法和技术。
同时还将介绍氮同位素在不同领域的应用情况，展示其在环境科学、生物学、地质学等领域的重要作用。
通过本文的阐述，读者将更加全面地了解氮同位素测定的意义和应用范围，从而更好地认识和利用这一技术手段。
1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对氮同位素测定进行概述，并介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将详细介绍氮同位素的概念和应用，氮同位素测定的方法和技术，以及氮同位素在不同领域的应用。
最后，结论部分将总结氮同位素测定的重要性，展望其未来发展，并得出结论。
通过这样的结构，读者可以清晰地了解氮同位素测定的相关知识和应用，对其重要性和发展前景有一个全面的认识。
1.3 目的本文旨在介绍氮同位素测定的原理、方法和应用，以便读者更深入地了解氮同位素在科学研究和实际应用中的重要性和价值。
通过对氮同位素的概念和测定技术进行详细介绍，希望能够帮助读者更好地理解氮同位素在不同领域的应用，如环境科学、生物医学、地质学等领域。
同时，我们也将展望氮同位素测定技术未来的发展方向，以期为相关领域的研究和发展提供一定的参考和借鉴。
通过本文的阐述，读者将能够深入了解氮同位素测定在科学研究中的重要作用，促进氮同位素研究领域的进一步发展和应用。
2.正文2.1 氮同位素的概念和应用氮同位素是指氮原子核内具有不同中子数量的同位素，常见的氮同位素有氮-14（14N）和氮-15（15N）。
在自然界中，氮-14是主要存在的同位素，占氮的总量的约99.6，而氮-15仅占约0.4。
同位素标记在生态学中的应用
同位素标记在生态学中的应用同位素标记是指利用同位素对生物体进行标记，在其生产生态系统中的物质流动、转化和消耗过程中追踪同位素的运移及变化规律，以了解生态系统的结构、功能及其影响因素等生态学问题的研究方法。
它具有操作简单、信息丰富、数据应用面广、可操作性强等优势，广泛应用于生态学研究领域。
本文将就利用同位素标记研究生态问题的方法和应用作详细阐述。
一、同位素标记的原理与方法1.1 同位素标记的原理同位素（isotope）是指原子核中质子数相同，但中子数不同的同一种元素。
同位素要素是元素中质子数相等、但中子数不同的原子核。
比如氧气分子中存在的18O和16O是两个同位素。
不同原子核之间由于核子数量不同，引起了质量差异，是人们比较常用的两种常见同位素。
同位素标记是指利用同位素所代表的化学性质与原子能谱学指纹等特征，来标记生物体中的化合物，然后以此化合物为跟踪标记，通过其在生态系统中的传递、转化、消耗以及嵌套程度等变化规律，表征生态系统内物质流动的动态变化和过程。
1.2 同位素标记的方法同位素标记的方法很多，常用的方法有放射性测定法、同位素质谱法、光谱学技术、核磁共振技术等等。
其中比较常用的是放射性测定法和同位素质谱法。
放射性测定法是利用同位素放射性腐烂所释放出的放射射线，直接将放射性标记与组织及分子动态变化所进行的追踪。
主流方法有放射性同位素测定法和辐射计数法。
同位素质谱法主要是通过利用同位素标记物的一些质谱性质，利用高分辨质谱仪等手段进行加注物和样品中同位素的分离和检测。
同时该法不会产生放射性问题，应用较为广泛。
二、同位素标记在生态学中的应用2.1 追踪生态系统的物质流动同位素标记法可跟踪生态系统内物质在特定时间段内的输入、输出、净增长等情况，重点区分汇流（confluence）和混合（mixing）等不同物质输入的贡献。
比如用13C标记有机物质以追踪其在土壤中的迁移、分解、吸收和固存过程等，用18O标记水以追踪水的汇流、流动和地下水体运移等过程。
地球化学中的岩石微量元素与同位素地球化学
地球化学中的岩石微量元素与同位素地球化学地球化学是指研究地球物质组成、结构、性质及其相互关系的学科，是自然科学中的一个重要分支。
在地球化学中，岩石微量元素和同位素地球化学是非常重要的两个部分。
岩石中微量元素和同位素的分布情况，可以反映出地球内部的结构和地球历史上的变化。
岩石微量元素指的是在岩石中相对含量非常低且具有地球化学意义的元素。
这些元素包括锶、锆、铈、铼、铜、铅等，它们具有高度的迁移性和化学反应性。
岩石微量元素的分布受到很多因素的影响，例如：成岩作用、热液作用、地壳移动、火山喷发等。
因此，岩石微量元素的分布情况可以反映出岩石的成因类型、地球内部的构造和作用变化等信息。
与岩石微量元素相比，同位素地球化学更加复杂。
同位素是原子核中具有相同质子数但质量数不同的同种元素，例如碳13和碳14，它们具有相同的电子结构，但质量不同。
同位素地球化学是研究地球物质中同位素分布规律，了解地球历史和地质过程的学科。
同位素地球化学在很多领域都有广泛的应用，例如地球化学、环境科学、气候变化、古生物学等。
同位素地球化学的研究方法主要是采用同位素比值。
同位素比值是指同种元素不同质量数的同位素在自然界中的分布比例。
通过对同位素比值的测定和分析，可以研究地球物质中同位素的分布规律及其相关的地质作用和过程。
岩石中的同位素地球化学研究主要包括放射性同位素和稳定性同位素两个方面。
放射性同位素是指具有放射性衰变性质的同位素，例如铀238、钾40、铅204等。
它们经过不稳定的衰变，最终转化成稳定的同位素，同时放出能量和辐射。
放射性同位素的研究可以用于地球年代学、火山活动和能源开发等方面。
稳定性同位素是指地球物质中稳定的同位素，例如氢3和氢4、碳13和碳12、氮15和氮14等。
稳定性同位素的研究可以为环境科学、气候变化和古生物学提供重要的信息。
总的来说，岩石微量元素和同位素地球化学是地球化学的重要研究内容。
通过研究岩石微量元素和同位素的分布规律，可以了解地球内部的结构和地球历史的变化。
放射性同位素在环境监测中有什么用途
放射性同位素在环境监测中有什么用途关键信息项1、放射性同位素的定义和种类名称：＿___________________________特性：＿___________________________来源：＿___________________________2、环境监测的范围和目标监测区域：＿___________________________监测对象：＿___________________________监测目的：＿___________________________3、放射性同位素在环境监测中的具体应用方法技术手段：＿___________________________操作流程：＿___________________________数据采集与分析：＿___________________________4、放射性同位素应用的优势和局限性优势：＿___________________________局限性：＿___________________________应对措施：＿___________________________5、相关法律法规和安全标准法规名称：＿___________________________具体条款：＿___________________________安全标准数值：＿___________________________11 放射性同位素概述放射性同位素是指具有放射性的原子，其原子核不稳定，会自发地发生衰变，释放出射线。
常见的放射性同位素有氚、碳-14、碘-131 等。
它们的衰变特性和半衰期各不相同，这使得它们在不同的环境监测领域具有独特的应用价值。
111 放射性同位素的种类根据放射性同位素的来源，可以分为天然放射性同位素和人工放射性同位素。
天然放射性同位素如铀、钍等，在自然界中存在；人工放射性同位素则是通过核反应人工制造的，如钴-60、锶-90 等。
12 环境监测的范畴环境监测涵盖了大气、水体、土壤、生物等多个方面。
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氢、氧为分布最广的元素,氢、氧同位素研究涉及宇宙、月球、地球各层圈,包括岩石圈、水圈、气圈,特别是各种各样水的氢、氧同位素研究,它对多种成岩成矿作用过程及物质来源具有重要意义。
7.3.1水的氢、氧同位素组成一、大自然之中的氢氧同位素自然界氢有H,D和极微量的氚三种同位素,相对丰度为99.9844%和0.0156%。
氢同位素相对质量差最大,同位素分馏也最明显。
氧有16O,17O,18O三种同位素,其相对丰度为99.762%、0.038%,0.200%。
1.大气水大气水、或雨水,是指新近参加大气循环的雨、雪、河、湖、地下水等一类水的总称。
大气水的同位素组成变化幅度大,δD值从+50到-500‰,δ18O从+10到-55‰,总的讲大气水比海水贫D和18O。
大气水的同位素组成呈有规律的变化:从赤道到高纬度地区、从海洋到大陆内部、从低海拔到高海拔地区,重同位素的亏损依次递增,构成所谓的纬度效应,大陆效应和高度效应,以及季节效应,降水量效应等。
这是由于水在蒸发、凝聚过程中的同位素分馏293效应,蒸发时轻同位素优先汽化,凝聚时重同位素优先液化,随着蒸发、凝聚过程的不断进行,造成轻同位素在逐渐增加。
雨水线方程或Craig方程大气水同位素组成的另一特点是δD和δ18O之间有明显线性关系,有δD=8δ18O+10 (7.9)称为雨水线方程或Craig方程,如图7.1所示。
这个方程的实质是:在T=25℃时,亦即:δ18O水-δ18O汽=9.15 δD水-δD汽=71.4 将上两式相除,即可得Craig方程。
因此方程中的斜率反映了同位素平衡条件下水汽二相氢、氧同位素富集系数之比,而截距则反映了汽相中氢、氧同位素组成的绝对值差。
但如果只考虑海水蒸发和大气凝聚的平衡过程,则δ18O海水≈0,δD海水≈0,处于平衡水汽中的δ18O汽=-9.14,δD汽=-74,应该是δD水=8δ18O,没有截距,不完全符合Craig方程,可见式(7.9)是考虑了分馏的动力学特征。
由于温度及过程进行的程度不一,各地区的氢、氧同位素组成有时并不严格服从Craig方程,但原则上方程斜率可用特定温度下大气水凝聚过程同位素平衡交换结果解释,截距则包含了动力分馏结果,它是由同位素质量差、温度、环境等诸因素决定的。
2.温泉地热水根据对美国几个主要热泉和我国西藏地区地热田的工作表明,它们主要是大气降水经深部循环的加热产物。
其δD值和纬度效应一致,δ18O值则变化较大,偏向更大值,这种氧同素和大气降水值的漂移取决于热水温度,围岩的δ18O值和水岩交换作用中水/岩的比值等。
3、深成热卤水热卤水是富含金属成矿物质的高浓度盐水物质,热卤水的氢、氧同位素大致和大气水一致,部分来自深海水。
4、岩浆水岩浆水是在高温岩浆状态下始终与岩浆保持化学和同位素反应与平衡的一种水。
硅酸盐熔浆中水的重量可达5%,人们无法取得岩浆水的样品,只能根据岩浆矿物气、液包裹体的同位素组成来推断。
岩浆大多形成于700—1000℃的高温,高温下岩浆与水之间的平衡分馏系数很小。
所以也可根据火成岩和矿物的同位素组成来估算。
大多数火山岩和深成岩具有比较一致的同位素组成,其范围是:δ18O:+5.5~+8.5‰,δD:-40~-80‰。
5、变质水变质水是指区域变质作用时存在于岩石孔隙或与岩石伴生的水,其同位素组成是通过矿物包体测温和平衡计算间接得出。
在300—600℃变质温度下,变质水的δ18O=5‰~25‰,δD=-20‰~-65‰,主要受原岩性质和变质温度控制。
来自地幔的与超基性岩平衡的水称为原生水或初生水,由于温度很高,分馏系数α趋近于1。
水的同位索组成接近岩石,其δ18O=6%~8‰,δD=-50‰±20‰,是根据幔源金云母的D/H比值估算的。
二、岩石中的氢、氧同位素1.火成岩火成岩中氢主要存在于角闪石、黑云母等含水矿物。
其δD值可从-30‰到-180‰,与岩石类型及成因没有简单的明确关系。
火成岩中氧同位素组成总的变化范围约为δ18O从5‰~13‰。
其变化趋势是从基性到酸性,δ18O值依次增大。
火成岩的δ18O值变化与其组成矿物的δ18O密切相关,其造岩矿物的δ18O同样反映了与岩浆结晶分异顺序相一致的变化规律。
即从孤立岛状四面体的橄榄石到链状辉石、层状云母和架状长石、石英,δ18O依次升高。
这种变化规律首先是与各矿物的结晶温度有关,温度越高,同位素分馏越弱,δ18O越低,其次和矿物的晶体化学性质有关。
因为硅酸盐中阳离子与氧结合力及阳离子的质量大小控制着分子的振动频率,键愈短,则键力愈大、振动频率就高,阳离子质量愈小,振动频率也愈高。
而从同位素分馏理论来看,振动频率高的氧原子的硅酸盐富18O,这就说明为什么石英中δ18O最高。
未遭受后期地质作用叠加的岩石中各种矿物的δ18O值亦成有规律变化,如花岗岩中达到氧同位素平衡时的δ18O值,依次有石英(8—11)、碱性长石(7—9)、斜长石(6—9)、白云母、角闪石(6—7)、黑云母(4—7)、磁铁矿(1—3)等。
各矿物间相差1‰—2‰,如果不符合以上顺序或偏离太大,则说明平衡可能遭到了破坏。
幔源镁铁质岩石具有很窄的δ18O值,一般为5‰—7‰,与球粒陨石一致。
愈向酸性,岩石中δ18O愈大且分散,这种变化可由诸多因素造成,如岩浆的结晶温度、岩浆水的δ18O、岩浆分离结晶作用、岩浆与围岩及水溶液的作用、以及在固相线下矿物重新平衡所产生的退化效应等。
2.沉积岩沉积岩中的氢、氧同位素组成主要受二种因素控制:一是水岩同位素交换反应,低温下分馏强,如碳酸盐岩、粘土岩具高的δ18O和δD值。
二是生物沉积岩中的生物分馏,往往造成岩石中很高的δ18O和δD值。
总体上讲沉积岩以富18O和D为特征。
碎屑岩的同位素成分有时未与环境达到平衡,以石英为主的碎屑岩的δ18O≈8‰—15‰。
自生石英和碎屑石英组成不同。
在沉积条件下,砂粒级石英的同位素交换很弱,在搬运、沉积和成岩过程中不会改变原来的同位素组成,因此碎屑石英的δ18O值可用来鉴别是火成成因还是变质成因。
长石也有类似的情况。
粘土岩或粘土矿物主要是硅酸盐矿物化学风化产物,部分是沉积和成岩作用形成,其同位素组成取决于其粘土一水体系的平衡分馏,粘土矿物形成过程中介质水的组成和环境温度。
δD=A·δ18O+B研究表明,粘土矿物的氢、氧同位素关系可用下式表达:δD=A·δ18O+B 其中A取决于氢、氧同位素分馏程度比,与环境温度有关,B取决于体系中水的同位素组成对蒙脱石:δD=7.3δ18O-260 对高岭石:δD=7.5δ18O-220 该方程大致平行Craig线,但在相同δ18O情况下其δD值明显偏低。
3.变质岩由于变质岩原岩物质的多样性和变质作用温度范围的宽广性,其同位素组成变化范围也很大。
各种含羟基矿物的δD可从-30‰~-110‰。
在许多情况下和火成岩含水矿物和沉积粘土矿物的δD值重叠。
变质岩的δ18O也介于火成岩和沉积岩之间,为6‰~25‰。
变质岩及其矿物的氧同位素组成可提供有关原岩性质、变质温度、矿物反应机理、流体相(水蒸汽、CO2)的来源和数量、同位素交换的程度等方面的重要信息。
4.氧同位素地质温度计同位素地质温度计测定的是地质体中同位素平衡的建立和“冻结”时的温度。
由于同位素交换反应是等体积分子置换,并不引起晶体结构本身的变化,因而同位素地质测温不受压力变化的影响,无需考虑压力校正。
同位素交换反应的平衡分馏系数α是温度的函数,α和温度T之间关系的确定,既可从理论上计算,也可实验测定,但两者往往有较大不同,故常用实验法确定。
一般有:1000lnα=A/T2+B (7.10)其中A,B为常数,与矿物种类有关,T是绝对温度,此式即为同位素地质温度计基本公式。
公式的适用范围大致是100℃—1200℃。
当温度接近或低于100℃时,下列关系更接近实验结果。
1000lnα=A'/T+B' 即简化分馏系数和温度的倒数呈线性关系。
实验测定时很难得到矿物与矿物之间的同位素交换反应数据,一般都是测定矿物与水之间分馏关系,然后根据同位素富集系数相加原理换算成矿物与矿物之间分馏方程。
表2.1和图7.2列出了某些矿物对的同位素计温方程和分馏系数与温度关系图。
表2.1中A,B含义如公式(7.10)所示。
由图7.2和表2.1可知石英—磁铁矿矿物对具有最灵敏的氧同位素地温计。
因为石英的δ18O最大而磁铁矿的δ18O 最小,所以两者有最大的分馏系数,而且石英、磁铁矿分布比较广泛,在火成、变质、热液等各种矿床中紧密共生,所以石英磁铁矿氧同位素温度计应用最广,可靠性也较强。
氢同位素地温计无论在研究程度上还是地质应用上远不如氧同位素地温计。
5.矿物—矿物氧同位素计温方程据Bottinga和Javoy(1975)*β为长石中钙长石的克分子百分数要得到一个可信的同位素地温计,其前提是:测定的二矿物是共生的,而且达到了同位素平衡;矿物对形成之后,其同位素组成不再发生变化,被“冻结”,未受后期作用改造;希望矿物对化学组份有明显差别,共生矿物对的δ差值要大;待测温度应在实验测得的参数有效应用范围内。
自然界共生矿物达到同位素平衡的判别有二种方法:一是图解法,根据不同矿物对的分馏曲线和温度关系,将不同矿物对的点连成直线,若这些直线近于垂直、温度相似,说明达到平衡。
二是共生矿物按其晶体化学特性应有规律改变其同位素值,对δ18O,依次降低的顺序应该是:石英、正长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、磁铁矿,如果各矿物的同位素组成符合上述规律,也说明达到平衡。
氧同位素地温计测得的是同位素平衡时的温度,并不等于其结晶温度。
如深成岩的同位素富集系数△值一般高于火山岩,说明它是在比火山岩还低的温度下达到平衡,由于深成岩的埋藏深度大,保温良好,冷却速度很慢,因而改变了原有同位素组成,在更低的温度下达到了新的同位素平衡。
所以深成岩的同位素温度计,应当注意这种现象。
氧同位素测温的另一个应用是通过测定生物碳酸钙壳层与水之间的氧同位素组成来确定古海洋的温度。
Epstein等提出的经验公式是:t=16.9-4.2(δ′C-δ′W)+0.13(δ′C-δ′W)2 对生物沉淀的霰石, Grossman 等给出如下公式:t=19.00-3.52(δ′C-δ′W)+0.03(δ′C-δ′W)2 式中δ'C是25℃时碳酸钙与100%磷酸反应所释放出的CO2的δ18O值(αco2-方解石=1.01025,αco2-霰石=1.01034),δ'W是25℃时与水处于同利用生物成因碳酸钙进行海水温度测定同样需要考虑碳酸钙壳层和海水之间氧同位素平衡问题,以及同位素组成的“冻结”等。