放射性地球化学
地球化学中的同位素研究及其应用
地球化学中的同位素研究及其应用地球化学是研究地球上各种化学现象和过程的科学学科。
同位素是元素具有相同的原子序数和化学性质，但质量数不同的不同种类的原子，其在地球化学研究中发挥着重要的作用。
本文将探讨地球化学中的同位素研究以及其在不同领域的应用。
一、同位素的定义和分类同位素是指具有相同原子序数（即原子核中质子的数量相同）但质量数（即原子核中质子和中子的数量之和）不同的原子。
同位素的存在使得地球化学研究可以根据元素的同位素组成来分析物质起源、演化和地球系统中的各种过程。
同位素一般可以分为稳定同位素和放射性同位素两类。
稳定同位素是指在地球化学研究中具有稳定存在状态的同位素，如氢的两种同位素氢-1和氢-2，氧的三种同位素氧-16、氧-17和氧-18。
放射性同位素是指具有不稳定存在状态的同位素，如铀系列的235U和238U以及镭系列的226Ra等。
二、地球化学中的同位素研究方法1. 同位素质谱法同位素质谱法是地球化学研究中常用的分析技术，它可以通过测量元素的同位素比例来获取有关地球物质起源和演化的信息。
该技术基于同位素质量分析仪器，可以对地球系统中的各种物质样品进行同位素组成的测定。
2. 同位素示踪法同位素示踪法是地球化学研究中常用的实验手段，它通过采集含有某种同位素标记的物质，并追踪其在地球系统中的传输和转化过程。
该方法可以帮助科学家们了解物质的迁移路径、生物地球化学循环等过程，为地球系统模型的构建和预测提供重要依据。
三、地球化学中的同位素研究应用1. 地质探测地球化学中的同位素研究可以用于地质探测，例如利用同位素示踪法可以追踪岩石中的放射性同位素衰变过程，从而确定岩石的年代和形成过程。
这对于研究地质构造、地壳运动以及矿床形成等具有重要意义。
2. 古气候研究同位素的组成可以反映地球气候变化的过程。
通过对冰川和海洋沉积物中的同位素比例进行分析，可以了解过去气候变化的规律和机制。
这对于预测未来气候变化趋势以及制定环境保护政策有重要意义。
地球化学
一．关于地球化学的定义：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。
二．地球化学的基本问题1、地球系统中元素的组成（质）2、元素的共生组合和赋存形式（量）3、元素的迁移和循环（动）4：地球的历史和演化（史）三．地球化学研究思路在地质作用过程中，在宏观地质体变化和形成的同时，亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹，它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息，应用现代化学分析测试手段，剖析这些微观踪迹，从而揭示宏观地质作用的奥秘。
（一句话那就是“见微而知著”）第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成一．大陆地壳和大洋地壳的区别：1.大洋地壳较薄，10-5公里，平均厚8公里；大陆地壳较厚，最厚可达70公里,平均厚33公里。
(整个岩石圈也是大陆较厚，海洋较薄。
海洋为50—60公里，大陆为100—200公里或更深。
)2.在元素的分配上，洋壳比陆壳贫硅和碱金属，但较富镁富铁。
正是这种原因，大洋沉积物中富含Fe、Mn、Co、Ni等亲铁元素，它们是现代海洋中巨大的潜在资源。
二. 固体地球各圈层的化学成分特点○1地壳：O、Si、Al、Fe、Ca○2地幔：O、Mg、Si、Fe、Ca○3地核：Fe-Ni○4地球：Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度一．概念1.地球化学体系:按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（C,T,P等）并且有一定的时间联系。
2.丰度:表示元素在某地质体中（如地球，地壳，宇宙星体及某岩类，岩体等）的含量。
3.克拉克值：元素在地壳中的平均含量4.质量克拉克值：若计算元素在地壳中的平均含量时以质量计算，则称为质量克拉克值。
5.原子克拉克值：以原子数之比表示的元素相对含量（即指某元素在某地质体中全部元素的原子总数中所含原子个数的百分数）任意元素的原子克拉克值=某元素在某地质体中的相对原子数（用N表示）/所有元素相对原子数之和（用 N表示）6.浓度克拉克值：某元素在某地质体中的平均含量/元素克拉克值二．克拉克值的变化规律：①递减：元素的克拉克值大体上随原子序数的增加而减少（但锂，铍，硼以及惰性气体的含量并不符合上述规律，丰度值很低）②偶数规则：周期表中原子序数为偶数的元素总分布量（86%）大于奇数元素的总分布量（14%）。
最新放射性地球物理第5章 伽玛能谱测量PPT课件
2 b1 a1 a2b1
可见区分系数越大，a1b2 和 a 2b1 的差值也越大。所以 要求区分系数大。
第5章 伽玛能谱测量
讨论：（2）均方差与铀钍含量及其比值的关系 1）铀和钍的含量越高，测定铀钍的均方差越小； 2）在铀含量一定时，钍含量越大，即钍铀比值M越大。
• 道宽的大小，应选择适当，既要考虑上述原则， 又应使被测全能峰整个包括在内，而相邻峰又 被排除在外为原则。一般应使道宽略大于所选 全能峰的能量与探测器能量分辨率的乘积（取 该乘积的整数）。
一、铀、钍、钾含量及其比值的计算
3、铀、钍、钾测量道的选择
• 能谱仪器测量道宽选择示例：两台能谱仪器， 其对137Cs的能量分辨率分别是15％和10％，其 对测量道宽选择结果如下。
测定饱和度时，γ能谱仪所采用的谱段即能量阈与 道宽，应和野外实际工作时相同
探测器离小模型顶面的相对位置，必须严格控制
三、铀、钍含量涨落误差的估计
1、计数率的误差
• 设：观测点上，岩石射线照射量率在能谱仪第i 道上的计数为Ni，则
Ni NaNb
• 计数率的均方差（标准差）为：
Ni
NaNb t tb
1、岩石的射气作用
• 由于射气作用的结果，部分氡从岩石中逸出， 使铀系产生的γ射线照射量率下降。
• 射气作用对γ射线照射量率的影响，可用下式
表示：
式中，K和λ—射气的扩散系
I
I
1
B
ln
1
b
数和衰变常数。
η，p和μ—岩石的射气系数， 孔隙度和衰减系数。
b p
K
射I和气I∞作—用岩η石=有0时射的气射作线用照和无射 量率。
地球化学知识点
现代地球化学的定义:地球化学是研究地球及子系统的化学组成、化学机制和化学演化的科学。
地球化学研究的基本问题:1地球系统中元素(同位素)的组成2 元素的共生组合和存在形式3 研究元素的迁移和循环4 地球的历史与演化。
地球化学体系的特点:1有一定的空间范围2在一定的物理化学条件下处于特定的物理化学状态3有一定的时间连续性陨石分为三类:1)铁陨石2)石陨石(是否含有硅酸盐球粒,分为球粒陨石和无球粒陨石)3)铁石陨石太阳系的行星分为:地球和类地行星;巨行星;远日行星太阳系元素丰度的规律:1. H和He是丰度最高的两种元素。
这两种元素的原子几乎占了太阳中全部原子数目的98%。
2. 原子序数较低的范围内,元素丰度随原子序数增大呈指数递减,而在原子序数较大的范围内(Z>45)各元素丰度值很相近。
3. 原子序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原子序数为奇数的元素4. 质量数为4的倍数的核素或同位素具有较高丰度。
5. Li、Be和B具有很低的丰度,属于强亏损的元素,而O 和Fe呈现明显的峰,它们是过剩元素.通常将元素在宇宙或较大的地球化学系统中的平均含量称为丰度。
元素在地壳中的丰度称为克拉克值。
元素丰度:太阳系: H>He>O>C>Ne>N>Fe>Si>Mg>S;地球:Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na;地壳: O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H 。
地球化学体系的特征:1 温度、压力等条件的变化幅度与实验条件相比相对有限2 是多组分的复杂体系,大量化学组风共存3 体系是开放的,体系与环境之间存在充分的物质和能量的交换4 自发进行的不可逆过程。
在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性,称元素的地球化学亲和性。
地球化学考点整理
一、主量元素：把研究体系（矿物、岩石）中元素含量大于1%的元素称为主量元素。
微量元素：研究体系中浓度低到可以近似地服从稀溶液定律的元素称为微量元素。
二、放射性同位素：原子核不稳定，它们以一定方式自发地衰变成其他核素的同位素。
放射性成因同位素：由放射性元素衰变而形成的同位素。
三、能斯特分配系数：在一定的温度、压力条件下，当两个共存地质相A、B平衡时，以相同形式均匀赋存于其中的微量组分i在两相中的浓度比值为一常数，该常数称为能斯特分配系数。
四、元素的地球化学亲和性：在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出来的有选择地与某种阴离子结合的特性，称为元素的地球化学亲和性。
五、高场强元素：离子半径小，离子电荷高，离子电位>3，难溶于水，化学性质稳定，为非活动性元素。
如：Th、Nb、Ta、Zr。
大离子亲石元素：离子半径大，离子电荷低，离子电位<3，易溶于水，化学性质活泼，地球化学活动性强。
如：Rb，K，Cs，Ba。
六、亲铁元素：在自然体系中，特别是在O、S丰度低的情况下，一些金属元素不能形成阳离子，只能以自然金属形式存在，它们常常与金属铁共生，以金属键性相互结合，这些元素具有亲铁性，属于亲铁元素。
七、放射性同位素的衰变方式：（1）β-衰变：原子核中一个中子分裂为一个质子和一个电子，β-质点被射出核外，同时放出中微子v。
（2）电子捕获：原子核自发地从K或L层电子轨道上吸取一个电子（多数为K层，故又称K层捕获），与一个质子结合变成一个中子。
（3）α衰变：重核通过放射出由两个质子和两个中子组成的α质点而转变成稳定核。
（4）重核裂变：重同位素自发地分裂成2或3个原子量大致相同的碎片。
八、盐效应：当溶液中存在易溶盐类（强电解质）时，溶液的含盐度对化合物的溶解度会产生影响，表现为随溶液中易溶电解质浓度的增大将导致其他难溶化合物的溶解度增大，称盐效应。
电负性：电负性等于电离能（I）与电子亲和性（E）之和X=I+E，可用于度量中性原子得失电子的难易程度。
常用的地球化学找矿方法
常用的地球化学找矿方法地球化学找矿是矿床形成机制的一种研究方法，通过分析和测定地质体内固体、液体和气体中的元素及其同位素组成，探索矿产资源的存在和分布规律。
在地球化学找矿中，常用的方法包括以下几种：1. 岩石地球化学方法：岩石地球化学方法是通过对岩石样品中元素的含量进行测定和分析，以及对元素之间的相对比值进行研究，从而识别矿产资源的存在。
常用的岩石地球化学方法包括岩石薄片显微镜分析、电子探针分析、X射线荧光光谱分析等。
2. 土壤地球化学方法：土壤地球化学方法是通过对土壤样品中元素的含量和分布进行测定和分析，以及对元素之间的相对比值进行研究，来推测矿产资源的存在。
常用的土壤地球化学方法包括土壤剖面分析、土壤粒度分析、土壤有机质分析等。
3. 水体地球化学方法：水体地球化学方法是通过对地下水、地表水和地下水中元素的含量和分布进行测定和分析，以及对元素之间的相对比值进行研究，来探索矿产资源的存在。
常用的水体地球化学方法包括水质分析、水体溶解氧测定、水体中重金属元素的测定等。
4. 植物地球化学方法：植物地球化学方法是通过对植物体内元素的含量和分布进行测定和分析，以及对元素之间的相对比值进行研究，来推测矿产资源的存在。
常用的植物地球化学方法包括植物体内元素含量测定、植物体内重金属元素的测定等。
5. 黄土地球化学方法：黄土地球化学方法是通过对黄土样品中元素的含量和分布进行测定和分析，以及对元素之间的相对比值进行研究，来探索矿产资源的存在。
常用的黄土地球化学方法包括黄土元素含量测定、黄土中重金属元素的测定等。
6. 同位素地球化学方法：同位素地球化学方法是通过对地质体中同位素的含量和分布进行测定和分析，以及对同位素之间的相对比值进行研究，来推测矿产资源的存在。
常用的同位素地球化学方法包括稳定同位素分析、放射性同位素分析等。
7. 矿物地球化学方法：矿物地球化学方法是通过对矿物样品中元素的含量和分布进行测定和分析，以及对元素之间的相对比值进行研究，来识别矿产资源的存在。
地球化学分析
地质样品由于组分丰富 ,基体复杂 ,要进行主 、次 、痕量 元素分析和有效的质量保证 ,各类地质标准物质的研制和 使用必不可少 。在本评述期间 ,有关于高品位矿石金标准 物质[B1] 、锰矿石系列标准物质等的研制报道[B2] 。
在进行质量监控中 ,各种数理统计方法的研究与应用 会使质量评估体系更具有客观性和科学性 。近来有作者进 行了关于各种质量保证体系与方法的研究 ,例如统计质量 保证技术在分析测试实验室内部质量控制中的应用[B34] 、取 样方差估计值的精度与样本数目之间的关系研究[B35] 、环境 监测质量保证中的精密度偏性分析[B36] 、单因素方差分析在
1 概述 本文收录了 1999 年 7 月至 2001 年 6 月间中文期刊上
发表的有关地球化学分析方面的论文 446 篇 ,对两年来国
内在该领域的研究进展进行了回顾与评述 ,内容涉及岩石 、 矿物 、矿石与矿产资源 、土壤 、环境地质与放射性测量 、海 洋 、地下水资源 、煤炭等无机材料分析及与地球化学分析相 关的研究报道 。本文为《分析实验室》有关地质样品分析方 面的第八篇评述[A1] 。
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第 21 卷第 2002 年 3
2期 月
Chinese
分析试验室 Journal of Analysis
Laboratory
氧化钙
火焰原子吸收光谱法
B17
氧化镁
火焰原子吸收光谱法
B18
地球化学知识点整理
地球化学绪论1、地球化学的定义：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学2、地球化学的基本问题：【填空】（1）质：地球系统中元素的组成（2）量：元素的共生组合和赋存形式（3）动：元素的迁移和循环（4）史：地球的历史和演化3、地球化学研究思路：【简答】在地质作用过程中，在宏观地质体变化和形成的同时，亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹，它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息，应用现代化学分析测试手段，剖析这些微观踪迹，从而揭示宏观地质作用的奥秘。
即“见微而知著”。
第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成1、地球的圈层结构、主要界面名称：（1）地震波（P波和S波）在地球内部传播速度的变化，反映出地球内部物质的密度和弹性是不均一的。
这种不均一性在地球的一定深度表现为突变性质。
由此得出，地球内部具有壳层结构的概念，即认为地球由表及里分为地壳、地幔和地核三个部分。
界面分别为：莫霍面和古登堡面。
（2）上地壳和下地壳分界面为康拉德面。
上地壳又叫做硅铝层，下地壳又叫做硅镁层。
大陆地壳由上、下地壳，而大洋地壳只有下地壳。
【填空】2、固体地球各圈层的化学成分特点：（分布顺序）地壳：O、Si、Al、Fe、Ca地幔：O、Mg、Si、Fe、Ca地核：Fe-Ni地球：Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度1、基本概念：【名词解释】（1）地球化学体系：我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，有一定的空间，处于特定的物理-化学状态，并且有一定时间的连续（2）丰度：研究体系中被研究元素的相对含量（3）克拉克值：地壳中元素的平均含量（4）质量克拉克值：以质量计算表示的克拉克值（5）原子克拉克值：以原子数之比表示的元素相对含量。
它是指某元素在某地质体全部元素的原子总数中所占原子个数的百分数。
（6）浓度克拉克值：某一元素在地质体中的平均含量与克拉克值的比值2、克拉克值的变化规律：（1）递减：元素的克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。
放射性核废物~(90)Sr地球化学屏障添加剂的选择研究
在 锶屏 障 中 ， 通过试验筛选 ， 我 们 要 选 择 吸 附性 能 良好 ， 经 济 可行 的矿 物材 料 作 为 添 加 剂 。选 择 合 适 的 添 加 剂 可 以提 高粘
土 对放 射性 核素 的 吸 附 比 ， 加 强屏 障 的 固定 效 果 。 在 实 验 中 ， 我 们 选 择 了两 种 不 同 的矿 物 。对 ９ ０ ｓ ｒ 进 行 吸 附 试 验 。各 种 矿 物 对
由于 Ｋ ｄ是 地 下 水 溶 质 迁 移 数 学 模 型 中的 基 本 参数 之一 。 研
究 测定 Ｋ ｄ的正 确 方 法 就 有 重 要 意 义 。迄 今 。 国 内外 普 遍 采 用 的 方 法 是 将 采 集 的 土 样 与 配 制 有 污 染 物 的 溶 液 按 一 定 的 水 土 比混
合、 搅动 。 待 反应 平 衡 后 ， 测定溶液浓度 ， 再计算 Ｋ ｄ值 。 其 计 算 公
式：
ｃｏ －
： —
—
ｃ ｅｑ
ｃ ｅ ｑ 皂
Ｌ ，
式 中：Ｃ 。 ： 为 溶 质 的初 始 浓 度 （ ｍ ｇ几 ） ， Ｃ ： 吸附 平 衡 时 溶 质 的浓 度 （ ｍｇ ／ Ｌ ） ， Ｖ ： 溶 液 的体 积 （ ｍ １ ） ， Ｇ： 土 样 的 重量 （ ｇ ） 。
过对 ９ ０ Ｓ ｒ 在 回填 材料 中 的迁 移 实 验 ， 分 析 不 同 添加 剂 作 用 下 ９ ０ Ｓ ｒ 在 屏 障 回填 材 料 的 迁 移 规 律 ， 选用合适 的 ９ ０ Ｓ ｒ 地 球 化学 屏 障添 加 剂 。
关键 词 ： 地 球 化学 屏 障 回 填材 料 添 加 剂
性 废 物 处 置 库 中所 用 的 缓 冲 材 料 需 满 足 低 透 水 性 和 能 阻 滞 核 素 ９ ０ ｓ ｒ 的 吸 附性 能 见 图 ３ 一 ｌ 、 ３ — ２ 、 ３ — ３和 ３ － ４ 。 迁 移 的特 点 。我 国对 缓 冲 回填 材 料 还处 在 不 断 筛 选 和研 究 阶段 ， 其 中具 有 吸 附 特 性 的各 种 非 金 属矿 （ 如膨润 土 、 沸石 、 海泡石 、 凹 凸棒 石 粘 土 等） 是 调 查 研 究 的 重 点［ １ 】 。 添 加 剂 是 指 那 些 少 量 加 入 基 础 物 料 中 ，能 使 基 础 物料 对 核 素的 Ｋ ｄ值 发 生 显 著增 大 的某 些 矿 物 或 化工 制 品等 。 添 加 剂 的 选
地球化学在矿产资源勘查中的应用-梁事全
工作方法 1：5万水系沉积物地球化学测量
5、数据库建设 应对当天对样、卡、点进行校对检查，并 将GPS信息录入计算机，并保留航迹备查。 GPS信息录入计算机，并保留航迹备查。
工作方法 1：5万水系沉积物地球化学测量
6、野外样品初加工 野外样品初加工一般在日光下干燥，在干 燥过程中，常揉搓以防结块，样品过筛粒 度根据试验结果确定。过筛后单样重量一 般情况下不得低于150克。 般情况下不得低于150克。 每加工完一件样品，必须彻底清扫加工工 具，再加工第二件样品，对矿化区或污染 区样品最后加工，以防相互污染。
各元素背景和异常下限计算（电子表格） 各元素背景和异常下限计算（电子表格） 1 对单元素分析结果从小到大进行排序 2 求单元素分析结果的平均值 AVERAGE （ A2：A656） 3 求单元素分析结果的均方差 STDEV （ A2：A656）
只有正态分布才行，均方差在平均值的0.5左 只有正态分布才行，均方差在平均值的0.5左 右，有大于平均值3 右，有大于平均值3倍的值要删除
地球化学测量 在矿产资源勘查初期的方法 应用
四川省冶金地质勘查局六O 四川省冶金地质勘查局六O五大队
目的
应用地球化学测量在矿产资源勘查初期主 要是以1 万或1 要是以1:5万或1:2.5万水系沉积物测量的 资料为基础， 并结合1 万或1 资料为基础 ， 并结合 1 ： 2.5 万或 1:1 万土 壤地球化学测量资料， 壤地球化学测量资料，以及岩石地球化学 资料等， 资料等，以成矿地质理论和地球化学理论 为指导，对数据进行处理、分析、成图、 为指导，对数据进行处理、分析、成图、 推断解释、达到圈定找矿靶区的目的。 推断解释、达到圈定找矿靶区的目的。
工作方法 1：5万水系沉积物地球化学测量