地球化學(xué)第四講：同位素地球化學(xué)

地球化學(xué)第四講：同位素地球化學(xué)

同位素地球化學(xué)的基本概念01同位素的定義與分類同位素的定義同位素是指原子序數(shù)相同，質(zhì)量數(shù)不同的原子核同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，但具有不同的物理性質(zhì)同位素的分類根據(jù)原子核中質(zhì)子的數(shù)量，將同位素分為整數(shù)同位素和奇數(shù)同位素根據(jù)原子核中中子的數(shù)量，將同位素分為輕同位素和重同位素同位素地球化學(xué)的奠基人弗雷德里克·桑格（FrederickSoddy）威廉·弗里克（WilliamFleck）同位素地球化學(xué)的發(fā)展階段20世紀(jì)初，同位素概念的誕生20世紀(jì)30年代，同位素分離技術(shù)的突破20世紀(jì)50年代，同位素地球化學(xué)的興起20世紀(jì)70年代，同位素地球化學(xué)的廣泛應(yīng)用同位素地球化學(xué)的發(fā)展歷程同位素地球化學(xué)的研究意義同位素地球化學(xué)的研究意義揭示地球物質(zhì)的來源、演化和分布探討地球內(nèi)外過程的相互作用和影響提供地球史和地球動(dòng)力學(xué)的重要信息同位素地球化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球物理學(xué)等礦產(chǎn)資源勘查、環(huán)境污染防治、地殼穩(wěn)定性研究等同位素地球化學(xué)的基本原理02同位素分餾的概念同位素分餾是指在地殼和地球內(nèi)部過程中，不同同位素的相對(duì)豐度發(fā)生變化的現(xiàn)象同位素分餾是同位素地球化學(xué)研究的基本原理之一同位素分餾的原理物理分餾：由于同位素質(zhì)量不同，導(dǎo)致物質(zhì)在物理過程中的分餾化學(xué)分餾：由于同位素化學(xué)性質(zhì)差異，導(dǎo)致物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)過程中的分餾動(dòng)力學(xué)分餾：由于同位素反應(yīng)速率的差異，導(dǎo)致物質(zhì)在動(dòng)力學(xué)過程中的分餾同位素分餾原理同位素地球化學(xué)測(cè)定方法質(zhì)譜法：用于測(cè)定同位素豐度，具有較高的靈敏度和精度核磁共振法：用于測(cè)定同位素豐度和結(jié)構(gòu)，具有較高的分辨率和準(zhǔn)確度射線熒光光譜法：用于測(cè)定同位素豐度，具有較高的靈敏度和速度同位素地球化學(xué)測(cè)定技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)50年代，放射性同位素測(cè)定方法的發(fā)展20世紀(jì)60年代，非放射性同位素測(cè)定方法的發(fā)展20世紀(jì)70年代，多同位素聯(lián)合測(cè)定方法的發(fā)展同位素地球化學(xué)的測(cè)定方法同位素年齡測(cè)定的原理同位素年齡是指物質(zhì)中特定同位素的豐度與其生成時(shí)間之間的關(guān)系通過測(cè)定特定同位素的豐度，可以推算出物質(zhì)的年齡同位素年齡測(cè)定的方法放射性同位素定年法：如鉀-氬定年法、鍶-鍶定年法、鈾-鉛定年法等非放射性同位素定年法：如鍶-鍶定年法、碳-14定年法等同位素地層學(xué)方法：如磁性地層學(xué)、生物地層學(xué)等同位素年齡測(cè)定的原理與方法同位素地球化學(xué)在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用03同位素地層學(xué)的概念同位素地層學(xué)是通過測(cè)定地層樣品中同位素的豐度，研究地層時(shí)代、沉積環(huán)境和地層演化的學(xué)科同位素地層學(xué)是地質(zhì)年代學(xué)的重要分支之一同位素地層學(xué)的方法和應(yīng)用放射性同位素定年法：如鉀-氬定年法、鍶-鍶定年法、鈾-鉛定年法等非放射性同位素定年法：如鍶-鍶定年法、碳-14定年法等同位素地層學(xué)在地質(zhì)年代學(xué)、沉積學(xué)、石油地質(zhì)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素地層學(xué)同位素構(gòu)造地質(zhì)學(xué)同位素構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的概念同位素構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是通過測(cè)定構(gòu)造地質(zhì)體中同位素的豐度，研究構(gòu)造形成、演化和地球動(dòng)力學(xué)過程的學(xué)科同位素構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的重要分支之一同位素構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在板塊構(gòu)造、地殼形變、地震地質(zhì)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素礦物學(xué)同位素礦物學(xué)的概念同位素礦物學(xué)是通過測(cè)定礦物中同位素的豐度，研究礦物成因、演化和地球化學(xué)過程的學(xué)科同位素礦物學(xué)是礦物學(xué)的重要分支之一同位素礦物學(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在礦物成因、巖石學(xué)、地球化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素地球化學(xué)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用04同位素水文地質(zhì)學(xué)同位素水文地質(zhì)學(xué)的概念同位素水文地質(zhì)學(xué)是通過測(cè)定地下水、地表水、降水等水體中同位素的豐度，研究水循環(huán)、水文地球化學(xué)過程和資源評(píng)價(jià)的學(xué)科同位素水文地質(zhì)學(xué)是水文地質(zhì)學(xué)的重要分支之一同位素水文地質(zhì)學(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在水文地球化學(xué)、地下水循環(huán)、水資源評(píng)價(jià)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素大氣化學(xué)的概念同位素大氣化學(xué)是通過測(cè)定大氣中同位素的豐度，研究大氣化學(xué)過程、大氣污染和氣候變遷的學(xué)科同位素大氣化學(xué)是大氣科學(xué)的重要分支之一同位素大氣化學(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在大氣化學(xué)、大氣污染、氣候變化等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素大氣化學(xué)同位素生態(tài)學(xué)同位素生態(tài)學(xué)的概念同位素生態(tài)學(xué)是通過測(cè)定生物體中同位素的豐度，研究生物地球化學(xué)過程、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科同位素生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)的重要分支之一同位素生態(tài)學(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在生物地球化學(xué)、生態(tài)毒理學(xué)、生態(tài)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素地球化學(xué)在地球物理學(xué)中的應(yīng)用05同位素地?zé)釋W(xué)的概念同位素地?zé)釋W(xué)是通過測(cè)定地?zé)崃黧w中同位素的豐度，研究地?zé)嵝纬?、演化和資源評(píng)價(jià)的學(xué)科同位素地?zé)釋W(xué)是地?zé)釋W(xué)的重要分支之一同位素地?zé)釋W(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在地?zé)岬厍蚧瘜W(xué)、地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)、地?zé)衢_發(fā)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素地?zé)釋W(xué)同位素地球化學(xué)與地震學(xué)同位素地球化學(xué)與地震學(xué)的關(guān)系同位素地球化學(xué)可以為地震學(xué)提供地球內(nèi)部物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和演化的信息地震學(xué)可以為同位素地球化學(xué)提供地球內(nèi)部過程的動(dòng)力學(xué)和時(shí)序信息同位素地球化學(xué)與地震學(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在地震機(jī)理、地震預(yù)測(cè)、地震地質(zhì)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素地球化學(xué)與重力的關(guān)系同位素地球化學(xué)可以為重力學(xué)提供地球內(nèi)部物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和演化的信息重力學(xué)可以為同位素地球化學(xué)提供地球內(nèi)部過程的動(dòng)力學(xué)和時(shí)序信息同位素地球化學(xué)與重力學(xué)的方法和應(yīng)用同位素地球化學(xué)在重力場(chǎng)、地殼形變、地球動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素地球化學(xué)與重力學(xué)同位素地球化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)與展望06高精度同位素分析技術(shù)的發(fā)展質(zhì)譜儀、核磁共振儀、射線熒光光譜儀等儀器技術(shù)的不斷發(fā)展同位素分析技術(shù)的精度、靈敏度和準(zhǔn)確度的提高高精度同位素分析技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用高精度同位素分析技術(shù)在地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球物理學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用高精度同位素分析技術(shù)的發(fā)展多同位素聯(lián)合分析多同位素聯(lián)合分析的概念多同位素聯(lián)合分析是指同時(shí)測(cè)定多個(gè)同位素，以揭示地球物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和演化的綜合信息多同位素聯(lián)合分析是同位素地球化學(xué)的重要發(fā)展方向之一多同位素聯(lián)合分析的方法和應(yīng)用多同位素聯(lián)合分析在地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球物理學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用同位素地球化學(xué)在地球系統(tǒng)科學(xué)中的應(yīng)用地球系統(tǒng)科學(xué)的概念地球系統(tǒng)科學(xué)是研究地球系統(tǒng)各組成部分相互聯(lián)系、相互作用和演化的科學(xué)