最新西北大学地球化学课件第五章PPT推荐.pptx

1、1.6最稳定.,原子序数（质子数）或中子数是“幻数”的元素丰度高幻数2、8、14、20、50、82、126,双幻数 2He8O416,14Si20Ca2840,82Pb208,13Al18Ar36Kr54Xe273886136,中子数83Bi209是幻数,7N15,12Mg26,19K39,38Sr56Ba8813839Y57La8913940Zr58Ce9014059Pr14160Nd14262Sm144,质子数 是幻数,50Sn82Pb204（10个同位素）82Pb20682Pb207,奇偶同位素,奇偶同位素,锡的同位素,锡的同位素 相对丰度,元素的同位素组成,1.1H99.98442H0

2、.01563H310-16,2.3He0.000137,4He99.999863,3.6Li7.42,7Li92.58,4.9Be100,5.10B19.61,11B80.39,6.12C98.893,13C1.107,7.14N99.6337,13.14.,15.,16.,17.,18.,26Mg11.1727Al10028Si92.21,29Si4.70,30Si3.09,31P100,32S95.018,33S0.750,34S4.215,36S0.017,35Cl75.529,37Cl24.417,36Ar0.337,23.,24.,25.,26.,47Ti7.2848Ti73.944

3、9Ti5.51,50Ti5.34,50V0.24,51V99.76,50Cr4.31,52Cr83.76,53Cr9.55,54Cr2.38,55Mn100,54Fe5.82,56Fe91.66,31.,32.,33.,34.,66Zn27.8167Zn4.1168Zn18.57,70Zn0.62,69Ga60.4,71Ga39.6,70Ge20.52,72Ge27.43,73Ge7.76,74Ge36.54,75As100,74Se0.87,76Se9.02,37.,38.,39.,40.,41.,85Rb72.1587Rb27.8584Sr0.56,86Sr9.86,87Sr7.02,88

4、Sr82.56,89Y100,90Zr51.46,91Zr11.23,92Zr17.11,94Zr17.40,96Zr2.80,93Nb100,续表1.8,74.,76.,180W0.135182W26.41,183W14.40,184W30.64,186W28.41,75.185Re37.07,187Re62.93,184Os0.018,186Os1.59,187Os1.64,188Os13.3,189Os16.1,79.80.,81.,82.,198Pt7.21197Au100196Hg0.146,198Hg10.02,199Hg16.84,200Hg23.13,201Hg13.22,29

5、2Hg29.80,204Hg6.85,203Tl29.50,205Tl70.50,204Pb1.48,206Pb23.60,续表,5同 位 素 地 球 化 学 5.1,有关放射性衰变的基本理论,5.1.2放射性衰变反应和衰变定律5.1.2.1放射性衰变：某种元素的原子核自发地放射出粒子（或射线）而转变成其它元素的原子核的过程叫放射性衰变。这 类核素称为天然放射性同位素，共约64种，大多数A210.半衰期：任一放射性核素衰变掉初始原子数一半所需的时间。天然放射性衰变的类型有:,2,1）衰变-原子核自发地放射出粒子（即氦核4 He）而转变成,其它元素原子核的过程叫衰变.衰变的母核与子核原子序数相差

6、2,质量数相差4.,例如，226,222,88862,RaRn+4 He,2）-衰变-原子核自发地放射出-粒子（即电子）而转变成其它 元素原子核的过程叫-衰变.实质是母核内一个中子分裂为 一个质子、一个电子（即-质点，被射出核外）；例如:,87,87,K 40,37381920,RbSr+-；40Ca+-;,-衰变的母核比子核原子序数减少1,质量数相等.,5.1.2.1放射性衰变：3）电子捕获-原子核自发地从K层或L层电子轨道上吸取一个电 子（多数为K层捕获），与一个质子结合变成一个中子。衰 变产物核质量数不变，核电荷数减1。例如：,19K+e40-,4018Ar；,57La+e56Ba138

7、-138,4）轻核聚变-两个或多个轻原子核聚合成一个重核。,5同 位 素 地 球 化 学,5.1有关放射性衰变的基本理论,5.1.2.1放射性衰变：5）重核裂变-一个重核分裂为两个或几个中等质量的碎片,同 时放出中子和能量的衰变叫重核裂变。分为自发裂变和诱发裂变。自然界只有235U和238U可发生重核裂变:,92U235,30Zn+65Tb,诱发裂变-被轰击的核叫靶核;投射的核叫弹核或核弹（中子、质子、粒子.等）.弹核的动能:10 mev 放出单个中子、质子、粒子、2H;10-25 mev放出二个中子或一中子一质子;25-100mev放出三个粒子;100-400mev可把靶核轰散,放 出多个轻

8、核,放出多个中子、质子、粒子、介子.,5同 位 素 地 球 化 学,5.1有关放射性衰变的基本理论,5.1.2.1放射性衰变：6）+衰变-原子核自发地放射出+粒子（即正电子）而转变 成其它元素原子核的过程叫+衰变.实质是母核内一个质子分解为一个中子、一个正电子和一个中微子.P+=N+e+r+Q,例如:,8O14,7N+e+r+Q14+,+衰变的母核与子核原子序数相差1,质量数相等.7）r衰变-在原子核放射性衰变时,伴随放射出r射线,即r衰变.r射线是波长很短的电磁波,r射线的一个量子即一个光子.当处于激发态（不稳定态）基态（稳定态）时放出r射线.,5同 位 素 地 球 化 学,5.1有关放射性

9、衰变的基本理论,5.1.2.1放射性衰变：分支衰变-一种母核同时有二种衰变方式叫做分支衰变。单衰变-放射性母核经过一次衰变就变为稳定子核的衰变 方式叫做单衰变。系列衰变-放射性母核需要经过多次衰变才能变为稳定子 核的衰变方式叫系列衰变。衰变系列:从放射性同位素母核经过多个中间放射性子核直 到最后稳定的子核,这一个系列叫做衰变系列.,5同 位 素 地 球 化 学,5.1有关放射性衰变的基本理论,分支衰变,母体与子体关系,单衰变表,238U 系列衰变,238U+8+6-,206Pb,238U系列衰变,235U+7+4-,207Pb,232Th系列衰变,232Th+6+4-,208Pb,232 Th

10、 系列衰变,5.1.2 放射性衰变反应和衰变定律 5.1.2.2 衰变定律 1）衰变定律公 式卢瑟福认为:放射性元素在单位时间内衰变掉的原子数与现存的母核数成正比,其 公式为:,或No=N et,5.1.2 放射性衰变反应和衰变定律 5.1.2.2 衰变定律,2）年龄公式,D*=N-N=N et-No现,5.1.1 放射性衰变反应和衰变定律 5.1.1.2 衰变定律 3）半衰期（T1/2）,半衰期（T1/2）:指放射性母核衰变掉一半原子数所用的时间.N0,2,N=代入衰变定律公式:N=N0.e-t,0,N0/2=N.e-T1/2,（）=e-T1/2 ln（1/2）=-T1/2ln2=T1/2T

11、1/2=ln2/；T1/2=0.693/,3）半衰期（T1/2）,5同 位 素 地 球 化 学,5.1有关放射性衰变的基本理论5.1.3天然放射性同位素计时原理和前提:同位素计时原理:如果所研究体系中母体和子体原子数的变化 归因放射性衰变,就可通过测定体系（岩石矿物）中子母体含量,并 依据衰变定律计算出该体系（岩石矿物）的地质年龄.同位素计时前提:（1）衰变的最终产物是稳定同位素;（2）已知衰变常数的精确值;（3）已知母体同位素的种类和相对丰度;（4）体系（岩石矿物）形成时不存在稳定子同位素;如果有,必先扣除.（5）体系（岩石矿物）形成以来是封闭的,子母同位素不失不得.,常用测年母核,地质年代

12、表,5.1.3 同位素测定方法,1）化学制样:将预测元素完全转化为需制备的气相，流程中不能形成 其非气相化合物；试剂和设备不能带入玷污；处理过程中不存在同位素的分馏2）质谱仪测定：与电子计算机联用，数据处理及提高仪器的自动化程度。,5同 位 素 地 球 化 学,5.2Rb-Sr衰变体系5.2.1 自然界中的铷和锶1）铷的概述:铷的同位素:3785Rb-72.15%,稳定同位素;87Rb-27.85%,放射性同位素,T1/2=48.8亿年.铷在造岩矿物中含量:锂云母 黑云母 白云母 正长石 钠闪石 辉石 石英N%0.09%0.084%0.056%0.03%0.007%0.000N%铷在岩石中含量

13、:超基性岩-基性岩-中性岩-酸性岩 铷的含量少多地核-下地幔-上地幔-下地壳-上地壳（单位 PPM）022.611113,5同 位 素 地 球 化 学,5.2Rb-Sr衰变体系,5.2.1 自然界中的铷和锶2）自然界中的锶锶的同位素:84Sr-0.56%;86Sr-9.86%;,稳定同位素,87Sr-7.00%,放射成因子核,不断增加88Sr-82.58%.含量的原因？38锶的类质同象有二个系列:Ca 2+（0.99A06配位和1.03A08配位）-Sr 2+-Ba 2+Na+-K+-Rb+-Sr 2+-Ba 2+（0.98A0）（1.38A0）（1.57A0）（1.21A0）（1.44A0）

14、各类岩石超基性岩-基性岩-中性岩-酸性岩 锶在岩石中的含量少多少 锶在沉积岩矿物中含量高,CaCO3霞石和 Ca3（PO4）2磷灰石.,5.2Rb-Sr衰变体系,5同 位 素 地 球 化 学5.2.1 自然界中的铷和锶,锶同位素,5.2.1 自然界中的铷和锶,3）地球锶演化:,地球锶同位素的演化大约在46亿年左右开始的,那时原始锶的（87Sr/86Sr）比值为0.699（BABI）,以玄武质无球粒陨石的（87Sr/86Sr）比值作为标准。地球形成后,由于87Rb不断衰变成87Sr,而86Sr保持不变,所以随时 间推移锶同位素（87Sr/86Sr比值）不断增长。在上地幔,由于Rb/Sr比值不均一

15、,锶同位素增长线是以BABI为 起点的一组发散曲线，其中A1、A、A2线代表正常地幔演化 范围，B线代表地幔Rb亏损区的演化线。在地球形成的初期，（87Rb/86Sr）比值较大,因此（87Sr/86Sr）比值 增长较快，锶增长线A1AA2线斜率较大。在距今29亿年时,地幔分异出地壳C线,Rb元素随之向地壳迁移,至使上地幔的（87Sr/86Sr）比值增长减慢（A1AA2线斜率变小，曲线趋平）。,5.2.1 自然界中的铷和锶,3）地球锶演化:,现今未亏损地幔的（87Sr/86Sr）比值介于0.704-0.706（A1、A、A2线）;上地幔Rb亏损区的87Sr/86Sr比值为0.702-0.704（B线）。在地壳（C线）:29亿年前地壳形成时（87Sr/86Sr）初始值为0.7025。其后,由于Rb 的富集,大陆壳（Rb/Sr）比值大约是上地幔的十倍，且富含放射成因 锶87Sr*，锶同位素沿着（Rb/Sr）=0.15的直线（C线）快速增长，现 今大陆壳的（87Sr/86Sr）比值为0.719。,5.2.1 自然界中的铷和锶4）（87Sr/86Sr）0 的应用,5.2.1 自然界中的铷和锶,4）（87Sr/86Sr）0 的应用