应用Urey模型计算分馏的一个普遍错误

1947年Urey和Bigeleisen等人先后发表了两篇具有重要影响力的文章[1,2],通过对同位素体系热力学性质及其量子效应的分析,从理论上系统阐述了同位素平衡分馏机制及其分馏系数的计算方法,指出稳定同位素在地质测温上的应用,从而开创了稳定同位素地球化学领域.对于这套求解分馏系数的方法,通常称为Urey模型(或Bigeleisen Mayer公式).     

碳酸钙-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究

碳酸钙是古气候和沉积岩稳定同位素地球化学研究中最常用的矿物 ,因此对碳酸钙水体系氧同位素分馏系数的实验校准已成为稳定同位素地球化学诞生以来的热点和前沿课题。但由于碳酸钙在自然界存在 3种同质多象变体 (方解石、文石和六方方解石 ) ,使人们对碳酸钙矿物与水之间氧同位素分馏系数的实验测定结果存在较大差别 ,当应用到同位素地质测温时 ,会给出显著不同的温度值。正确选用合理的方解石水或文石水体系分馏曲线 ,对低温和环境地球化学研究和应用具有重要价值。文章系统总结和评述了碳酸钙水体系氧同位素分馏系数实验校准的历史、方法和结果 ,对前人在表达方式上的不一致进行了统一 ,对氧同位素分馏的盐效应、动力氧同位素分馏效应和同质多象转变过程中的氧同位素继承性进行了讨论。通过对前人大量实验数据的系统处理并与理论计算相比较 ,推荐了热力学上平衡的方解石水体系氧同位素分馏方程 ,而对于文石水体系 ,理论计算结果尚有待于实验证实。     

稳定同位素地质测温的理论和方法

稳定同位素测温是现代地球化学中迅速发展的一个分支。近年来,对～18O/～16O、～34S/～32S、～13C/～12C和D/H同位素比值,在平衡固-液相和多种共生矿物对之间的分馏系数进行了实验测定和理论计算,制定出适用于各种地质条件的同位素温度计。同位素测温方法应用于地质科学,不但能提供各种成岩、成矿环境的温度数据,而且近年来已开始应用实测同位素分馏系数,探讨地质作用的平衡性质及其他物理化学条件指标。同其他地质测温技术相比,同位素测温法具有适用范围广和基本不受压力因素影响的特点。随着实验数据的积累和质谱分析技术的改进,同位素测温的精度不断提高,方法日趋完善。同位素测温已成为地质工作者手中又一有力工具。     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿地球化学研究进展

叙述了元素地球化学、同位素地球化学和有机地球化学等方面在鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿的研究新进展。该区的研究成果丰硕。从元素地球化学的研究明确了矿石及其围岩的岩石地球化学特征,讨论了铀成矿的地质环境,围岩与铀成矿的关系。利用同位素地球化学的方法厘定了铀的成矿时代,利用裂变径迹的研究构建了该区的地质热力学演化历史,推测了成矿时代与构造演化历史之间的联系。综合同位素地球化学,有机地球化学和地质热力学演化等多方面的观点讨论了铀源和成矿流体的来源及有机质在铀成矿中发挥的作用。     

全国稳定同位素地球化学学术讨论会纪要

全国稳定同位素地球化学学术讨论会纪要全国稳定同位素地球化学学术讨论会于１９９５年９月２０～２４日在山东青岛市举行。会议由中国地质学会同位素地质专业委员会和中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学专业委员会共同举办，地质矿产部同位素地质开放研究实验室和国...     

若干金属稳定同位素体系的研究进展:以中国科大实验室为例

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的应用,引发了金属稳定同位素分析技术的重大突破,使得高精度测定众多金属元素的稳定同位素组成成为可能,金属稳定同位素地球化学因此成为最近二十年来国际上最激动人心、发展最迅速的地球科学新兴领域。本文以中国科技大学金属稳定同位素实验室近年来在Mg、Si、Ca、V、Zn、Cu、Ba等体系的研究进展为例,说明该领域的工作方法、重要问题和发展趋势。金属稳定同位素地球化学的主要功能是示踪物质迁移和地质过程。首先,要根据MC-ICP-MS的特点,建立高精度的分析方法。其次,要研究同位素示踪的基本原理,包括测定地球主要储库的同位素组成,掌握同位素分馏机理。最后,在前两项工作的基础上,针对重要的地质问题开展应用。可以预见,金属稳定同位素地球化学有良好的发展前景,在地球科学乃至其他学科都有广泛的交叉和应用。     

什么是地球化学?

正地球化学是地球科学和化学的交叉学科。其起源一方面至少可以追溯到卢瑟福和居里夫人对放射性同位素的研究,由此诞生了放射成因同位素地球化学,人们可以对地球进行精确定年。另一方面起源来自尤里对氧同位素的研究,由此诞生了稳定同位素地球化学,人们可以对古老地球样品进行温度测量。此外,因为分析仪器(特别是光谱仪和质谱仪)的快速进步和广泛应用,各类地质样品的元素组成可以被精确测量,由此形成了元素地球化学方向。结合同位素地球化学和元素地球化学,人们可以严     

"后Urey模型时代"的稳定同位素基础理论建立

从1947年Urey模型(或称Bigeleisen公式)被提出之后,它一直是稳定同位素地球化学的理论基石.正是Urey(1947)提出可以用同位素作为温度计应用于地质体系,才出现了"同位素地球化学"这门分支学科,并逐渐发展壮大成为今天各地球科学领域的重要研究手段之一.但是,几十年的辉煌过后,Urey模型已逐渐不再能够满足稳定同位素地球化学发展的新的需要,已经出现改进它的强烈愿望.目前是重塑或建立新的稳定同位素基础理论的关键时期,如果国内同行能够及时跟踪这方面的国际前沿,并做出一些贡献的话,将是从基础面上改进稳定同位素这个领域的工作,具有较为重要的科学意义.     

第三届全国同位素地球化学学术讨论会在宜昌举行

1986年10月20日至25日在湖北宜昌召开第三届全国同位素地球化学学术讨论会。会议分矿床同位素地球化学、岩石同位素地质年代学、同位素地质年表、K-Ar年代学、壳幔演化同位素示踪、稳定同位素地球化学、有机稳定同位素地球化学和铀系年代学等七个专题组宣读了170篇论文。中国矿物岩石地球化学学会理事长涂光炽教授致了开幕词,在闭幕式上还颁发了第一届侯德封奖,获奖人刘嘉     

稳定同位素地球化学基础理论讲习班在京举行

受中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学委员会的委托,北京大学地质系于一九八三年元月十五日至二月四日举办了“稳定同位素地球化学基础理论学习班。参加学习的有国内三十余个单位的从事稳定同位素地球化学研究的科研人员四十余人。山东海洋学院、地质科学院及北京大学地质系的部分研究生也参加了学习班。北京大学地质系     

同位素地质学的现状和进展

同位素地质学(或称同位素地球化学)是研究各种化学元素同位素在自然界的分布和运移规律,进而认识地球物质运动、演化过程,解决地质问题的一门地球科学分支.根据它所依据的原理和研究对象的不同,同位素地质学可分为稳定同位素地球化学和同位素地质年代学两部分.近20多年来,特别是七十年代初以来,国际性月球样品的研究活动促进了同位素地质学在技术上的全面发展,出现了高精度的同位素质谱分析技术、超净化实验室,加之电子计算机的广泛应     

有机化合物“Clumped”同位素平衡分馏信号的理论预测

<正>"Clumped"同位素指同位素体中含有两个或两个以上稀有同位素的情况(Eiler,2007)。就目前而言,其主要的研究形式是针对碳酸盐矿物中13C与18O相成键的同位素个体,使用高分辨率气相质谱技术来测定其浓度进而反推古温度,从而在地质温度领域打开了单一矿物相测温的新篇章。"Clumped"同位素地质温度计区别于传统同位素地质测温的特性在于其只需测定单一物质便可重建地质温度,而不需要了解该碳酸盐形成过程中与其平衡的水的同位素信息。自碳酸盐"Clumped"同位素地质测温     

长积分双路进样(LIDI)方法及其在 Clumped同位素测量中的应用

<正>1前言最近几年,clumped同位素地球化学得到快速发展,在地球化学界受到较大关注(Eiler,2007;Eiler2011)。Clumped同位素主要研究同时含有多种重同位素的分子及其丰度变化(以Δ值表示),主要应用于单相测温。这类分子的天然丰度极低(如     

激光探针质谱研究新进展

激光探针质谱 最近发展起来的分析微量地质样口同位素和高空间分辨率的新方法,介绍了激光探针质谱的基本原原理和间述了国内外的研究进展及其在同位素地质年代学和稳定同位素地球化学方面的应用状况。     

国内外同位素年龄测定方法的情况介绍

近十年来,地质学和地球化学有了新的发展。同位素年代学作为地质科学领域的一支新学科,即核物理、地球化学和地质学的边缘学科,得到了迅速的发展。同位素年龄和同位素演化的研究逐步完善,测试技术和精确度不断提高,已成为地质学中的一项基础工作而普遍应用。为了提供在区域地质调查和矿床地质研究等工作中参考     

铊同位素分析技术及其在地学中的应用

应用多接收电感耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)等分析技术进行铊(Tl)同位素分析已成为非传统稳定同位素地球化学研究的重要内容之一.对近年来Tl同位素的实验测试方法及其地质应用的有关研究进展做了详细论述,包括Tl的地球化学行为、Tl同位素分析测试技术、同位素分馏机理、在各地质储库中的组成特征以及Tl同位素的地质应用等多个方面.这些研究表明该分析技术为行星科学、古海洋学、地幔地球化学、岩石成因以及矿床学等领域的研究提供了其他同位素分析方法难以获得的重要信息,充分展示了该分析技术在地球科学和环境科学领域的应用前景.      

新疆北部同位素地球化学研究新进展

“七五”期间,通过305项目的实施,同位素地球化学这门学科发挥了积极的作用,除专门开设了“新疆北部主要地质事件的同位素年代学研究”专题外,还在一些以矿产评价为主的生产性专题和应用研究性专题中,都在不同程度上开展了一些同位素年代学和稳定同位素地球化学方面的研究。几年来的研究工作,不但获得了一批可靠的同位素年龄数据,还对该区的地质理论问题提出了一些新的认识。     

李耀菘

李耀菘男,1938年出生于浙江温州市,高级工程师(研究员级),《铀矿地质》编委。曾任中国矿物岩石地球化学专业委员会委员等职。1956年毕业于北京地质学院勘探系,1960年初赴苏联学习,1963年获副博士学位。回国后在北京铀矿地质研究所从事铀矿床地球化学研究,历年来承担研究课题十几项,主要涉及同位素地质年代学和铀矿成矿机理的同位素地质研究。完成的“中国铀矿成矿时代”成果获科学大会奖,有关华南铀矿地质年代学和同位素地球化学研     

第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会在南京召开

由中国地质学会同位素地质专业委员会和中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学专业委员会主办,南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室和国土资源部同位素地质重点实验室承办的第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会于2005年10月27~30日在南京大学召开。这次大会是自2001年第七届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会以来我国同位素地球化学工作者的又一次盛会,与会代表共320多名,他们分别来自中国科学院、国土资源部、国家海洋局、中国核工业集团公司及高等院校等有关单位。核工业北京地质研究院的5位代…     

特约主编致读者

分析仪器和技术的进步可以推动科学研究的巨大突破。自从多接收等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）和新一代热电离质谱仪（TRITON）得到广泛应用以来,人们可以对元素周期表中大量的稳定同位素体系进行精确测量。有别于传统的H、C、N、O、S等可以用气体质谱仪测量的同位素,这些新的同位素被称为非传统稳定同位素,又因为它们大多是金属元素（除了Si、Se和Te）,也被称为金属稳定同位素。非传统稳定同位素地球化学是20世纪以来地球化学领域最具活力的方向,为研究重大地球科学问题带来了全新的视野和手段,是地球化学学科发展的一次战略机遇。国际上该领域发展很快,竞争激烈,成果倍出;我国开展相关研究的科研机构越来越多,学术影响力也越来越大。 我们和《地学前缘》编辑部一起,邀请专家撰写了《非传统稳定同位素：分析方法、示踪机理和主要应用》专辑,希望进一步介绍相关领域的进展。该专辑包括8篇论文,对非传统稳定同位素的分析方法、分馏机理和重要应用进行了较全面的总结。 分析方法和分馏机理是开展非传统稳定同位素研究的前提。白江昊等总结了非传统稳定同位素的分析方法。该文以钙同位素分析为代表,阐述了溶液法和热电离质谱仪的分析要点。李银川等综述了硼同位素研究最新的进展。硼是一种中等挥发性元素,具有11B和10B两个稳定同位素。硼在自然界主要与氧键合形成三配位(BO3)和四配位(BO4)结构,因而硼同位素分馏主要受控于二者之间的配分。随着硼同位素分馏机理研究的深入以及地质储库硼同位素端员特征的完善,矿物和流体包裹体的硼同位素地球化学指标可用来灵敏示踪成矿物质来源、探究成矿作用与成因模式。 挥发性元素对于研究流体作用和地球行星演化有重要意义。氯是一种挥发性元素,具有强烈的亲水性。刘茜等介绍了氯在各个地质储库的特征、稳定氯同位素分馏的控制因素以及氯同位素的地质应用三大方面的研究进展,概述了蒸发岩、海水、岩浆岩、沉积物、变质岩、地幔等地球主要储库中的氯同位素组成存在的差异。周秋石和王瑞介绍了氯同位素的主要地质储库分布、各种测试方法、实验分馏机制,特别强调了在地球科学和地外行星演化研究中的应用。文章对磷灰石氯同位素在岩浆热液体系和月球urKREEP岩浆研究中的应用做了概述,对近年来受高度关注的月球磷灰石氯同位素的异常值做了特别综述。 元素周期表中第一行过渡金属同位素对于很多重要高温和低温地球化学问题提供了独特的研究手段。赵新苗等总结了钛元素及钛同位素的地球化学性质,钛元素化学分离和钛同位素分析方法,钛在陨石及硅酸盐地球储库中的同位素组成,稳定钛同位素在岩浆演化过程中的分馏行为。王相力和卫炜总结了铬同位素在高温和低温地球化学研究中的进展,主要阐述了铬稳定同位素分析方法、铬同位素分馏原理以及铬稳定同位素体系在高温、低温地球化学中的应用。 碱金属同位素体系也具有独特的地球化学意义。王昆等重点讨论了钾稳定同位素在低温地球化学、生物地球化学、高温地球化学和宇宙化学中的应用。张卓盈等回顾了近20年来国际上在地球科学领域现有的铷同位素研究,包括分析方法、分馏机理、地质应用等各个方面,在此基础上展望了未来铷同位素研究的光明前景。 由于时间仓促和水平有限,本专辑的内容还不够完善,特别是在专辑写作和评审期间,仍然有大量的最新进展发表在国内外学术刊物上,来不及归纳总结到本专辑论文中。所以本专辑只是一个开始,仅仅反映了非传统同位素领域研究的部分进展,我们相信更多的优秀成果在不久的将来会大批涌现。最后,我们向参与撰写和评审本专辑论文的专家表示感谢,向《地学前缘》编辑部表示感谢。