同位素地球化学复习题1.1同位素地球化学的基本任务1)研究自然界同位素的起源、演化和衰亡历史；2)研究同位素在宇宙体、地球和各地质体中的分布分配、不同地质体中的丰度及典型地质过程中活化与迁移、富集与亏损、衰变与增长的规律；阐明同位素组成变异的原因。
据此来探讨地质作用的演化历史及物质来源；3)利用放射性同位素的衰变定律建立一套行之有效的同位素计时方法，测定不同天体事件和地质事件的年龄，并作出合理的解释，为地球和太阳系的演化确定时标。
4 )研究同位素分馏与温度的关系，建立同位素温度计，为地质体的形成与演化研究提供温标。
1.2 同位素地球化学的一些基本概念核素同位素同量异位素稳定同位素放射性同位素重稳定同位素轻稳定同位素2.1 质谱仪的基本结构四个部分：进样系统离子源质量分析器离子接收器2.2 衡量质谱仪的技术标准有哪些质量数范围分辨率灵敏度精密度与准确度2.3 固体质谱分析为什么要进行化学分离具相同质量的原子和分子离子的干扰; 主要元素基体中微量元素的稀释; 低的离子化效率; 不稳定发射。
2.5 同位素稀释法是用于元素含量分析还是用于同位素比值分析？元素含量分析2.6 氢气的制取方法？(有哪些还原剂)U－还原法Zn －还原法Mg －还原法Cr －还原法2.7 氧同位素的制样方法有哪些？1. 大量水样氧同位素制样方法？2. 硅酸盐氧同位素的BrF5法制样原理？3. 碳酸盐样品的磷酸盐制样法(McCrea法)2.8 水中溶解碳的提取与制样McCrea法2.9 硫化物硫同位素直接制样法2.10硫酸盐的硫同位素制样法(直接还原法)把硫酸盐、氧化铜、石英粉按一定比例混合（置于石英管中）在真空条件下加热到1120 ℃左右时，硫酸盐被还原而转变成二氧化硫。
2.11 了解下列质谱仪1. 热电离质谱仪(MAT260，261，262，Triton，GV354)2. 气体质谱仪(MAT251，252，253，Delta Plus，GV Isoprime 等)3. 惰性气体质谱仪，如MM1200、MI1201-IG、GV54004. MC-ICP-MS (LA-MC-ICP-MS)：如Neptune 、Nu Plasma5. SHRIMP ：SHRIMP II离子探针质谱本章重点? 同位素分析结果的表达方式? 稳定同位素（C、H、O、S)的国际标准? 同位素分馏基本理论–热力学分馏–动力学分馏? 分馏系数α及其与δ值之间的关系? 同位素相对富集系数（△）及其加和性? 同位素地质温度计3.1 同位素分析结果的表达方式δ‰=(R样-R标)/R标×1000=(R样/R标-1) ×1000δ‰=(R样-R标)/R标×1000=(R样/R标-1) ×10003.3 分馏系数α及其与δ值之间的关系1. 定义：αA-B= RA/RB2. 1000lnα≈△A-B＝δA－δB3.4 同位素相对富集系数（△）及其加和性? 某同位素在A-B-C三种矿物中有δA>δB>δC，则△A-C= △A-B + △B-C△B-C= △A-C -△A-B△A-B= △A-C - △B-C3.5 同位素地质温度计? 同位素分馏方程1000lnα=A×106/T2+B? 同位素馏分曲线注意：分馏方程中T 为绝对温度(OK)3.5 同位素地质温度计1000lnα石英-水=3.38×106/T2 - 3.401000lnα石英-方解石=0.6×106/T21000lnαPy-Gn=1.03×106/T21000 lnαPy-Sp=0.3×106/T24. 本章重点1. 氢-氧同位素的纬度效应、大陆效应、高度效应、季节效应2. 海水的氢-氧同位素组成是多少？引起海水的δ18O和δD微小变化的原因有哪些？3. 海底火山是怎样影响局部海水同位素组成的？4. 大气降水来源的热泉水的氢氧同位素组成特征？5. 岩浆水、初生水的概念与氢氧同位素组成特征6. 火成岩的氢氧同位素组成特征、演化规律及其与矿物序列的关系？7.影响火成岩氢氧同位素组成特征的因素有哪些？8．Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)是利用碳氧同位素来判别碳酸盐岩的沉积环境的判别方程，临界值是120。
你能判断Z>120是属于海相还是属于淡水相吗？4.9 成矿温度、成矿液体的氧同位素值已知1000lnα石英-水=3.38×106/T2-3.401000lnα方解石-水=2.78×106/T2-3.40计算成矿温度、成矿液体的氧同位素值。
4.10 如何获得成矿热液的氢-氧同位素组成流体包裹体直接测定法二、同位素平衡温度计算法即根据矿物-水的平衡分馏方程由矿物的氢氧同位素组成计算成矿溶液的氢氧同位素组成4.11 甲烷碳同位素组成与母岩成熟度的关系?由于有机母质上的CH2D官能团内C-C键的亲和力要比CH3官能团内C-C键的强，所以只有在热力增强的条件下才可使C-CH2D键断开，这使得甲烷在成熟度增加时氘的浓度也会相对富集4.12 在甲烷同系物烷类气中，热解成因的烃类气分子的δD值随其碳数的增加而变化的规律是什?在甲烷同系物烷类气中，热解成因的烃类气分子的δD值随其碳数的增加而增大，即：δDCH4<δDC2H6<δDC3H8< δDC4H105.1 稳定碳同位素的比值是哪两个同位素R=13C/12Cδ13C＝（R样品/R标准-1）×1000 国际标准：PDB5. 3 是氧化型的碳富集13C还是还原型碳富集13C （氧化型的）5.4 大气中的CO2的δ13C平均值是多少，海相碳酸盐岩的δ13C大约是多少5.5 海相碳酸盐和淡水碳酸盐哪个更富集13C海相和非海相碳酸盐岩的碳同位素组成的这种差异要能主要是由沉积环境的不同所引起。
在非海相碳酸盐形成过程中，土壤中的有机质不断进入沉积盆地，使沉积盆地12C浓度相对增加。
5.6 变质作用会使碳酸盐岩的碳同位素组成更富集12C还是13C？在变质反应过程中，释放出的CO2优先富集13C，从而使形成的碳酸盐矿物相对富12C。
据估计，CO2中13C比方解石中高6‰左右。
5.7 解读―δ13C等值线以及方解石和石墨的稳定场与热液物理化学条件的关系‖ 图(即log f O2-pH 相图)5.8 控制海水碳同位素组成的主要因素是什么？说明理由。
? 有机碳库与无机碳库的相对比例：由于有机质优先富集12C，生物的大量绝灭将导致沉积物中有机质埋藏率的增加，从而使海洋沉积物中δ13C的值降低，相反，当生物出现复苏和大规模繁盛时，较轻的12C加入到有机质中，海洋沉积物中有机碳δ13C的值将会升高。
? 构造运动将深部贫13C的―毒化‖水带至表层水，两种海水混合后以无机碳酸盐的形式沉淀下来? 海平面下降，导致陆地和大陆架大面积暴露，有机碳的氧化强度增加? 冰川作用，导致海平面升降，改变海洋和大陆架的生态环境，使生物发生集群绝灭5. 10 海相有机碳和陆相有机碳哪个更富集12C？? 海相沉积有机碳的δ13C值为-20‰左右，淡水沉积有机碳的平均δ13C值为-25 ‰左右，有的甚至低达-30‰。
5. 12 什么是原油碳同位素类型曲线？有什么意义？? 原油中所含的分子具有完全不同的结构，其中最重要的类型有饱和烃、芳烃、非烃和沥青质，它们的同位素组成差异明显。
由原油中这些组分的碳同位素组成按一定顺序排列构成的曲线叫原油类型曲线。
5. 14 在天然气中，甲烷及其同系物的同位素组成与成熟度的关系是什么？? 甲烷的δ13C值都随有机母质热成熟度的增加而增大。
5.1有机成因的甲烷同系物碳同位素变化规律是什么？无机成因的天然气又是什么规律？油型气：δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4煤型气：δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4无机成因：δ13C1>δ13C2>δ13C3>δ13C45. 16 油型气与煤型气中甲烷同系物的碳同位素的区别？（答案同上）6. 1 写出δ34S的表达式R=34S/32Sδ34S＝（R样品/R标准-1）×1000 国际标准：CDT6. 2 硫同位素平衡分馏的价态规则与矿物序列。
矿物序列；34S富集系列形成主要取决矿物的晶体化学性质，化学键的特点，金属-硫的键合强度越大，矿物越富集34S。
Ü 对硫化物矿物δ34S：辉鉍矿(Bi2S3)<辉锑矿(Sb2S3)<辉铜矿(Cu2S)<方铅矿(PbS)<斑铜矿(Cu5FeS4)<黄铜矿(CuFeS2)<闪锌矿(ZnS)<黄铁矿(FeS2)<辉钼矿(MoS2)价态规则；氧化态富重硫，还原态富轻硫，同位素交换平衡时含硫化合物中34S的富集序列为：SO42-＞SO32-＞SO2＞SCO＞Sx≈H2S≈HS-＞S2-。
在平衡条件下，两种含硫化合物中硫的氧化态差别越大，它们的同位素分馏系数越大。
6. 3 细菌还原作用形成的硫的同位素组成有什么特征？有两个明显的特征:①还原形成的硫化氢或硫化物中32S的富集明显超过原始硫酸盐,δ34S通常为负值;②硫化氢或硫化物32S的富集随还原程度而变化,表现为δ34S具有大的波动范围6. 4 影响有机还原作用形成的H2S 的硫同位素组成的因素有哪些？①温度②反应速度③反应物消耗程度④酶的作用6. 5 影响岩浆岩中硫同位素组成的因素岩浆源区的物质成分；岩浆结晶分异作用；同化混染作用6. 6陨石、海水、地幔硫的同位素δ34S分别是多少？0左右20.0‰左右 0左右6. 7 沉积岩的硫同位素组成特征是什么？变化范围大；分布弥散；相对富集32S同位素；这是硫在自然界经历生物循环的重要标志。
6. 8试论述体系的开放性与还原作用形成的H2S的硫同位素组成的关系。
1. 对反应物与产物都是开放的；2. 对产物是开放的，对反应物是封闭的；3. 对产物和反应物都是封闭的6. 9 影响热液矿床中硫化物硫同位素组成的因素有哪些？f (δ34Si)=f (δ34SΣ, I, T, pH, f O2)6. 10解读闪锌矿-重晶石体系中log f O2-pH-δ34S图解6. 11热液系统中总硫同位素组成的确定1. 物理-化学平衡法（IgfO2-pH-δ34Si）2. 矿物共生组合比较法（这是根据矿物沉淀的化学环境来估计成矿溶液的总硫同位素组成的方法）3. 平克尼(pinckney)和拉芙特(Rafter)法6. 12 硫同位素温度计的应用已知1000lnα黄铁矿-闪锌矿=0.356×106/T2+0.021000lnα闪锌矿-方铅矿=0.963×106/T2-0.57写出黄铁矿-方铅矿的硫同位素分馏方程(1000lnα黄铁矿-方铅矿=？？)7.1 主要放射性衰变形式α；β；电子捕获（K层捕获）7.2放射性衰变定律及年龄计算公式△N∝N?△tN/N0=e-λt或N=N0e-λt(4)Dr = N eλt –N=N(eλt-1) (7)7.3半衰期及计算公式(半衰期与衰变常数的换算关系)半衰期(Half-life) ：母核衰变为其原核数的一半所经历的时间，用T1/2表示。