同位素测年原理与方法

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1、环境同位素地球化学放射同位素同位素测年技术Rb—Sr法年龄测定--古人类迁移U—Th--Pb法年龄测定Sm--Nd法年龄测定Pb—Pb等时线法普通Pb法--监测环境污染一；同位素基本概念1：同位素---具有相同质子数和不同中子数的同一类元素的不同原子。2：α衰变--α衰变是放射原子核所放出α粒子的过程，α粒子实际上是氦的原子核(4He2)是带正电荷的两个质子和两个中子单元。3：β-衰变--β-衰变是核内放射出带负电荷的电子流，在一定的条件下多余的中子转变为质子过程中产生电子。4：铅同位素---在自然界中铅有四个同位素：238U→8α+6β-→206Pb235U→7α+

2、4β-→207Pb232Th→6α+4β-→208Pb204Pb5锶同位素---在自然界中铅有四个同位素：88Sr87Rb→β-→87Sr86Sr84Sr二：化学处理1：化学分离前必须将岩石样品转化为溶液即溶样。岩石、矿物样品能否彻底溶解，是得到可信的析数据的先决条件。岩石中有相当一部分微量元素，包括放射成因母子体元素，分布在难溶副矿物中，保证其全部溶解是十分重要的。此外，还要求溶矿过程中引入尽可能少的试剂和污染。2、化学分析中常用的计量单位计量单位应严格执行国家标准GB3100～3201-1993《量和单位》的规定，使用法定计量单位，不再使用N(当量浓度)、M(克分

3、子浓度)、百分比浓度［%(V/V)、%(m/m)］等已废除的非标准计量单位和符号。1)重量单体表示法用μg(微克-6)、ng(纳克-9)、Pg(皮克-12)和fg(飞克-15)来表示组分含量。1μg＝10-6g,2)浓度单位表示法用μg/ml(ppm),ng/ml(ppb),pg/ml(ppt),mg/l,ng/l用μg/g,ng/g,pg/g来表示组分含量。ppm表示一百万份重量的溶液中所含溶质的重量(用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度，也称百万分比浓度)。百万分之几，就叫几个ppm。ppm=mg/kg=mg/Lppm=溶质的重量/溶液的重量*106。1

4、ppm可表示为1×10-6克1升极稀的水溶液其密度可作为1，因此1升水的重量为106毫克。若1升极稀水溶液中含1毫克的某物质，则其浓度相当于1ppm。1毫克=1000微克，因此该物质的浓度又为1000ppb。ppb表示十亿分重量的溶液中所含溶质的重量，十亿分之几就叫几个ppb,ppb=溶质的重量/溶液的重量*109。Ppmppb的概念现在不用，用法定计量单位。（mol·L-1）或质量浓度单位（g·L-1）。3：不同样品溶解1、一般岩石样品都用以HF为主的混合酸（HF+HCI+HNO3），加少量的HClO4溶解。2、金属矿物用以HCl为主的混合酸(HCl+HNO3），加

5、少量的HF，再加少量HClO4溶解。4：U-Th-Pb高压釜溶样锆石是一种非常难溶的矿物。一般酸是溶该矿物的。为保证溶矿完全采用特别设计的聚四氟乙烯“弹”，外加热缩管套，然后整个放入不锈钢外套中.并在“弹”内造成高压以利分解。这种装置可以在较低温度(～200℃)下溶样。例如：锆石，榍石，独居石的分解。5:离子交换为了用同位素稀释法测定放射性母体元素含量或测定放射成因子体同位素的比值，都要求先把纯元素分离出来，同时制备成适于质谱测定的型式(一般为C1-或NO-3)。离子交换分离是放射性母子体元素分离时最常用的方法。这是一种利用离子交换剂与溶液中离子之间发生交换反应来进行

6、分离的方法。分离Rb、Sr和REE时用强酸性阳离子交换树脂，活性基团如--S03H，可交换离子为H+。分离Pb和U，Th使用强碱性的阴离子交换树脂，活性基团为碱性基团，可交换离子为Cl-或NO3-。图4.1离子交换示意图溶矿在溶矿中我们已不使用HCLO4,因为HCLO4空白较高以及在侵析样品时富集Al与Ca，当往干燥的样品中加入混合溶剂在干燥的样品中CLO4-离子的存在引起了样品的“胶化”。特别是当残渣增加的情况下往往会降低铅在溶液中的含量。我们重新提纯的16mol/LHNO2代替HCLO4，溶解样品用HF和HFO3混合液（每ml样品1：1的HNO2和HF混合液0.2

7、ml）。首先准确称量约0.50g样品，加入HF与HNO3，浸泡6—10个小时，盖上盖在600C加温2个小时左右，取下盖子在800C情况下蒸干样品，因为某些氟化物类在稀酸中往往含沉淀，因此蒸干的样品需要重溶在1mol/LHNO3中然后蒸干。此步骤反复几次。（以上的步骤需要非常仔细，防止溶江中的丢失影响同位素结果的测定）。蒸干的样品加入适量的超纯水，在高灵敏度的天平上把药品分成两份。一份测定同位素组成，一份准确的加入铅与铀的稀释剂测定同位素的含量。等分后的样品蒸发完全干燥，然后加入2ml94%CH2OH—6%16mol/LHNO2的混合液（CH2OH与P