同位素地質(zhì)年代學(xué)-在線瀏覽
2024-09-25 21:11本頁面
【正文】 一時(shí)間 t時(shí)的原子數(shù) n成正比 上式從 t=0到 t 積分 ,假定 t=0時(shí)的原子數(shù)為 no： ? ? ???nnttdtndn0 0?tnn???0ln因此： tenn ???0改寫為： 代表一個(gè)放射性核素衰變速率的有用方式是 “ 半衰期 ” :t1/2,它是母體原子衰變完一半所需要的時(shí)間 。 靠譜不靠譜 衰變常數(shù)不變 當(dāng)使用放射性衰變來測定巖石的年齡時(shí)，我們必須應(yīng)用 均一性 的經(jīng)典原理，即假定母體放射性核素的衰變常數(shù)在地球歷史中保持恒定。 。 10kbars壓力的金剛石砧中，衰變增加 %。事實(shí)上，這是不可能的。而在地殼深度內(nèi)，λ 對(duì)壓力的依賴性與實(shí)驗(yàn)誤差相比是可以忽略的。 分析技術(shù) 為了使用放射成因同位素作為定年工具與示蹤劑，必須使用先進(jìn)、精確的儀器將不同質(zhì)量的核素分離開，這種儀器就是現(xiàn)代廣泛使用的 質(zhì)譜計(jì) 。 22 2HVemr ? 因?yàn)?產(chǎn)生的大多數(shù)離子是單電價(jià)的，不同的核素將被分成簡單的質(zhì)量譜 。其它的質(zhì)量分離方法 (如四極桿、飛行時(shí)間分析器 )也可用于質(zhì)量分析，但它們對(duì)于精確的同位素比值測量很少廣泛應(yīng)用。火花源質(zhì)譜計(jì)中， 含有不同元素混合物的固體樣品形成離子源 。這些因素包括： 具相同質(zhì)量的原子和分子離子的干擾 、 主要元素基體中微量元素的稀釋 、 低的離子化效率 、 不穩(wěn)定發(fā)射 。這就要求將樣品轉(zhuǎn)化成溶液。柱子通常在使用前用測試溶液進(jìn)行校正。 小體積的巖石樣品溶液加載到交換柱上，用淋洗劑仔細(xì)地洗進(jìn)交換樹脂床中，而后用更多的淋洗劑洗過，直到收集到從樹脂上釋放出所需的元素部分。 由鹽酸從陽離子柱上淋洗下來的元素粗略地按以下順序： Fe、 Na、 Mg、 K、 Rb、 Ca、 Sr、 Ba、 REE 。 在收集的 Sr部分中大量的 Ca存在將阻止 Rb的燒除， 87Rb是對(duì) 87Sr的直接同量異位體干擾，因此 硝酸是無效的。 （二） SmNd和 LuHf 在陽離子交換樹脂上用稀鹽酸淋洗，稀土元素以一組狀態(tài)被分離出來，但是由于單個(gè)稀土元素的化學(xué)性質(zhì)如此相似，稀土內(nèi)部的分離必須采用更精細(xì)的技術(shù)。 Ba由于它抑制三價(jià)稀土離子的離子化，在REE收集部分也必須保持在最低水平 。在大約 50%的 HNO3介質(zhì)中，REE作為一組能最快地被淋洗下來(圖 4)。在該技術(shù) (可稱為“反相”法 )中，輕稀土首先被淋洗下來，而在其它方法中，重稀土首先被淋洗下來。它非常有效地從 144Nd中除去 Sm的干擾，并且當(dāng)前最普遍使用。類似地，輕稀土之間的分離對(duì)于 Ce同位素分析不夠好。這種方法要求更多的工作準(zhǔn)備淋洗劑，它的 pH值必須仔細(xì)控制。它被推薦用于 LuHf法中的 Lu分離。此方法現(xiàn)在最少用，但如果要求分析 142Nd，此法比 1)好。 鉿 (Hf)的分離因?yàn)樗仨毰c非常類似的元素 Zr分開而變得困難。然而，如果 氟化物在溶解后再加入濃 HNO3可被適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)移，有可能用 HCl淋洗正常的陽離子柱進(jìn)行 Hf的分離 。然而該法在全巖樣品中不能從大量 Fe中分離出 Pb，它因此引起質(zhì)譜中 Pb發(fā)射不穩(wěn)定。 Pb在正好 1M的 HBr條 件下，在樹脂上的分配系數(shù)有最極大值，向兩邊急劇降低 (圖 6)。樣品可第二次通過類似的離子交換程序進(jìn)一步純化。 在實(shí)驗(yàn)程序中 引入的環(huán)境污染水平通過分析空白加以確定 。對(duì)于典型的地球全巖樣品，可接受的空白是對(duì)一個(gè) Pb或 Sr樣品不高于 1或 2納克 (ng=109g)的總化學(xué)空白，對(duì)于 Nd小于 1ng (它更容易控制 )。在非常小樣品 (如單顆粒鋯石 )的分析中，空白必須是幾皮克 (pg=1012g)級(jí)。 儀器測試的分餾因素 在質(zhì)譜計(jì)的離子源電絲上蒸發(fā)和離子化過程要破壞化學(xué)鍵 ，但鍵的強(qiáng)度取決于質(zhì)量 。 由于含輕同位素鍵的勢能總是比重同位素的低 ， 較輕同位素的鍵更易于破裂 。 63 Sample Spike How many? Pb U 204Pb 235U 206Pb 238U 207Pb 208Pb Pb 205Pb U 233U 206Pb/238U is challenging because Pb andU behave very differently during analysis and are accordingly fractionated. Then how can we measure it ? First way : isotope dillusion We KNOW205Pb/233U We measure 206Pb/205Pb and 238U/233U that are not fractiona
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