同位素地质学 绪论（潘家永）.ppt

同位素地质学 潘家永 一、主要讲授内容： 1、绪论 2、稳定同位素地球化学特征及其应用 3、放射性同位素地球化学特征及其应用 二、主要参考书 《地球化学》陈骏等编，科学出版社，2005 Geochemistry. White, W. M., John Hopkins University Press, 2001. p.701.（ /geology/ classes/geo455/ Chapters.HTML） 《稳定同位素地球化学》郑永飞，科学出版社，2002 《Stable Isotope Geochemistry》. Hoefs J. 2004 教材：《同位素地质学教程》，沈渭洲编，原子能出版社，1997 绪 论 一、同位素地质学的定义和研究内容 二、同位素地质学发展简史 一、同位素地质学的定义和研究内容 地球化学是研究自然界，主要是地球及其各组成部分的化学演化及其机理的科学,它作为一门独立学科形成于20世纪初，是化学与地质学之间的交叉研究领域。 三个主干分枝： 元素地球化学 同位素地球化学 实验地球化学 同位素地质学研究内容： 稳定同位素的变化规律及示踪意义 同位素地质年代学 回 溯 历 史 二、同位素地质学发展简史 化学元素概念的发展 公元前900年：《易经》：世界万物的根源是天、地、雷、火、风泽、水、山。 战国末年：《尚书》提出了“五行”的概念；在稍后的《国语》中认为“土与金、木、水、火杂以成百物”。 古希腊的哲学家亚里斯多德：世界由热、冷、干，湿和以太五种“基本性质”组成，前四种组合为火、气、水、土四种元素，而以太组成与地球完全不同的天宇和星球。 13～16世纪：炼金术士和医生们对亚里斯多德的四元素又补充了盐、水银和硫磺的性质。 17世纪中叶认为：元素是用化学方法不能再分的简单物质，但并不能确定哪些物质是这种“简单物质”。 18世纪后期：把“燃素”也看成化学元素。 19世纪初：英国道尔顿创立了原子学说，并着手测定物质的原子量。开始将元素视为具有一定重量的同类原子，奠定了以原子量不同来确定不同化学元素的基础。 19世纪对化学元素认识的飞跃 19世纪初：英国道尔顿创立了原子学说，并着手测定物质的原子量。开始将元素视为具有一定重量的同类原子，奠定了以原子量不同来确定不同化学元素的基础。 1838：瑞士化学家舍恩拜因 (C. F.Sch?nbein, 1799~1868) 首次提出地球化学geochemistry这一术语。 1841：瑞典化学家贝齐里乌斯(J.J. Berzelius, 1779~1848)据已发现的一些元素，如硫、磷等能以不同形式存在的事实，提出了“同素异性”的概念，由此而区分了化学元素与单质的概念。 19世纪对化学元素认识的飞跃 1862：法国矿物学家陈库尔托斯(Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois, 1820~1866)对已知元素的系统组织提出了“圆柱—螺旋”表，最早发现化学元素的周期性。 1868：德国科尔契霍夫(G.R.Kirchhoff, 1824 ~1887)和本森(R.W. Bunsen, 1811~1899)发明光谱分析法。 1868：俄罗斯门捷列夫创建周期律。 1895：德国伦琴（1845~1923）发现X-射线。 1896：法国亨利（B.A. Henri，1852~ 1908）发现铀盐具有放射性。 各族中至下而上原子或离子的半径减小； 周期表中从左到右原子或离子的半径减小； 对角线上下相邻的两离子半径大致相同。 1913年的重大突破 英国科学家索迪(Frederick Soddy, 1877-1956)在研究放射性系列时发现，某些原子量相近的放射性元素之间不能用化学方法分离，也不能与某些原子量相近的天然非放射性元素分开，它们都落在元素周期表的同一个方格中。为了说明该现象，他引入了同位素的概念。同年，英国科学家摩斯莱(Henry Gwyn Jeffries Moseley,1887-1915)系统研究了各种已知元素的X-射线的波长，提出原子的核电荷数是化学元素的特征。也在同一年，荷兰业余理论物理学家布洛克（Anton van den Broek）提出，元素周期表应以每种原子的核电荷数顺序排列。 1923年国际原子量委员会决定：化学元素是指由具有相同核电荷的同一类原子 学 科 的 形成 和 发 展 元素地球化学的诞生奠基阶段（20世纪初~30年代） 地球化学作为一门独立学科形成于20世纪初，主要奠基人为美国化学家克拉克(F.W. Clarke, 1847—1931)、挪威矿物学家和地球化学家戈尔德史密特( V.M. Goldschmidt, 1888—1947)、俄罗斯矿物学家和地球化学家维