化学地层学-稳定同位素.ppt

化学地层学;概念;化学地层学通过地层中保存的化合物或元素含量、同位素比值的变化等表达地层特征，进而划分和比照地层，如利用放射性同位素定年、进而进行年代地层划分和比照；通过18O/16O、13C/12C等稳定同位素比值及锶、硼、锰等微量元素含量的变化进行地层划分和比照；;利用宇宙事件所造成的沉积物内铱含量的增大等进行事件地层划分和比照；也可利用不同地质时代化学元素含量的变化，推断地球化学环境演变的规律，等。

化学地层学已在地层界线层型剖面的研究中得到广泛的应用。;内容;稳定同位素地层学

StableIsotopeStratigraphy;一、稳定同位素地球化学根底;由于同一元素的稳定同位素质量不同，它们在物理-化学和热力学性质上就存在一定的差异，特别是H、O、C、S等质量较小的元素，同位素间的相对质量差较大，在自然界各种物理、化学过程中有可能发生明显的同位素分馏。

因此，自然物质中同位素组成的变异是物理化学条件的反映。;;〔一〕同位素组成的表示方法;R样——样品中某元素的同位素比值

R标——指定标准中某元素的同位素比值

R样和R标通常用“重同位素/轻同位素”比值表示。因而，δ表示了样品中两种同位素比值相对于某一标准的对应比值的相对千分差。;因而，当：

δ＞0，表示样品中重同位素比标准富集；

δ＜0，表示样品中重同位素比标准亏损。

实际应用中，δ值就是物质同位素组成的代名词。;?〔二〕同位素标准;一个好的标准应该满足以下一些要求：

①同位素组成均一，大致为天然同位素组成变化范围的中间值；

②数量大，以供长期使用；

③化学制备和同位素测试操作较易。;C、H、O、S、N等是传统上稳定同位素研究的主要对象。关于这些元素的稳定同位素，目前国际上公认的标准主要有：;Ⅰ，H、O同位素标准：

氢有1H、2H〔D〕两个稳定同位素，同位素比值常用2H/1H表示；

氧有16O、17O和18O三个稳定同位素，同位素比值常用18O/16O表示。

自然界H、O元素的天然产物H2O普遍存在，故二者常采用同一标准样：;①SMOW—StandardMeanOceanWater，即标准平均大洋水，作为氢、氧同位素标准。在SMOW中：

D/H=156×10-6

18O/16O=2005×10-6

根据定义，其δD＝0，δ18O＝0。;②NBS-1—NationalStandardBureau，即美国Potomac河的蒸馏水，该水中：

D/H=149×10-6

18O/16O=1989.4×10-6

以SMOW作标准，其δD=-47.1‰，δ18O=-7.89‰。;Ⅱ，C同位素标准：

碳有12C、13C两个稳定同位素，其同位素比值国际标准是：

PDB—PeedeeBelemnitella，是美国南卡罗莱纳州白垩系皮狄组地层中的美洲拟箭石，用作碳同位素标准，最初由芝加哥大学Ureg等制备，现已耗尽，但文献中仍沿用它作为碳同位素标准。;在古气候研究中也可用碳酸盐氧同位素标准：

其13C/12C=1123.72×10-5，18O/16O=2067.1×10-6

根据定义，其δ13C=0，相对SMOW，其δ18O＝30.86‰。;Ⅲ、S同位素标准：

硫有32S、33S、34S、36S四种稳定同位素。同位素比值通常用34S/32S表示，标准是：

CDT—CanyonDiabloTroilite。CDT是美国亚利桑那州迪亚布洛峡谷中铁陨石中的陨硫铁，用作硫同位素标准。其34S/32S=4500.45×10-5，δ34S=0。;同位素效应：由于同位素原子量的差异或变化导致相应元素及其化合物在物理或化学性质上的差异叫做同位素效应。

同位素效应的产生从根本上讲是由于同位素在质量上的差异引起的，同位素质量差越大，所引起的物理化学性质上的差异也就越大。;因此，对质量较轻的元素，其同位素的相对质量差异较大。如H与D质量差100％，16O和18O质量差12.5％，而204Pb和206Pb质量差仅1％。

同位素分馏：由于同位素效应所造成的同位素以不同比例在不同物质或不同相之间的分配称为同位素分馏。;同位素比值：定义为单位物质中某元素的重同位素和轻同位素的原子数之比，如在陨石中硫同位素比值为：

R=34S/32S＝1/22.22

通常，我们讨论稳定同位素比值时，总是指重同位素和轻同位素之比。;二、氧同位素地层学;天然含氧物质的δ18O值;Be和Duplessy(1976)、Shackleton和Opdyke(1976)以及Cita等(1977)又分别发现印度洋、地中海和太平洋的同时代或相近时代深海沉积物中有孔虫壳的氧同位素组成同样具有一定的规律性变化，其变化情况与Emiliani在加勒比海和北大西洋发现的几乎完全一致。;这些资料清楚地说明，