同位素地球化学0-绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,同位素地质学,潘家永,电话：8258935；,Email：,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.,（,http:/,/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。,1316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(,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,18471931)、挪威矿物学家和地球化学家,戈尔德史密特,(V.M.Goldschmidt,18881947)、俄罗斯矿物学家和地球化学家,维尔纳茨基,(18631945)及,费尔斯曼,(18831945)等。,1908,：F.W.Clarke出版了,Date of Geochemistry,发表了,50个元素的地壳平均含量,。,2030年代期间,：,挪威地球化学家V.M.Goldschmidt出版了,Geochemistry,。这是有关,个别元素地球化学,的第一本系统专著。,俄罗斯地球化学家维尔纳茨基和费尔斯曼等分别出版了,地球化学概论,和,地球化学,（共四卷），对,生物地球化学、放射性元素地球化学、区域地球化学，以及伟晶岩和地球化学探矿（化探）,进行了论述。,同位素地球化学的诞生,奠基阶段（19世纪末30年代）,稳定同位素首先,Thomson(1913),发现（氖元素的同位素），随后,Aston,发现了,202,种同位素。,地质年代学建立在,Becquerel(1886),发现放射性和居里夫妇（,1898,）证实放射性衰变规律的基础上，,Soddy(1910),首先提出同位素的概念,理论和学科发展阶段（3070年代）,稳定同位素的分馏机制与应用研究，在这方面做出突出贡献的科学家有:,Urey(1947)、Taylor(1967,1968)、Hoefs（1970）、Ohmoto(1972),同位素地质年代学定年体系的研究与应用。在这方面做出突出贡献的科学家有:,Holmes(1932)、Doe&Zartman(1979)、Faure(1972),深入发展和交叉扩散阶段（80年代迄今）,新的仪器测试技术使得能高精度地测试越来越多的同位素,向各个相关领域快速扩散，应用越来越广,空间,上天：宇宙化学、行星对比、地球及太,阳系的成引演化；,入地：地球深部研究，包括地幔组成和岩石圈,演化；,下海：,海洋地球化学及其元素与大气圈、岩石,圈和生物圈之间的交换、循环和通量。,时间 与,地球形成和早期演化,以及,生命起源,有关的地,球化学；与评价和预测,现代环境,演化有关的环,境地球化学和,第四纪,地球化学研究。,我国的同位素地球化学,对我国同位素地球化学有影响的人物：,候德封,（,1900-1980,）：,提出地层地球化学、化学地史、化学地理的概念，创立了“核子地质学”,李璞,（,1911-1968,）：,1950,年获剑桥大学博士学位，,1958-1962,年建立我国第一个同位素地球化学实验室，并完成第一批同位素年龄数据。,涂光炽,（中国科学院院士）：,1949,年获得明尼苏达大学博士学位,在中国最早讲授地球化学课程,曾任中国科学院地质研究所和地球化学研究所所长，组织和参与了“中国层控矿床地球化学”等课题的研究,司幼东,（,1920-1968,）：,中国实验地球化学的奠基人，指导和建立了中国第一个成矿实验室（中国科学院地质研究所），进行了,Sn,、,Nb,、,Ta,等配合物的成矿实验，提出酸碱分离与成矿作用的关系。,张本仁,（中国科学院院士）：,区域地球化学,淤崇文,（中国科学院院士）：,地球化学动力学,付家漠,（中国科学院院士）：,有机地球化学,欧阳自远,（中国科学院院士）：,天体化学,2.我国的地球化学开放实验室：,（中国科学院）,有机地球化学国家重点实验室（广州）,气体地球化学开放研究实验室（兰州）,矿床地球化学国家重点实验室（贵阳）,环境地球化学国家重点实验室（贵阳）,我国有地球化学专业的大学：,北京大学地质学系,南京大学地球科学系,中国地质大学,中国科技大学,吉林大学,东华理工大学,我国的地球化学刊物：,地球化学，1972,Chinese Journal of Geochemistry,1982,地质地球化学,矿物岩石地球化学通报,其它刊物（地质学报、矿物学报、岩石学报等）,