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稀有气体同位素地球化学指标与地球化学意义(附表格)

已有 613 次阅读 2024-4-6 15:42 |个人分类:地球科学|系统分类:科研笔记

元素同位素地球化学指标与意义

氦 (He)

He-3, He-4

  地球深部的地幔 氦同位素比值(³He/⁴He)可以反映地壳与地幔之间的物质交换过程。³He 是由太阳风注入地球大气层并在大气层与地壳间的相互作用中积累的,而⁴He 主要是地球内部放射性衰变的产物。通过对地壳、地幔岩石、火山气体以及温泉等地质体中氦同位素比值的研究,科学家可以推测地球内部的热流动、板块构造运动以及地幔源区特征。

氖 (Ne)

Ne-20, Ne-21, Ne-22

 不同同位素比例有助于区分大气源、地壳源和地幔源的氖,对地壳和地幔循环有示踪作用,也可用于了解太阳风注入和地球早期挥发性损失过程。Ne-20、Ne-21和Ne-22的质量数不同,它们在地球和宇宙环境中的相对丰度及其变化,对于研究地质过程和天体来源有着重要作用。例如,Ne-20和Ne-22的相对丰度比值(如20Ne/22Ne)可用来区分不同的氖来源,因为这些比例在地幔、大气和太阳风等不同环境中有所不同。

氩 (Ar)

Ar-36, Ar-38, Ar-40

 Ar-36同位素可以通过罕见的反应产生少量,例如36Cl的β -放射性衰变产生36Ar;Ar-38除了这些少量的产物,同位素36Ar和38Ar基本上在太阳系形成之前就已经在恒星中产生了(见参考资料)。Ar-40则分别来自于钙-40和钾-40衰变,这些同位素比值在地质年代测定、岩石成因分析、矿物冷却历史重建等方面至关重要。

氪 (Kr)

Kr-80, Kr-82, Kr-83, Kr-84

同位素比值对于识别不同来源的氪(如大气、地壳、地幔),帮助理解地球内部的深部过程,如板块俯冲和地幔对流等。

氙 (Xe)

Xe-124至Xe-136

 锕系和锕系以上放射性同位素的衰变产物提供了关于地球早期历史和太阳系形成的信息。氙同位素组成可用于区分不同地幔组分,如地壳成因和太阳风成分,也可以反映地球内外物质的交换过程。

总之,稀有气体同位素因其独特的地球化学行为和不同的起源途径,在地质年代学、地球动力学、太阳系早期历史等领域具有重要的示踪作用。

氩同位素内容属于《地球科学百科全书系列》

 氩(Ar)共有三种天然同位素,质量数分别为36、38和40。其中,36Ar和38Ar是稳定的,也就是说它们不具有放射性,而且它们并非通过放射性过程产生。具体来说,这两种同位素可以通过极为罕见的反应如36Cl的β-放射性衰变产生微量的36Ar。除了这些少量的生成途径外,36Ar和38Ar基本上是在太阳系形成之前就已经在恒星内部生成的。因此,它们主要源于原始物质,并携带着关于行星形成前后所发生的各种过程的信息。

氩-40虽然本身不具有放射性,但它是由钾的一种稀有同位素40K衰变而产生的。核合成模型显示,相较于36Ar和38Ar,40Ar在恒星内部的生成量极其微小(例如,40Ar/36Ar比例约为10^-4)。因此,地球上几乎所有的40Ar都是放射生成的。地球大气中含有0.934摩尔百分比的氩(干燥空气中),其中主要以40Ar为主。

参考资料:

https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-319-39312-4_206 



https://blog.sciencenet.cn/blog-3549522-1428440.html

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