在同位素地球化学研究中，二端元混合十分常见，例如地幔源与壳源二氧化碳混合、有机成因与无机成因天然气混合，以及不同来源地下水的混合。很多人容易认为，如果两个端元各占50%，那么混合后的δ值就是两个端元δ值的算术平均。实际上，这种处理只有在特定条件下才近似成立。

根本原因是，δ值不是某种同位素的含量，而是重、轻同位素比值相对于标准物质的相对偏差。例如δ¹³C反映的是样品中¹³C/¹²C相对于标准物质的变化程度。因此，物质发生混合时，真正遵循质量守恒的是¹³C和¹²C的数量，而不是δ值本身。

此外，两个端元即使在流体数量上各占50%，其中目标元素的浓度也可能相差很大。例如A、B两种气体各占一半，A中CO₂含量为10%，δ¹³C为−5‰；B中CO₂含量为90%，δ¹³C为−45‰。如果直接平均，得到−25‰。但实际上，混合体系中的碳绝大部分来自B端元，因此混合后的δ¹³C约为−41‰，明显更接近B端元。

所以，二端元混合计算的关键不是“两个端元各占多少”，而是两个端元分别贡献了多少目标元素。计算时应根据端元比例、目标元素浓度以及同位素组成进行质量守恒加权。只有当两个端元中目标元素浓度相同，而且混合比例相等时，混合后的δ值才可以近似看作两个δ值的算术平均。

因此，同位素混合问题的核心原则可以概括为一句话：δ值本身不守恒，元素和同位素的质量才守恒；先进行质量守恒，再计算δ值。

支持单位：