同位素

非傳統(tǒng)金屬穩(wěn)定同位素地球化學(xué)的研究是國際地學(xué)領(lǐng)域的新興熱點(diǎn)研究方向，近年來，隨著分析測試技術(shù)的突飛猛進(jìn)，穩(wěn)定同位素技術(shù)發(fā)展非常迅速[1-5]。成礦金屬元素“本身”同位素組成變化顯得尤為重要，它可以直接用來示蹤成礦金屬的來源及成礦過程，具有其他“間接”同位素不可替代的作用，因此，得到越來越多礦床學(xué)家的持續(xù)關(guān)注[6-9]。目前，成礦元素同位素如Fe、Cu、Zn、Mo、Sb、Sn、Ag 等元素同位素均被應(yīng)用于礦床學(xué)的研究并取得了豐碩的成果，不斷地更新著人們對于金

種以前未知的鈾同位素——鈾-241，其原子序數(shù)為92，質(zhì)量為241，半衰期可能只有40 分鐘，這是自1979 年以來科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)富含中子的鈾同位素。研究小組指出，其研究方法可用來進(jìn)一步了解其他重元素的同位素，也有望發(fā)現(xiàn)新同位素。相關(guān)研究刊發(fā)于最新一期《物理評論快報》雜志。

）1.鋇元素及同位素地球化學(xué)特征Davy最早于1808年發(fā)現(xiàn)鋇元素（Barium），鋇的原子序數(shù)為56，價電子組態(tài)為6s2，位于第六周期第二主族，Eugster根據(jù)C12=12的同位素重量標(biāo)準(zhǔn)計算出Ba的原子質(zhì)量為137.327μ。Ba有0價和正二價，自然界中以Ba2+的形式存在。Ba的離子半徑是（1.34?），幾乎和K（1.33?）相似。大多數(shù)鋇鹽雖難溶于水，如Ba（SO4）2的Ksp=1.1×10-10，但在升溫、缺氧以及微生物作用下難溶性鋇鹽可能會出

計算機(jī)成圖法、同位素示蹤法等方法[6-7]。相比于幾種其他方法，同位素示蹤法所需樣品數(shù)量較少，計算簡單，能夠較好地分辨各種來源的占比。非傳統(tǒng)同位素是相對C、H、O、S等傳統(tǒng)同位素而言的，例如Hg、Zn、Cu等同位素。隨著同位素質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，以及多采收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)的應(yīng)用，促進(jìn)了這些非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素在土壤重金屬源解析中的應(yīng)用。同位素示蹤法利用不同污染源中重金屬同位素比值的差異性進(jìn)而識別各污染源及相應(yīng)的貢獻(xiàn)率。由于同位素具有不

展，非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素地球化學(xué)在分析方法、理論方法和實(shí)驗(yàn)方法3個方面已經(jīng)漸近成熟[1-10]。特別是Fe同位素在天體地球化學(xué)[11-14]、高溫地球化學(xué)[15-18]、低溫地球化學(xué)[19-22]和生物地球化學(xué)[23]中的重要應(yīng)用[24-26]。大洋玄武巖樣品在地球上覆蓋范圍廣、形成過程簡單、研究程度較高、受后期地質(zhì)作用改造程度低。因此，大洋玄武巖樣品是研究高溫巖漿作用過程中Fe同位素分餾的極佳樣品，也是研究更為復(fù)雜巖石和地質(zhì)作用過程中Fe同位素分餾的基礎(chǔ)。近

引 言長久以來同位素在以核工業(yè)為主的各種工業(yè)生產(chǎn)中受到重視， 并日益廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)[1]、 生物[2]、 醫(yī)療[3]等領(lǐng)域， 推動著相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展。 早在“曼哈頓計劃”時期， 光譜法就承擔(dān)了核同位素分析的重要工作， 對于核工業(yè)的發(fā)展有著重要的推動作用[4]。熱電離質(zhì)譜(thermal ionization mass spectrometry, TIMS)、 多接收杯電感耦合等離子體質(zhì)譜(multi-collector inductively coup

循環(huán)的金屬穩(wěn)定同位素示蹤在大多數(shù)地質(zhì)歷史時期，二氧化碳都是最重要的溫室氣體。因此，俯沖帶碳的循環(huán)對地質(zhì)歷史時期大氣的二氧化碳濃度及氣候(溫度)變化具有重要調(diào)節(jié)作用。地表的碳通過板塊俯沖進(jìn)入地幔，其中70%～80%是以碳酸鹽的形式賦存于沉積物、蝕變洋殼和橄欖巖中(Clift, 2017; Plank and Manning, 2019)。鈣(Ca)和鎂(Mg)是碳酸鹽中最常見的兩個金屬元素，而鋅(Zn)則以微量元素的形式(通常為10n×10-6)存在于碳酸鹽

坦, 劉盛遨鋅同位素地球化學(xué)及應(yīng)用研究進(jìn)展馬 蕾, 李丹丹*, 呂逸文, 王 勛, 王澤洲, 李孟倫, 楊 春, 瞿瑗汝, 舒梓坦, 劉盛遨(中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100083)隨著化學(xué)純化技術(shù)的提高及質(zhì)譜儀的開發(fā)與應(yīng)用, 鋅同位素已成為近年來非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素地球化學(xué)的一個研究熱點(diǎn), 人們對鋅同位素地球化學(xué)的認(rèn)識隨著研究的深入有了極大提高。本文對鋅同位素地球化學(xué)進(jìn)行了全面的綜述, 追蹤了鋅同位素在地學(xué)領(lǐng)域最新的研究

芳, 張兆峰鈣同位素在高溫地質(zhì)過程中的應(yīng)用及前景羅澤彬1,3, 凌明星2*, 安亞軍1, 劉 芳1, 張兆峰1(1. 中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510640; 2. 東華理工大學(xué) 核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江西 南昌 330013; 3. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)制約高溫過程中Ca同位素研究的因素主要有分析技術(shù)、儲庫端元和分餾機(jī)理。隨著質(zhì)譜的發(fā)展和雙稀釋劑的應(yīng)用, 分析技術(shù)已經(jīng)能很好地滿足

面的觀察。1 同位素示蹤技術(shù)的基本原理不同同位素在相同元素中，由于其原子質(zhì)量存在差異，因此就具備不同的熱力學(xué)性質(zhì)。在該因素的影響下，同位素的物理、化學(xué)作用也就不同，進(jìn)而形成同位素分餾[1]。目前，同位素分餾主要分為如下兩種類型：第一種是熱力學(xué)平衡分餾，是指能夠和同位素發(fā)生熱力學(xué)平衡交換反應(yīng)的相關(guān)同位素分餾。方程式如下。式中：h、k——Plank與Boltzmann的常數(shù)；T——絕對溫度；M、M＊——輕重同位素的質(zhì)量；aA、aB——分子XnA、XmB中交換原

0311 Mg同位素簡介Mg是地球上第四豐富的元素，主要（>99%）存在于地幔中，是地幔礦物（橄欖石和輝石）的重要組成元素。在地殼中，Mg主要存在于輝石、角閃石和云母等礦物中。在Mg的3個穩(wěn)定同位素中（24Mg、25Mg和26Mg），26Mg和24Mg間質(zhì)量較大（~8%[1]），這說明Mg同位素可以很好示蹤地質(zhì)演化過程。最近，隨著多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICPMS）的應(yīng)用普及[2]，Mg同位素測試精度可達(dá)0.1‰（2SD）或更高[3-5]。Mg

特點(diǎn)，使得Mo同位素組成的高精度測量成為可能。Mo同位素的研究也廣泛發(fā)展起來，并成為近年來發(fā)展起來的穩(wěn)定金屬同位素（非傳統(tǒng)）地球化學(xué)的熱點(diǎn)，可用來示蹤各種地質(zhì)過程：古環(huán)境演化（周煉等，2008）、成礦物質(zhì)來源（宋世明等，2011）、海洋Mo的循環(huán)（溫漢捷等，2010；劉潔等，2015）等。1 Mo同位素地球化學(xué)特征Mo有7種穩(wěn)定同位素：92Mo（14.84%）、94Mo（9.25%）、95Mo（15.92%）、96Mo（16.68%）、97Mo（9.56%

程中所含要素及同位素遷移、堆積與散布規(guī)律來進(jìn)行相關(guān)研究，同時這方面研究也廣泛運(yùn)用在恢復(fù)水體的古溫度，鹽度和堆積物成礦作用方面，最為特別的就是對沉積礦物中C和O同位素的分析研究。本文主要是歸納和總結(jié)前人在運(yùn)用C和O穩(wěn)定同位素進(jìn)行古沉積環(huán)境的研究及運(yùn)用的研究成果。1 研究方法不同元素的同位素在自然界中的組成相對豐度有著很大的差別，這也使得我們無法較為直觀地觀察到同位素組成的變化。所以在實(shí)際的研究工作中，我們通常采用相對測量的方法進(jìn)行研究工作，即將各樣品的同位素

常使用元素碳的同位素“碳14”來測定古生物的年代。近期中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)黃方教授課題組研究發(fā)現(xiàn)，可以通過另一種化學(xué)元素鍶的同位素組成來追蹤判斷中華絨螯蟹的真實(shí)地理起源，識破用“洗澡蟹”冒充陽澄湖大閘蟹等市場欺詐行為。同一類化學(xué)元素可以有多種“同位素”，它們原子核中的質(zhì)子數(shù)量相同，而中子的數(shù)量卻不同。比如元素碳有多種同位素，其中擁有6 個質(zhì)子和8 個中子的“碳14”可被用于考古，人們通過檢測古生物體內(nèi)的碳14 含量，來推算它的死亡年代。同位素也可以用作“特征指

9)表面熱電離同位素稀釋質(zhì)譜法(ID-TIMS)利用熱電離質(zhì)譜精密測量同位素豐度比的能力，與同位素稀釋技術(shù)相結(jié)合，將對元素濃度的化學(xué)分析轉(zhuǎn)化為對元素同位素的豐度測量, 是國際公認(rèn)的基準(zhǔn)方法之一[1]。其具有以下優(yōu)勢：1)精度高，熱電離質(zhì)譜法測量同位素豐度比的測量精密度優(yōu)于0.01%，廣泛應(yīng)用于同位素地質(zhì)學(xué)、同位素地球化學(xué)、核科學(xué)和核工業(yè)、同位素豐度和原子量測定；2) 實(shí)驗(yàn)過程中不需要對被測元素做定量回收[2]。近年來，ID-TIMS法的應(yīng)用越來越廣泛，涉及

的“嫦娥四號”同位素能源供給實(shí)現(xiàn)了新突破：采用同位素溫差發(fā)電與熱電利用相結(jié)合的供能方式。這是一種什么樣的能源技術(shù)？有何獨(dú)到之處？記者就此專訪了我國同位素能源專家、中國原子能科學(xué)研究院同位素研究所研究員蔡善鈺。衰變能為太空探索提供自持能源“同位素熱源和同位素電源統(tǒng)稱為同位素能源。這類能源來自放射性同位素衰變時產(chǎn)生的‘衰變能’”。蔡善鈺告訴記者，衰變能與裂變能、聚變能，構(gòu)成了核能利用三大途經(jīng)。與裂變能、聚變能相比，衰變能能量要小得多，但用于月球探測和深空探索卻

610059）同位素地球化學(xué)作為地球化學(xué)的一個重要分支，在研究天然物質(zhì)中同位素演化規(guī)律、地質(zhì)演化事件定年等方面發(fā)揮巨大作用。隨著同位素地球化學(xué)分析方法的開發(fā)和應(yīng)用以及同位素測試儀器和技術(shù)的改進(jìn)和革新，諸多以前無法研究的樣品，現(xiàn)在通過實(shí)驗(yàn)，也可以得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)與信息，極大的拓寬了同位素地球化學(xué)研究內(nèi)容［1］，作為新興技術(shù)之一的鐵同位素，其組成為氧化還原條件、成礦作用等重大理論和應(yīng)用提供新的認(rèn)識，根據(jù)同位素的組成與顯著分餾規(guī)律，能夠示蹤巖漿形成過程時物化條件和

河流不同來源的同位素組成2.1 大氣沉降2.2 硝態(tài)氮肥2.3 污水和糞便2.4 土壤有機(jī)氮2.5 化肥和降水中的圖 不同來源硝酸鹽δ18O與δ15N值域范圍Fig. Range of δ18O and δ15N values in the nitrates from different sources穩(wěn)定同位素組成(δ)通常采用相對測量法進(jìn)行測定，定義為待測樣品穩(wěn)定同位素的比值(Rsample)相對于標(biāo)準(zhǔn)樣品同位素比值(Rstandard)的千分之偏差，

300180)同位素分為放射性同位素和穩(wěn)定同位素。穩(wěn)定而不具有放射性的同位素叫做穩(wěn)定同位素。然而即使是所謂的穩(wěn)定同位素，它們也進(jìn)行衰變，只是衰變的半衰期非常大，有的穩(wěn)定同位素核的半衰期甚至超過了1024年。因此，一般把半衰期超過109年的同位素稱作穩(wěn)定同位素[1]。穩(wěn)定同位素應(yīng)用是核技術(shù)應(yīng)用的重要方向之一，穩(wěn)定同位素被廣泛應(yīng)用于核能、公共安全、環(huán)境、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及基礎(chǔ)科研等各個領(lǐng)域。隨著穩(wěn)定同位素分離技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)定同位素甚至是極高豐度的穩(wěn)定同位素的

1 期刊概況《同位素》(以下簡稱本刊)屬于中文科技核心期刊。1988年，在肖倫先生的建議和推動下，中國核學(xué)會同位素分會創(chuàng)辦了《同位素》期刊，肖倫先生為第一任主編。肖倫是我國放射性同位素事業(yè)的奠基人和開創(chuàng)者。1955年回國后為開創(chuàng)和發(fā)展我國同位素事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。1958年在肖倫的親自指導(dǎo)和參與下，我國首次成功試制出33種堆照放射性同位素，開創(chuàng)了我國生產(chǎn)、應(yīng)用放射性核素的新紀(jì)元。肖倫先生以三個A類新放射性同位素的發(fā)現(xiàn)等成就享譽(yù)當(dāng)年美國化學(xué)界，并被載入《美國

138000）同位素及同位素發(fā)生器原理與使用王維民（大慶鉆探工程公司測井公司，吉林松原 138000）隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，放射性核素的使用越來越多，幾乎涉及到我們生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，如何高效、安全的使用放射性核素，是我們必須所面對的主要問題。在放射性核素使用過程中，操作人員的身體健康、安全使用、核素對環(huán)境的污染是我們工作的重中之重。如何做到對人傷害最小，對環(huán)境污染最小，人們在生產(chǎn)生活中發(fā)現(xiàn)了放射性同位素。放射性核素；放射性同位素；半衰期1 放射性

云云，曹慶一汞同位素自然庫存研究進(jìn)展李春輝1,2，汪婷1，梁漢東1,2*，施云云1，曹慶一11. 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）//煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2. 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083汞同位素自然庫存作為對汞污染源進(jìn)行準(zhǔn)確示蹤的基礎(chǔ)，對其進(jìn)行完善仍是汞同位素研究領(lǐng)域的工作重點(diǎn)。汞存在7種穩(wěn)定同位素且兼具質(zhì)量分餾和非質(zhì)量分餾效應(yīng)，通過汞同位素對污染源、汞遷移轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行示蹤成為理想途徑。庫存數(shù)據(jù)作為

： 中國核學(xué)會同位素分會國家同位素工程技術(shù)研究中心上海穩(wěn)定性同位素工程技術(shù)中心大會背景：同位素技術(shù)的進(jìn)步在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，科學(xué)工作者對同位素的研究和應(yīng)用已取得了令人矚目的成就。迄今為止，同位素技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)及地質(zhì)考古等領(lǐng)域。為了總結(jié)兩年來同位素在制備和應(yīng)用方面的一些最新進(jìn)展，我們組織召開了"2017第四屆全國穩(wěn)定同位素制備與應(yīng)用技術(shù)交流會"。大會旨在通過開展同位素技術(shù)交流，把握國內(nèi)外同位素

10000)鍶同位素的研究及其應(yīng)用蔡鵬程(成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610000)隨著鍶同位素研究的不斷發(fā)展，本文主要對近些年鍶同位素在地層學(xué)、沉積學(xué)、考古學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用作出綜述，同時對運(yùn)用過程中的誤區(qū)和難點(diǎn)做出了總結(jié)。相信在不久的將來，鍶同位素的應(yīng)用還會更加的廣泛。鍶同位素;應(yīng)用;難點(diǎn)1 鍶同位素的地球化學(xué)特征（1）在實(shí)際研究中，我們通常用87Sr/86Sr的比值來代表鍶同位素的組成。（2）由于鍶同位素非常穩(wěn)定，所以不易發(fā)生同位素分餾作用，

330013）同位素地球化學(xué)中H、O同位素應(yīng)用的探討鄧聲保*（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西南昌330013）同位素地球化學(xué)是研究自然體系中同位素的組成、豐度及在自然作用中分餾和衰變規(guī)律的科學(xué)。在對礦床的研究中，成礦流體的來源，都會用到同位素的方法用于示蹤，探討源區(qū)，例如用到氫的同位素組成δD和氧的同位素組成δ18O來判別來源處，看是來源于大氣降水、巖漿水還是變質(zhì)水，或者共同混合作用的結(jié)果。概述了同位素的概念，論述氫氧同位素的分餾影響因素，可以給后來研究者

100029）同位素稀釋法是國際公認(rèn)的基準(zhǔn)方法之一，在同位素地質(zhì)年代學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用，其獨(dú)特的優(yōu)勢有：（1）精度高，比現(xiàn)有化學(xué)分析方法測量結(jié)果高出1～2個數(shù)量級；（2）實(shí)驗(yàn)過程中不需要對被測元素做定量回收；（3）在一些測年方法中，如Rb-Sr法，樣品中Sr的同位素比值與Sr濃度測定能夠在一次質(zhì)譜分析中同時完成，這樣能節(jié)省工作量，提高分析效率。褚祝銀等［1，3-4］對稀釋法測定同位素組成的計算方法和樣品-稀釋劑混合樣測量過程中質(zhì)量分餾效應(yīng)的校正方法進(jìn)行了較

異。同種元素的同位素之間盡管只是中子數(shù)不一樣，但對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響卻不容忽視。中學(xué)教材在描述純凈物時[1]，認(rèn)為同種物質(zhì)組成的是純凈物(pure substance)，包括單質(zhì)和化合物，如氫氣、氧氣、氯酸鉀等，由此還推斷：純凈物具有固定的組成和性質(zhì)，包括具有固定的結(jié)構(gòu)參數(shù)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度和反應(yīng)性能等。但在科學(xué)昌盛的今天，對同位素之間在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的差異進(jìn)行研究的技術(shù)和手段層出不窮，將單質(zhì)或化合物籠統(tǒng)地作為純凈物來對待有很多不足。本文將從不同角度闡述同

準(zhǔn)研究》中的“同位素豐度基準(zhǔn)的研究“課題，不久前通過國家質(zhì)檢總局組織的專家驗(yàn)收。該課題形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的同位素計量基標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了我國同位素豐度基準(zhǔn)研究空白，建立了鋅、釤、硒、鎘、鐿5種元素的同位素基準(zhǔn)測量方法，研制了鋅、釤、硒、鎘4種元素同位素系列基準(zhǔn)物質(zhì)共計152種、系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)共計50種，測定了硒、鐿的原子量。元素的同位素組成被認(rèn)為是其特有“指紋”。中國計量科學(xué)研究院聯(lián)合中科院地質(zhì)與地球物理研究所等3家單位開展同位素豐度基準(zhǔn)研究，在國際上首次在寬

《同位素》雜志是中國核學(xué)會同位素分會主辦的專業(yè)會志,也是國內(nèi)唯一一本同位素專業(yè)雜志?？飫?chuàng)刊于1988年,由中國原子能科學(xué)研究院承辦?？镆詣?chuàng)新與實(shí)用并重為特點(diǎn),在內(nèi)容上力求能全面反映同位素技術(shù)的發(fā)展及其在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中應(yīng)用的理論與實(shí)踐。主要欄目有：綜/評述、同位素及放射源、放射性藥物與標(biāo)記化合物、放射性同位素技術(shù)應(yīng)用、穩(wěn)定同位素制備及應(yīng)用?，F(xiàn)開始2012年征訂工作,具體事項(xiàng)如下：定 價：每期15.00 元,全年60.00 元。訂閱辦法：銀行或郵局匯款。

-MS測量Ru同位素豐度比值的質(zhì)量歧視校正常志遠(yuǎn),張繼龍,姜小燕,趙永剛(中國原子能科學(xué)研究院放射化學(xué)研究所,北京 102413)采用MC-ICP-MS測量Ru同位素豐度比時,存在較大的質(zhì)量偏倚。利用Isoprobe MC-ICP-MS測量了RuCl3中Ru同位素豐度比值,并利用冪、指數(shù)以及通用冪校正規(guī)律(GPL)對Ru同位素豐度比值測量的質(zhì)量偏倚進(jìn)行了校正。結(jié)果表明,以100Ru/102Ru、104Ru/102Ru作為內(nèi)標(biāo),采用 GPL校正質(zhì)量偏倚,得到