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2006-04 三、 同位素年代学的基本原理 dN/dt -λN N N0 e-λt N0 N eλt Dr Neλt –N N eλt -1 D D0+N eλt -1 * 在十九世纪末，地球年龄的问题引起了很多热烈的争论。一方面，许多估计是1亿年或不到。但另一方面，很多科学家所赞成的数值要比这个估计大很多。引至较小年龄的推测主要来自物理学领域。 达尔文根据生物进化理认也对地球的年龄进行了估计。他在他的《物种起源》一书中曾这有这样的一段描述： 据w.汤普森的推断，地壳发生固结的时间，不会少于2千万年，或不会多于4亿年前，但可能也不少于9千8百万年，或不多于2亿年。这样大的差限，表明这些数据是何等令人怀疑；今后对于这个问题还须考虑到其他的因素。克罗尔先生估计从寒武纪到现在，经过约有6千万年；然而从冰期开始以来生物改变很少，这与寒武纪以来生物确实发生的许多大的变化相比较，6千万年似平乎太短了，而寒武纪前的1亿 4千万年时间又不能认为足以演化成在寒武纪已存在的各种各样的生物。 在1893年里德根据沉积速率的研究，计算出从寒武纪开始以来经历了6亿年。古德蔡尔德根据同样的计算得出7亿年。这个年龄已经很接近现在的寒武纪年龄的，但对漫长的前寒武纪，沉积速率法测无法研究。 * * 核素实例：氢有1H、2H、3H 3种原子，就是有3种核素，它们原子的核中分别有0、1、2个中子。 天然元素中有的有几种核素，叫做多核素元素。例如，氧元素有3种核素（16O、17O、 18O），锡元素有10多种核素，这些元素叫多核素元素。天然元素中有的只有1种核素，如23Na、19F等。这类元素叫单一核素元素。 核素跟元素的区别在于，核素不仅跟质子数有关，还跟中子数有关。因此，一种原子核就算一种核素。 核素的放射性是原子核的性质，它在原子核物理和放射化学中有广泛的应用。 例如，原子核里有6个质子和6个中子的碳原子，质量数是12，称为碳-12核素，或写成12C核素。原子核里有6个质子和7个中子的碳原子，质量数为13，称13C核素。氧元素有16O，17O，18O三种核素。 具有多种核素的元素称多核素元素。自然界仅有一种核素存在的元素称为单核素元素，如氦、氟、铝、钠等20种元素。质子数为偶数的元素，可有较多的稳定核素，一般不少于3个，而质子数为奇数的元素，通常只有一个稳定核素，从不会多于两个，这是由核子的结合能所决定的。 多核素元素中各核素互称同位素，因为它们处于周期表中同一位置上，化学性质基本相同，但核性质不同； 单核素元素没有同位素。 核素的质量即原子质量，总小于孤立质子、中子和电子的质量总和，在概念上也不等于质量数，在数值上除12C外均与质量数稍有不同。核素的质量是用质谱仪测定的，这种测定很先进，可测得7位或更多位有效数字。 * * * * * 稳定：应为天然 总量354，表1-9是352种 * * 同位素定年：举几个实例：Rb-Sr，Sm-Nd，U-Pb，Re-Os，Ar-Ar，包括岩石的、矿床的 示踪实例：H-O同位素例子 地质温度计：O同位素 矿产勘查：H-O同位素找矿实例，铅同位素打靶实例、铅同位素三维矢量的的找矿实例 朱炳泉、常向阳 环境监测：全球变化实例 钟乳石与石笋、雪、沉积柱西湖实例 * * * 提问： 地球的年龄是多少，是怎么测定的？ 谁知道地科学学院门前立的那花岗岩的年龄是怎么知道的？ 对于一块未年龄的岩石，你知道用什么方法测出它的年龄吗？ 你知道测定地质体年龄有何重要意义吗？ 在十九世纪末，地球年龄的问题引起了很多热烈的争论。一方面，许多估计是1亿年或不到。但另一方面，很多科学家所赞成的数值要比这个估计大很多。引至较小年龄的推测主要来自物理学领域。从太阳热的持续时间考虑，赫姆霍兹计算出一个2千2百万年的可能年龄。克尔文假定地球最初曾经熔融，估计需要2千万年一4亿年才会冷却到现存这样低的地表热流。G．H. 达尔文在他的月球可能从地球分离出去的研究中，得出一个5千7百万年的数值。地质学家乔利用海洋里钠的聚积速率，计算出海洋的年龄为8—9千万年。 据w.汤普森的推断，地竞发小间纤的出间，不会少于2千万年，或不会多于4亿年前，但可能也个少于9千8百万年，或不多于2亿年。这样大的差限，表明这些数据是何等令人怀疑；今后对于这个问题还须考虑到其他的因素。克罗尔先生估计从寒武纪到现在，经过约有6千万年；然而从冰期开始以来生物改变很少，这与寒武纪以来生物确实发生的许多大的变化相比较，6千万年似平乎太短了，而寒武纪前的1亿 4千万年时间又不能认为足以演化成在寒武纪已存在的各种各样的生物。 * GAMMA DECAY: Gamma emission occurs when an excited nucleus dec