碳同位素组成特征及其在地质中的应用.doc

PAGE  同位素地球化学  目 录  TOC \o 1-3 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc372569097 一、碳的同位素组成及其特征  PAGEREF _Toc372569097 \h 1  HYPERLINK \l _Toc372569098 1.碳同位素组成  PAGEREF _Toc372569098 \h 1  HYPERLINK \l _Toc372569099 Ⅰ、碳的同位素丰度  PAGEREF _Toc372569099 \h 1  HYPERLINK \l _Toc372569100 Ⅱ、碳的同位素比值（R）  PAGEREF _Toc372569100 \h 1  HYPERLINK \l _Toc372569101 Ⅲ、δ值  PAGEREF _Toc372569101 \h 2  HYPERLINK \l _Toc372569102 2.碳同位素组成的特征  PAGEREF _Toc372569102 \h 2  HYPERLINK \l _Toc372569103 Ⅰ.交换平衡分馏  PAGEREF _Toc372569103 \h 2  HYPERLINK \l _Toc372569104 Ⅱ.动力分馏  PAGEREF _Toc372569104 \h 3  HYPERLINK \l _Toc372569105 Ⅲ.地质体中碳同位素组成特征  PAGEREF _Toc372569105 \h 4  HYPERLINK \l _Toc372569106 二、碳同位素在地质科学研究中的应用  PAGEREF _Toc372569106 \h 8  HYPERLINK \l _Toc372569107 1. 碳同位素地温计  PAGEREF _Toc372569107 \h 8  HYPERLINK \l _Toc372569108 2．有机矿产的分类对比及其性质的确定  PAGEREF _Toc372569108 \h 9  HYPERLINK \l _Toc372569109 Ⅰ.煤  PAGEREF _Toc372569109 \h 9  HYPERLINK \l _Toc372569110 Ⅱ.石油  PAGEREF _Toc372569110 \h 9  HYPERLINK \l _Toc372569111 Ⅲ. 天然气  PAGEREF _Toc372569111 \h 11   PAGE \* MERGEFORMAT 13  PAGE \* MERGEFORMAT 1 碳同位素组成特征及其在地质科研中的应用 一、碳的同位素组成及其特征 1.碳同位素组成 碳在地球上是作为一种微量元素出现的，但分布广泛，在地质历史中有着重要作用。碳的原子序数为6 ，原子量为12.011，属元素周期表第二周期ⅣA族。碳在地壳中的丰度为2000×10-6，是一个比???次要的微量元素。在地球表面的大气圈、生物圈和水圈中，碳是最常见的元素之一，是地球上各种生命物质的基本成分馏。碳既可以呈固态形式存在，又能以液态和气态形式出现。它既广泛分馏布于地球表面的各层圈中，也能在地壳甚至地幔中存在。总之，碳可呈多种形式存在于自然界中。在有机物质和煤、石油中，以还原碳的形式存在，在二氧化碳气体和水溶液中，以氧化碳形式出现。碳还可呈自然元素形式出现在某些岩石中（如金刚石和石墨）。一般用同位素丰度、同位素比值和δ值来表示同位素的组成。 Ⅰ、碳的同位素丰度 同位素丰度指同位素原子在元素总原子数中所占的百分比，自然界中的碳有2个稳定同位素：12C和13C。习惯采用的平均丰度值分别为98.90%和1.10%。由此可见，在自然界中碳原子主要主要是以12C的形式存在。另外碳还有一个放射性同位素14C ，半衰期为5730a。放射性14C的研究，目前已发展成为一种独立的同位素地质年代学测定方法，主要应用于考古学和近代沉积物的年龄测定。适合用于作碳稳定同位素分馏析的样品包括：石墨、金刚石等自然碳矿物，方解石、文石、白云石、菱铁矿、菱锰矿等碳酸盐矿物；石灰岩、白云岩、大理岩等全岩样品；各种矿物包裹体中的CO2和CH4气体以及石油、天然气及有机物质中的含碳组分馏等。 Ⅱ、碳的同位素比值（R） 同位素比值R=一种同位素丰度/另一种同位素丰度 对于非放射性成因稳定同位素比值： R=重同位素丰度/轻同位素丰度 由此可见，碳的同位素比值R=1.1%/98.9%=0.011 Ⅲ、δ值