同位素地球化学  070902M04001H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:李献华,朱祥坤,储雪蕾
授课时间: 星期一,第2、3、4 节
授课地点: 教二楼205
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12
授课时间: 星期五,第2、3、4 节
授课地点: 教二楼205
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12
授课时间: 星期六,第2、3、4 节
授课地点: 教二楼205
授课周次: 10
课程编号: 070902M04001H 课时: 60 学分: 4.00
课程属性: 专业核心课 主讲教师:李献华,朱祥坤,储雪蕾 助教:孙金凤
英文名称: Isotope Geochemistry 召集人:

教学目的、要求

本课程为地球化学、矿物学岩石学矿床学等专业硕士、博士研究生的专业基础课。通过本课程的学习,使学生掌握放射性同位素地质年代学原理;熟悉传统和非传统稳定同位素及放射成因同位素地球化学的基础知识,以及它们在地球科学研究上的应用;了解主要同位素定年和常用的传统、非传统同位素的研究方法。为解决地球演化、地质事件与年代、岩石成因、资源环境等方面的重要问题打好基础。

预修课程

高等数学、无机化学、物理化学、矿物学、岩石学、元素地球化学

教 材

Faure, G., Mensing, T.M., 2005. Isotopes: Principles and Applications (3rd Edition)
Hoefs J., 2009. Stable Isotope Geochemistry (6th edition). Springer.
Johnson, C., Beard, B., Albarède, F., 2004. Geochemistry of Non-Traditional Stable Isotopes, Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 55, Mineralogical Society of America.

主要内容

第一篇	放射性同位素地质年代学与地球化学 (21学时)
第一章	放射性衰变定律及同位素地质年代学基本原理 (1学时) 
放射性同位素衰变,半衰期,放射性衰变方程,等时线
第二章	K-Ar与Ar-Ar法 (2学时) 
K-Ar衰变体系与同位素定年,Ar-Ar定年技术,坪年龄与等时线年龄,过剩氩、热年代学
第三章	Rb-Sr法 (1.5学时)
Rb-Sr衰变体系与定年方程,海水Sr同位素演化
第四章	Sm-Nd法 (1.5学时)
Sm-Nd衰变体系与定年方程,Nd模式年龄
第五章	U-Th-Pb法 (3学时)
U、Th衰变链与U-Pb、Th-Pb法定年,谐和年龄与U-Pb谐和图,微区原位U-Pb同位素定年技术
第六章	Re-Os法 (1.5学时)
Re-Os衰变体系与同位素定年,Os模式年龄与岩石圈地幔定年
第七章	Lu-Hf法 (1.5学时)
Lu-Hf衰变体系与同位素定年,Hf模式年龄
第八章	地质作用的同位素定年 (6学时)
岩浆岩形成年龄的测定、变质岩形成年龄的测定、沉积岩与地层年龄测定,金属矿床形成年龄的测定
第九章	岩石成因与壳幔演化的放射性同位素地球化学研究 (3学时)
地壳与地幔主要储库的同位素组成、二元混合体系的同位素示踪、结晶分异-同化混染模式

第二篇	稳定同位素地球化学 (21学时)
第十章	稳定同位素基础 (3学时) 
稳定同位素、同位素簇、同位素效应、同位素比值、同位素分馏、同位素分馏系数、δ值和稳定同位素的国际标准
第十一章	 稳定同位素研究方法 (2学时)
地质样品和制备、常规的离线方法、在线和原位同位素分析、质谱分析与数据处理
第十二章	 同位素分馏机理 (4学时)
同位素交换反应与平衡分馏、同位素平衡分馏系数与温度、同位素地质温度计原理;反应速度与同位素动力分馏、地质与生物过程中的动力学分馏;非质量相关同位素分馏
第十三章	 氢、氧同位素地球化学 (4.5学时)
自然界中丰度和分布,同位素分馏机制与地质温度计,大气降水与水循环,在火成岩、沉积岩、变质岩、热液矿床中的应用
第十四章	 碳、硫同位素地球化学 (4.5学时)
自然界中丰度和分布,同位素分馏机制与地质温度计,在火成岩、沉积岩、变质岩、热液矿床中的应用,碳和硫的生物地球化学循环
第十五章	 稳定同位素研究的新领域 (3学时)
17O的非质量相关氧同位素分馏及应用,33S和 36S的非质量相关硫同位素分馏及应用,clumped isotope原理、分析技术和地质温度计研究现状

第三篇	非传统稳定同位素地球化学 (18学时)

第十六章	 基本概念与测试方法(1学时)
历史回顾、基本概念、测试方法简介
第十七章	 锂、镁同位素地球化学 (2学时)
锂、镁的地球化学性质,锂、镁同位素在自然界中的分布,锂、镁同位素的主要分馏过程,应用举例 
第十八章	 铬、铁、钼同位素地球化学 (3学时)
铬、铁、钼的地球化学性质,铬、铁、钼同位素在自然界中的分布,铬、铁、钼同位素的主要分馏过程,应用举例 
第十九章	 铜、锌、汞同位素地球化学 (3学时)
铜、锌、汞的地球化学性质,铜、锌、汞同位素在自然界中的分布,铜、锌、汞同位素的主要分馏过程;应用举例 
第二十章	 非传统稳定同位素在若干重大地学问题中的应用 (6学时)
1、非传统稳定同位素在宇宙化学研究中的应用
2、非传统稳定同位素在地幔研究中的应用
3、非传统稳定同位素在前寒武纪环境演化研究中的应用
4、非传统稳定同位素在矿床研究中的应用

第二十一章 总结与展望 (3学时)
非传统稳定同位素分馏理论与过程;非传统稳定同位素研究方法;非传统稳定同位素研究发展展望

参考文献

W.M. White, Geochemistry. 2013 (自由网络版)
郑永飞、陈江峰, 1998. 稳定同位素地球化学. 科学出版社, 北京
陈道公、支霞臣、杨海涛编,高等地球化学(第二版),中国科学技术大学出版社,2007