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绪论1

第一篇 同位素地球化学基本原理3

第一章 同位素分馏理论基础3

第一节 基本概念3

一、同位素基本概念3

二、常用标准样品及其值的换算4

第二节 同位素分馏效应4

一、热力学同位素分馏5

二、动力学同位素分馏8

三、同位素分馏效应的主要制约因素14

第三节 同位素分馏理论计算17

一、同位素物理化学性质17

二、同位素零点能、振动频率与光谱位移研究18

三、增量法的原理及计算25

第四节 氢、氧元素的同位素分馏机理30

一、氢、氧元素的地球化学性质30

二、氢、氧同位素分馏机理31

三、氧同位素交换速度计算35

第五节 碳、硫元素的地球化学性质及同位素分馏机理37

一、碳、硫元素的地球化学性质37

二、碳同位素分馏机理38

三、硫同位素分馏机理42

四、硫同位素交换反应速度45

第二章 放射性同位素及其演化48

第一节 基本概念48

一、放射性基本概念48

二、放射性同位素衰变定律48

三、放射性平衡49

四、常用标准样品49

五、地幔、地壳物质的平均同位素组成50

第二节 铷同位素衰变及锶同位素演化51

一、铷、锶地球化学性质及同位素组成51

二、锶同位素演化52

第三节 钐同位素衰变及钕同位素演化53

一、钐、钕地球化学性质及同位素组成53

二、Nd同位素演化54

第四节 铀、钍同位素衰变及铅同位素演化55

一、铀、钍、铅的地球化学性质55

二、铅的分类与铅同位素演化55

第五节 稀有气体同位素57

一、地球化学性质及同位素类型57

二、放射成因及核反应机理和天然物质的同位素组成58

参考文献61

第二篇 天体、大气圈、生物圈、海洋和大气降水的同位素组成67

第三章 天体、大气圈、生物圈67

第一节 天体物质的同位素组成67

一、陨石67

二、月球物质73

第二节 大气圈的同位素组成76

一、大气主要组分的稳定同位素组成76

二、大气圈的14C78

第三节 生物圈的同位素组成81

一、生物的碳同位素组成81

二、生物的氢同位素组成83

三、硫同位素84

四、氮、氧同位素85

第四章 海水、大气降水的同位素组成86

第一节 海水同位素组成86

一、海水氢、氧同位素的分布特征86

二、海水同位素组成和盐度之间的相关关系87

三、影响海水同位素组成的主要因素87

四、地质时期海水的同位素组成88

第二节 大气降水的同位素组成及同位素效应88

一、大气降水的氢氧同位素组成88

二、大气降水的同位素效应91

三、雪的同位素分布特征96

第三节 大气降水中的氚98

一、氚的来源及迁移98

二、大气降水中的氚同位素效应及其在天然水体中的分布99

参考文献101

第三篇 岩石圈的同位素研究104

第五章 岩浆岩及岩浆作用104

第一节 岩浆岩的同位素组成104

一、超基性岩104

二、基性岩105

三、中性岩107

四、酸性岩（花岗岩类）107

五、内生水的同位素组成111

第二节 岩浆作用与同位素演化112

一、岩浆混合作用112

二、岩浆结晶分异作用117

三、岩浆岩与大气降水的同位素交换119

第六章 沉积岩及沉积作用121

第一节 主要沉积物的同位素演化121

一、碎屑沉积物121

二、化学风化沉积物121

三、化学沉积物123

第二节 海相化学沉积物的同位素时代效应与地质灾变事件125

一、海相碳酸盐的碳、氧同位素时代效应125

二、海相蒸发岩的硫同位素时代效应127

第三节 锶同位素地层学128

一、海相沉积物中锶同位素研究的基础128

二、海洋锶的来源及同位素均一化130

三、制约海洋锶同位素变化的主要因素132

四、海洋Sr同位素组成长期变化的模拟计算134

五、锶同位素地层学136

第七章 变质岩及变质作用140

第一节 变质岩的同位素组成及分馏效应140

一、变质岩的同位素组成140

二、变质流体及变质温度143

第二节 接触变质作用145

一、热接触变质岩145

二、接触交代变质作用146

第三节 区域变质作用148

一、区域变质岩的同位素变化特点148

二、变质岩原岩性质的确定148

三、变质流体来源的确定150

四、变质温度151

参考文献151

第四篇 矿床同位素地球化学157

第八章 矿床同位素的研究方法157

第一节 成矿物质来源的确定157

一、硫源的确定157

二、铅源的确定163

第二节 成矿溶液来源的确定174

一、成矿溶液的氢、氧同位素组成175

二、不同类型成矿溶液的矿床同位素特征175

第三节 成矿物理化学条件的确定184

一、成矿温度的确定184

二、成矿热液体系中的氧逸度、酸碱度与同位素组成186

第九章 主要矿床类型的同位素地球化学特征190

第一节 岩浆型矿床190

一、与超基性、基性岩浆有关的Cu、Ni矿床190

二、花岗岩型岩浆矿床191

三、斑岩型矿床193

四、火山成因矿床195

第二节 变质型矿床198

一、同位素组成特点198

二、矽卡岩型矿床198

三、变质作用导致同位素均一化的矿床200

第三节 沉积型或沉积-改造型矿床201

一、矿床同位素组成的主要特点201

二、沉积型矿床201

三、沉积-改造型矿床203

四、同生分散沉积、变质型层控矿床205

参考文献206

第五篇 同位素水文地球化学209

第十章 地表水体的同位素组成209

第一节 河水209

一、河水的同位素组成209

二、同位素在河水研究中的应用212

第二节 湖泊216

一、湖泊水的同位素组成216

二、同位素在湖泊研究中的应用220

第三节 冰川径流221

一、冰川径流的水源组成及同位素定量计算221

二、冰川径流的研究222

第十一章 地下水的同位素组成224

第一节 包气带及干旱地带水的补给224

一、包气带中水的补给224

二、干旱地带水的补给226

第二节 含水层的补给226

一、大气降水的补给227

二、河流的补给228

三、湖泊对地下水的补给230

四、承压含水层的相互补给231

第三节 裂隙岩溶水232

一、裂隙水232

二、岩溶水233

第四节 古水的同位素研究237

一、承压和非承压含水层的古水237

二、建造水239

三、地下水盐度源的研究241

四、地下水溶解无机碳及其对14C浓度的影响243

第五节 地热水的同位素研究245

一、地热水的氢、氧同位素特征245

二、地热水中水溶矿物质的同位素组成249

第六节 区域水文地质研究254

一、Florida含水层254

二、Edwards含水层256

第十二章 地下水的氘过量参数演化258

第一节 大气降水、地表径流的氘过量参数258

一、大气降水氘过量参数258

二、地表径流的氘过量参数258

第二节 地下水的氘过量参数演化259

一、地下水的氘过量参数演化的基本原理259

二、地下水氘过量参数（d）演化的研究260

参考文献262

第六篇 油气藏同位素地球化学264

第十三章 油气同位素分馏效应及组成264

第一节 油气同位素分馏效应264

一、油气的动力同位素分馏264

二、油气藏中的同位素交换265

第二节 原油、天然气的同位素组成266

一、原油同位素组成266

二、天然气同位素组成268

三、稀有气体同位素270

四、影响油气同位素组成的主要因素271

第十四章 油气藏同位素研究273

第一节 烃源岩干酪根、原油的同位素研究273

一、烃源岩干酪根的同位素273

二、原油的同位素研究273

三、天然气的成因类型及鉴别277

四、流体包裹体同位素283

第二节 同位素在油气勘探中的应用285

一、判别有机质的成熟度285

二、油气运移的同位素示踪286

三、确定生油（气）层288

第三节 油气藏同位素定年290

一、干酪根、沥青同位素定年290

二、与生油有关矿物（自生伊利石）的同位素定年293

参考文献296

第七篇 同位素环境研究300

第十五章 古环境的研究300

第一节 古海洋环境300

一、古温度300

二、古盐度305

三、古酸碱度308

四、沉积盆地的古地理环境研究309

五、古海洋“厄尔尼诺效应”的研究309

第二节 古陆壳环境310

一、黄土310

二、古岩溶（洞穴碳酸盐沉积）313

三、湖泊沉积物316

四、冰川及冰心319

五、树轮326

第十六章 现代环境331

第一节 环境物质的端元组分331

一、环境端元物质的同位素标记特征331

二、环境物质中端元物质混合比的确定332

第二节 区域环境同位素研究333

一、区域沙尘暴的物源示踪333

二、酸雨335

三、区域河流水系物质336

四、现代海洋沉积338

第三节 城市环境339

一、城市大气环境物质的同位素示踪与评价339

二、城市水系沉积物的同位素研究342

三、城市土壤344

四、城市生物345

五、矿山城市347

参考文献349

第八篇 生态同位素研究354

第十七章 生态同位素分馏效应354

第一节 植物的同位素分馏354

一、固碳反应354

二、氮素循环过程中的同位素分馏357

第二节 动物生长过程中的同位素分馏358

一、动物的新陈代谢358

二、营养流动过程359

第十八章 生态同位素应用研究360

第一节 同位素在植物研究中的应用360

一、应用植物碳同位素比值确定光合作用途径360

二、在植物水分来源及利用研究中的应用360

三、生物固氮研究365

第二节 同位素在动物研究中的应用365

一、动物食物来源及营养级研究365

二、动物迁移及活动中的应用研究370

参考文献371

第九篇 非传统同位素研究动向377

第十九章 非传统同位素的主要特点及研究内容377

一、非传统同位素的分布范围及表示方法377

二、非传统同位素的特点379

三、非传统同位素研究384

参考文献395

附表：同位素分馏方程400