穩(wěn)定同位素的示蹤原理
穩(wěn)定同位素分為輕質(zhì)量數(shù)的穩(wěn)定同位素和放射性成因的穩(wěn)定同位素。前者利用同位素的分餾作用達到地球化學(xué)示蹤目的，后者利用地質(zhì)體形成過程中的分異作用和混合作用導(dǎo)致的不均一性分布或積累效應(yīng)達到地球化學(xué)示蹤目的。
9.1.3.1 輕質(zhì)量數(shù)穩(wěn)定同位素的分餾作用原理
輕質(zhì)量數(shù)的穩(wěn)定同位素如硫、碳、氧、氫等元素，由于化學(xué)活動性強，一些元素的同位素又存在變價的特征，故在不同物理化學(xué)條件下形成的化合物，同一元素之間的同位素豐度存在較大的差異。輕質(zhì)量數(shù)的穩(wěn)定同位素是構(gòu)成地球物質(zhì)的基本成分，差不多所有的地球化學(xué)過程都與這些元素相關(guān)聯(lián)，因而，利用這些元素的穩(wěn)定同位素在不同物理化學(xué)環(huán)境條件下的分餾特征去研究各種巖石、礦物的物質(zhì)來源，成巖成礦過程的物理化學(xué)條件及演化規(guī)律，巖漿、變質(zhì)過程中的各種物質(zhì)的交換及混合作用，沉積成巖過程中的生化反應(yīng)以及巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈之間的物質(zhì)循環(huán)運動，具有十分重要的意義。
同一元素不同同位素的原子質(zhì)量不同，其熱力學(xué)性質(zhì)有微小的差異。正是這種差異導(dǎo)致同位素組成在物理、化學(xué)作用過程中發(fā)生變化，引起同位素分餾。一般來說，同位素分餾主要包括熱力學(xué)平衡分餾和動力學(xué)非平衡分餾兩種類型。
熱力學(xué)平衡分餾是指體系達到同位素分布的平衡狀態(tài)，同位素在體系兩種物相中的交換反應(yīng)達到平衡的同位素分餾，具有固定的同位素分餾系數(shù)。
動力學(xué)非平衡分餾是指體系偏離同位素分布的平衡狀態(tài)，同位素在體系兩種物相中的分配隨時間變化而變化，沒有固定的同位素分餾系數(shù)。一般來說，蒸發(fā)、擴散、生物過程等可以導(dǎo)致同位素的動力學(xué)非平衡分餾。
9.1.3.2 放射性成因穩(wěn)定同位素的分異作用和混合作用
放射性成因的穩(wěn)定同位素，一般質(zhì)量數(shù)較大，如鍶、釹、鉛等，在自然界的各種化合物中，以陽離子的方式存在，化合物單一，目前尚未發(fā)現(xiàn)這些元素的同位素在不同物理化學(xué)條件的地球化學(xué)過程中存在同位素分餾現(xiàn)象。這些元素在各種地球物質(zhì)中存在同位素豐度的差異，主要是由于這些物質(zhì)在形成過程中的分異作用和混合作用導(dǎo)致其不均一性分布和放射性成因穩(wěn)定同位素的積累，或者由后期混合作用造成的。
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