自然界中的氦同位素PDF电子书下载

第一章　氦的发现和性质 1

1.1　氦的发现 1

1.2　氦的生成 1

1.2.1　238U裂变产生3He原子数 1

1.2.2　中子反应 1

1.2.3　α粒子反应 1

1.2.4　γ量子反应 1

1.3　氦的分布 1

1.3.1　大气 1

1.3.2　天然气 2

1.4　氦的性质 3

第二章　物理化学 6

2.1　吸附作用 6

2.2　溶解作用 12

2.3　晶体—熔融体之间分配作用 15

2.4　俘获作用 16

2.5　笼形化合物 17

2.6　扩散作用 18

2.7　同位素分馏效应 21

第三章　样品的采集、储存和提取 23

3.1　天然氦样品的采集和长期储存的容器 23

3.2　气体和流体样品的采集 24

3.2.1　取样技术 24

3.2.2　从井和高压系统中收集气体 25

3.2.3　从低压源取气 25

3.2.4　溶解气的取样 25

3.2.5　井水溶解气的收集 25

3.3　从矿物流体微包体中提取氦 25

3.4　从固体中提取氦 26

3.4.1　扩散系数的确定 27

3.4.2　样品的加热技术 29

3.5　从（混杂）气体中纯化氦 30

3.6　用于氦提取和纯化的近代全金属系统 31

第四章　标准样品的制备 33

4.1　地球气体中测定氦的含量 33

4.2　3He和4He标准混合物的制备 34

4.3　低层大气中氦同位素成分 36

第五章　用于地球氦同位素分析质谱计的特点 39

5.1　质谱计的分辨本领 39

5.2　4He散射离子拖尾对低3He/4He比值测量的影响 41

5.3　质量歧视效应 43

5.4　双接收质谱计的操作和静态方式 43

5.5　测量自然氦同位素质谱计的要求 44

5.6　稀有气体同位素质谱计 44

5.6.1　VG—5400质谱计的技术指标 44

5.6.2　NG—1000型质谱计 44

5.7　稀有气体测量准备 45

第六章　陨石中的轻稀有气体同位素 46

6.1　陨石和地球 46

6.1.1　化学成分 46

6.1.2　同位素系统的证据 46

6.1.3　宇宙和地质年代的证据 48

6.2　陨石中的原始稀有气体 49

6.2.1　气体富集陨石的稀有气体 49

6.2.2　碳质球粒陨石中的稀有气体 50

6.2.3　普通陨石中的稀有气体 51

6.3　陨石中的轻稀有气体的同位素 52

6.3.1　碳质球粒陨石中的氖同位素 52

6.3.2　碳质球粒陨石中的氦同位素 53

6.4　地球大气中的惰性气体 56

第七章　地球地幔中的氦同位素 58

7.1　放射成因氦中的3He和4He丰度 58

7.1.1　裂变 58

7.1.2　中子反应 59

7.1.3　α粒子反应 61

7.1.4　γ量子反应 61

7.2　地幔物质中的氦同位素 62

7.2.1　地球流体中的氦同位素 62

7.2.2　超镁铁结构中的氦同位素 64

7.2.3　大洋玄武岩中的氦同位素 67

7.2.4　近期喷出岩中的氦同位素 68

7.2.5　结论 71

7.3　地球地幔的过量3He的性质 71

7.4　地球样品中的3He/4He比值和21Ne过量 72

7.5　氦／氩同位素关系 76

7.5.1　氦和氩的同位素系统 76

第八章　地壳的岩石、水和气体中的氦同位素 80

8.1　地壳岩石中3He/4He的分布 80

8.1.1　测得的和计算的3He/4He比值 81

8.1.2　3He/4He比值，（4He/40Ar）放射成因比值和放射性元素的含量 84

8.1.3　3He/4He与87Sr/86Sr的关系 86

8.2　矿物中3He和4He的分布 87

8.3　某些矿物中的氦同位素 90

8.3.1　铀矿物中的3He和4He 90

8.3.2　锂矿物中的3He和4He 91

8.3.3　俘获氦的氦同位素 91

8.4　矿物中气—液包体中的氦和氩的分布和起源 92

8.5　地球气体中的氦同位素分布；与地质构造和热流的关系 96

8.5.1　所用的数据和分析方法 96

8.5.2　各种地区的氦同位素和热流 99

8.5.2.1　古老板块 99

8.5.2.2　海伦尼 99

8.5.2.3　阿尔派恩 100

8.5.2.4　平洋带的构造 103

8.5.2.5　现代隆起带 110

8.5.3　氦同位素成分和热流之间的关系 111

8.5.4　地球流体的氦同位素和其他挥发性物质 114

8.6　3H—3He方法；在物理水文学和湖沼学中的应用 116

8.6.1　3H—3He方法 116

8.6.2　热泉中的3H和3He 118

8.6.3　物理湖沼学中的3H—3He方法 119

8.6.4　通过湖4He流的3H—3He方法 120

第九章　海水中的氦同位素 126

9.1　引言 126

9.2　溶解度数据 127

9.3　海水 128

9.4　大气降水 131

9.5　原生4He 131

9.6　原生3He 132

9.7　海水中氦同位素的起源 135

9.7.1　大洋水中溶解的稀有气体 135

9.7.2　海水中注入的氦同位素 136

9.7.3　海水中的放射成因3He 138

9.8　大洋水中氦同位素的分布 138

第十章　地球大气中的氦同位素 142

10.1　大气中氦同位素的分布 142

10.2　“非弥散”大气中的氦同位素 144

10.3　氦的逃失问题 145

10.4　氦逃失的最新研究 148

第十一章　地幔和地壳的除气，大气中稀有气体的演变 153

11.1　地球除气问题 153

11.2　地球除气和分异作用的模型 154

11.3　地球的除气和分异作用的模型；解答的评价 157

11.3.1　除气和分异作用系数和放射性元素的含量 157

11.3.2　岩石中放射成因的4He和40Ar及地球地壳中的气体 162

11.3.3　从地球进入大气氦同位素流量计算值 162

第十二章　洋中脊、岛弧的氦同位素 163

12.1　洋中脊的氦同位素 163

12.1.1　3He/4He比值的变化 164

12.2　造山弧喷气孔中的氦同位素比值 166

12.2.1　阿留申岛弧 167

12.2.2　阿拉斯加群岛 168

12.2.3　阿拉斯加—阿留申群岛的结果 169

12.2.4　喀斯喀特火山区 170

12.2.5　横断墨西哥火山带 170

12.2.6　危地马拉 170

12.3　喀斯喀特和中美的结果 171

12.4　孤后岛弧盆地玄武岩 171

12.4.1　马里亚纳海沟的氦同位素 172

12.4.2　马里亚纳岛弧弧前玻安岩和岛弧拉班玄武岩 173

12.4.3　劳盆地 173

12.5　讨论 174

附： 177

参考文献 177