铀放射系的不平衡及其在环境研究中的应用PDF电子书下载

第一章 放射性现象 1

1.1 核物理引论 1

1.2 原子核稳定性界限 2

1.3 放射性衰变类型 6

1.3.1 α衰变 6

1.3.2 β衰变 8

1.3.3 γ射线发射 9

1.4 放射性衰变规律 10

1.5 放射性衰变系 14

第二章 铜系元素及其子体的地球化学 22

2.1 引言 22

2.1.1 元素的性质 22

2.1.2 普通化学性质和地球化学共生组合 23

2.1.3 风化作用的影响 23

2.2.1 火成岩 25

2.2 锕系元素的来源 25

2.2.2 沉积岩和准沉积岩 26

2.2.3 近代沉积物 26

2.2.4 水圈 27

2.2.5 矿床 27

2.3 地球化学循环 27

2.3.1 在溶液中的活动化作用和搬运 27

2.3.3 在气相中的活动化作用和搬运 30

2.3.2 在颗粒物质上的活动化作用和搬运 30

2.4 近地表环境中的沉积过程 32

2.1.4 无机沉积和生物沉积 32

2.4.2 吸附 32

2.4.3 沉积作用 33

2.5 年龄效应和成岩作用对同位素不平衡的影响 33

2.5.1 铀同位素的分馏 33

2.5.2 234U/238U放射性比值的天然变化 35

2.5.3 其他锕系元素和它们子体的分馏作用 35

3.1 放射性测年 38

第三章 铀系不平衡应用于地质年代学 38

3.2 铀系不平衡测年方法 40

3.3 基于U系子体积累的测年方法 42

3.3.1 230Th/234U测年方法 42

3.3.2 231Pa/235U测年方法 43

3.3.3 He/U测年方法 44

3.4 基于过剩的铀系子体衰变的测年方法 45

3.4.1 234U/238U测年方法 45

3.4.3 231Pa过剩测年方法 46

3.4.2 230Th过剩测年方法 46

3.4.4 230Th/232Th测年方法 47

3.4.5 231Pa/230Th测年方法 48

3.4.6 234Th测年方法 48

3.4.7 228Th/232Th测年方法 48

3.4.8 210Ph测年方法 49

3.5 测年的适宜性标准 49

3.6 岩屑污染的校正技术 50

3.7 开放体系的测年方法 51

第四章 化学流程 54

4.1 引言 54

4.1.1 预富集或提取 54

4.1.2 分离流程 54

4.1.3 放射源制备 55

4.2 U、Th、Pa、Ra、Rn、Pb和Po分析分离技术综评 55

4.2.1 铀 55

4.2.2 钍 57

4.2.3 镤 58

4.2.4 镭 59

4.2.5 氡 59

4.2.6 铅 59

4.2.7 钋 60

4.3 样品的制备和预处理 60

4.3.1 固体样品 60

4.3.2 液体样品 61

4.4 已发表的用来测定环境样品中U、Th、Pb、Po、Pa、Ra、Rn和He的方法 62

4.5.1 α谱仪源 68

4.5 放射源的制备 68

4.5.2 总α和β计数源 70

4.5.3 质谱源 70

4.6 总结 71

第五章 核能谱技术 72

5.1 核辐射与物质的相互作用 72

5.2 核辐射的探测 74

5.2.1 核辐射探测器 74

5.2.2 辅助设备 78

5.3 放射性核素的探测和测量方法 79

5.3.1 α能谱测量 79

5.3.2 β能谱测量 81

5.3.3 γ能谱测量 82

5.3.4 分析放射性核素的其他方法 82

5.4 核统计学和数据处理 83

5.5.1 铀含量和234U/238U，230Th/234U和230Th/232Th放射性比值的测量 85

5.5 铀系不平衡的测量 85

5.5.2 231Pa/235U放射性比值的测量 91

5.5.3 Ra和Rn的测量 93

5.5.4 Pb、Bi和Po的测量 94

第六章 火成岩 96

6.1 火成岩中放射性元素的浓度 96

6.2 U和Th的分布 98

6.3 火成环境中U和Th的化学性状 100

6.4.1 引言 101

6.4 地质年代学 101

6.4.2 理论 102

6.4.3 实例 103

6.5 示踪剂的研究 107

6.5.1 引言 107

6.5.2 理论 108

6.5.3 实例 109

第七章 活动化作用与风化作用 111

7.1 引言 111

7.2 活动化作用和淋滤实验 112

7.3 蚀变作用和风化作用 113

7.3.1 初期的风化作用 115

7.3.2 地表风化作用 118

第八章 河流中铀系和钍系核素的化学 120

8.1 引言 120

8.2 铀 120

8.2.1 河水中的铀 120

8.2.2 河口水域的铀 127

8.2.3 河流沉积物中的铀 128

8.3 钍和镤 130

8.4 镭 132

8.5 铅-210 134

第九章 地下水 136

9.1 背景与理论 136

9.1.1 引言 136

9.1.2 水圈中的分馏作用 137

9.1.3 活动化因子 139

9.1.4 放射性同位素演化和含水层分类 142

9.1.5 含水层内的不平衡现象和地球化学锋面 143

9.2 实例研究 148

9.2.1 引言 148

9.2.2 保守状态 149

9.2.3 非保守状态 153

9.3 应用于测定地下水的年龄 160

9.3.1 一般要求 160

9.3.2 氡和氦 161

9.3.4 铀的诸同位素 162

9.3.3 镭的诸同位素 162

第十章 大陆地表沉积物 165

10.1 引言 165

10.2 地表碳酸盐沉积物 165

10.2.1 各种自生碳酸盐的形成和测定年代的可能性 165

10.2.2 用铀系法测定与地表沉积物伴生的碳酸盐年代的实例 169

10.3 沉积物和土壤 173

10.3.1 U在沉积物中的行为 173

10.3.2 铀趋势模式测年方法 175

第十一章 碳酸盐和硫酸盐沉淀物 179

11.1 地下水和地表水中的碳酸盐和硫酸盐沉淀 179

11.2 淡水碳酸盐和硫酸盐的铀、钍地球化学 180

11.3 洞穴沉积物的铀系法测定年代 180

11.3.1 洞穴沉积物的物理性质 180

11.3.2 分析技术 183

11.3.3 早期的研究 184

11.3.4 近期的工作 185

11.4 石灰华和上水石的铀系法测定年代 192

11.5 湖相沉积物 195

11.5.1 沉积物的物理性质 195

11.5.2 分析技术 196

11.5.3 以前的工作 197

11.6 概要和结论 200

第十二章 铀系测定年代方法在考古学中的应用 202

12.1 引言：人类进化的绝对年代标尺问题 202

12.2.1 无机碳酸钙沉积物 203

12.2 适用于铀系法测定年代的考古样品 203

12.2.2 生物成因样品 208

12.3 测年步骤与测年范围 210

12.3.1 石灰华(包括洞穴碳酸盐沉积物，上水石，泉华等) 211

12.3.2 生物成因的碳酸盐 211

12.3.3 骨骼和牙齿 212

12.3.4 其他判断标准 212

12.4 应用 212

12.4.1 石灰华 213

12.4.2 软体动物 214

12.4.3 骨骼 215

12.5 今后的工作 216

第十三章 铀系测年方法在第四纪气候问题中的应用 217

13.1 引言 217

13.2 古气侯记录的性质 217

13.2.1 海洋记录 218

13.2.2 大陆记录 220

1.3.1 湖泊沉积物 223

13.3 测定具有气侯意义的大陆沉积物年代的实例 223

13.3.2 泉水沉积物 225

10.3.3 洞穴碳酸盐沉积物 226

13.3.4 成土作用中的碳酸盐 229

13.3.5 有机沉积物 229

13.4 概要与结论 231

第十四章 铀矿床的勘探 233

14.1 引言 233

14.2 U矿床的分类 235

14.3 用不平衡方法测定U源岩石 237

14.4 铀矿勘探 239

14.4.1 铀勘探中的238U和235U 239

14.4.2 铀勘探中的234U 240

14.4.3 铀勘探中的230Th 244

14.4.4 铀勘探中的226Ra 244

14.4.5 铀勘探中的222Rn 247

14.4.6 铀勘探中的214Bi 248

14.4.7 铀勘探中的210Pb和210Po 250

14.4.8 铀勘探中的稳定核素(4He和206Pb) 251

14.5 铀系不平衡与环境安全问题 252

14.6 结束语 253

第十五章 铀系和钍系核素的海洋化学 255

15.1 引言 255

15.1.1 海洋中铀系和钍系核素的输入和迁出 255

15.2 铀 257

15.2.1 输入海洋的铀 257

15.2.2 近海中的铀 258

15.2.3 大洋里的铀 259

15.2.4 沉积物孔隙水中的铀 260

15.2.5 海洋中铀的迁出 261

15.2.6 海洋中234U的来源和迁出 264

15.3 钍 265

15.3.1 深海中钍的清除 265

15.3.2 230Th和231Pa的平衡 268

15.3.3 钍自近海和表层海水的迁出 270

15.4 镭 271

15.4.1 镭-226 271

15.4.2 镭-228 275

15.5 氡 277

15.5.1 表层海水中的氡 277

15.5.2 222Rn作为近底部垂直混合作用的示踪剂 278

15.6 铅-210 280

15.6.1 海洋中210Pb的补给 280

15.6.2 表层海水中的210Pb分布 281

15.6.3 深海中210Pb的行为 282

15.7 钋-210 285

第十六章 沉积物和沉积作用过程 287

16.1 引言和历史 287

16.2 沉积物和孔隙水中锕系核素的浓度和分布 288

16.2.1 铀 289

16.2.2 钍和镤 292

16.2.3 镭 293

16.2.4 氡 295

16.2.5 铅 295

16.3 沉积物堆积和混合作用的测年计 296

16.3.1 深海沉积堆积速率(230Th，231Pa) 297

16.3.2 锰结核的生长速率 299

16.3.3 浅海沉积物 300

16.4 作为锕系核素来源和迁出场所的沉积物 305

17.2 海洋碳酸盐的U系年代测定 306

17.1 引言 306

第十七章 碳酸盐和磷酸盐沉积物 306

17.2.1 珊瑚 308

17.2.2 软体动物 308

17.2.3 应用 311

17.3 磷灰岩的U系年代测定 312

17.3.1 地球化学考虑 312

17.3.2 海洋磷灰岩 313

17.3.3 岛屿磷灰岩 317

17.3.4 地质学和海洋学的含意 318

18.1 引言 321

第十八章 晚更新世海平面历史 321

18.2 珊瑚化石的年代测定技术 322

18.3 用以测定年代的物质 322

18.4 珊瑚化石的年代 323

18.5 研究实例 324

18.5.1 西印度群岛巴巴多斯 324

18.5.2 新几内亚胡翁半岛 324

18.5.4 新赫布里底群岛和洛亚尔提群岛 326

18.5.3 日本琉球群岛 326

18.5.5 帝汶岛和阿陶罗岛 327

18.5.6 巴哈马群岛 327

18.5.7 百慕大 327

18.5.8 夏威夷瓦胡岛 328

18.5.9 牙买加 328

18.5.10 澳大利亚西部 328

18.5.11 阿尔达布拉群岛 328

18.5.16 研究实例的综合分析 329

18.5.15 汤加岛弧 329

18.5.12 南加利福尼亚 329

18.5.14 尤卡坦和南加勒比海 329

18.5.13 美国大西洋沿岸平原 329

18.6 铀系技术的扩展 330

18.7 晚更新世的海平面曲线 331

18.8 对更新世理论的影响 332

第十九章 进展与展望 333

19.1 引言 333

19.2 地质年代学研究 333

19.3 示踪研究 337

附录一 234U/238U和230Th/234U活度比年龄方程的推导 340

附录二 确定计数误差的一个实例 342

附录三 计算230Th/234U年龄的UTAGE-3计算机程序 343

附录四 利用测量227Th方法计算231Pa/235U年龄的计算机程序 353

附录五 铀趋势模型方程 361

参考文献 362