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