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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-210134

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235U239

14.4.2 铀勘探中的234U240

14.4.3 铀勘探中的230Th244

14.4.4 铀勘探中的226Ra244

14.4.5 铀勘探中的222Rn247

14.4.6 铀勘探中的214Bi248

14.4.7 铀勘探中的210Pb和210Po250

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-226271

15.4.2 镭-228275

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-210280

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-210285

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