同位素組成及其表示法

同位素組成是指物質中某一元素的各種同位素的相對含量。某一元素的各種同位素在不同地質體中的含量很不相同。同位素的組成主要有以下三種表示法。

(1)同位素豐度

同位素豐度指的是某元素的各種同位素所占的原子百分比，是一種相對豐度。一般在低原子序數的元素中，只有一種同位素(多為輕同位素)的豐度最大，其余同位素的豐度較小。而在高原子序數的元素中，各種同位素的豐度分布有逐漸接近的趨勢。表3.1列出了部分同位素的豐度。

表3.1 氫、碳、氮、氧、硫、氯同位素的豐度

(2)同位素比值(R值)

同位素比值指的是某元素的兩種同位素含量(或豐度)之比。可以表示為R=X*/X，其中X*為重同位素含量，X為輕同位素含量。

(3)千分差值(δ值)

千分差值指的是樣品某元素的同位素比值(Rm)相對于標準樣品同位素比值(Rs)的千分偏差，即

地下水科學專論

例如，對于D和18O，其δ值可以分別表示為

地下水科學專論

雖然同位素比值(R值)和豐度可直接反映出樣品同位素的相對含量關系，但R值及某些豐度值一般都很小，不易分辨其變化程度，而δ值能直接反映樣品同位素組成相對于標準樣品的變化方向和程度，是目前最常用的穩定同位素含量表示法。現在人們可以利用質譜儀直接測得樣品的同位素δ值，其中的標準樣品值由國際原子能委員會和美國國家標準局提供。例如，D和18O的標準樣品為SMOW(StandardMeanOceanWater)。