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非传统稳定同位素分馏理论及计算
  • ISSN号:1005-2321
  • 期刊名称:《地学前缘》
  • 时间:0
  • 分类:P597.2[天文地球—地球化学;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(41173023,41225012,41490635) 对唐茂、李雪芳、张思亭、杨莎、张继习、杨宇红、高才洪、何洪涛、刘琪、朱丹提供本文写作的帮助,表示衷心感谢!
作者: 刘耘[1]
中文摘要:

综述了稳定同位素平衡和动力学分馏的一些主要的理论方法。首先介绍了平衡分馏的理论方法,从平衡分馏的核心理论--Bigeleisen-Mayer公式(或称Urey模型)以及对它的一些高级能量校正开始,介绍了基于路径积分的分子动力学方法和蒙特卡罗方法对同位素非谐效应的处理,介绍了压力效应的理论计算方法,最后介绍了核体积效应及其理论计算方法,并强调核体积效应是未来重金属同位素研究的重要部分。另外,综述了同位素动力学分馏的主要理论和计算方法,首先介绍了在稳态下因温度梯度引发的同位素分馏,着重介绍了基于局部热力学平衡理论的计算方法和最新结果;然后从如何使用过渡态理论计算化学反应导致的同位素动力学分馏出发,深入介绍了磁同位素效应和由于核体积效应引发的异常同位素动力学分馏;然后对低温下矿物生长的同住素动力学理论模型进行了介绍,尤其是仔细介绍了其中DePaolo的表面动力学模型,并对由吸附和共沉降过程产生的动力学分馏也进行了介绍。最后详细介绍了在气化过程、固体中、高温硅酸洋熔体中由于扩散引起的同位素动力学分馏,以及如何对这些过程进行理论处理,强调了开展固体矿物扩散理论计算的重要性。

英文摘要:

Important theoretical treatments on equilibrium or kinetic stable isotope fractionation calculation have been reviewed. First, for equilibrium isotope effects, the so-called core theory of equilibrium isotope fractionation-the Bigeleisen-Mayer equation (or the Urey model) has been introduced and also its higher-order corrections. Then, the path-integral molecular dynamics and path-integral Monte Carlo methods have been introduced with emphasis on their treatments of anharmonic corrections of isotope fractionation. Furthermore, the pressure effect of isotope {ractionation has been introduced in details. In the last, the nuclear volume effect, which is one of the most important parts of future heavy metal isotope investigations, has been reviewed. For kinetic isotope effects (KIE), several important theoretical methods on KIE calculation have been reviewed. First, the theoretical models of isotope fractionation under temperature gradient have been introduced in detail. Then, from the introduction of transition-state theory, the KIE associated with uni- direction chemical reactions is introduced, including magnetic isotope effect and strange KIE results caused by nuclear volume effects. There are several theoretical models on kinetic isotope effects during mineral precipitation. The surface kinetic model of DePaolo (2011) is introduced in detail. Besides, the KIEs from adsorption and co-precipitation processes have been also introduced. Finally, the KIEs from diffusion processes, such as in vaporization process, in solids and in silicate melts, have been introduced, with the emphasis on the importance of diffusional isotope fractionation in solids.

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期刊信息
  • 《地学前缘》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中国地质大学(北京) 北京大学
  • 主编:王成善
  • 地址:北京市学院路29号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:frontier@cugb.edu.cn
  • 电话:010-82322973
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-2321
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3370/P
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 荣获第五、六届"百种中国杰出学术期刊","首届中国高校精品科技期刊"称号
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国地质文献预评数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
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