应用稳定同位素理论的一些历史谬误.pdf

2007年全国岩石学与地球动力学暨化学地球动力学研讨会·武汉量P O 蠢应用稳定同位素理论的一些历史谬误刘耘中国科学院地球化学研究所,贵阳550002 Urey模型(,1947)或称Bigeleisen andMayer公式( and ,1947) 是稳定同位素平衡分馏理论的基石。它即在做如下几个近似处理后,得到一个可以用来比较总能量差别、具体预测分馏的方法:(1)依据Born--Oppenheimer近似,将总能量展开成几个独立部分,忽略了核移动同电子运动问的瞬时偶合作用;(2)转动能以刚性转子近似、振动能可以用谐振动频率位置来表述,即忽略非谐振动校正部分。通过这样的近似处理,就可以用所谓的“约化同位素配分函数比率”(reduced isotopic partition function ratio简称RPFR)来定量预测同位素分馏的大小: RPFR[-A]=耳P诹,(A蕊")e面xp[-珂--卢丽,(A"两)/2F3{1面--eFxp[-丽--P,(A)]} 其中心=行nvl,A*表示具较重同位素的分子,A表示具较轻同位素的分子,h是普朗克常数,k是波兹曼常数。只要可以准确地计算出分子或矿物的简正谐振动频率(i,也就可以得到分子A的RPFR。如果知道两个分子或矿物的RPFR,两个RPFR之比,就是它们之间的分馏系数。 Urey模型长久以来,被广泛用于解释稳定同位素的平衡分馏行为,但是在其应用中存在种种的历史谬误,这里“历史谬误”是指长期的、广泛的错误。本人拟通过指出如下的对Urey模型理解上的错误,来促进对Urey模型及其衍生方法的正确和深入理解。 1零点振动能近似说一个被几乎所有教科书采用的近似方法,其实是一种“善意的”错误,起源于Bigeleisen(1965)年发表在Science上的综述,后面在地球化学领域就延续了这种错误表述,甚至将某些前提条件给彻底遗忘了。 2采用实验频率或者进行非谐校正几乎早期的所有使用Urey模型的人的共同错误。由于