鍶-釹-鉿地球化學概論
長半衰期的放射性同位素 – 尤其是 鍶 (Sr),釹(Nd),和鉿(Hf) – 廣泛地使用於固體地球領域與地球系統科學的研究,包含火成岩與變質岩的演化、沉積物來源追蹤、大陸風化規則、灰塵出處、熱液流入海洋以及過去與現在的海洋循環模式。這些長半衰期放射性同位素的特徵就是,相對於太陽系而言,擁有緩慢衰變的放射性母同位素。

鍶 (Sr),釹(Nd),鉿(Hf)與鉛(Pb)同位素經常用於地球化學研究。
鍶有四種天然存在的同位素 (88Sr, 87Sr, 86Sr, 84Sr), 其豐度分別為83%、7%、10% 與<1%。鍶-87是由87銣(Rb)經β衰變而來,半衰期為488億年。在進行地質或環境調查時,通常會使用 87Sr/86Sr比值來表示。在釤–釹(Sm–Nd)系統裡, 147釤衰變為放射性子同位素 143釹的半衰期為1060億年。
地球化學指紋和來源追蹤
The 87Sr/86比值與銣濃度、地球化學成因和原岩年齡呈函數關係。因為鍶的質量比較大,鍶的同位素比值基本上不會因岩石風化、流水搬運以及食物鏈等過程而改變。所以 87Sr/86r比值廣泛地使用於地球化學指紋、來源追蹤、汙染預測、以及遷移/流動等研究。

灰塵的地球化學指紋(Sharifi et al, 2018, EPSL)
地質學
在熔融和岩漿演化過程中,釤和釹的分化作用會隨著 143釹的向內生長一同發生,並顯現於岩石的 143釹/144釹指紋圖譜中。其指紋圖譜會隨年齡和岩性而變化。
176鎦衰變至 176鉿的半衰期為359億年,已被證實在追溯太陽系演化和地函-地殼演化上是一種有效的工具。釹和鉿同位素組成通常使用ε符號表示(εNd和εHf),分別代表待測樣品的 143Nd/144Nd和176Hf/177Hf比值與標準樣品比值之間的差異。標準樣品來自於球粒隕石(CHUR)的平均值,分別為萬分之0.512638和0.282785。
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灰塵來源與大氣環流
鍶-釹-鉿(Sr-Nd-Hf)同位素原本就存在於許多地質環境中,所以可用於追蹤沉積物或灰塵的來源。藉由追蹤灰塵中的這幾種同位素組成,讓我們有機會去一窺地質環境的起源。
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參考文獻
Sharifi, A., Murphy, L.N., Pourmand, A., Clement, A.C., Canuel, E.A., Beni, A.N., Lahijani, H.A., Delanghe, D. and Ahmady-Birgani, H., (2018). Early-Holocene greening of the Afro-Asian dust belt changed sources of mineral dust in West Asia. Earth and Planetary Science Letters, 481, pp.30-40. DOI: 10.1016/j.epsl.2017.10.001