成功大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	李玉萍 Li, Yu- Ping
論文名稱：	利用翡翠水庫碎屑相鈾釷同位素研究台灣岩石風化與侵蝕 Studies on rock weathering and erosion in Taiwan based on uranium and thorium isotopes of detrital minerals in Fei-Tsui Reservoir
指導教授：	羅尚德 Luo, Shang-De
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 地球科學系碩士在職專班 Department of Earth Sciences (on the job class)
論文出版年：	2010
畢業學年度：	98
語文別：	中文
論文頁數：	103
中文關鍵詞：	示踪劑、鈾釷、同位素、風化、翡翠水庫
外文關鍵詞：	tracer, U、Th, isotopes, weathering, Fei-Tsui Reservoir
相關次數：	點閱：92 下載：2
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

本文以翡翠水庫上游灣潭、中游永安、下游火燒樟沉積物為主要研究對象。加入6N鹽酸以移除自生相，加入氫氟酸、硝酸、高氯酸以硝化溶解碎屑相，並加入232U與229Th做為追蹤回收率的示蹤劑。鈾與釷藉由陰離子交換樹脂分離與純化，而鈾釷的放射性測量分別由α能譜儀做監測。測得的碎屑相放射性活度主要受鈾釷溶解度的差異性以及核反應過程中的α反衝作用的影響，故能作為示蹤劑追蹤大陸岩石風化過程。研究顯示中游沉積物永安站位的岩芯活度238U約2.05±0.17(dpm/g)，232Th約4.18±0.57(dpm/g)，238U/232Th比值為 0.49±0.30；下游的火燒樟岩芯活度238U約1.553±0.084(dpm/g)，232Th約2.419±0.020(dpm/g)，238U/232Th 比值為0.72±0.20；238U、232Th活度在中游有明顯的隨深度增加而減少的趨勢，其結果與6N鹽酸淋洗後的碎屑相沉積物含量變化趨勢一致。在下游，232Th的活度測量值隨深度比較均勻，但238U活度測量值隨著深度有微小增加，可能反應更近期細顆粒碎屑物沉積量增加，而細顆粒碎屑物較低的238U活度是由於化學風化作用所致。所測得的比值，包含238U/232Th、230Th/234U、234U/238U、228Th/232Th均顯示出周期性變化，其結果並表明該研究區域以物理風化為主，只有少數幾個沉積物層位顯示有短週期的較強的化學風化發生。

This article takes the sediments from upstream Wan-Tan, middle-stream Yong-An ,and downstream Huo-Shao-Zhang sites of the Fei-Tsui Reservoir as the object of study. After removing the authigenic phases by 6NHCl, the detrital minerals of the sediments were dissolved with HF-HNO3-HClO4 digestion at presence of 232 U and 229Th spikes as yield tracers. U and Th were separated and purified by anion exchange and analyzed for their radioisotope activities, respectively, by α-spectrometry. The measured radioisotope activities are mostly affected by the differential dissolution rates of U and Th from the detrital minerals , as well as by the nuclear processes such as α-recoil, and hence can be used as a tracer to understand the weathering processes of rock in continents. This study shows that the sediments at the middle-stream station (Yong-An site) have ~2.05±0.17dpm/g of 238U, 4.18±0.57dpm/g of 232Th, with 238U/232Th ratio of 0.49±0.30. In contrast , the sediments at the downstream station (Huo-Shao-Zhang sites) have 1.55±0.08 dpm/g of 238U, 2.42±0.02 dpm/g of 232 Th, with 238U/232Th ratio of 0.72±0.20. The 238U and 232Th activities are both observed to decrease in the sediment core with depth at the middle-stream station, which are consistent with the observed increase of 6NHCl-leachable fraction in more recent sediments. In the down stream, the 232Th activities are more or less uniform, while the 238U activities were observed to increase slightly with depth, reflecting probably a more recent increase in sedimentation of fine-grained detritus which has lower 238 U activities due to chemical weathering. The measured 238U/232Th ratios, consistent with those of 234U/238U, 230Th /234U and 228Th /232Th, show cyclic variations throughout the core and collectively suggest that physical weathering is a dominated process in the study area, except for a few sediment depth intervals where a short period of intensified chemical weathering happened.

目 錄
中文摘要------------------------------------------------------------------------------------------------I
abstract --------------------------------------------------------------------------------------------------II
誌謝-----------------------------------------------------------------------------------------------------IV
目錄----------------------------------------------------------------------------------------------------V
圖目錄---------------------------------------------------------------------------------------------------IX
表目錄---------------------------------------------------------------------------------------------------X
符號----------------------------------------------------------------------------------------------------XIII
第一章、緒論
1.1 前言-----------------------------------------------------------------------------------------1
1.2 研究目的--------------------------------------------------------------------------------------1
1.3 研究背景-------------------------------------------------------------------------------------2
1.3.1 台灣的環境與氣候概述-------------------------------------------------------------------------2
1.3.2 翡翠水庫背景---------------------------------------------------------------------------------3
1.3.3翡翠水庫介紹----------------------------------------------------------------------------------3
1.3.4沉積物與放射性核種關係-----------------------------------------------------------------------5
第二章、文獻回顧
2.1 岩石風化的放射性核種之研究鈾釷定年原理文獻回顧---------------------------------7
2.2實驗處理相關文獻探討----------------------------------------------------------------------------8
2.3實驗結果比值意義文獻探討----------------------------------------------------------------------8
2.3.1 228Th/232Th------------------------------------------------------------------------------8
2.3.2  234U/238U---------------------------------------------------------------------------------9
第三章、研究原理
3.1原子核的蛻變原理---------------------------------------------------------------------------------10
3.1.1.原子的衰變-----------------------------------------------------------------------------------10
3.1.2 平均壽命（mean life）------------------------------------------------------------------------11
3.1.3 活性（activity）----------------------------------------------------------------------------11
3.1.4 放射性物理學的半衰期-----------------------------------------------------------------------11
3.1.5 化學的半衰期-----------------------------------------------------------------------------------11
3.2同位素衰變與溶解度差關係原理------------------------------------------------------------14
3.3核素間的核反衝效應原理-----------------------------------------------------------------------14
3.4α-能譜分析儀器原理--------------------------------------------------------------------------15
3.5數據繪製原理---------------------------------------------------------------------------------15
3.6鈾釷不平衡定年原理----------------------------------------------------------------------------15
3.6.1 鈾釷核種久期平衡定義-------------------------------------------------------------------18
3.6.2 核素選用原則-----------------------------------------------------------------------------------18
第四章、實驗方法
4.1研究設備-----------------------------------------------------------------------------------------20
4.2 研究材料----------------------------------------------------------------------------------------20
4.3研究方法-------------------------------------------------------------------------------------22
4.3.1 鈾釷平衡機制----------------------------------------------------------------------------22
4.3.2 翡翠水庫沉積物碎屑相鈾釷同位素測量分析實驗流程-------------------------------22
  1α-譜儀測鈾釷微量元素樣品前處理實驗步驟---------------------------------------------22
  2鈾釷管柱分析實驗步驟------------------------------------------------------------------------------23
4.3.3α-能譜儀計數值操作與標準品關聯性步驟說明-----------------------------------26
(1) α-能譜儀中偵測-------------------------------------------------------------------------------26
(2)真空腔打開後待軟體計測---------------------------------------------------------------26
(3)活度計算----------------------------------------------------------------------------------------26
(4)α-能譜儀圖譜修正注意事項------------------------------------------------------------------26
(5)同位素豐度與能量表-----------------------------------------------------------------------------27
(6)α偵測器(α-emitter)偵測處理-----------------------------------------------------------------28
(7)偵測結果換算----------------------------------------------------------------------------------28
4.3.4翡翠水庫研究站位、地圖、採樣地-------------------------------------------------30
第五章、研究結果與討論
5.1 上、中、下游採樣岩芯樣品碎屑相含量隨深度變化--------------------------------32
5.1.1 下游火燒樟岩芯樣品碎屑相含量隨深度變化--------------------------------------32
  1.計算:溶出量百分比(%)=岩芯樣品-殘渣重/岩芯樣品重*100%----------------------32
  2.下游火燒樟碎屑相溶出結果------------------------------------------------------------------34
5.1.2中游永安岩芯樣品碎屑相含量隨深度變化----------------------------------------------35
5.1.3翡翠水庫上游灣潭岩芯樣品碎屑相含量隨深度變化-----------------------------37
5.1.4上、中、下游6N樣品溶出百分比-深度結果對比---------------------------------39
5.2 所測定的碎屑相鈾釷同位素比值含量在岩層中的分布----------------------------40
5.2.1計測意義說明同位素比值的意義-----------------------------------------------40
5.2.2下游的碎屑相鈾釷同位素的分布---------------------------------------------------41
(1) 238U、232Th、238U/232Th--------------------------------------------------------------41
(2) 238U、234U、234U/238U----------------------------------------------------------------44
(3) 234U、 230Th、230Th/234U -------------------------------------------------------------46
(4) 228Th、228Th/232Th-------------------------------------------------------------------47
5.2.3中游的碎屑相鈾釷同位素的分布-----------------------------------------------------49
(1) 238U、232Th、238U/232Th--------------------------------------------------------------49
(2) 234U、234U/238U------------------------------------------------------------------------51
(3) 230Th、230Th/234U----------------------------------------------------------------------54
(4) 228Th、228Th/232Th---------------------------------------------------------------------56
5.2.4中、下游的碎屑相鈾釷同位素的分布----------------------------------------58
(1) 中、下游的碎屑相鈾釷同位素的分布238U、232Th、238U/232Th----------------58
(2) 中、下游的碎屑相鈾釷同位素的分布234U/238U、230Th/234U----------------61
(3) 中、下游的碎屑相鈾釷同位素的分布228Th、228Th/232Th-------------------63
5.3翡翠水庫鈾釷與岩石風化關聯---------------------------------------------------------65
第六章、結論
6.1 238U、232Th、---------------------------------------------------------------------------------67
6.2 234U、234U/238U------------------------------------------------------------------------------68
6.3 230Th、230Th/234U---------------------------------------------------------------------------69
6.4 228Th/232Th---------------------------------------------------------------------------------70
6.5結果與環境意義----------------------------------------------------------------------------------71
6.6未來研究---------------------------------------------------------------------------------------72
第七章、參考文獻-----------------------------------------------------------------------------------74
第八章、附錄----------------------------------------------------------------------------------------79


表目錄

表1採樣位置-----------------------------------------------------------------------------------------5
表2採樣區域-----------------------------------------------------------------------------------------5
表3部分天然放射性元素的半衰期--------------------------------------------------------------12
表4放射性衰變種類與衰變過程說明-------------------------------------------------------------12
表5天然放射性核種主要特性-----------------------------------------------------------------------13
表6 238U蛻變系列及各子核變化核種半衰期---------------------------------------------------16
表7232Th 蛻變系列及各子核變化核種半衰期------------------------------------------------17
表8研究設備---------------------------------------------------------------------------------------20
表9研究材料---------------------------------------------------------------------------------------20
表10鈾釷同位素豐度-------------------------------------------------------------------------------27
表11228Th、230Th、234Th衰變形式與能量--------------------------------------------28
表12下游火燒樟樣品數據計算結果------------------------------------------------------------33
表13中游永安樣品數據計算結果------------------------------------------------------------------35
表14上游灣潭樣品數據計算結果-------------------------------------------------------------37
表15岩礦活度對照表----------------------------------------------------------------------------40

圖目錄
圖1研究主題流程圖-------------------------------------------------------------------------------1
圖2 α-譜儀測鈾釷微量元素樣品前處理實驗流程------------------------------------------22
圖3 鈾釷管柱離子交換樹脂分析實驗流程------------------------------------------------25
圖4 α-射源製備--------------------------------------------------------------------------------25
圖5 傳統α計測系-------------------------------------------------------------------------------30
圖6 成功大學同位素分析研究室--實驗室α偵測系統----------------------------30
圖7翡翠水庫站位圖----------------------------------------------------------------------------------31
圖8翡翠水庫地圖------------------------------------------------------------------------------------31
圖9翡翠水庫上、中、下游採位置-------------------------------------------------------------31
圖10 將樣品經6NHCl處理的樣品意義------------------------------------------------------32
圖11下游6N樣品溶出百分比-深度----------------------------------------------------------34
圖12下游殘渣溶出/下游樣品百分比—深度---------------------------------------------------34
圖13中游6N樣品溶出百分比-深度----------------------------------------------------------36
圖14中游殘渣溶出/中游樣品百分比—深度---------------------------------------------------37
圖15上游6N樣品溶出百分比-深度----------------------------------------------------------38
圖16上游殘渣溶出/下游樣品百分比—深度----------------------------------------------------38
圖17上、中、下游6N樣品溶出百分比-深度結果對比---------------------------------------40
圖18下游的238U--------------------------------------------------------------------------------------41
圖19下游的232Th-----------------------------------------------------------------------------------42
圖20下游的238U/232Th----------------------------------------------------------------------------43
圖21下游的238U------------------------------------------------------------------------------------44
圖22下游的234U------------------------------------------------------------------------------------44
圖23下游的234U/238U-----------------------------------------------------------------------------45
圖24下游的234U--------------------------------------------------------------------------------------46
圖25下游的230Th-------------------------------------------------------------------------------------46
圖26下游的230Th/234U------------------------------------------------------------------------------47
圖27下游的232Th-------------------------------------------------------------------------------47
圖28下游的228Th-----------------------------------------------------------------------------48
圖29下游的228Th/232Th-----------------------------------------------------------------------48
圖30中游的238U------------------------------------------------------------------------------49
圖31中游的232Th------------------------------------------------------------------------------50
圖32中游的238U/232Th------------------------------------------------------------------------51
圖33中游的238U-------------------------------------------------------------------------------51
圖34中游的234U------------------------------------------------------------------------------51
圖35中游的234U/238U-------------------------------------------------------------------------53
圖36中游的234U--------------------------------------------------------------------------------54
圖37中游的230Th-------------------------------------------------------------------------------54
圖38中游的230Th/234U ------------------------------------------------------------------------55
圖39中游的232Th-------------------------------------------------------------------------------56
圖40中游的 228Th-------------------------------------------------------------------------------56
圖41中游的 228Th/232Th-----------------------------------------------------------------------57
圖42 中、下游的238U------------------------------------------------------------------------------58
圖43 中、下游的232Th----------------------------------------------------------------------------59
圖44中、下游的238U /232Th--------------------------------------------------------------------60 
圖45中、下游的234U/238U----------------------------------------------------------------------61
圖46中、下游的230Th/234U---------------------------------------------------------------------62
圖47中、下游的228Th-------------------------------------------------------------------------------63
圖48中、下游的228Th/232Th---------------------------------------------------------------------64

                                    

[1]徐意淳，2008，鈾釷同位素在矽藻殼體中富集機制之探討，國立成
功大學地球科學研究所碩士論文，3~20頁。
[2]陳瑞宗，2008，二仁溪河水中的鉛-210釙-210不平衡及其環境意義，
國立成功大學地球科學研究所碩士論文，12~19頁。
[3]劉家榕，2008，藍綠菌病毒g20標識基因即時定量分析暨其在翡翠
水庫的時序分佈，國立臺灣海洋大學海洋化學與生態研究所，5~50
頁。
[4]沉敏琳，2007，利用微量元素在牙齒化石分布探討鈾同位素之遷移，
國立成功大學地球科學研究所碩士論文，20~33頁。
[5]許棖曜，2007，翡翠水庫水質與魚類之相關性研究，台灣大學生物環
境工程系統研究所，20~25頁。
[6]蔡侑蓉，2007，利用矽藻中鈾同位素比值探討台灣的風化歷史，國立
成功大學地球科學研究所碩士論文，1~20頁。
[7]吳明銘，2006，指標之研究-以翡翠水庫為例季節性翻轉與春秋藻華水
體之卡爾森優養指標應用與水質預測之中華大學土木工程學系碩士
班， 20~35頁
[8]鄧亦程，2006，翡翠水庫之水文特性及水理水質之模式研究，國立中
央大學水文科學研究所碩士論文16~28頁。
[9]余文利，2005，翡翠水庫集水區水文分析，國立中央大學水文科學
研究所碩士論文，5~25頁。

[10]陳宜龍，2005，翡翠水庫濾過性病毒之豐度，集水區(含水庫)環境之
物理生物地化水文與永續管理研討會論文集，p79。
[11]丁月雪，2004，台灣常見岩石礦物天然放射性核種濃度測量國立高
雄師範大學，28~33頁。
[12]林靜英，2004，颱風對翡翠水庫葉綠素甲濃度時空變化之影響國立
台灣大學，1~26頁。
[13]許庭彰，2004，翡翠水庫浮游植物與異營浮游細菌的拮抗現象臺灣
大學10~15頁。
[14]林明郁，2003，翡翠水庫藻類族群結構分析及分層系統動態模擬臺
灣大學，15~25頁。
[15]盧季謙，2003，翡翠水庫異營性細菌生產力時空變化臺灣大學，20~30
頁。
[16]林俊銘，2002，南海北部海域水體清除作用之時序變化釷234/鈾238
不平衡之應用，1~30頁。
[17]林群智，2002，大屯火山區溫泉水中化學特性對鈾/釷系列核種放射
性不平衡之影響國立清華大學，134頁
[18]吳俊宗，2002，翡翠水庫藻類與水質關係之長期監測，台北翡翠水
庫管理局。
[19]吳先琪、陳怡靜、王上銘，2002，翡翠水庫底泥性質及對水質影響
潛勢研究計畫(II)，台北翡翠水庫管理局委託，台灣大學環境工程學
研究所執行。
[20]李瑞增，2001，低放射性廢料在島嶼海床處置場中工程障壁影響之
研究國立清華大學，58~66頁。
[21]吳聲暉，2000，雪山隧道開鑿滲流量與翡翠水庫進流量相關性之研
究，國立成功大學資源工程學系碩士論文，24頁。
[22]洪國鈞，2000，一般建材天然放射性核種濃度測定國立清華大學，
2~88頁
[23]林群智，1091，大屯火山區溫泉水中化學特性對鈾/釷系列核種放射
性不平衡之影響，20~30頁
[24]陳瑞雪，1989，安山岩中鈾釷同位素含量測定，國立清華大學原子
科學研究所，20~28頁。
[25]王麗雯，1087，臺灣東北海域沈降顆粒鈾釷同位素地化研究，10~15
頁。

[26]莊光賢，1087，南海東北部17925-3岩心鈾釷核種分析及其與古海洋
之對比，2~10頁。
[27]蔡翠玲1084北投地熱谷溫泉水鈾與釷元素之分析研究，1~76頁。
[28]王進忠1083大屯火山群區馬槽溫泉鈾/釷系不平衡之研究，1~114頁。
[29]鈾放射性的不平衡及其在環境中研究的應用，海洋出版社133~135
頁，1991年。
[30]周星火鈾礦通風與輻射安全，哈爾兵工程大學出版社，25頁，
2009年
[31]譚凱旋謝焱石周泉宇曾晟地球化學和成礦體系自組織，哈爾兵工程大學出
版社，2009.5。
[32]魏通明，核化學，五南圖書股份出版社,2005.5。
[33]陳鎮東海洋化學，茂昌圖書有限公司，1995。
[34]何春蓀普通地質學，五南出版社，國立編譯館編印，2008。
[35]廣亦普等著，24(16) 618~621同位素海洋學研究文集，廈門火燒山
裸露岩石的鈾放射性不平衡，2003，地球學報，第三卷，沿海海域，
北京，海洋出版2006.7.291
[36]核農學報，石輝，李占斌，趙曉光，鈾釷衰變系核素在土壤侵蝕應
用研究的進展，17(5)396~399，2003。
[37].Bingjun Pan, Bingcai Pan,Weiming Zhang, Lu Lv,
Quanxing Zhang,Shourong Zheng，Development of polymeric
and polymer-based hybrid adsorbents for pollutants
removal from waters，Journal 151,19–29 ,2009.
[38] H. Michel ,D. Levent, V. Barci ,G. Barci-Funel, C.
Hurel,Soil and sediment sample analysis for the
sequential determination of natural
and anthropogenic radionuclides, Talanta 74,1527–
1533,2008.
[39] I. Wendler, J. Wendler ,K.-U. Grafe,J. Lehmann, H.
Willems，Turonian to Santonian carbon isotope data
from the Tethys Himalaya,southern Tibet Cretaceous
Research 30, 961–979, 2009.
[40] Kanchan Maiti, Claudia R. Benitez-Nelson, Michael W.
Lomas, Jeffrey W. Krause，Biogeochemical responses to
late-winter storms in the Sargasso Sea, III—Estimates
of export production using 234Th:238U disequilibria
and sediment traps Deep Sea Research Part I:
Oceanographic Research Papers, Volume 56, Issue 6,
June ,875-891.,2009,
[41] M. Krmar, D. RadnoviC, D.T. MihailoviC, B. LaliC, J.
Slivka, I Bikit，Temporal variations of 7Be, 210Pb and
137Cs in moss samples over 14month periodApplied
Radiation and Isotopes, Volume 67, Issue 6, June
1139-1147,2009.
[42].T.R.G. Kutty , K.B. Khan, P.V. Achuthan, P.S. Dhami, A.
Dakshinamoorthy, P.S. Somayajulu , Characterization of
ThO2–UO2pellets made by co-precipitation process
Journal of Nuclear Materials 389, 351–358,2009.
[43]經濟部水利署北區
http://www.wranb.gov.tw/wranb_spring/index1.asp
[44]經濟部中央地質調查所 http://www.moeacgs.gov.tw/main.jsp
[45]翡翠水庫管理局網站 http://www.feitsui.gov.tw/。
[46]經濟部水利署網站 http://www.wra.gov.tw/
[47]行政院環保署全國水質監測環境網http://wqshow.epa.gov.tw/
[48]岩礦活度
http://www.trmc.aec.gov.tw/big5/natural/nat_from_3.htm
[49]中央氣象局網站
[50]侵台颱風資料庫網站

校內：2017-06-14公開
校外：2017-06-14公開

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文