同位素地球化学示踪的典型示例非常多，下面列举几个常见的应用示例。
9.3.2.1 氢、氧同位素示踪
在水循环系统的研究中，发现大气降水的同位素分馏规律，即全球性大气降水方程：δD＝8δ1乱担兰济8O＋10，以及雨水的同位素温度效应、季节性效应、纬度效应、大陆效应等；确定了海水、卤水等水体的同位素组成范围，进而在水的循环系统动态（即地表水、地下水和大气降水的循环关系）方面取得了重要成果，同时在水源组成、径流形成机制及水文规律方面也获得积极进展。通过冰岩心的同位素研究，得到了自威斯康星冰期以来的古气候、古温度、古环境的系统资料。
W.Dansgaard（1984）提出了氚过量参数（d）的概念，并定义证谓或脚米重立找构目为：
d＝δD－8δ18O （9.18）
d值的大小，相当于该地区的大气降水斜率（ΔδD/Δδ18O）为8时的截距值。不同地区的大气降水的d值，可以较直观地反映来自该地区大气降水蒸发、巴欢木裂行支末此凝结过程的不平衡程度。d值实际上是一个大气降水的重要的综地略久境短都应唱风喜合环境因素指标。
尹观等人（2001）研究了四川九寨沟和冶勒地区各种水体的氚过量参数（d）。研究表明，四川九寨沟部分水体丰水季节地表径流各采样点水的d值多接近于10，氚含量在20Tu左右，d360问答和氚含量总体变化不大，反映出报育执程破压径流成分以大气降水为主。在旱季，由于直接降雨很少，径流中岩溶地下水的补入量相对增加，溪流各采样点水的d值和氚含量均有变化，个别采样点水的d值分别降至4.46和5.10，氚含量也钱脱做思述样分别为14Tu和15T语检断策u，反映径流中岩溶水补入量的增加。这一地区的泉水也显示出同样的特点：在丰水期和枯水期，长海大泉水的d值分别为4.16和3球操十.64，氚含量均为15Tu，是典型岩溶水的特征。经仔细分析，还可发现这些水体的d值与氚含量均呈正相关规律变化（图9.23）。四川冶勒地区承压水和泉水的d值与氚含量也有明显的区别，是非常好的示愿稳踪指示物。同样，冶勒地区承压水和泉水的d值与氚含量也呈正相关规律变化（图9.24）。
图9.23 四川九寨沟部分水体的d值与氚含量（T酒约先降）值关系
1—旱季径流；并演料顾2—雨季径流；3—泉水
图9.24 红衡收冶勒地区部分水体的d值与氚含量（T）值关系
1—承压水；2—劳据刘输理扬泉水
尹观等人（2001）的研究还表明：① 源于大气降水的地下水的氘过量参数的演化是以当地大气降水为基础，通过地下含水层内的水-岩氧同位素交换，随交换程度的增加而降低。在同一地下放上低含水层内，水的氘过量参数d的演化是地下水滞留时间（t）的函数。②在同一地下含水层内，从补给区到排泄区水的d值儿该声显满里各样果罗逐渐降低，二者之间水没黑径鸡西诉防苗的d值差异越大，表明水在含水层内滞留的时间越长，径流的速度越音艺慢。相反，滞留时间短，径流速度快。地下含水层内水的d值从高到低的梯度变化采加持食迫英殖鱼怕，指示了地下水径流的方向。
9.3.2.2 碳同位素示踪
尽管碳同位素用于物源示踪的准确性开始被人怀疑，但至今仍被广泛用于指示油气来源、运移演化、热液矿床的成矿物质来源、全球变化等问题。在研究热液矿床成矿流体来源时，碳同位素常与氧同位素体系综合作用。不同来源的碳同位素组成范围具重叠特征。在金矿床研究中发现，碳同位素组成不仅位于典型的深源碳的同位素组成范围内，而且与沉积岩和变质岩碳的组成很难区分。碳同位素的物源示踪应建立在同位素体系的演化以及具体成矿环境分析的基础上，而不应是简单的对比，成矿体系中碳（氧）同位素的演化不仅可以提供成矿物源的信息，而且对成矿过程、成矿方式的研究具有重要意义。天然气运移时气体同位素组成的变化及其对天然气运移的示踪具有一定的意义。可以利用天然气乙烷碳同位素与烃源岩酸解气乙烷碳同位素的可比性进行气源对比，追踪天然气的来源，碳、氧同位素结合追踪油气物源将更为有效（倪师军等，1999）。
胡瑞忠等（1993）研究了华南花岗岩型铀矿床成矿热液中∑CO2的来源。通过火山气体中的CO2，流体包裹体中的CO2和华南花岗岩型铀矿床成矿热液中∑CO2的碳同位素研究（图9.25），结合其他地质地球化学证据，得出了华南花岗岩型铀矿床成矿热液中∑CO2的同位素组成是典型的幔源碳或岩浆碳的结论。
图9.25 幔源火山气体及岩浆岩内流体包裹体中CO2的δ13C值
（据胡瑞忠等，1993）
1—火山弧玄武岩；2—洋岛玄武岩；3—洋中脊玄武岩；4—洋中脊玄武岩；5—花岗微晶岩；6—橄榄石斑晶；7—华南花岗岩型铀矿床成矿热液中CO2
9.3.2.3 硅同位素示踪
硅是地壳中分布最广的元素之一，石英是最主要的造岩矿物，很多热液矿床中均发生硅化，而且已经发现大量石英脉型热液矿床，因此，研究硅的来源及其与流体成矿活动的关系具有重要意义。硅同位素动力学分馏是引起硅同位素变化的最主要原因。热液活动带来大量的硅质和成矿物质，由于温度下降及物理化学条件的变化，部分硅质和成矿物质首先在喷口附近沉淀下来，形成海底黑烟囱、硅华和热水沉积成因硅质岩。不同成因的硅质岩、粘土矿物等具有明显不同的硅同位素特征，而且这些特征不会在后来的变质、改造过程中发生明显变化。因此，硅同位素已成为恢复变质原岩、示踪脉石英硅质来源、判别硅质岩、粘土矿物等成因的重要手段之一。丁悌平在《硅同位素地球化学》中讨论了一些层状矿床和石英脉型矿床中硅同位素的组成及特征，硅华δ30Si：－3.4‰～0.2‰，脉石英δ30Si：0.7‰～－1.5‰，硅化岩石δ30Si：1.1‰～－0.5‰，并指出硅同位素在指示成矿流体来源、成矿物质来源及硅质的来源方面具有一定的实用价值（倪师军等，1999）。
刘显凡等（1998）对黔西南和桂西北微细粒浸染型金矿床的硅同位素的研究发现，硅同位素的组成δ30Si变化范围为：－0.4‰～0.6‰，且围岩、矿石和热液硅化石英的硅同位素组成特点不同，可以明显分开。根据硅同位素动力学分馏原理配合阴极发光和成矿年龄判断，不同矿区和不同层位矿体中的硅化作用属同一成矿硅质流体所为。结合其他方面的证据，认为硅质成矿流体主要来源于上地幔，成矿硅质流体在沿深大断裂主通道由深至浅快速运移时，硅同位素发生了动力学分馏（图9.26），导致了不同围岩、矿石和热液硅化石英的硅同位素组成有所不同。
图9.26 研究区金矿围岩和成矿硅质流体硅同位素演化示意图
（据刘显凡等，1998）
1—围岩曲线；2—成矿硅质流体曲线；3—粘土矿物曲线
T2by＋T2b—中三叠统边阳组和百蓬组钙质石英粉砂岩、粉砂质泥岩；C1y—早石炭世岩关组弱蚀变玻屑凝灰岩；P1d—早二叠世“大厂层”弱蚀变玄武岩角砾；P2d—晚二叠世“大厂层”大隆组海绵骨针硅质岩
9.3.2.4 铅同位素示踪
人们较早采用铅同位素进行成矿物质来源的研究，它也是研究成矿物质来源比较有效的方法之一。现已建立了地球不同深度的铅同位素演化模式借以判断成矿物质的来源。根据矿石矿物及围岩的铅同位素组成特征（206Pb/204Pb）及Zartman铅构造模式示踪成矿物质来源、研究矿床的成因机制、矿床的垂直分带等均具有积极意义。
尚英男等（2005）分析了成都市河道（沙河、府河、南河）表层沉积物淤泥铅含量特征及铅同位素丰度比的测定数据，结果表明铅含量变化范围是21.1～279mg/kg，平均值为65.3mg/kg，中值55.2mg/kg，统计标准差65.03，变异系数为0.996，说明河道表层沉积物含量变化大。端元物质的铅同位素组成特征是燃煤的放射成因铅高于燃油，可以示踪和鉴别成都市环境铅的污染来源。三河淤泥铅同位素组成均大多落在崔家店热电厂降尘和华能热电厂燃煤飞灰的范围，沙河、府河有少数几个样品点落在燃煤铅（崔家店热电厂燃煤降尘）和柴油铅之间，其铅的来源可能是两者的混合。2006年，又分析了成都市近地表大气尘样品铅及其同位素含量比，铅含量变化范围为（119.76～1327.42）×10－6，均值为374.51×10－6，统计标准偏差为273.36，变异系数为0.73，说明成都市近地表大气尘铅含量变化大。燃煤飞灰的放射性成因铅明显高于汽油和柴油，可作为鉴别大气尘铅来源的证据（图9.27）。铅同位素含量数据表明成都市近地表大气尘的铅污染是复合污染源所致，其中，相对清洁区污染以建筑扬尘为主，中度污染区是汽车尾气和扬尘的叠加作用，重污染区是燃煤飞灰汽车尾气和工业污染源的综合表征（尚英男等，2006）。
图9.27 成都市近地表大气尘和端元组分的铅同位素组成
（据尚英男等，2006）
李献华等（2002）对川西南关刀山花岗岩体大样品99KD45的16个锆石颗粒进行了16个分析点的U-Pb同位素年龄分析，其中14个分析点在误差范围内有一致的207Pb/206，206Pb/238U和207Pb/235U比值，其206Pb/238U年龄的加权平均值为（857±13）Ma（2δ）（图9.28），示踪了关刀山花岗岩的结晶年龄。
图9.28 关刀山岩体的锆石U－Pb一致年龄图解
（据李献华等，2002）
9.3.2.5 Re-Os同位素示踪与定年
近些年来，Re－Os同位素分析测试技术方法取得重大突破。Re－Os同位素在定年和地球化学示踪两个方面的作用越来越大。
利用Re－Os同位素可以对金属矿床中硫化物进行直接定年，目前，较常用的测定对象是辉钼矿。采用辉钼矿的Re－Os定年，既有对十分古老的矿床的精确定年成功实例，也有对十分年轻的矿床精确定年的成功实例（蒋少涌等，2000b）。
原始地幔贫放射成因同位素，具有较低的187Os/188Os比值和γOs（t）值。γOs（t）值代表样品Os同位素组成在某一特点时间t相对于当时球粒陨石平均值的Os同位素组成的百分差异（蒋少涌等，2000b）。地壳岩石则具有相对较高的187Os/188Os比值和γOs（t）值。壳、幔岩石具有不同的187Os/188Os比值和γOs（t）值，这是探索矿床成矿物质来源的理论基础。利用硫化物矿石的Re－Os同位素组成可以揭示岩浆成因Cu－Ni硫化物矿床、金矿床、斑岩铜矿以及现代大洋底块状硫化物矿床的成矿物质来源，根据硫化物矿石和赋矿超基性岩石的Os同位素组成，可以估测不同来源物质在各矿床中所占的份额（蒋少涌等，2000b）。
9.3.2.6 碳酸盐的87Sr/86Sr比值示踪
碳酸盐在大陆黄土堆积和深海沉积物中的含量分布一般在冰期时高而在间冰期时低，说明碳酸盐在沉积物堆积中的溶解和沉淀结晶受不同生物气候环境变化的影响。陕西洛川黑木沟黄土剖面中碳酸盐的87Sr/86Sr比值从0.7104变化到0.7120，其中古土壤碳酸盐的Sr同位素比值一般比黄土高。在剖面上，Sr同位素比值的变化显示人们所熟悉的100ka左右的冰期—间冰期循环周期，而且与相同时期古海水的Sr同位素组成变化相似（图9.29）。这一研究结果说明黄土中碳酸盐的Sr同位素组成变化可以指示风化程度和古气候的变化，古海水Sr同位素组成的周期变动主要是大陆地壳物质风化作用程度变化的结果（刘丛强等，1999）。
图9.29 黄土－古土壤CaCO3百分含量及其同位素分布曲线
（据刘丛强等，1999）
9.3.2.7 氧化还原敏感元素（Se，Cr，Mo）稳定同位素
自然界中各种无机过程（氧化还原）和生物有机过程均能使氧化还原敏感元素Se，Cr，Mo产生同位素分馏。Se同位素在自然界中的变化最大，δ82/76SeNIST为－12.77‰～3.04‰；Cr和Mo同位素变化较小，δ53/52CrNIST值为－0.07‰～0.37‰，δ97/95MoJMC值为－0.27‰～2.65‰。其中，硒同位素标准为NIST SRM－3149，铬同位素标准为NIST SRM－979，钼同位素标准为Rochester JMC MO。近年来，由于表面热离子质谱（TIMS）和多接收电感耦合等离子体质谱（MC－ICP－MS）的应用，加上同位素分析方法的改进，氧化还原敏感元素（Se，Cr，Mo）的稳定同位素地球化学得以快速发展。Se，Cr，Mo同位素体系在热液矿床的物质来源、形成过程及机理研究，环境元素毒性形态的污染指示检测、环境污染源示踪，古环境演化示踪，海洋Mo循环示踪，海洋古氧化还原条件以及海洋中生物活动规律研究，地外撞击事件示踪，太阳系和行星演化历史示踪研究等方面的应用越来越重要（樊海峰等，2007）。
