Thành phần hóa học của Trái Đất và các cơ thể khác được xác định bởi hai quá trình đối lập: phân dị và trộn lẫn. Trong lớp phủ của Trái Đất, sự khác biệt xảy ra ở các dải núi giữa đại dương thông qua sự nóng chảy một phần, với nhiều vật liệu chịu lửa còn lại ở đáy thạch quyển trong khi phần còn lại tăng lên tạo thành đá bazan. Sau khi một mảng đại dương rơi xuống lớp phủ, cuối cùng đối lưu trộn hai phần lại với nhau. Xói mòn phân biệt đá granit, tách nó thành đất sét dưới đáy đại dương, sa thạch ở rìa lục địa và khoáng chất hòa tan trong nước biển. Sự biến chất và anatexis (sự tan chảy một phần của đá vỏ) có thể trộn các yếu tố này lại với nhau. Trong đại dương, các sinh vật sinh học có thể gây ra sự khác biệt hóa học, trong khi hòa tan các sinh vật và chất thải của chúng có thể trộn lại các vật liệu một lần nữa

Cất phân đoạn

Một nguồn phân dị chính là cất phân đoạn, một sự phân bố không đồng đều các nguyên tố và đồng vị. Đây có thể là kết quả của các phản ứng hóa học, thay đổi pha, hiệu ứng động học hoặc phóng xạ. Ở quy mô lớn nhất, phân biệt hành tinh là sự phân tách vật lý và hóa học của một hành tinh thành các vùng khác biệt về mặt hóa học. Ví dụ, các hành tinh trên mặt đất hình thành các lõi giàu sắt và lớp vỏ và lớp vỏ giàu silicat. Trong lớp phủ của Trái Đất, nguồn gốc của sự khác biệt hóa học là tan chảy một phần, đặc biệt là gần các dải núi giữa đại dương. Đối lưu thần chú trong Trái Đất và các hành tinh. Điều này có thể xảy ra khi chất rắn không đồng nhất hoặc dung dịch rắn và một phần của sự tan chảy được tách ra khỏi chất rắn. Quá trình này được gọi là cân bằng hoặc mẻ tan chảy nếu chất rắn và tan chảy vẫn ở trạng thái cân bằng cho đến khi tan chảy và phân đoạn hoặc Rayleigh tan chảy loại bỏ liên tục.

Phân đoạn đồng vị có thể có các dạng phụ thuộc khối lượng và không phụ thuộc vào khối lượng. Các phân tử có đồng vị nặng hơn có năng lượng trạng thái mặt đất thấp hơn và do đó ổn định hơn. Kết quả là các phản ứng hóa học cho thấy sự phụ thuộc đồng vị nhỏ, với các đồng vị nặng hơn thích các loài hoặc hợp chất có trạng thái oxy hóa cao hơn; và trong các thay đổi pha, các đồng vị nặng hơn có xu hướng tập trung trong các pha nặng hơn. Phân số phụ thuộc khối lượng lớn nhất trong các phần tử ánh sáng vì sự khác biệt về khối lượng là một phần lớn hơn của tổng khối lượng.

Tỷ lệ giữa các đồng vị thường được so sánh với một tiêu chuẩn. Ví dụ, lưu huỳnh có bốn đồng vị ổn định, trong đó hai đồng vị phổ biến nhất là 32S và 34S. Tỷ lệ nồng độ của chúng, R=34S/32S, được báo cáo là

δ 34 S = 1000 ( R R s − 1 ) , {\displaystyle \delta {}^{34}\mathrm {S} =1000\left({\frac {R}{R_{\mathrm {s} }}}-1\right),}

trong đó Rs có cùng tỷ lệ cho một tiêu chuẩn. Bởi vì sự khác biệt là nhỏ, tỷ lệ này được nhân với 1000 để biến nó thành một phần nghìn (được gọi là các phần trên một triệu). Điều này được biểu thị bằng ký hiệu ‰.

Cân bằng

Phân đoạn cân bằng xảy ra giữa các hóa chất hoặc pha ở trạng thái cân bằng với nhau. Trong phân số cân bằng giữa các pha, các pha nặng hơn thích các đồng vị nặng hơn. Đối với hai pha A và B, hiệu ứng có thể được biểu thị bằng hệ số

a A − B = R A R B . {\displaystyle a_{\mathrm {A-B} }={\frac {R_{\mathrm {A} }}{R_{\mathrm {B} }}}.}

Trong quá trình chuyển pha hơi-lỏng cho nước, al-v ở 20 độ Celsius là 1,0098 cho 18O và 1.084 cho 2H. Nói chung, phân số lớn hơn tại nhiệt độ thấp hơn. Tại 0 °C, the factors are 1.0117 and 1.111.

Động học

Khi không có trạng thái cân bằng giữa các pha hoặc hợp chất hóa học, phân đoạn động học có thể xảy ra. Ví dụ, tại các giao diện giữa nước lỏng và không khí, phản ứng thuận được tăng cường nếu độ ẩm của không khí nhỏ hơn 100% hoặc hơi nước bị gió di chuyển. Phân đoạn động học nói chung được tăng cường so với phân đoạn cân bằng, và phụ thuộc vào các yếu tố như tốc độ phản ứng, đường phản ứng và năng lượng liên kết. Vì các đồng vị nhẹ hơn thường có liên kết yếu hơn, chúng có xu hướng phản ứng nhanh hơn và làm phong phú các sản phẩm phản ứng.

Phân đoạn sinh học là một dạng của phân đoạn động học, vì các phản ứng có xu hướng theo một hướng. Các sinh vật sinh học thích các đồng vị nhẹ hơn vì có chi phí năng lượng thấp hơn trong việc phá vỡ các liên kết năng lượng. Ngoài các yếu tố đã đề cập trước đó, môi trường và các loài của sinh vật có thể có ảnh hưởng lớn đến việc phân chia.