陨石中铼锇同位素化学分离过程的几个重要影响因素

本文针对陨石中铼锇同位素比值高精度测定,选取6块不同类型的普通球粒陨石（吉林陨石、信阳陨石、武安陨石、肇东陨石、河北陨石、荷叶塘陨石）和两块铁陨石（南丹铁陨石和T-5）进行预处理和化学过程的一些条件实验。实验结果表明,陨石金属表面的锈迹清洗使用1M的HCl效果更佳;对于样品溶解,逆王水溶解效果比浓硝酸好,高温溶样熔解彻底,常温状态下仅能溶解出约30%的陨石样品中的Os;微蒸馏二次纯化可提高Os测定信号的稳定性和精度;稀释剂的浓度及加入量应与样品匹配,且达到平衡状态是高精度和高准确度的保障;普通球粒陨石取样范围在0.1g-0.3g (即样品中Os的绝对含量为100ng)即可获取最佳信号强度和精度;本次实验全流程空白Os可控制至0.5~81pg,Re可控制至4～77pg采用同位素稀释法,当187Os/188Os比值的精度最小可至4ppm（n=120,2se）。     

陨石Cr同位素组成测试技术及其在天体化学研究中的应用

Cr同位素作为一个新的研究手段,在天体化学领域中主要应用于追溯太阳系早期历史演化和定年.Cr同位素组成测定的主要技术是二次离子探针、热电离质谱和多接收等离子质谱,本文对这些分析技术的特点和发展作了论述.随着分析技术的发展,目前对ε(53Cr)和ε(54Cr)测定精度分别达到6 ppm和12 ppm(2σ).高精度Cr同...     

中坝遗址地层的Cr/Cu值对干湿环境的指示意义

将中坝遗址5ka以来连续沉积地层按文化序列分为12层,分别测量Rb、Sr和Cr、Cu含量,对比显示,Cr/Cu比值与Rb/Sr比值明显正相关。Cr与Rb的属性相似,Cr化学活性低,易于在粉砂质沉积物中富集;而Cu和Sr在成壤过程中容易迁移,在粘土质沉积层中含量较高。通过对Cr、Cu元素在表生环境下的化学性质、沉积地层的属性、微地貌特征、与泥炭腐殖化度古里雅冰芯氧同位素曲线等指标对比表明,Cr/Cu比值变化对环境干湿变化的指示具有普遍意义。     

热电离质谱法测定锂同位素的研究进展

锂的两种稳定同位素6Li和7Li存在很大的相对质量差,质量分馏效应十分明显,因此要精确地测定锂同位素比值十分困难。近年来,随着质谱测定方法的发展,锂同位素的测定取得了长足进展。目前,使用热电离质谱仪(TIMS)和多接受电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)测定锂同位素比值的较多。TIMS相比于MC-ICP-MS,其测定精度较高。主要对使用热电离质谱仪(TIMS)测定锂同位素进行了详细的介绍,主要包括带材料和带结构、涂样形式以及电离温度这3方面的研究进展,并指出了此方法存在的一些问题。     

南极乔治王岛晚白垩世地幔源火山岩Nd、Sr同位素和微量元素证据

对乔治王岛上白垩统半三角组火山岩样品进行了 Rb- Sr同位素等时线年龄测定 ,所获结果为 71 .3 3± 0 .3 Ma。通过 εND(T) - 14 7Sm/14 4Nd,14 3 Nd/14 4Nd- 87Sr/86 Sr,87Sr/86 Sr- Sr和 87Sr/86 Sr- K2 O/(K2 O+Na2 O)的相关性研究表明 ,该火山岩物质主要来自亏损地幔 (DMM)源区 ,基本上未受到地壳物质混染。其中 6个样品的平均 Sm- Nd模式年龄 (TNd DM)为 443 .3± 2 0 .6 Ma,可能反映了在研究地区的岩浆源区化学分异事件的时代。微量元素的特点表明 ,半三角组样品属典型的钙碱性火山岩系列 ,与长城站地区第三系火山岩相类似 ,同属于岛弧火山活动的产物。     

高精度热电离质谱法测定氯同位素

本文首次建立了基于Cs_2Cl~+离子的高精度正热电离质谱测定氯同位素的方法,发现石墨的存在能大大增强Cs_2Cl~+离子的发射强度和稳定性。实验中对影响测定精度的各种因素,如样品液的pH值、涂样量、样品蒸干条件、分馏效应等进行了较为详细的研究,测定了光谱纯HCl试剂中的~(37)Cl/~(35)Cl同位素比值,精度为0.034％(95％置信水平),用此法还初步研究了盐湖卤水中的氟同位素组成。     

东南极米洛半岛近地面大气CH_4浓度及其δ~(13)C的时空变化特征

在中国第22次南极科学考察期间,采集了东南极米洛半岛不同地点近地面大气样品,在室内分析了样品中CH4浓度及其δ13C值,结果表明:该半岛近地面大气CH4平均浓度为(1.87±0.12)ppm,略高于全球大气甲烷平均浓度;白天10:00和夜间22:00大气CH4浓度的夏季变化呈现较大波动,与气温存在响应关系;其δ13C值变化范围为-39.31‰--37.56‰,平均值为(-38.26±0.52)‰。对米洛半岛及周边不同地点大气CH4浓度及其δ13C的分析结果表明:大气CH4浓度的空间变化范围为1.74-2.56ppm,δ13C值的变化范围为-39.31‰--31.25‰;CH4的δ13C值随其浓度的增加而增加。本文还讨论了影响米洛半岛大气CH4浓度及其δ13C值的因素。     

极端干旱区胡杨生长季水分利用效率变化特征研究

 在干旱区的极端环境,植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的是看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,也就是说植物水分利用效率是其生存的关键因子之一。 就生长季胡杨叶片稳定碳同位素组成(δ13C)、胡杨叶片水分利用效率及其影响因素进行了研究。结果表明,生长季胡杨叶片δ13C值在-28.16‰±0.23‰～-26.82‰±0.22‰间变化,平均值为-27.70‰±0.13‰。胡杨各月水分利用效率在84.81±2.23～(70.97±2.40)μmolCO2·mmol-1H2O间变化,平均值为(75.69±1.31)μmolCO2·mmol-1H2O;胡杨水分利用效率变化趋势是逐渐降低。最高值出现在5月,而后不断降低,7月达到最低值。造成这种变化的原因是叶片营养物亏缺导致的叶片光合速率的减小和气温升高、土壤含水量减小以及地下水埋深加深共同导致的气孔导度的变化。     

南极普里兹湾海域铀系同位素的分布

本文报道了南极普里兹湾海域U、2 2 6Ra、2 1 0 Pb、2 1 0 Po的分布以及2 34U/2 38U和2 1 0 Po/2 1 0 Pb放射性比值。研究结果表明 ,该海域表层水中的铀同位素分布基本均匀 ,铀含量范围为1 3 2 8- 1 4 2 0 μmol·m- 3,平均值为 ( 1 3.82± 0 .2 9) μmol·m- 3,2 34U/2 38U平均放射性比值为1 1 4± 0 0 3。铀含量与盐度之间存在良好的相关性 ,其相关系数达 0 895。该海域溶解态2 2 6Ra比活度范围为 1 37- 1 78Bq·m- 3,平均值为 1 5 5Bq·m- 3;颗粒态 2 2 6Ra比活度范围为0 0 0 6- 0 0 35Bq·m- 3,平均值为 0 0 1 5Bq·m- 3;2 1 0 Po比活度 0 80- 1 5 2Bq·m- 3,平均 1 1 4Bq·m- 3;2 1 0 Pb比活度 1 34- 2 1 5Bq·m- 3,平均 1 66Bq·m- 3;2 1 0 Po/2 1 0 Pb的放射性比值0 5 5- 0 84,平均 0 69。并对2 1 0 Po和2 1 0 Pb的不平衡作了讨论。还研究了 1个站位溶解态和颗粒态2 2 6Ra、2 1 0 Pb的深度分布及2 1 0 Pb在两相中的分配     

柴达木盆地盐湖周边灌丛沙丘微量元素特征与环境意义

对柴达木盆地盐湖周边灌丛沙丘沉积物微量元素、粒度测试,并与其他体系沉积物对比,分析微量元素地球化学特征及环境状况。结果表明:1)微量元素以V、Cr、Zn、Rb、Sr含量较大,其中Sr含量最高,Rb次之;与中国黄土、新疆灰钙土相关系数R2为0. 96,斜率分别为1. 07和0. 99,含量总体相似; Sr、U高于灰钙土和黄土,其中,Sr含量表现为灌丛沙丘灰钙土黄土,Rb、Sn、Cs、Pb、Th含量介于二者之间,其余元素含量均低于二者;其与中国沉积层元素丰度存在差异。2) Sc、V、Co、Ni、Cu、Cs、U与黏粒(2μm)和粉砂(2～63μm)相关度均较高,而Ga、Rb、Pb主要受控于黏粒组分,Cr、Zn、Sr、Nb、Sn主要取决于粉砂组分; Y、Th与其他元素及不同组分无相关性; Rb/Sr比仅与Ga、Rb、Pb元素及 63μm的砂组分呈极显著正相关,与其余元素相关度低或不相关,或极显著负相关。3) Rb、Sr分别反映了沉积物近地化学风化成壤作用和源区物理风化过程; Sr/Cu值介于15～20之间,Th/U值介于3. 5～4之间,C. V值差异不大,元素垂直变异较小;总体表面灌丛沙丘沉积发育于极端干热环境,未发生明显还原作用。     

The sedimentary record of environmental lead contamination at St. Louis,Missouri (USA) area smelters

Southeastern Missouri has been a major Pb mining region since 1720 AD. Missouri mines produce a Pb ore that has a distinctive elevated ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb isotopic ratio (>1.30) that is easily recognized in Pb-contaminated sediments. Five ²¹⁰Pb dated sediment cores from Horseshoe Lake, Madison County, Illinois were examined to reconstruct Pb-contamination of the site from southeastern Missouri mines and from a local Pb smelter located adjacent to the lake. Pb concentrations increased in the cores from 5 ppm in the early 1800s to approximately 350 ppm in the late 1940s and 1950s. Pb concentrations in recently deposited sediment range from 100 to 300 ppm depending on the location within the lake. Throughout the 1800s and early 1900s the ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb ratios in the sediment cores increased indicating contamination from southeastern Missouri (mean = 1.243). After the local smelter began recycling lead-acid storage batteries in the 1950s, the ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb ratio declined (mean = 1.224) suggesting contamination of Horseshoe Lake with Pb from sources elsewhere around the world. The results of this study demonstrate how isotopic ratios of Pb can be used to reconstruct historical anthropogenic contamination.     

Middle to late Holocene initiation of the annual flood pulse in Tonle Sap Lake,Cambodia

Tonle Sap Lake, Cambodia, possesses one of the most productive inland fisheries in the world and is a vital natural resource for the country. The lake is connected to the Mekong River via the Tonle Sap River. Flow in the Tonle Sap River reverses seasonally, with water exiting the lake in the dry season and entering the lake during the summer monsoon. This flood pulse drives the lake’s biological productivity. We used Sr, Nd, and Pb isotopes and elemental concentrations in lake sediment cores to track changes in the provenance of deposits in Tonle Sap Lake. We sought to determine when the lake first began to receive water and sediment input via the Mekong River, which initiated flood pulse processes. The transition from a non-pulsing lake to the Mekong-connected system is marked by shifts to values of ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, ε_Nd, and ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb that are characteristic of Mekong River sediments. In addition, magnetic susceptibility increased and sediment elemental composition changed. Elemental (P) measures point to enhanced phosphorus loading and C/N and isotope ratios of bulk organic matter indicate a shift to greater relative contribution of organic material from aquatic versus terrestrial environments, coinciding with the initiation of flood pulse processes. On the basis of radiocarbon dating in two cores, we estimate the initiation of the annual flood pulse occurred between ~4,450 and 3,910 cal year BP.     

萨拉乌苏河流域微量元素揭示的气候变化

根据毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面中更新世晚期以来风成砂与河湖相互为叠覆的沉积记录,利用SPSS软件对P、V、Cr等16种微量元素及Rb/Sr和Sr/Ba比值进行了聚类和相关分析。结果表明：除Sr、Ba、Rb/Sr和Sr/Ba之外的P、V、Cr等14中微量元素反映的气候变化规律较好,其含量的峰值段对应河湖相沉积,而谷值段对应风成砂沉积。根据微量元素含量变化特征及其与地层的对应关系,将萨拉乌苏河流域中更新世晚期以来的气候变化划分为5个阶段：223～196 ka BP,气候温暖湿润,相当于黄土高原S2古土壤发育期;196～148 ka BP,气候干冷,相当于黄土高原L2黄土发育期,属倒数第二次冰期;148～75 ka BP,气候温暖湿润,对应末次间冰期;75～10 ka BP,气候干冷,对应末次冰期;10 ka BP以来,气候以温湿为主。各个阶段还有气候冷暖干湿波动变化。通过与深海氧同位素阶段,冰芯记录变化对比,发现本区气候变化与全球变化具有较好的一致性。     

Application of a simple binary mixing model to the reconstruction of lead pollution sources in two Mississippi River floodplain lakes

A simple binary mixing model is used to determine the isotopic ratios of lead (Pb) pollution sources to a lake located near a smelter closed because of excessive Pb aerosols (Horseshoe Lake Madison County, Illinois, USA). As a control, we also examine a relatively unpolluted lake in a rural area of Southern Illinois (Horseshoe Lake Alexander County). Sediment cores were taken from both lakes and analyzed for Pb and Pb isotopes by ICP-MS. The mixing model shows that Madison County Horseshoe Lake had 3 different sources of Pb in its history. The first source is sediment from the Mississippi River with an intermediate ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb ratio (1.223 ± 0.009) which dominates inputs in pre-settlement times. From 1750 to 1933, the source of pollution Pb has the high ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb ratio (1.256 ± 0.005) characteristic of ore from the southeast Missouri Pb mines. The most recently deposited pollution Pb comes from a source with a low ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb ratio (1.202 ± 0.005). This source is similar in isotopic composition to pollution Pb found by several other investigators in the Eastern US and probably represents the mixture of ores used in modern industrial processes. It is unclear from the isotopic composition whether this source at Horseshoe Lake is the local Pb smelter or vehicle exhaust. The sediment core from Horseshoe Lake, Alexander County, shows a less variable isotopic composition. The binary mixing model showed a source composition of 1.225 ± 0.003 before 1850 and 1.231 ± 0.003 after this date. The change does not indicate a pollution source, but may be a shift in the sources of natural sediment with slightly different isotopic ratios to the lake. Our results show the value of simple binary mixing models to reconstruct the isotopic composition of Pb sources to lakes.     

西南极利文斯顿岛火山岩多种成因过程的地球化学证据

利文斯顿岛火山岩是南极南设得兰岩浆弧的一部分。对岩石的Ｓｒ、Ｎｄ、Ｐｂ同位素组成以及８７Ｓｒ／８６Ｓｒ与１／Ｓｒ、Ｒｂ、Ｋ和ＳｉＯ２关系的研究表明,利文斯顿岛火山岩具有不同的源区特征。百耳斯半岛和史莱夫角的火山岩、西多斯角的粗玄岩和第三纪的英云闪长岩显示出同成因的特点,和依诺特角第四纪橄榄玄武岩一样,它们均具有原生地幔的同位素组分,源区岩浆可能直接来自上地幔。汉那角和中利文斯顿岛火山岩岩浆则受到地壳成分的混染。不相容元素对Ｌａ／Ｓｍ－Ｌａ和Ｃｅ／Ｙｂ－Ｃｅ的研究进一步显示出,上述不同产地的岩石分别为不同源岩浆不同程度部分熔融的产物。结合岩相学和岩石化学特征的研究,提出百耳斯半岛和史莱夫角的火山岩以及西多斯角的粗玄岩是上地幔发生部分熔融所生成的玄武岩岩浆从深部岩浆囊沿构造薄弱带直接喷出形成的。古生代基底岩系的存在对中利文斯顿岛和汉那角火山岩的成因过程有重要的影响,即来自深部岩浆囊的原始岩浆在上地壳中的浅部岩浆囊受到了壳源物质混染。更新世－现代火山岩的源区岩浆直接自上地幔部分熔融生成,火山作用与晚新生代时该区的拉张构造有关。     

南极GRV 99027火星陨石的地球化学特征

南极GRV 99027陨石是二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石(L-S)的火星陨石,具有嵌晶、非嵌晶和冲击熔融袋结构。矿物模式组成以橄榄石(55%)、辉石(37.5%)为主,有少量熔长石(6%)、铬铁矿(1.5%)以及微量白磷钙石、陨硫铁等。本文在阐述该陨石的岩石学和矿物化学特征的基础上进一步研究了稀土元素及氢同位素的地球化学特征。该陨石∑REE总量低;橄榄石及辉石以HREE富集为特征;熔长石富LREE,且具高正的δEu;副矿物白磷钙矿含量虽少(约0.2%),但具有极高的∑REE,LREE≈HREE,δEu负异常明显。GRV99027全岩稀土元素分配模式与L-S陨石的模式十分相似,而与SNC其它类型陨石的REE分配模式不同,反映不同类型火星陨石物质源区不同。火星陨石氢同位素以高δD为特征,各类含水矿物对陨石δD的贡献不同。陨石磷酸盐矿物中δD-水含量间一般没有正相关性,间或存有弱的负相关性。根据GRV99027陨石的矿物学模式,REE分配模式,及氢同位素特征,可以确定GRV99027陨石为L-S陨石。为了探讨GRV99027陨石的物质源区及演化历史,我们广泛收集了L-S火星陨石的Sr,Nd,Pb,Os和稀有气体同位素资料。GRV99027与同类L-S陨石的物质来源为原始火星幔源区;约4M a(溅射年龄)经天体强烈碰撞溅射,在宇宙空间经历不同时间的运行(宇宙射线暴露年龄不同),随后进入地球引力范围,先后陨落在南极。     

中国北方沙尘源区铅同位素分布特征及其示踪意义的初步研究

对中国北方沙尘源区风成沙Pb同位素的分布特征以及示踪意义进行了初步研究。结果表明,中国北方沙尘源区风成沙Pb同位素的空间分布具有明显的区域差异,毛乌素沙地具有最低的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb值,塔克拉玛干沙漠具有最大的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb值,其他地区介于两者之间。通过对比研究,Pb同位素在中国北方黄土、格陵兰冰芯粉尘和北太平洋深海沉积物源区示踪方面具有较好的有效性。