激光同位素光谱法测量水中氢氧同位素组成的实验室间比对研究

激光同位素光谱分析方法是近些年使用较广泛的一种便捷、快速的测试稳定同位素组成的技术,能同时分析出水中δD、δ~(18)O同位素组成,因其操作简单,检测效率高,体积小,野外现场测试携带方便,迅速在环境、地质、生态和能源等领域得到广泛应用,但是该测试分析方法尚没有相应的国家标准,测试结果得不到有效的溯源,在使用过程中缺乏规范和统一。为此,本文通过在全国范围内12家实验室选取8个比对水样(δD值在-189.1‰~-0.4‰内,δ~(18)O值在-24.52‰~0.32‰内),利用激光同位素光谱法测试比对D/H和18O/16O值,探讨激光同位素光谱仪分析水中δD、δ~(18)O值的准确度和精密度。测试结果表明:各个协作实验室数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好;激光光谱法测定的δD精密度为0.4‰(1σ),δ~(18)O精密度为0.05‰(1σ),与传统稳定同位素质谱的精度几乎一致,因此适用于常规水样中δD、δ~(18)O测定,可以开展野外在线实时检测水中氢氧同位素组成。本研究为开展制定激光同位素光谱法测定环境液态水中δD、δ~(18)O同位素组成标准方法的工作推广和应用提供了参考。     

刘桥矿区地下水环境同位素特征研究

通过对刘桥矿区主要含水层的环境同位素测试分析,表明研究区内各含水层δ18O值为-5.5 1‰~-10.87‰,平均-9.34‰;δD值为-5 6.3‰~83.4‰,平均-71.4 8‰,且δD与δ18O值自浅到深依次降低。还分析了该矿区地表水、新生界松散层一含水和二含水、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水氢氧稳定同位素一般特征,研究了矿区主要含水层水的补给环境及奥灰水与其他含水层之间的联系。      

高峰100号矿体的氢、氧同位素特征

为了查明 10 0号矿体成矿溶液的性质 ,我们测定了样品中锡石和石英的氢、氧同位素组成 :δD石英 =- 11.8‰～ - 73.1‰ ,δ1 8O石英 =13.6‰～ 16 .2‰ ;δD锡石 =- 5 5 .8‰～ - 132 .3‰ ,δ1 8O锡石 =4.9‰～ 6 .6‰。综合分析相关的数据表明 ,10 0号矿体的成矿溶液是以岩浆水为主 ,加入了大气降水等其它混合水。     

细菌反硝化法测定10–6级硝酸盐的氮和三氧同位素

硝酸盐的氮和三氧同位素(δ15N, δ17O和δ18O)及氧同位素非质量分馏(△17O)综合研究, 可以更有效地示踪硝酸盐的来源和形成过程、制约硝酸盐的形成条件。本文详细描述了细菌反硝化法测定10–6级硝酸盐氮和三氧同位素的分析测试方法和实验要点。综合优化改良的细菌反硝化前处理方法、全自动气体预浓缩富集纯化系统和测试流程, 实现了实验室长期测定数据的稳定性, 以及多批次标准样品测定的良好重现性。10 nmol NO– 3标准样品的δ18O和δ15N测试精度分别是0.25‰(1σ)和0.40‰(1σ)。80 nmol NO– 3标准样品的δ18O、δ17O和δ15N的测试精度分别是0.5‰(1σ)、0.4‰(1σ)和0.1‰(1σ), 据此计算出的Δ17O精度为0.46‰(1σ)。     

断陷盆地高原面典型岩溶洼地旱季土壤水氢氧同位素时空差异特征

以云南省蒙自断陷盆地东山山区典型岩溶洼地为研究区,通过野外采集土壤样品与实验室测试分析相结合的方法,运用稳定同位素技术研究旱季不同深度土壤水氢氧同位素组成,揭示区内土壤水氢氧同位素时空变化特征,为进一步研究云南断陷盆地山区土壤水分运移机制和当地农业合理利用和管理水资源提供科学依据。结果表明:(1)土壤水δD、δ18O同位素值的变化范围分别为-128.3‰~-27.6‰和-17.5‰~2.5‰,平均值分别为-96.1‰±20.7‰和-12.3‰±3.7‰,降雨转化为土壤水和水分在土壤中重新分布时发生一定程度的氢氧同位素分馏。(2)旱季两个月份土壤水氢氧同位素组成发生变化,4月份土壤水δD、δ18O同位素平均值分别为-86.3‰±23.83‰和-10.6‰±4.3‰,显著高于2月份(δD:-106.1‰±9.5‰;δ18O:-14.1‰±1.6‰)(p<0.05),主要和4月份土壤水的蒸发作用强烈有关。(3)在空间上,坡地与洼地之间土壤水氢氧同位素组成存在差异,2月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异显著(p<0.05),洼地土壤水δD、δ18O比坡地偏轻;4月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异不显著(p>0.05)。(4)土壤垂直剖面方向上土壤水δD、δ18O值随着土壤深度的增加而减小,浅层土壤水δ18O和深层土壤水δ18O存在显著差异,2月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正2.8‰,4月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正10.5‰。      

GasbenchⅡ IRMS稳定同位素质谱法高精度测定环境水体中δD、δ18O和δ13CDIC同位素比值：实验室间对比研究

GasbenchⅡ-连续流稳定同位素质谱仪(IRMS)联用在线分析已成为水中δD、δ18 O和δ13 CDIC分析测试的常用方法。为了探讨GasbenchⅡ-IRMS检测方法对δD、δ18 O和δ13 CDIC分析准确度和精确度,通过国家海洋局第三海洋研究所、河海大学、南京地质矿产研究所、成都理工大学、中国地质科学院水文地质环境地质研究所、中国地质科学院矿产资源研究所、中国地质科学院岩溶地质研究所7家实验室的在线的连续流GasbenchⅡ-MAT253检测仪器,采用CO2-H2O平衡法、疏水铂催化H2-H2O平衡分析方法分析海水(YHS)、云南水(YYNS)和西藏水(YXZS)中δD、δ18 O,采用磷酸法分析工作标准HDIC、KSTD、饮用水(HBLS)、饮用水(HNF),海水(HHSY)中δ13 CDIC。测试数据表明连续流GasbenchⅡ-IRMS得到较好的准确度及较高的精密度。δD精密度好于1.05‰,δ18 O精密度好于0.15‰,δ13 CDIC精密度均好于0.12‰。本研究为水中δD、δ18 O和δ13 CDIC分析的测试技术选取提供了一定的参考,保证δD、δ18 O和δ13 CDIC结果的可靠性和准确性。     

应用稳定同位素示踪琥珀的产地

利用稳定同位素比值质谱仪（IRMS）对波罗的海琥珀、多米尼加琥珀、墨西哥琥珀、缅甸琥珀及不同产地的柯巴树脂的13C,D,18O稳定同位素进行了高精度测定.研究结果表明：（1）不同产地琥珀的δ13C值分布在一个较为稳定的范围内,缅甸琥珀δ13C=-19.38‰～-22.90‰,平均值为-21.15‰;波罗的海琥珀δ13C=-22.76‰～-25.76‰,平均值为-24.35‰;多米尼加琥珀δ13C=-23.57‰～-26.63‰,平均值为-24.99‰,且均值无交叉;（2）不同产地琥珀的δ13C值与琥珀形成的地质时代存在较好的线性关系.具体表征为随着天然树脂石化地质年代（琥珀化程度）的增加,13C值有规律地增大,据此可推断不同产地琥珀成熟度由高到低的相对顺序为缅甸＞波罗的海＞多米尼加、墨西哥;（3）柯巴树脂的δ13C值为-26.82‰～-29.94‰,平均为-28.55‰,比琥珀的明显贫δ13C,依据实验测试统计数据,推荐参考临界值为-27.00‰（＋0.18,-3.00）,这为界定琥珀与柯巴树脂提供了稳定同位素依据;（4）缅甸琥珀δD=-195.90‰～-244.40‰,平均为-226.00‰;波罗的海琥珀δD=-235.90‰～-270.10‰,平均为-25δ.80‰;多米尼加琥珀δD=-202.80‰～239.40‰,平均为-219.90‰;墨西哥琥珀δD=-218.90‰.不同产地琥珀中δD的同位素变异反映了环境水（大气降水）与古纬度之间的变化规律,即随着琥珀产地古纬度的增加,δD逐渐减小;（5）不同产地琥珀在13C-18O,D-18O同位素之间及13C,D,18O同位素在二维图解、三维空间中具有很好的分区性,表明碳、氢、氧稳定同位素综合分析可以示踪琥珀的产地信息.     

医巫闾山变质核杂岩中金矿的稳定同位素特征

医巫闾山变质核杂岩中金矿及相关岩石的氢、氧、铅、硅、碳、硫稳定同位素测试结果为：成矿流体泐为-97‰～-72‰,δ^18O为0．3‰～3．8‰,在δ^18O-δD分布图上,位于变质水、岩浆水与当地雨水之间;其他稳定同位素数据及综合资料均说明,以排山楼金矿为代表的该区金矿成矿具有长期性、复杂性和多源性;医巫闾山变质核杂岩构造系统对区内金矿有一定控制作用。     

黄河水氢、氧同位素组成的空间变化特征及其环境意义

2005年7月从黄河源头到渤海人海口沿黄河干流系统采集了24个水样,对水的氢氧同位素组成进行了分析.黄河水δD和δ18O值的变化范围分别为-91‰～-44‰和-12.4‰～-4.2‰,并且二者都表现出从上游到下游整体逐渐上升的趋势,但青海玛多样品除外.黄河水δ18O和δD的线性关系方程为δD=5.69×δ18O-15....     

华北平原典型区水体蒸发氢氧同位素分馏特征

为研究华北平原衡水地区水体蒸发氢氧同位素分馏特征,采集不同盐度的深层地下淡水(TDS 为0.61g/L)和浅层地下咸水(TDS为7.97g/L),现场开展室外器皿蒸发实验,获得了当地气象条件下氢氧同位素分馏参数.实验结果显示,淡水及咸水剩余表层水δ18O与剩余水比率f呈指数关系,与瑞利分馏模拟结果一致,δD和δ18O蒸发线斜率分别为4.78和4.69.整个蒸发过程中,淡水及咸水氢氧同位素值增量ΔδD分别为Δδ18O的4.82倍和4.76倍;剩余表层水相对于初始水δD和δ18O的变化量与累积蒸发量之比,淡水分别为2.68‰/cm和0.56‰/cm,咸水分别为2.78‰/cm和0.61‰/cm;而在不同的蒸发时段,剩余表层水δD和δ18O的变化量与蒸发量无明显相关性.受水分子扩散的影响,蒸发皿中氢氧同位素分馏在垂线上分层微弱.由于水体盐度较低,在当地气候条件下进行自由蒸发时,氢氧同位素分馏的盐效应可以忽略.     

华东南相山铀矿田的氢氧同位素地球化学研究

矿物及包裹体水的氢氧同位素组成的研究结果表明，相山铀矿田成矿热液的δ^18O与δD值分别变化于－67‰－－7．2‰（SMOW）和－44．1‰－－5．2‰，属大气降水成因流体，蚀变体系δ^18O的变化情况显示，与岩石作用的流体具低δ^18O的降水特征，不同水／岩比值条件下的水－岩同位素平衡交换反应的理论计算和综合分析揭示，本矿田的铀成矿热液起源于大气降水与相山主要岩石的相互作用，岩浆水对成矿热液的贡献不大。     

凡口铅锌矿床同位素地球化学证据

对凡口铅锌矿床不同成矿阶段进行矿物包裹体温度、硫和铅同位素测定，获得成矿第Ⅰ阶段温度为300±50℃，第Ⅱ、Ⅲ阶段温度为250±50℃；并获得矿床硫化物的S同位素组成为2.1‰～26.5‰，具有δ34SPy＞δ34SSp＞δ34SGn；第Ⅰ阶段硫化物的硫同位素组成随赋存层位由老到新硫同位素有逐渐减小趋势；第Ⅱ阶段硫化物的δ34S为14.3‰～23.8‰；第Ⅲ阶段硫化物的δ34S为5.7％~15.7‰，具有从早阶段至晚阶段硫同位素组成变化范围从大至小的减小趋势。分析获得68件铅同位素数据，其中硫化物的206Pb/204Pb比值为18.023～18.847；207Pb/204Pb比值为15.700～15.820；208Pb/204Pb比值为38.056～39.796。灰岩全岩的206Pb/204Pb比值为18.230～18.860；207Pb/204Pb比值为15.640～16.000；208Pb/204Pb比值为38.714～39.960。辉绿岩的206Pb/204Pb比值为18.570～18.650；207Pb/204Pb比值为15.260～15.620；208Pb/204Pb比值为38.650～38.960。第Ⅰ阶段δ34OH2O为13.3‰~13.1‰，δD为－50.2‰～－61.5‰；第Ⅱ阶段δ18OH2O为－2.4‰～＋10.8‰，δD为－50.2‰～－63.2‰；第Ⅲ阶段δ18OH2O为－4.9‰～－14.3‰，δD为－59.0‰～－61.0‰。     

锡林河流域地表水和浅层地下水的稳定同位素研究

2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄.     

稳定同位素在太原地区岩溶水资源研究中的应用

对太原地区的岩溶地下水进行了大量稳定同位素研究后,得出了西山岩溶水与浅层水混合线的公式为;δD=5.6δ18O-16.1。这条混合线与雨水线的交点给出了未混合前西山岩溶水的δD=-75.6‰,δ18O=-10.7‰。从而计算出浅层水对晋祠岩溶泉的补给量约为36％。根据D、O、S稳定同位素数据及水化学特征,可把太原地区岩溶水划分为两个系统——西山岩溶水系统及东山-北山岩溶水系统,兰泉属于东山系统。硫同位素数据表明,这两个岩溶水系统之间存在着水力联系,即有一部分来自西山的岩溶水补给了兰泉。      

中国大气降水的氧同位素温标

中国北部中 高纬度地区大气降水δ1 8O与地面气温的相关性与中国其他地区不同 ,前者是正相关 ,后者是负相关。海口与香港的年均δ1 8O 温度系数为 - 0 .42‰ /℃ ,二者都属于热带季风型气候。高纬度地区年均δ1 8O 温度系数与月均系数相近 ,约为 0 .4‰ ℃ ,例如 ,兰州 0 .35‰ ℃ ,张掖 0 .46‰ ℃ ,乌鲁木齐 0 .42‰ ℃。中纬度地区石家庄月均δ1 8O 温度系数 (0 .11‰ ℃ )小于年均δ1 8O 温度系数 (0 .34‰ ℃ )。华北平原古大气降水δ1 8O 古地面气温系数为 0 .36‰ ℃ ,与石家庄现代大气降水年均δ1 8O 现代年均地面气温系数相近。因此 ,中国中高纬度地区大气降水的年均δ1 8O 温度系数 ,可用作氧同位素温标再造当地古气温。     

滇东黔西地下水氢氧同位素特征

通过大气降雨氢氧同位素进行分析,得出了滇东黔西的大气降水线为δ(D)=7.848δ(~(18)O)+11.00,地下水氢氧同位素组成落在滇东黔西大气降雨线附近,说明研究区地下水是由大气降雨补给。从贵州中部向西云南昆明,地下水中越来越贫重同位素,显示夏季滇东黔西地区大气自东向西运移的特点。研究区自东向西地下水中氧漂移越来越明显,说明自黔西到滇东水岩作用越来越强烈。研究区氘过量系数d为9.9,显示了滇东黔西地区不平衡蒸发强烈。滇东黔西地区地下水出露高程和δ~(18)O值的关系为δ~(18)O(‰)=-0.00259H-5.657,地下水出露高程与δD值得关系为δD(‰)=-0.0236H-31.08。即在滇东黔西地区海拔每上升100m,地下水中δ~(18)O值下降0.259‰,δD值下降2.36‰。     

新疆焉耆盆地水环境氢氧同位素特征及其指示作用

根据焉耆盆地开都河水及其两岸地下水中的氢氧稳定同位素资料及氘过量参数(d)值,分析了焉耆盆地内不同水体的δ(D)、δ(18O)和d值的分布规律,并得到地下水的主要补给来源及其与开都河水的相互作用关系;地下水的δ(D)在-87.60‰～-61.82‰间,δ(18O)在-10.90‰～-9.73‰间;开都河水的δ(D)在-71.95‰～-58.58‰间,δ(18O)在-9.57‰～-8.64‰间。结果表明:焉耆盆地内地下水和地表水同源于山区的降水和冰雪融水,且经历了较强的蒸发作用;地下水与地表水之间的直接水力联系较弱,深层地下水主要接受开都河水在洪积扇区的入渗补给,浅层地下水主要接受河流引水灌溉入渗;不同深度地下水之间的水力联系较为密切,为统一的地下水系统。     

甘肃岷县马坞金矿同位素特征与成因探讨

马坞金矿位于岷县东部,属岷-礼成矿带的中段,为一中型金矿。赋矿地层及成矿地质背景与中川地区的其他金矿床具有相似性。主成矿期石英的氢氧同位素测试结果表明：δD为-78‰～-98‰,δ^18OSMOW（矿物？）为18.0‰～20.2‰,δ18O水为0.45‰～8.54‰,显示成矿流体为岩浆水、变质水和大气降水的混合水,其中以岩浆水和变质水为主;主成矿期黄铁矿同位素的测定结果显示：δ34S为＋7.1‰～＋7.9‰,平均＋7.65‰。可见其变化范围较小,均一性强,具有地层硫特征。结合区内已有同位素资料及区域成岩成矿背景,推断马坞金矿的成矿作用与区内中川岩体关系密切,其中成矿流体主要来源于岩浆与地层,混入少量大气降水;成矿物源主要来自地层,另有深部物源参与成矿。     

湖南柿竹园钨锡多金属矿床同位素地球化学研究

柿竹园钨锡多金属矿床中细粒和中粒黑云母花岗岩Rb-Sr等时线年龄分别为(133±23)Ma和(143±7.3)Ma;初始锶同位素比值分别为0.71774±0.01472和0.73297±0.03454.从花岗岩侵入到成矿作用晚期阶段,δ18OH2o和δDH2O分别从+5.6‰～+11.4‰和-56.0‰～-62.3‰变化到-5.8‰～-8.5‰和-48.0‰～-69.7‰.花岗岩中石英的δ18O值较高,为8.4‰～12.1‰,岩浆水的δ18O为5.6‰～11.4‰,δD为-56.0‰～-62.3‰,但钾长石、黑云母的δ18O值较低,计算出的氧同位素平衡温度低于花岗岩结晶温度,表明花岗岩形成后受到岩浆水和雨水的交换作用和蚀变作用.本矿床流体的氢氧同位素,具有独特的演化规律,用沸腾去气作用和雨水混合作用可以解释其流体氢氧同位素的组成特征.     

胶东望儿山金矿床氢-氧同位素地球化学

胶东金成矿省位于华北克拉通东南缘,是我国最重要的黄金集区,约占全国黄金储量的25%。其中约90%的金资源量集中于胶东半岛的西北部,主要受3个一级断裂带(三山岛断裂带、焦家断裂带和招平断裂带)控制。望儿山金矿床赋存于晚侏罗世玲珑型黑云母花岗岩中,受焦家断裂带的次级断裂带(望儿山断裂带)控制,是胶东地区受二级断裂带控制的已探明规模最大的金矿床,同时发育蚀变岩型矿化和石英脉型矿化。金矿化与硅化和绢云母化蚀变密切相关,矿体多呈脉状,主要为矿区内主干断裂F1和F5控制的1号和5号矿体以及F1和F5的次级断裂控制的3号和23号矿体。矿石分为蚀变岩型和石英脉型,主要由石英、绢云母及黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等金属硫化物等组成。本研究通过详细的野外和岩相学、矿相学观察,依据蚀变特征、脉体穿插关系及矿石结构构造和矿物共生组合,将成矿过程分为四个阶段:黄铁矿-石英-绢云母阶段(Ⅰ)、石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)和石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)。针对不同高程、不同成矿阶段、不同矿石类型、不同矿体,系统采集了26件样品,分别挑选石英单矿物进行氢、氧同位素测试,总体δD值分布于-77.3‰~-54.2‰,δ18O值分布于-5.56‰~7.20‰,Ⅰ阶段δD=(-62.2±6.6)‰(n=8),δ18O=(4.60±1.52)‰(n=8);Ⅱ阶段δD=(-62.5±4.5)‰(n=7),δ18O=(0.47±2.86)‰(n=7);Ⅲ阶段δD=(-66.5±3.9)‰(n=8),δ18O=(-0.44±2.21)‰(n=8);Ⅳ阶段δD=(-65.6±4.5)‰(n=3),δ18O=(-4.43±1.09)‰(n=3)。根据氢-氧同位素组成及流体混合作用图解和水-岩交换氢氧同位素演化曲线,得出变质水与大气降水的混合流体与成矿相关。成矿流体来源主要为胶东群变质水,随着成矿作用的进行,更多大气降水混入成矿流体,成矿Ⅲ、Ⅳ阶段流体很可能以大气降水为主。成矿流体依据其流动方式主要分为渗透式流动和隧道式流动两种,蚀变岩型矿石的氧同位素组成较为集中,表明渗透式流动很可能是形成蚀变岩型矿石的成矿流体的主要流动方式;石英脉型矿石的δ18O值分布范围较大并小于或等于蚀变岩型矿石的δ18O值,表现出成矿流体的隧道式流动特征。在垂向上δD值表现出由深部到浅部总体降低的趋势,可能是在流体沸腾过程中发生了动力学分馏。横向上δ18O值的变化与已探明的矿体规模之间具有明显的负相关关系,很可能表明F1和F5断裂是具有低δ18O值大气降水下渗的主要通道,混合后的成矿流体沿F1和F5断裂运移的同时向其两侧的次级断裂流动。成矿流体与玲珑黑云母花岗岩不断发生水-岩交换作用,并发生减压沸腾作用,可能是导致望儿山金矿床同位素梯度变化及巨量金沉淀成矿的最主要原因。