活体珊瑚微量元素对硼同位素组成影响及硼掺入珊瑚的形式

为确定元素 B 掺入进珊瑚的形式、B(OH)与 B(OH)3间的分馏系数及珊瑚中微量元素对硼同位素?4组成的影响,对北海涠洲岛、海南三亚和雷州半岛灯楼角三地活体珊瑚的 Mg、Sr、Na、Ca、B 浓度及硼同位素组成(δ11Bcoral)进行了测定.结果表明,涠洲岛、三亚和灯楼角三地珊瑚的 Mg、Sr、Na 和 Ca 浓度平均值分别为40.1 mmol/L、86.1 mmol/L、449 mmol/L 和12.1 mol/L.珊瑚中 B 浓度的变化范围为4.4~8.4 mmol/L,平均值为5.9 mmol/L.Ca、Sr 在珊瑚中明显富集,而 Mg 在珊瑚中贫化.珊瑚 B 浓度的变化主要反映了珊瑚生长时海水 pH 值的变化.δ11Bcoral 的变化范围为22.8‰~27.9‰,平均为25.2‰.除与 B 浓度呈弱正相关关系外,δ11Bcoral 与其他四种元素不相关.应用珊瑚硼同位素组成恢复古海水 pH 值时选择同属种珊瑚和判别是否有 Mg(OH)2的存在是必要的.涠洲岛、灯楼角和三亚三地珊瑚与海水间的硼同位素分馏系数αcoral-sw 分别为0.9839、0.9847和0.9850.计算得到的珊瑚与海水 B(OH)3间的分馏系数αcoral-3的变化范围为0.9772~0.9800,平均值为0.9788.该新的α4-3值是准确的,可以用来反演古海水 pH 值.αcoral-sw 和αcoral-3随pH 值的升高分别呈现出增大和减小的变化趋势.珊瑚的平均δ11Bcoral 位于理论计算的δ11B4和δ11B3曲线之间,而且都低于原始合成海水的δ11B.这些都表明 B 以 B(OH)3和B(OH)两种形式以变化的比例同时掺入进?4珊瑚,并以B(OH)优先掺入为主.计算得到有0.1%~5.5%(平均值为2.2%)的 B(OH)3掺入进珊瑚中.由于?4 B(OH)3同时掺入进生物碳酸盐,δ11Bcarb=δ11B4的假设不能成立,由所测生物碳酸盐δ11Bcarb 值计算的海水 pH值将产生误差,使δ11B-pH 技术变得更为复杂.通过无机碳酸盐沉积或有孔虫或珊瑚的养殖实验(或者野外观测实验)建立用于重建古海水 pH 值的δ11Bcarb-pH 经验方程是今后的一项重要任务.     

硼同位素分馏的实验理论认识和矿床地球化学研究进展

硼是一种中等挥发性元素,具有¹¹B和¹⁰B两个稳定同位素。两个同位素间高达10%的相对质量差使其在地质过程中引起高达-70‰至+75‰的硼同位素变化。硼在自然界主要与氧键合形成三配位(BO₃)和四配位(BO₄)结构,因而¹¹B和¹⁰B间同位素分馏主要受控于三配体(BO₃)和四面体(BO₄)间配分。本文综述了低温和高温地质过程的硼同位素分馏的理论和实验研究进展。在溶液中B(OH)₃和${B(OH)^{-}_{4}}$间硼同位素分馏受pH和热力学p-T条件控制,实验和理论表征获得常温常压条件下的B(OH)₃和$B(OH)^{-}_{4}$间同位素分馏系数(α_3-4)变化范围为1.019 4至1.033 3。低温条件下矿物(如碳酸盐、黏土矿物(蒙脱石和伊利石)、针铁矿、水锰矿、硼酸盐)与溶液间硼同位素分馏行为除了受p-T-pH影响外,矿物表面吸附引起的分馏效应十分显著。在中高温过程(蒙脱石伊利石化、富硼电气石和白云母矿物与热液流体,以及硅酸盐熔体与流体)中硼同位素分馏行为受到硼配位构型、化学成分以及物理化学条件的控制。随着硼同位素分馏机理研究的深入以及越来越完善的地质储库硼同位素端员特征表征,硼同位素地球化学指标可以灵敏示踪成矿物质来源、探究成矿作用与成因模式和重建成矿过程物理化学条件。目前矿床硼同位素地球化学研究的难点在于实现不同赋存相(如流体、矿物和熔体)中硼配位键合结构和硼同位素组成的精细化表征。     

理论计算阳离子对水体中B(OH)_3和B(OH)_4~-间硼同位素平衡分馏的影响

采用密度泛函方法模拟了阳离子对水体中B(OH)3和B(OH)4-的影响,计算海水的硼同位素平衡分馏参数。模拟海水环境时,选择基于分子簇模型的"水滴"法,以最多12个水分子环绕兴趣分子的方式构建"水滴"。对海水环境的计算结果显示,B(OH)3和B(OH)4-的硼同位素平衡分馏系数在25?C时为1.031,与纯水环境下的该分馏值并无明显差别。研究表明前人对B(OH)3和B(OH)4-间硼同位素平衡分馏参数的实验测定可能存在问题。研究结果为精进硼同位素古环境重建工作和硼同位素平衡分馏测定提供了理论制约。     

海水蒸发时的硼同位素分馏

采用立式亚沸石英蒸馏器，在非流动条件下进行了海水蒸发实验，以研究海水一空气界面硼同位素的行为。将具有不同pH值的天然海水在不同温度下平静地蒸发，采用冷水收集海水蒸汽，实现了无流动空气的真实的蒸发过程，共进行了3种类型的实验。 实验1 将不同pH值（(7.71-8.49)的海水在27℃，33℃和40℃下蒸发，蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定。收集海水蒸汽，进行蒸汽的硼同位素组成、硼和氯浓度的测定。 实验2将天然海水在33℃下蒸发，蒸发时不补加高纯水．搏派承药蒸干。分捌收集海水蒸汽和蒸干后的固体盐，进行蒸汽和固体盐的硼同位素组成测定。并同时测定不同蒸发阶段海水的pH值。 实验3 将加人不同硼量的天然海水在40℃下蒸发.蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定，收集海水蒸汽，进行硼同位素和硼浓度的测定。 硼浓度的结果表明：①在实验1中，蒸汽的硼浓度变化范围是1.51-10.7 μg/L，平均值为5.16 μg/L，随海水pH值升高而降低，但与蒸发温度无关；②在实验2和3中蒸汽硼的浓度要远远高于实验1，而且蒸汽硼浓度与海水硼浓度具有线性的正相关关系；③蒸汽相的Cl/B比（摩尔比值：平均23.4)远远低于海水的Cl/B比（摩尔比值：1485)，这表明蒸发时没有将海水喷雾的细珠引人蒸汽中。 硼同位素结果表明： (1)在实验1中，蒸汽的δ11B值除一个以外均低于海水B(OH)3的δ11B值，而高于海水B(OH)4-的δ11B值，而且都比海水的δ11B值高，蒸汽与海水间的平均硼同位素分馏系数为1.0019，这表明在海水蒸发时，11B富集在蒸汽相中。此结果与以前所进行的硼溶液蒸发实验结果一致，但与以前所进行的海水蒸发实验结果完全相反。以前的海水蒸发实验结果表明，10B在蒸汽相富集。这种截然相反的结果要归结于蒸发条件的差异，以前蒸发的海水蒸汽是由流动空气带出，此时非平衡的动力因素将起到重要作用，造成质量轻的10B优先进人蒸汽相。而本次实验在非空气流动条件下进行，B(OH)3和B(OH)-4间的同位素平衡将起主导作用。显然，燕汽的δ11B值与海水的pH值没有明显的关系。 (2)在实验2中，蒸汽与海水间的硼同位素分馏系数要远远高于实验1，特别当海水蒸干前的500 mL蒸汽，分馏系数高达1.0182。而蒸干后的固体盐的δ11B值明显低于原始海水，分馏系数为0.9973。这充分表明，在海水蒸发时，11B优先被蒸发而进人燕汽相。海水蒸发时蒸汽相的δ11B值随蒸发程度呈平方指数形式增加，这与蒸发时残留海水的δ11B值急剧升高有关。 (3）实验3中，蒸汽的δ11B值随海水硼浓度的增加而升高，当硼浓度为19.7 μg/mL和63.5 μg/mL时，硼同位素分馏系数分别为1.0072和1.0107。 海水蒸发时的硼同位素分馏可用于对大气降雨硼来源的研究。在不同时期采集的西宁雨水的δ11B值为12.1‰和9.0‰，受风向的影响甚微，表明西宁地区的大气环境受海洋影响较小，大气中的硼主要来源于陆地。但南海西江石油平台大气降雨的δ11B值明显受风向所控制，高δ11B值（33.2‰）表明其海洋来源，而低δ11B值（8.4‰）表明其陆地来源。以往文献所报道的陆地及其沿海大气降雨的δ11B值变化范围很宽(0.8‰~35‰)，但是它们都低于海水的δ11B值，这表明陆地及其沿海大气中的硼主要来源于陆地。 海水中的硼将因洋壳低温蚀变、沉积物吸附以及生物碳酸盐共沉淀从海洋中迁出，这些过程均造成海水10B的贫化。惟独海水蒸发时会造成海水10B的富集，但由于此时硼同位素分馏小，而且与其他因素相比，被海水蒸汽迁出的硼量低，根据计算，海水燕发对古海洋硼同位素组成的影响完全可以忽略不计。     

镁同位素示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程

镁（Mg）作为主要的造岩元素及生物营养元素,是连接大陆、海洋和地球内部循环的重要纽带。碳酸盐岩作为Mg的主要储库,是全球Mg循环的重要组成环节,利用Mg同位素示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程是有效反演深时海水Mg同位素组成（δ26Mg_海水）、恢复全球Mg循环的基本前提。近二十年来,Mg同位素在示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程研究中取得了较大进展:1）不同类型碳酸盐矿物形成过程中的Mg同位素分馏及其影响因素的研究得到完善;2）建立了Mg同位素地球化学模型,对不同白云石化过程进行半定量—定量模拟;3）初步探索了利用Mg同位素反演早期成岩流体体系的方法。以上研究进展为利用碳酸盐岩恢复δ26Mg_海水奠定了理论基础,在选择有效的碳酸盐岩载体恢复δ26Mg_海水时,需充分考虑碳酸盐岩的沉积—成岩过程及其对Mg同位素组成的影响,并适当结合地球化学模型,消除沉积—成岩因素的影响,进而恢复δ26Mg_海水。     

镁同位素体系在重要地质过程中的应用

_Mg作为主要的造岩元素,其丰度在地球上排第四位(仅次于O、_Fe和Si)。_Mg在自然界中存在3种稳定同位素,分别为²⁴Mg、_Mg²⁵和²⁶Mg,其中²⁶Mg和²⁴Mg之间具有较大的质量差(_8.33%),在各类地质过程中显示出不同程度的分馏,使之成为研究不同地质演化过程的有力指标和良好示踪剂。近年来,随着分析方法的改进和同位素质谱技术的发展,_Mg同位素的应用得到大跨步的发展。前人从不同角度对Mg同位素研究进展进行了综述,本文在简要介绍Mg同位素标准物质和分析方法的基础上,详细阐述了Mg同位素在地质学4个领域方面的应用,包括:(₁)_Mg同位素在矿床成因方面的应用,能够有效示踪成矿过程、成矿物质来源等;(₂)_Mg同位素在煌斑岩成因方面的应用,可有效示踪源区物质组成;(<...     

广西百色盆地州景矿第三系褐煤有机地球化学与煤岩学研究 Ⅳ．单化合物碳稳定同位素推断生物标志物起源

一个未成熟褐煤抽提物中，高等植物生源化合物的同位素值在全煤碳同位素组成（δ１３Ｃ值－２７．０‰）的±２‰范围内，表明相似成煤植物对这些化合物的贡献，或者其成煤植物经历过相似的生物合成分馏效应。所检测的萜烃类按同位素差异分为两组:二萜类（δ１３Ｃ值－２５．０±１．４‰）和倍半萜类（δ１３Ｃ值－２５．９±１．５‰）平均较全煤样富集１～２％。１３Ｃ，而奥利烷－乌散烷－羽扇烷型衍生物（δ１３Ｃ值－２９．０±０．８‰）平均比全煤样减少１～２‰１３Ｃ。Ｃ₁₅～Ｃ₃₅正烷烃δ１３Ｃ平均值－３２．４±０．６‰，据此表明Ｃ₁₇～Ｃ₂₂和Ｃ₂₂～Ｃ₃₃正烷烃的同位素值与上述平均值没有明显差异。与全煤样相比较，该煤样抽提物的藿烷衍生物１３Ｃ值则减少８～３４‰，标志在成煤过程中甲烷的细菌循环起着作用。     

改性Mg(OH)2对多种重金属污染土壤的修复效果

为了研究一种高效的多种重金属污染土壤修复剂,本文采用了一种具有OH^-缓释功能的改性Mg（OH）₂,通过重金属污染土壤稳定化修复实验,探讨了改性Mg（OH）₂对污染土壤中多种重金属（Pb、Cd、Cu、Zn）的稳定效率及对多种重金属形态分布的影响。结果表明,投加改性Mg（OH）₂对土壤中多种重金属均有稳定作用,对Pb、Cd、Cu、Zn的稳定效率分别为72.42%、34.53%、87.64%和97.65%,且改性Mg（OH）₂的投加使重金属交换态质量明显减少、残渣态质量增加,进一步提高了重金属的稳定性,降低了重金属生物有效性;另外,改性Mg（OH）₂具有OH^-缓释性,可使土壤长期保持一定的碱性,是一种经济有效的土壤修复剂。     

华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的 δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的 δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的 δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的 δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的 δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的 δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其 δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH＜7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的 δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。     

鄂尔多斯盆地苏里格庙与靖边天然气单体碳同位素特征及其成因

苏里格庙上古生界砂岩气藏天然气重烃含量高,干燥系数低,为湿气;靖边奥陶系风化壳气藏天然气重烃含量低,干燥系数高,属干气。苏里格庙天然气的正构烷烃碳同位素具有δ13 C₁<δ13 C₃ <δ13 C₂ <δ13 C4的规律,靖边天然气具有δ13 C₁<δ13 C₂ <δ13 C₃ 的规律。二者高碳数烷烃的同位素差别较大,尤其是苏里格庙的乙烷碳同位素比靖边平均重 3.6‰。根据天然气单体碳同位素及其含量变化,苏里格庙天然气属煤成气,靖边天然气属煤成气与油型气的混合气。苏里格庙和靖边天然气中均含少量CO₂ 气,其碳同位素表明苏里格庙除苏 5井为无机CO₂ 气外,均为有机CO₂ 气;靖边林 1、林 5井为无机CO₂ 气,陕参 1井为有机CO₂ 气。结合烷烃气和CO₂ 气,苏里格庙天然气可以分为含有机CO₂ 煤成气和含无机CO₂ 煤成气。碳同位素比值与Ro 关系分析认为,苏里格庙的天然气成熟度处于成熟到高成熟阶段,其相应气源岩的平均Ro 为 1.2 9%～ 1.39%,这一结果与该区二叠系煤岩的成熟度符合较好。     

翁泉沟硼矿物相分析方法研究

对翁泉沟硼矿采集的4个矿石样品进行测试,分析得出其主要成分由硼镁石Mg₂[B₂O₄（OH）]（OH）和硼镁铁矿（Mg,Fe）₂Fe（BO₃）O₂组成.本物相分析方法通过对样品进行湿法磁选、酸溶方法测定硼镁铁矿中的硼元素.磁选后残渣经酸溶测定硼镁石中硼元素,结果显示其组分与实际地质成矿组分相吻合.实验证明本测试方法对硼矿石物相及硼矿物在自然界中的赋存状态测定分析快速、准确,为当前的硼矿石研究提供了新的思路,能够满足测试要求.     

白云岩成岩相与地球化学特征--以鄂尔多斯盆地中东部马家沟组马五5-马五1亚段为例

白云岩成岩相研究对恢复其成岩环境具有重要意义。以鄂尔多斯盆地中东部马家沟组马五₅-马五₁亚段为例,利用岩芯及岩石薄片研究了白云岩的成岩相类型及岩相特征,并根据氧、碳稳定同位素、锶同位素以及主、微量元素等分析了各类成岩相的地球化学特征。结果显示,鄂尔多斯盆地中东部马五₅-马五₁亚段白云岩成岩相主要包括近地表环境下的膏盐溶蚀角砾相、活跃回流渗透云化相和隐伏回流渗透云化相,以及表生淡水环境下的风化岩溶角砾相等四类,其中受淡水或混合水影响的近地表环境下的膏盐溶蚀角砾相、活跃回流渗透云化相及隐伏回流渗透云化相白云岩样品具有相对奥陶纪海水"负偏"的δ18O和δ13C值,相对高Mn或低Fe含量,中等-强阴极发光,高于同期海水的87Sr/86Sr值以及相对较低的Al和Ti含量;而表生淡水环境下的风化岩溶角砾相白云岩样品因受表生期淡水以及大量陆源碎屑物的影响,呈现出低于同期海水的δ18O和δ13C值,相对高Mn和过高Fe含量,弱或无阴极发光,明显高于同期海水的87Sr/86Sr值以及明显较高Al和Ti含量。研究结果表明,氧、碳稳定同位素、锶同位素及主、微量元素等地化数据是识别白云岩成岩相的有效指标。     

新疆吐鲁番盆地陆相白垩纪与古近纪界线的环境指标

通过对新疆吐鲁番盆地白垩纪和古近纪陆相地层的氧化物、碳酸钙、有机碳含量分析以及有机碳稳定同位素的测试,并通过w(Fe³⁺)/w(Fe²⁺)比值指示的古温度研究,探讨了该地区白垩系-古近系界线的特征以及古气候特点。研究表明在白垩系/古近系界线附近各项环境指标发生了明显的变化。在白垩纪末期,有机碳同位素δ¹³C_org明显偏正,Al₂O₃、Fe₂O₃含量降低;而进入古新世,δ¹³C_org明显偏负,Al₂O₃、Fe₂O₃含量升高。对w(Fe³⁺)/w(Fe²⁺)比值指示的古温度计算表明,在白垩纪末期大气温度比较低,而进入古新世气温回升,这与进入古新世有机碳稳定同位素明显偏负的特征一致。     

南海北部珊瑚高分辨率硼同位素组成及其对珊瑚礁海水pH变化的指示意义

造礁珊瑚是研究热带海洋高分辨率气候环境演变的重要载体。对采自海南岛南部三亚湾的活体滨珊瑚SY10进行了约为月分辨率的碳、氧、硼同位素组成分析,并利用珊瑚δ11B重建了海水pH。结果显示,所测量样品的δ13C变化范围为–3.32‰~–1.76‰,δ18O为–6.13‰~–4.78‰,δ11B为23.51‰~26.23‰,且这些珊瑚样品的碳、氧、硼同位素组成均存在明显的季节性周期波动。其中pH与δ18O之间存在明显的正相关关系,高的pH值更倾向于在低温的季节出现,这意味着短时间尺度该处珊瑚礁海水pH可能主要不是受海水CO2溶解度控制,而是与生物活动有密切的关系。利用SY10珊瑚样品硼同位素组成重建的海水pH值变化范围为7.77~8.37,并呈季节性周期波动,这种大幅度的周期波动与我们对三亚珊瑚礁海水pH进行现场观测所得到的结果以及前人的研究成果相符,说明了利用珊瑚δ11B重建海水pH记录是可靠的。     

碳酸盐(岩)的锂同位素组成:一种潜在的古海水pH替代性指标

地球演化历史中海水的pH值发生了明显变化, 海水pH值可能是控制海相碳酸盐岩能否形成及其成分演化的重要因素, 对了解地球早期白云岩的成因和一些矿产的形成等均有重要指示意义。然而, 记录海洋pH值变化的替代性指标非常稀少, 常用的主要是碳酸盐(岩)的硼同位素。古老碳酸盐的硼同位素往往受到后期地质作用的影响, δ11B-pH转化过程中需要基于多种假设, 硼酸和硼酸根之间的分馏系数(αB)、硼酸表观电离常数(pKB*)以及δ11BSW的不确定性, 使硼同位素分析结果具有多解性、不确定性。亟需多个独立指标对海水pH值进行限制, 碳酸盐(岩)锂同位素是一个潜在的替代性指标, Roberts et al.(2018)发现有孔虫碳酸盐壳体的δ7Li与海水pH值呈显著负相关关系, 认为6Li和7Li水合离子在进入碳酸盐晶格时要脱去溶剂水, 这个过程的去溶能与pH值相关, 导致锂离子进入有孔虫方解石壳体的过程中存在显著的同位素分馏。在对蓟县剖面中—新元古代海相碳酸盐岩碳酸盐相的硼、锂同位素进行研究时发现, 纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成(4.9‰～13.4‰, 平均8.03‰)明显低于现代海洋碳酸盐的锂同位素组成, 中元古以来碳酸盐(岩)的锂同位素组成总体呈上升趋势。纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成与硼同位素组成及海水的pH值(δ11Bsw=25‰)呈明显反相关关系; 硅质条带白云岩的硼、锂同位素组成也呈明显反相关关系, 说明碳酸盐(岩)的锂同位素确实有可能成为一种潜在的pH值替代性指标。若碳酸盐(岩)锂同位素可以对海水pH值施加独立约束, 那硼、锂同位素联合研究将对重建古海洋的pH值演化具有重大意义。     

辽东地区沉积变质硼矿床及硼同位素研究

辽东地区元古界硼矿床属于沉积变质硼矿。根据现代盐湖沉积 ,认为硼矿物沉积通常为硼砂 ,然后在区域变质作用过程中 ,硼砂矿物转变为硼镁矿物或硼铁矿等硼酸盐矿物 ,但辽东硼矿床中不同硼矿物的硼同位素有一定差别。电气石富10 B ,δ11B值较低或呈负值 ;而硼镁石与硼镁铁矿类矿物明显富集11B ,δ11B值较高 ,为 +2 3‰～ +17 4‰。根据水岩作用过程中硼同位素分馏特征的研究 ,11B与10 B比较有下列 4个特征 :( 1) 11B属于极不相容元素 ,优先进入水相 ,因此在变质残余矿物相中形成低的δ11B值 ;( 2 )在蚀变和交代变质反应中硅优先替代11B进入矿物晶格 ,因此在硅化交代中可以降低δ11B值 ,而脱硅反应中可以提高δ11B值 ;水化作用中 ,OH-带入11B ,使富水矿物具有较高的δ11B值 ;( 3)热水沉积及热液交代成因电气石均具有较低的δ11B值或者为负值 ;( 4)通过最近的研究表明 ,在热蒸馏过程中 ,硼同位素会发生明显的分馏 ,11B倾向于进入蒸汽相 ,而使残余相或后蒸馏相亏损11B ,形成较低的δ11B值。因此可以认为辽东地区元古界硼矿床属于热水沉积电气石岩在后期区域变质或热变质过程中分解出硼酸气水溶液交代镁碳酸盐形成硼镁石或硼镁铁矿矿物 ,而非蒸发沉积变质矿床。     

几个重要Ge同位素平衡分馏参数的理论预测

本研究基于Urey模型(或称Bigeleisen和Mayer公式),结合量子化学计算的方法,在B3LYP/6-311+G(d, p)理论水平下,计算了Ge在类似石英(包括蛋白石)、钠长石、钾长石、橄榄石结构以及水溶液(包括海水)中Ge(OH)4和GeO(OH)3-之间的Ge同位素平衡分馏系数.其中,溶液效应用"水滴法"处理,矿物结构用簇合物方法模拟.结果显示这些基本分馏参数的精度约±0.3‰;类石英(或蛋白石)结构最可能富集重Ge同位素,在25 ℃,几个Ge同位素分馏系数分别约为:Δ石英-Ge(OH)4=0.9‰、ΔGe(OH)4-GeO(OH)3-=0.3‰(海水中)、Δ石英-钠长石=0.6‰、Δ石英-钾长石=0.4‰、Δ橄榄石-Ge(OH)4=-1.2‰.类石英与类橄榄石结构之间存在较大的分馏,Δ石英-橄榄石=2.1‰.这些具有重要地质意义的基本分馏参数可以为探索未知的Ge同位素地球化学应用领域打下基础.此外,本文还用所得的分馏参数定量地解释了Siebert等(2006)和Rouxel等(2006)的一些工作,说明了这些参数的可靠性及其在地学中的重要应用意义.     

微纳米Ca(OH)2加固遗址土室内试验研究

无机材料以兼容性强、耐久性好等特点被广泛应用于土遗址加固,特别疏松结构土遗址加固一直是学界关注的焦点,微纳米Ca(OH)₂具有分子结构小、加固效果显著和耐久性好等特点。以世界文化遗产锁阳城为代表,制备密度为1.5g/cm³的疏松土样,采用浓度为5%、7.5%和10%微纳米Ca(OH)₂的悬浊液滴渗加固,通过透气性、色差、无侧限抗压强度和抗剪强度测试发现,透气性下降值均在2%以内,5%和7.5%微纳米Ca(OH)₂加固后色差ΔE_ab*均小于4,在一定范围内可接受;其中用浓度为7.5%微纳米Ca(OH)₂加固3次后抗压强度和抗剪强度均有提高,无侧限抗压强度增长率为9.8%,土的黏聚力增加了34%,内摩擦角提高了9°;土-水特征曲线表明,微纳米Ca(OH)₂对土的体积收缩率具有较好的抑制作用。扫描电镜、X射线衍射和热重分析发现,微纳米Ca(OH)₂渗透加固后,在碱性环境下发生了的物理化学反应,在物理层面主要通过填充、包...     

珊瑚碳酸盐团簇同位素研究进展

基于碳酸根离子内部重同位素(~(13)C和~(18)O)之间相互团簇成键的程度与温度的关系,珊瑚碳酸盐团簇同位素(以Δ47值量化)可以用来指示海水温度。然而受"生命效应"影响,多种浅水、深水珊瑚Δ47值与海温的关系显著偏离无机合成碳酸盐的Δ47-t校正曲线。解析珊瑚生命效应对Δ47值的影响机制是有效应用团簇同位素重建海温的重要前提。本文介绍了团簇同位素体系、珊瑚Δ47值的特征,综述了近期珊瑚碳酸盐同位素研究重要进展,从pH效应、CO_2扩散、水合/羟基化,生物控制的方面对生命效应的分馏机制进行剖析。已有结果表明,尽管珊瑚Δ47值受生命效应影响,但依然具有显著的温度效应。未来研究需要在珊瑚钙化机制的视角下深入理解同位素分馏的各种影响因素。     

滨里海盆地东缘石炭系KT-Ⅰ油层组白云岩地球化学特征

哈萨克斯坦滨里海盆地东缘上石炭统KT-Ⅰ油层组主要发育局限海台地-开阔海台地碳酸盐沉积,间夹蒸发岩层。由于区域性白云石化作用,KT-Ⅰ油层组中白云岩广泛分布,为主要油气储集层。研究表明,白云岩中白云石为泥晶、粉晶或细晶,半自形-他形;略富钙,有序度较低(0.336～0.504);δ¹⁸O_PDB值在-1.06‰～+2.45‰之间,比石炭纪海水(δ¹⁸O_PDB值介于-1‰～-2‰之间)偏正;δ¹³C_PDB值在+3.36‰～+5.94‰之间,与石炭纪海水(δ¹³C_PDB值介于+3.1‰～+4.7‰之间)接近;锶同位素值接近石炭纪海水(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值在0.7082～0.7088之间);微量元素Mn含量平均为92.57 μg/g,Fe含量平均为447.52 μg/g,接近被交代的灰岩含量;Na和K含量的平均值分别为198.80 μg/g 和5.89 μg/g,显示交代流体为蒸发海水。上述岩石学和地球化学资料表明,研究区石炭系KT-Ⅰ油层组白云岩具有渗透-回流机理白云岩的特征。