低温环境下铜同位素分馏的若干重要过程

Cu同位素是一种新的地球化学示踪剂.正确运用这一同位素示踪技术的前提是对其同位素分馏机理和过程有足够的认识.本文报道了室温下CuSO4·5H2O结晶过程产生分馏的实验结果,并系统地总结了低温条件下Cu同位素分馏的一些重要过程,其中包括沉淀过程、还原过程、吸附过程、生物过程等.     

贵州遵义牛蹄塘组黑色岩系的硒同位素变化及其环境指示初探

西南早寒武世牛蹄塘组是分布在中国南方扬子地台的一套黑色岩系,区域上发育有典型富集多金属元素的硫化物矿化层.选取遵义松林小竹牛蹄塘组下部富硒、钼、镍等元素的黑色岩系剖面,利用Se同位素初步探讨了该剖面岩石的沉积环境和硒的可能来源.结果表明,小竹牛蹄塘组下部剖面黑色岩系的δ82/76SeSRM3149比值变化较大,下部底层含碳斑脱岩与磷块岩的变化范围在-4.35‰～ 4.11‰之间;中间镍钼层及碳质页岩、碳质碳酸盐岩的δ82/76SeSRM3149变化范围窄,平均值为0.9‰±0.23‰(n=4);上层碳质页岩为-1.24‰.结合已发表的钼同位素数据,认为中间岩石沉积于缺氧/无氧环境,但存在盆地海水与热液或充氧水团的混合;下层的岩石曾一度位于充氧与贫氧环境的边界面,局部岩石曾暴露地表经历了较强的风化和蚀变作用,海水中硒有可能来自底部富硒斑脱岩的氧化淋滤或海底热液.据此推测遵义松林小竹牛蹄塘组下部岩石的沉积环境极可能处在局限盆地靠近陆地的边缘部分,经历了充氧→贫氧→缺氧/无氧→贫氧的演化阶段.     

铁同位素的MC-ICP-MS测定方法与地质标准物质的铁同位素组成

详细报道了在低分辨和高分辨模式下运用MC-ICP-MS进行Fe同位素比值高精度测试的方法,对Fe同位素测定过程中谱峰干扰、基质效应、浓度效应、仪器测试的长期重现性等问题进行了评估,并对两种运行模式的测试结果进行了对比.在95%的可信度范围内,所建方法的外部精度优于0.5ε/ainu,达到国际同类实验室的先进水平,并且低分辨和高分辨两种模式下获得的Fe同位素测试结果是一致的.在此基础上对国家地质标准物质GBW07105(玄武岩)和GBW 07111(花岗闪长岩)进行了Fe同位素测定.相对于Fe同位素国际标样IRMM-014,GBW07105的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.9±0.3(20),ε56Fe=1.3±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ);GBW 07111的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.8±0.4(2σ),ε56Fe=1.2±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ).     

湖南湘潭锰矿的地球化学特征及成矿机制

湘潭锰矿床的锰矿层赋存于新元古代南华系(成冰系)大塘坡组底部含锰黑色页岩中,含锰矿物主要为菱锰矿。湘潭锰矿的Fe/Mn值低,Th/U、V/(V+Ni)和V/Cr值等地球化学指标显示其发育在氧化-次氧化的沉积环境中,暗示菱锰矿并不是由Mn~(2+)和CO_3~(2-)直接沉淀形成的。湘潭锰矿稀土元素含量高,稀土元素配分模式存在轻微的中稀土元素富集,具有明显的Ce正异常,这些特征指示湘潭锰矿含锰矿物是以锰氧化物或氢氧化物的形式沉淀的。同时,锰矿的碳同位素富集碳的轻同位素,说明有机物参与了菱锰矿的形成过程。综合分析表明,湘潭锰矿成矿过程可以分为沉淀和转化两个阶段:在氧化性的水体中,Mn以氧化物或氢氧化物的形式沉淀;在缺氧且富含有机物质的成岩环境中,Mn氧化物或氢氧化物被有机物还原而转化生成菱锰矿。这与华南地区其他几个典型的大塘坡式锰矿的成矿机制一致。     

内蒙古东升庙和炭窑口多金属硫化物矿床铁同位素地球化学特征及其成矿指示意义

本文报道了内蒙古狼山成矿带内两个最大的铅锌多金属硫化物矿床——东升庙矿床和炭窑口矿床中黄铁矿、黄铜矿单矿物的铁同位素研究结果。东升庙矿床绢云石墨片岩中不规则状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值在+0.04‰~+1.11‰之间,呈现铁的重同位素富集,指示了海水中的铁以氧化态沉淀并在成岩期转化成黄铁矿的矿化过程。东升庙和炭窑口矿床富硫化物矿石中黄铁矿和黄铜矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-1.33‰~+0.08‰,具有热液成矿特征,指示金属成矿物质来源于热液流体。另外,绢云石墨片岩中脉状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-0.39‰~-0.04‰,处于矿石黄铁矿和围岩不规则状黄铁矿之间,指示脉状黄铁矿是热液矿化的产物,并在成矿过程中混入了围岩中早先形成的富集铁的重同位素的黄铁矿。绢云石墨片岩中广泛发育的不规则状黄铁矿与赋存在绢云石墨片岩中的富硫化物矿体具有完全不同的铁同位素组成,指示热液活动对不规则状黄铁矿没有明显成矿物质贡献,因此同沉积热液活动成矿的可能性不大。结合赋存在白云石大理岩中硫化物矿体的顶、底部常见硅化的白云石大理岩角砾,本文提出后生矿化是东升庙多金属硫化物矿体的主要成矿方式。另外,东升庙矿床和炭窑口矿床的矿石硫化物具有相似的铁同位素组成特征,指示两者的成矿物质来源具有相似性。     

用于多接收器等离子体质谱铜铁锌同位素测定的离子交换分离方法

采用AGMP-1阴离子交换树脂，分别以7mol／L HCl、2mol／L HCl、0．5mol／L HNO3作为淋洗剂，可有效分离Cu、Fe、Zn。介绍了方法的基本原理、化学分离过程及混合标准溶液与地质标样的分离结果。结果表明，Cu、Fe、Zn回收率均接近100％，标准溶液在离子交换分离前后同位素组成一致，可以满足多接收器等离子体质谱对Cu、Fe、Zn同位素高精度分析的要求。     

多接收器等离子体质谱(MC-ICPMS)高精度测定Nd同位素方法

多接收器等离子体质谱是近年发展起来的高精度同位素分析手段之一,通过用等离子体质谱测量Nd国际标准材料La Jolla和JMC Nd203以及实际样品GBW04419,研究MC-ICPMS测量Nd的质量分馏特点,解决MC-ICPMS测量的关键所在质量分馏校正.通过修正分馏系数,可以实现理想的分馏校正.结果显示出所得到的分析精度达到热电离质谱的测量水平.具有实际地质样品代表性的实验室内部标准CAGS-Nd-1重现性长期分析结果为:143Nd/144Nd=0.512072±0.000008(2σ,n=140).     

多接收等离子质谱（MC-ICP-MS )测定Mg同位素初步研究

常量元素Mg的同位素比值，应用在地球化学上有重要意义。笔者采用“样品-标准”交叉技术，以国际标准SRM980,AIdrich, Romil和实验室标准GSB作为实验材料，探讨浓度和基质效应影响，尝试建立高精度多接收等离子质谱(MC-ICP-MS)测定Mg同位素方法。相对于国际标准物质SRM980，本研究测得的国际标准物质Aldrich的δ26Mg和δ25Mg值分别为（2.64±0.15)‰(2σ）和（1.34±0.09)‰(2σ); Romil的δ26Mg和δ25Mg值分别为（2.46±0.15)‰(2σ）和（1.27±0.08)%(2σ)；国土资源部同位素地质重点实验室的实验室标准GSB的δ26Mg和δ25Mg值分别为（4.05±0.03)‰(2σ)和(2.05±0.03)‰(2σ)。     

花岗质岩石中铜铁锌的化学分离方法

过渡族元素同位素研究是近几年才发展起来的研究领域,随着研究的范围日趋广泛,问题日渐深入,需要对更多的地质样品进行同位素组成测定和研究.尽管文献报道的有关用于多接收器等离子体质谱过渡族元素同位素分析的化学分离方法能将Cu、Fe、Zn等元素很好地分离开来,但并未对地质样品中复杂地质基体元素的分离情况进行报道.因此,笔者对花岗岩中Cu、Fe、Zn分离进行了研究.     

广东湛江湖光岩地区玄武岩风化壳Fe同位素研究

本文对广东湛江湖光岩地区厚度分别为4 m和7 m的两个不同喷发时代玄武岩形成的风化壳样品进行Fe同位素分析,分析结果显示:厚度4m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.17‰～0.57‰;厚度7 m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.20‰～0.68‰,相对于标准物质IRMM-014,不同深度风化壳样品均显示Fe的重同位素富集.两风化壳剖面自下而上,随风化程度增大,风化壳样品中Fe同位素分馏程度也呈现逐渐增大的趋势,表明风化壳样品中Fe的重同位素富集趋势与风化壳的发育程度正相关,风化壳土壤中Fe同位素组成是反映土壤风化程度的指标.另一方面,风化过程可将地球外部圈层(岩石圈、水圈、生物圈)有机结合起来,风化壳土壤Fe同位素组成变化是表生植物和水淋滤共同作用的结果,对化学风化过程中Fe同位素研究,将会极大地补充表生过程中同位素地球化学的知识,同时Fe同位素可作为表生过程中物质的循环、环境的变化等过程中有力的示踪/指示技术手段加以应用.