稳定氯同位素在地球科学研究中的进展

本世纪初到八十年代中期由于氯同位素的测试精度很低（＞１．０‰）导致氯同位素地球科学研究未获得任何进展。１９８４年Ｋａｕｆｍａｎｎ等人建立测试精度高达±０．２４‰的方法，并且首次发现了氯同位素在自然界的变异。在此以后氯同位素的测试精度不断提高，各国学者相继对海水、温泉、火山湖水、油田卤水、地下水盐湖、冰雪、环太平洋的斑岩铜矿和美国密西西比型铅锌矿床造岩矿物和造矿矿物流质包裹体中氯同位素进行了测定并对其中氯同位素的分布规律做了比较深入的研究。在此基础上对各类水体及矿床的成因与物质来源进行了有益的探索，另外还以自然界氯同位素产生分馏的原因及机理做了初步的研究。     

稳定氯同位素及其应用地球化学研究

稳定氯同位素的分馏作用有限,同位素比值变化小,测定精度要求高。在很长一段时期内,人们一直未能发现自然界稳定氯同位素组成的变化。随着测定技术的不断发展,氯同位素的分馏效应逐渐得到证实,并引起了人们的广泛关注。国内外学者已将氯同位素应用于海水、地表河流水、地下水、盐湖、古代蒸发岩(盐)和热液矿床等方面的地球化学研究中,对水体演化和矿床成因进行了较为深入的探讨和分析,并取得了一定的研究进展。这些研究工作充分表明氯同位素在水体演化和成矿理论研究以及矿产勘查等方面有着独特优势,尤其在我国开展蒸发岩(盐)氯同位素地球化学研究具有很大的发展潜力和广阔的应用前景。但氯同位素的应用地球化学研究目前尚处于发展时期,更深入的研究还有待于测定方法的进一步完善以及对不同地球化学体系氯同位素的系统测定和研究。     

海洋的稳定氯同位素组成

用Cs2Cl+正热电高质谱法,测定了海洋中不同区域表层海水样品的稳定氯同位素组成。结果表明海洋中的δ37Cl值并非均匀一致,尤其在高经度地区变化明显。δ37Cl值的变化与海水的盐度和所处的经度有一定机关性。建议使用一个统一确定的海水样品做为稳定氯同位素地球化学研究的氯同位素标准参考物质。     

氯同位素质谱法测定进展

主要总结了测定氯同位素比值的四种质谱法 :由电子轰击产生的基于HCl+离子的气体质谱法、基于CH3 Cl+离子的气体质谱法、基于Cl-离子负热电离质谱法 (NTIMS)和基于Cs2 Cl+离子正热电离质谱法(PTIMS)。并分析了使用这四种方法测定氯同位素时处理含氯样品和使用仪器测定样品氯同位素的方法及其优缺点 ,对测定结果的精度进行了比较 ,最后对测定氯同位素发展前景进行了展望。     

正热电离质谱测定稳定氯同位素准确度和精度的控制方法

在对133Cs2Cl+热离子研究的基础上,通过对一组标准样品的严格前处理及测试,对石墨非还原热离子发射特性下133Cs+和133Cs352Cl+发射的相互关系以及与测试数据质量关系进行了研究讨论,并建议采用133Cs+/133Cs352Cl+比值作为石墨涂样正热电离质谱法高精度测定氯同位素的一种数据质量控制指标。     

石盐溶解过程中氯同位素分馏的初步研究

采用氯同位素组成测定的正热电离质谱法,研究了模拟石盐快速和慢速溶解过程及达到溶解-结晶平衡状态后氯同位素分馏现象。用Na2SO4饱和溶液模拟水溶剂中快速溶解过程,用99.5%乙醇模拟非水溶剂慢速溶解过程。在水溶剂和非水溶剂中,氯离子含量呈相反的变化趋势。快速溶解过程中,氯同位素分馏系数的变化范围为0.999 25～1.001 09,平均值为1.000 29,基本与自然界盐湖卤水石盐结晶体系的趋势相似;慢速溶解过程中氯同位素分馏系数的变化范围为0.999 34～1.001 07,平均值为0.999 51,此过程中开始能反映出NaC l慢速结晶过程的氯同位素分馏,处于溶解与再结晶共存时,氯同位素处于0分馏状态。NaC l的溶解基本能反映出自然界中盐湖卤水快速结晶和慢速结晶中的氯同位素分馏。     

氯化物型钾盐矿床氯同位素地球化学研究

根据国内外许多钾盐矿床大量样品测定的结果：通常石盐（岩）的37Cl／35Cl比值和δ37Cl（％）值高于钾石盐（岩）；钾石盐高于光卤石（岩）。例如：西班牙Catalonia盆地钾盐矿床，其石盐岩为0．31958—0．31941和＋1．002─＋0．470‰，钾石盐岩为0．31913和─0．407‰，光卤石岩为0．31887和─1．221‰，等等。这说明了这些蒸发岩是在水体浓缩的不同阶段形成的，是氯同位素分馏作用长期不断进行的结果。其氯同位素组成与Br、K和Mg含量有着密切关系。困而在我国找钾过程中，可将氯同位素组成及Br、K、Mg含量结合起来作为找钾标志考虑。     

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。     

黄土高原稳定同位素与古环境研究

黄土高原黄土地层已被证明是大陆上最完好的记录了过去环境信息的载体。通过黄土地层的碳,氧同位素作为气候替代指标研究古植被,降雨量,古环境温度及古季风演化方面取得了长足的进展,本文拟就主要研究成果作一综述,并对今后的研究方向做一前瞻。     

盐湖硼氯同位素地球化学研究进展

对与盐湖硼、氯同位素地球化学研究有关的样品中硼、氯的提取、分离纯化 ,硼、氯同位素质谱测定方法以及盐湖卤水、粘土沉积物和蒸发硼酸盐矿物的硼同位素地球化学和盐湖卤水与盐类矿物的氯同位素地球化学研究进展进行了系统总结。所总结的内容代表了世界范围内此领域研究的最新进展 ,其中很大部分内容是中国科学院青海盐湖研究所 VG35 4课题组的研究成果 ,反映了中国科学院青海盐湖研究所在此研究领域的水平。     

树轮稳定氮同位素记录的进展与展望

树轮稳定同位素比率是研究气候变化与环境演变的有效代用资料,耦合分析树轮稳定同位素记录的信息可揭示森林生态系统碳—水—氮时空变化特征及相互作用,反映环境变化对植物特定化合物的生理影响.树轮稳定氮同位素比率(δ15N)与树木生长的环境条件密切相关,其变化可以反映长时间尺度森林生态系统氮循环的动态特征,弥补监测资料的不足.本...     

氯同位素组成的正热电离质谱法测定及其样品的预处理

该论文为硕士学位论文 ,于 2 0 0 1年 6月在中国科学院青海盐湖研究所完成。环境问题日益成为人们关注的焦点。随着同位素地球化学研究的深入 ,以同位素测定为手段探索地质变迁和环境变化日益成为广大科技工作者的有力工具。由于氯分布广泛 ,氯同位素测定逐渐成为一种普遍采用的研究手段。自然界中的氯具有两种稳定的同位素 ,37Ｃｌ和35Ｃｌ。二者有较大的质量差异 ( 5 4% ) ,因此自然界中的氯有较大的同位素分馏特性 ,外界条件的变化可以通过氯同位素的比值表现出来 ,反过来讲 ,氯同位素比值的变化也反映了外界条件的变化。因此 ,氯可以作…     

柴达木盆地盐湖卤水硼、氯同位素的水化学特性探讨

通过对柴达木盆地盐湖硼、氯同位素组成和相应的水化学参数关系的讨论,揭示了盐湖卤水中硼、氯同位素组成变化与盐湖卤水演化之间的关系。盐湖卤水的硼同位素组成主要是与盐湖补给水的硼同位素组成和 Ｃａ 离子含量有关,氯同位素组成是受卤水的蒸发程度所控制。硼、氯同位素之间存在负相关关系。     

第四纪察尔汗地区石盐沉积中的氯同位素组成

采用基于Ｃｓ２Ｃｌ＋离子的正热电离质谱高精度测定氯同位素方法（在９５％的置信水平时，测定精度为０．０２％），测定了柴达木盆地察尔汗盐湖ＺＫ─８９０４钻孔原生石盐和次生石盐中氯同位素组成．研究表明五万年以来察尔汗地区氯同位素组成δ３７Ｃｌ的变化范围为－１．１５７～－０．３７９‰（ＳＭＯＣ）．根据氯同位素，组成的变化规律并结合ＺＫ─８９０４钻孔中氢氧同位素组成，推断出在此期间察尔汗盐湖至少经历了三次较大规模的淡化，冰后期和增温干旱期的两次湖水淡化对现代盐湖的形成起到了重要的作用，同时也复证了该地区的古气候演化模式。     

盐湖中盐类矿物沉积过程中氯同位素效应的初步研究

采用Ｃｓ２Ｃｌ＋离子正热电离质谱测定氯同位素的方法，初步研究了盐湖卤水中盐类矿物结晶过程中的氯同位素分馏．研究结果表明，在自然条件下，盐类矿物自盐湖卤水中结晶时，３７Ｃｌ优先进入固相，这是造成盐湖卤水中氯同位素组成变化的重要因素．但在实验室条件下，盐类矿物自盐湖卤水中快速结晶时，则有相反的氯同位素分馏发生，即３５Ｃｌ优先进入固相，本文初步讨论了这种绝然相反的氯同位素分馏的机理．     

洞穴次生碳酸盐稳定同位素古气候重建研究进展

近年来,洞穴次生碳酸盐沉积物因其有着湖泊沉积物、泥炭等无法比拟的测年优势,日渐成为陆地古气候重建的良好研究材料.通过铀系定年,可以获得过去60万年来精确的日历年时间序列,突破了其他陆地沉积物14C定年(5万年)的瓶颈.氧碳同位素作为洞穴石笋的古气候待用指标具有全球对比性,由于其高精度独立的时间标尺和无需校正同位素信号日渐成为其他气候记录对比的基石.在同位素平衡分馏条件下,石笋δ18O反映了当地气候的变化,在季风区一般反映降雨的变化,在欧洲则更多反映温度的变化.通过石笋1δ8O与北大西洋冰漂碎屑事件以及甲烷的对比关系,可以将海洋钻孔和两极冰芯的记录调谐到独立时间标尺的石笋记录上,进而可以探讨全球联系及其驱动机制.影响石笋1δ3C变化的因素比较复杂,一般在轨道尺度上指示了植被类型C3/C4比率的变化,而在更短时间尺度内主要受到土壤CO2活力的影响,进而可以反映当地降水和温度的变化.尽管洞穴石笋研究工作取得了较大进展,但仍然有诸多机理问题尚未解决,在介绍洞穴沉积物稳定同位素古气候重建研究现状的基础上,对今后的研究方向进行一定的探讨.     

黄土高原黄土稳定同位素与古季风研究进展

黄土高原黄土-古土壤完好地记录了过去环境信息,进入90年代以来,在利用碳、氧同位素作为气候替代指标研究古植被、降雨量、古环境温度及古季风演化方面取得了长足的进展,文章就这方面的主要研究成果作了综合分析与评述。     

植物稳定同位素研究进展与展望

植物稳定同位素是近年来在地理学、生态学研究中逐步广泛应用的研究手段, 具有综合长 期生物地球化学过程和联系不同系统成分的特点, 国际上已经展开了较为广泛的应用, 国内也有 相关研究。本文对国内外植物C、H、O 稳定同位素研究的回顾, 显示植物稳定同位素与环境因子, 如气温、湿度、降水、环境稳定同位素组成等密切相关。目前植物稳定同位素技术主要应用于历史 时期环境气候的重建, 恢复大气CO₂ 同位素组成以及CO₂ 浓度的变化趋势。本文根据植物稳定同 位素的特点和研究基础, 认为植物稳定同位素方法不仅可以用来重建历史时期气候, 而且在区域 环境差异及其生态效应研究上有着重要应用前景。     

南极雪冰中硝酸根稳定同位素研究进展

硝酸根(NO_3~–)是南极雪冰中主要的化学离子之一,过去对雪冰NO_3~–记录与气候环境信息的关联开展了广泛研究。然而,不同于雪冰中其他化学离子,NO_3~–沉积进入雪层中会发生一系列复杂的沉积后过程,给定量解读雪冰NO_3~–的气候环境信息带来了严峻挑战。NO_3~–的稳定同位素构成则为定量解译大气氮的来源、氧化剂的相对丰度等提供了有力工具,受样品量(尤其是冰芯)和含量所限,目前对南极雪冰中NO_3~–稳定同位素研究仍非常薄弱。本文综述了目前南极雪冰中NO_3~–稳定同位素的空间分布特征和主要影响因素、NO_3~–的沉积后过程和相关机制及南极雪冰中NO_3~–稳定同位素记录,并指出了目前研究存在的主要问题,探讨了未来南极雪冰中NO_3~–稳定同位素可能的研究重点和方向。     

青藏高原RM孔自生碳酸盐稳定同位素组成及其古气候

对ＲＭ孔不同成因碳酸盐同位素进行比较研究，并利用自生碳酸盐，氧同位素代用指标，对该区近０．１４Ｍａ来的古气候演化进行初步讨论。