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1.
地表硅酸盐岩矿物风化通常是水体中钙、镁、钠、钾等元素的重要来源,然而相比于水体中的钙、镁和钠,目前对钾的水文地球化学行为的认识仍十分有限。表生地球化学领域最新研究证明风化、吸附等多种水岩反应伴随着较大的钾同位素分馏,表明钾同位素技术可以用于示踪地下水中钾的来源及迁移转化。文章通过系统总结上地壳、水圈和其他地表储库(植物、肥料)的钾同位素组成,发现水圈普遍比大陆上地壳富集41K,为识别地下水的钾来源提供了基础;通过总结钾同位素在常见的水岩作用过程(硅酸盐岩矿物溶解、次生黏土形成、吸附作用、离子交换反应)中的分馏行为,发现硅酸盐岩矿物溶解分馏有限,次生黏土矿物形成引起水体富集41K,表面吸附和离子交换使水体富集39K,不同水岩反应中K同位素行为差异为示踪地下水中钾的迁移转化过程提供了基础;列举了应用钾同位素示踪硅酸盐岩风化和水体污染的最新研究成果。由于钾同位素是硅酸盐岩风化的良好示踪剂,可以利用钾同位素揭示CO2较充足含水层中钾元素释放及迁移转化机理;由于表面吸附和离子交换控制的钾同位素分馏方向与风化控制的钾同位素分馏方向不同,可以利用钾同位素识别出地下水循环过程中多种水岩反应对钾迁移转化的共同控制。在此基础上,对钾同位素在水文地球化学领域的应用进行了展望:(1)开展研究区多端元控制下地下水钾来源贡献的研究;(2)开展地下水漫长循环过程中钾迁移转化的定量研究;(3)联合使用多种同位素示踪碳循环相关的过程。  相似文献   

2.
蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸发岩矿物所记录的环境变化。一些矿物、元素及同位素指标可用于解决这些问题,其中稳定同位素对于示踪蒸发岩的物质来源与形成过程具有不可替代的作用。近20年来,非传统稳定同位素地球化学获得快速发展,并在蒸发岩研究中获得成功应用,这些同位素体系包括阴离子元素B、Cl和Br,以及阳离子元素Mg、K和Ca。本文综述了多个非传统稳定同位素在蒸发岩领域的研究,主要包括:蒸发岩矿物与溶液之间的同位素分馏系数、蒸发岩的同位素信息重建古海水同位素组成及示踪蒸发岩成因和时代等。  相似文献   

3.
铬(Cr)属于氧化还原敏感元素,在岩浆过程中是一种中度相容和轻度亲铁元素。Cr在硅酸盐地球中主要有三种价态:Cr2+、Cr3+和Cr6+。Cr存在于不同来源的矿物和岩石中,其氧化还原状态和同位素组成可以为其成因、氧化还原条件和相关成矿历史提供有价值的信息。近年来,铬同位素越来越多地应用到现代环境、古环境、行星的演化以及高温地质过程等领域中,而高温地质过程中储库的铬同位素及其分馏机理研究是其他工作的基础。尤其是随着质谱技术的发展,Cr同位素在高温环境中的分馏机制及行为也引起了更多的关注。本文主要介绍不同储库的Cr同位素组成及高温岩浆过程中Cr同位素研究的最新进展。  相似文献   

4.
1IntroductionIn nature, calcium has six naturally occurring sta-ble isotopes with atomic mass units (amu) and the a-bundances of40Ca (96.941%),42Ca (0.647%),43Ca (0.135%),44Ca (2.086%),46Ca (0.004%)and48Ca (0.187%) are presented in this paper.These analyt…  相似文献   

5.
近年来,非传统稳定同位素地球化学得到了飞跃性的发展,其主要研究对象为海洋体系的演化。特别是氧化还原敏感元素(Se,Mo,Fe等)稳定同位素已经在古海洋环境的示踪研究中发挥重要的作用。相比分散元素(Ge,Cd,Tl)稳定同位素研究比较薄弱,但这些元素在海洋体系中有特殊的循环模式,这使得它们的同位素研究将可能存在很大地质潜力。海洋体系中它们的源汇简单,而且有机无机吸附过程都可能导致同位素分馏。Ge,Cd,Tl均属于挥发性元素,原始星云的形成过程可能存在较大的同位素分馏。我国南方大面积的低温成矿域,将为Ge,Cd,Tl稳定同位素的发展提供天然的平台。另外,Cd,Tl是环境污染的主要潜在元素,因此采用稳定同位素示踪还可能示踪表生环境中的污染来源。  相似文献   

6.
胡霞  邓庚辛  陈栩琦  盛佳儒  黄方 《地质学报》2024,98(5):1550-1572
关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等流体活动金属的同位素体系则对这两种机制具有不同的响应。笔者分别对喜马拉雅和华南地区的富关键金属花岗岩进行了Rb和Ba同位素研究,结果表明,当矿物结晶时,残留熔体中Ba同位素变重,Rb同位素不变;而当岩浆热液作用时,花岗岩中Ba同位素变轻,Rb同位素变重。此外,深部岩浆出溶的热液流体对亲流体易迁移的关键金属元素的富集具有重要贡献。上述研究表明,金属稳定同位素(尤其是流体活动金属的同位素)对于示踪岩浆- 热液作用和成矿流体来源具有非常好的效果。  相似文献   

7.
稀有金属矿产对现代工业和科技的发展极其重要,伟晶岩矿床作为稀有金属的主要来源,其成因与成矿作用有待深入研究,普遍争论的成因模式包括:花岗岩结晶分异、地壳部分熔融以及岩浆液态不混溶。研究表明地壳深熔过程中锂同位素不发生有意义的分馏,因此在解决花岗岩和伟晶岩的岩浆源区性质方面提供了强有力的证据。文章主要从花岗伟晶岩的成因、锂同位素分馏机制以及锂同位素在伟晶岩矿床中的应用三个方面系统综述了国内外近年来取得的一些研究进展。国内外学者以锂同位素分馏机制详细论述了花岗伟晶岩的Li同位素组成,认为伟晶岩矿床的成因主要为花岗岩结晶分异或地壳部分熔融。但是锂同位素应用于伟晶岩矿床成因方面的研究还不够成熟,需要开展更多的工作。  相似文献   

8.
Microbial anaerobic oxidation of methane in sediments is a kinetic process associated with a carbon isotope effect which enriches the remaining methane in 13C. Three, models: % residual methane, higher hydrocarbon enrichment, and CO2-CH4 coexisting pairs are used to independently calculate fractionation factors (αc) in the range of 1.002–1.014, which overlap the range determined by culture studies, αc is smaller than that associated with methanogenesis by CO2 reduction or by acetate-type fermentation, and comparison of the coexisting CO2-CH4 pairs can distinguish between the formation and consumption processes. Methane oxidation in sediments continues to a threshold concentration of ca. 0.2 mM; the residual methane is either unavailable or unattractive to consumption. Minor amounts of methane may also be produced simultaneously in the methane consumption zone, influencing the apparent fractionation factor in this zone.  相似文献   

9.
Reactions between reduced inorganic sulfur and organic compounds are thought to be important for the preservation of organic matter (OM) in sediments, but the sulfurization process is poorly understood. Sulfur isotopes are potentially useful tracers of sulfurization reactions, which often occur in the presence of a strong porewater isotopic gradient driven by microbial sulfate reduction. Prior studies of bulk sedimentary OM indicate that sulfurized products are 34S-enriched relative to coexisting sulfide, and experiments have produced 34S-enriched organosulfur compounds. However, analytical limitations have prevented the relationship from being tested at the molecular level in natural environments. Here we apply a new method, coupled gas chromatography – inductively coupled plasma mass spectrometry, to measure the compound-specific sulfur isotopic compositions of volatile organosulfur compounds over a 6 m core of anoxic Cariaco Basin sediments. In contrast to current conceptual models, nearly all extractable organosulfur compounds were substantially depleted in 34S relative to coexisting kerogen and porewater sulfide. We hypothesize that this 34S depletion is due to a normal kinetic isotope effect during the initial formation of a carbon–sulfur bond and that the source of sulfur in this relatively irreversible reaction is most likely the bisulfide anion in sedimentary porewater. The 34S-depleted products of irreversible bisulfide addition alone cannot explain the isotopic composition of total extractable or residual OM. Therefore, at least two different sulfurization pathways must operate in the Cariaco Basin, generating isotopically distinct products. Compound-specific sulfur isotope analysis thus provides new insights into the timescales and mechanisms of OM sulfurization.  相似文献   

10.
随着表面热离子质谱(TIMS)和多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用以及同位素分析方法的改进,近10年来非传统稳定同位素(Cu、Zn、Fe、Se、Mo、Cr、Hg等)的研究得到迅速发展.其中,由于Mo同位素的分馏明显受氧化还原条件的控制,使其在指示古环境及古气候的变化方面有独特的地球化学指示意义.同时,Mo同位素在指示成矿物质来源和海洋Mo循环等方面也取得较大成果.因此,Mo同位素地球化学研究已成为国际地学领域的一个前沿和热点.本文综合前人的研究成果,结合近期自己的工作,论述了Mo同位素地球化学研究领域的一些重要进展,详细介绍了Mo同位素的化学分离、提纯和质谱分析技术,并对其应用前景进行了展望.  相似文献   

11.
蒸发皿中水面蒸发氢氧同位素分馏的实验研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
气象要素与蒸发密切相关,通过室内外不同气象条件下的器皿水蒸发实验,获得了水面蒸发氢氧稳定同位素分馏因子与气象要素的关系。实验结果表明,随着蒸发的进行,剩余水体中逐渐富集重同位素;自由水体蒸发同位素分馏在垂线上有分层现象,表层水体同位素值比垂线平均的同位素值略富集;不同温度条件下的室内蒸发实验中,温度越高,液-气间分馏系数越小,相应于同一剩余水体体积比,剩余水体稳定同位素值则越低。室外器皿水自由蒸发实验中得出的蒸发线方程斜率较大地偏离了当地降水线,表明实验期间水体蒸发分馏作用较明显。该研究为进一步揭示水体蒸发分馏规律提供了可靠的实验依据。  相似文献   

12.
湖南晚二叠世生物礁成岩作用的碳,氧同位素研究   总被引:6,自引:1,他引:5  
姜月华  柳祖汉 《地质论评》2000,46(2):190-196
本文通过对湖南晚二叠世生物礁中的有关胶结物及岩石的碳、氧稳定同位素研究,并结合薄片观察、探针成分分析、包裹体测温等,探讨了该地区生物礁成岩作用中的有关成岩特征。研究认为:①湖南晚二叠世生物礁中胶结物从早期到晚期δ^13C和δ^18O值总体上均有变轻的趋势,反映了礁体为一连续埋藏的成岩过程;②生物礁中所见白云石化现象主要属埋藏压实成因,礁休基本未受早期淡水或混合水影响;③礁中粗晶方解石胶结物形成于深  相似文献   

13.
The Jiyang Sag and the Liaohe Basin are the two important areas where immature oil resources are distributed in China. From these two areas immature-low mature to mature oil samples were collected for carbon isotopic analysis. The extracts of source rocks are dominant in the Jiyang Sag while crude oils are dominant in the Liaohe Basin. The maturity index, R., for source rocks varies from 0.25%(immature) to 0.65% (mature). Studies have shown that within this range of R. values the extracts of source rocks and crude oils, as well as their fraction components, have experienced observable carbon isotope fractionation. The carbon isotopic values tend to increase with burial depth, the oils become from immature-low mature to mature, and the rules of evolution of oils show a three-stage evolution pattern, i. e. ,light→heavy→light→heavy oils. Such variation trend seems to be related to the occurrence of two hydrocarbon-generating processes and the main hydrocarbon-forming materials being correspondingly non-hydrocarbons and possessing MAB characteristics, lower thermodynamic effects and other factors. In the process towards the mature stage, with increasing thermodynamic effects, the thermal degradation of kerogens into oil has become the leading factor, and correspondingly the bond-breaking ratio of 12 C-13C also increases,making the relatively 12C-rich materials at the low mature stage evolve again towards 13C enrichment.  相似文献   

14.
随着分析技术的进步,非传统稳定同位素体系在地球化学、天体化学和生物地球化学等研究领域的应用日益广泛。钛(Ti)是一个非常重要的过渡族金属元素,在地球和其他类地球行星中广泛存在。但是由于Ti是一种难熔的、流体不活动性元素,高温地质过程中Ti同位素分馏很小。人们对Ti同位素体系的地球化学应用的关注相对其他非传统稳定同位非常有限。而近年来,随着化学纯化方案的优化以及双稀释剂方法的改进和仪器质谱性能的提高,Ti同位素组成的高精度测试已经能够实现。天然样品中Ti同位素组成的变化随之得以发现,使得学者们能够利用这一新的稳定同位素体系来解决与高温和低温地球化学相关的问题。很快Ti同位素体系地球化学研究成为当前国际地质学界的前沿研究课题和新的发展方向之一。本文首先在简要介绍Ti元素和Ti同位素体地球化学性质的基础上,介绍了Ti元素化学分离和Ti同位素分析方法。随后笔者总结了已有的不同类型球粒陨石和地球样品的质量相关Ti同位素组成研究结果,对硅酸盐地球的Ti同位素组成做了初步评估。前人对高温地质样品的Ti同位素组成研究初步探明Ti同位素在岩浆演化过程,例如部分熔融和结晶分异等重要地质过程中的分馏行为。笔者在此基础上探讨了结晶分异过程中引起Ti同位素分馏的主要控制因素,指出Ti同位素是潜在的研究岩浆演化过程的新工具。最后笔者探讨了Ti同位素地球化学未来的发展方向,以加速我国在Ti同位素地球化学方面的应用研究。  相似文献   

15.
琥珀是由古代植物代谢产生的树脂聚合物形成的化石。琥珀中的有机质保存环境稳定、封闭,能很好地记载其形成时期的古植物和古环境等信息。本次研究运用气象色谱质谱联用仪(GC-MS)和元素分析稳定同位素质谱仪(EA-IRMS)等测试方法,研究了沈北煤田煤中琥珀的有机地球化学组成、稳定同位素和化合物单体碳同位素特征。结果表明,琥珀中的饱和烃以二萜化合物为主(占73.45%),芳香烃以松香烷型化合物为主(56.17%);高含量的贝壳杉烷、雪松烷、扁枝烷和松香烷型化合物指示琥珀来源于松柏类植物,且以柏科植物为主。沈北琥珀的δ13C值为-22.8‰ ~ -21.2‰,与同时期其他地区琥珀的δ13C值相似;氢同位素变化范围较小(-297.2‰ ~ -276.0‰),氧同位素值为17.4‰ ~ 31.6‰。琥珀的稳定同位素组成(碳、氢和氧)进一步证明琥珀来源于裸子植物。琥珀的δ13C值主要与其形成时的全球气温变化和大气组成有关。沈北琥珀的氢和氧同位素组成主要受植物种类(松柏类)以及植物生长的局部气温和降水条件有关。琥珀稳定碳同位素有望成为研究古气候和古大气组成的良好载体,琥珀的氢和氧同位素可以反映形成时期的古环境条件,但仍需进一步深入研究。  相似文献   

16.
闫伟豪  王勤  李伟强 《地质学报》2022,96(2):500-516
碳酸盐岩和碳酸盐化岩石是俯冲带中碳的主要地质载体.俯冲-折返的超高压变质岩记录了俯冲隧道中流体-岩石的相互作用与元素迁移,是研究地球内部元素循环的重要媒介.本文采集了大别造山带罗家岭互层状产出的大理岩和榴辉岩,建立了横跨岩性界面的矿物组成、显微结构和Mg-Fe-C-O同位素剖面.大理岩中主要组成矿物为白云石,其次为方解...  相似文献   

17.
对南秧田层状矽卡岩型白钨矿石中石榴石及电气石石英脉型白钨矿石中石英流体包裹体岩相学特征研究表明,与成矿有关的包裹体主要有富液相、富气相和含子晶的流体包裹体3种类型。矽卡岩型矿石中石榴石及共生石英的包裹体均一温度为128~250℃,盐度w(NaCl)=0.7%~8.1%;电气石石英脉型白钨矿石中石英的流体包裹体均一温度范围为181~325℃,盐度w(NaCl)=1.57%~15.76%。两种类型矿石成矿溶液密度为0.75~0.95g/cm3,表明形成这两种类型矿石的成矿流体均属于中温、中-低盐度、低密度的流体。氢氧同位素结果显示其主要来源于地层水(变质水),后期受到了岩浆水的叠加改造作用。硫同位素落入沉积岩、变质岩及蒸发硫酸盐的硫同位素组成范围内。  相似文献   

18.

以山西太原阳曲西殿南遗址(38°03′45″N,112°45′55″E)出土的3例人骨和34例动物骨骼(3例鹿、3例狗、5例牛、6例羊、17例猪)为研究对象,运用AMS-14C测年与C、N稳定同位素分析的研究方法,研究该遗址所处的年代、动物和人的食物结构以及先民对家畜的饲喂方式,进而还原龙山文化时期太原盆地的生业经济。AMS-14C测年结果显示,M1墓主人骨骼的14C年代为4200±30 a B. P.,树轮校正后的年代范围为4844~4620 cal.a B. P.,结合该遗址遗存及其组合群特征初步判断其应为一处龙山文化时期遗址。C、N稳定同位素测试结果显示,鹿(δ13C:-20.8‰ ~-18.7‰,均值-19.6‰ ±1.1‰;δ15N:2.9‰ ~3.6‰,均值3.3‰ ±0.4‰,n=3)主要以C3类食物为生,说明当地野生植被主要为C3类植物;与鹿不同,羊的δ13C值和δ15N值(δ13C:-17.2‰ ~-14.3‰,均值-16.2‰ ±1.0‰;δ15N:6.7‰ ~9.6‰,均值8.1‰ ±1.2‰,n=6)明显高于鹿,其内部存在一些差异性,可分为A、B、C三组:A组羊(YQ17和YQ19)的δ13C值偏高(分别为-16.4‰和-16.3‰),δ15N值(分别为9.3‰和9.6‰)较高,其年龄较小,食物中包含较多的羊奶或生活于缺水的环境中,抑或被投喂了高蛋白的饲料;B组羊(YQ16、YQ18、YQ20)的δ13C值偏低(分别为-16.8‰、-14.3‰和-17.2‰),但δ15N值(分别为8.3‰、7.4‰和7.2‰)偏高,其受到人工干扰的可能性最大,特别是在冬春季节,野外植被较少,羊群很可能无法自行获得充足的食物资源,这时人为投放的饲料(如粟黍的秸秆等)可能作为其食物的补充;C组羊(YQ15)的δ13C值(-16.3‰)和δ15N值(6.7‰)都较低,其食物来源以C3类植物为主,也有少量C4类食物,其数值符合羊作为食草动物的特征,同时反映出当地野生植被主要以C3类植物为主。显然,以野外放养为主的羊,它们的食物结构仍然受到粟黍农业的强烈影响。大部分牛(δ13C:-20.2‰ ~-14.6%,均值-16.4‰ ±2.6‰;δ15N:3.5‰ ~6.8‰,均值5.3‰ ±1.6‰,n=4)的食物主要以C3类植物为主,但也添加了少量的C4类食物;家猪(δ13C:-7.5‰ ~-6.3‰,均值-6.9‰ ±0.3‰;δ15N:6.1‰ ~8.4‰,均值7.5‰ ±0.6‰,n=17)、家犬(δ13C:-7.3‰ ~-6.8‰,均值-7.0‰ ±0.3‰;δ15N:6.6‰ ~7.9‰,均值7.1‰ ±0.7‰,n=3)及牛YQ13(δ13C:-10.7‰;δ15N:8.7‰)主要以C4类食物为生。其中,猪和狗则主要以粟黍及其副产品为生,并食用了较多先民食物残余和/或残羹冷炙,甚至先民的粪便等;牛YQ13可能受到先民的特殊饲喂,其食物中添加了大量的粟黍及其副产品。先民(δ13C:-8.6‰ ~-7.1‰,均值-7.7‰ ±0.8‰,δ15N:9.5‰ ~10.3‰,均值10.0‰ ±0.4‰,n=3)主要以C4类食物为生,即粟黍及其副产品饲喂的家猪和家犬。因此,西殿南遗址所在太原盆地龙山文化时期先民的生业经济以粟黍农业及家猪饲喂业为主,也对外来的牛和羊进行放养和饲喂;与处于同时期且邻近的中原腹地新砦遗址、临汾盆地的陶寺遗址和清凉寺墓地、忻定盆地的辛章遗址以及陕北地区的神圪垯梁遗址已发表的人和动物骨骼的C、N稳定同位素相关数据进行单因素方差分析发现,西殿南遗址所在太原盆地的生业经济相比略显单一,社会复杂化程度有限。

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19.
利用稳定同位素大气水平衡模式(iAWBM)的模拟数据,分析了在不同的下垫面蒸发和不同的凝结分馏条件下降水中δ18O的时间变化、降水量效应、负温度效应和大气水线。并通过与长沙站5年实测数据的比较以及模拟试验结果之间的相互比较,揭示下垫面蒸发水汽中稳定同位素的季节性变化和云中稳定同位素分馏对降水中稳定同位素变化的可能影响,增进对季风区水稳定同位素效应的理解和认识。iAWBM给出的4个模拟试验均很好地再现了监测站降水中δ18O的时间变化,模拟出季风区降水中稳定同位素在暖半年被贫化、在冷半年被富集的基本特点。与平衡分馏相比,动力分馏下降水中稳定同位素被贫化的程度加强、季节差和离散程度减小;由下垫面蒸发水汽中稳定同位素δe季节性变化所引起的降水中稳定同位素的变化在不同季节完全相反:在长沙,暖半年降水中δ18O更低,冷半年降水中δ18O更高,使得降水中稳定同位素季节差和离散程度增大。4个模拟试验均很好地再现了季风区的降水量效应和负温度效应。与平衡分馏相比,动力分馏下模拟的降水量效应和负温度效应的斜率相对较小;δe季节性变化导致模拟的降水量效应和负温度效应的斜率增大。利用iAWBM,模拟出季风区湿热气候条件下的MWL。动力分馏以及δe季节变化均使模拟得到的MWL的斜率和截距减小。  相似文献   

20.
戴玲玲  张义中 《第四纪研究》2021,41(5):1455-1465
中国是全球家猪驯化起源地之一,中国古代家猪的驯化和饲养一直是学界关注的重点。目前,碳、氮稳定同位素视角下中国北方粟黍农业体系中家猪的饲喂策略已经基本清晰。然而,地处"稻粟混作区"的淮河流域新石器时代家猪的管理和饲养策略研究相对匮乏。本文对安徽淮北渠沟遗址(约6700~4000 BC)出土的猪等动物骨骼开展碳、氮稳定同位素分析,探讨该遗址的家猪饲养等问题。结果显示,猪群的稳定同位素值非常相近,整体以C3类植物为食,与野生动物的食物结构很相似。已有的动物考古研究显示,渠沟遗址的猪群构成复杂,既包括家猪,也有部分野猪和家/野杂交等个体,但无法根据稳定同位素对其进行区分,反映出对家猪采用松散的饲养方式,让其在居址周围觅食。早、晚期猪群的碳、氮稳定同位素值存在明显差异,结合渠沟及周围遗址的植物考古研究推断,晚期对猪的管理趋于强化,但仍为较松散的管理方式,并非中原地区的圈养策略。渠沟遗址及所在淮河流域农业长期不发达,且周围自然资源丰富,家猪饲养的驱动力不足,发展较缓慢。  相似文献   

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