不纯碳酸盐碳氧同位素组成的在线分析

利用 GV IsoPrime(R)Ⅱ型稳定同位素质谱仪测量不纯碳酸盐样品的碳氧同位素组成,这些样品是用国家碳酸盐碳氧同位素一级标准物质 GBW04406与去除了碳酸盐的沉积物混合配制而成的, CaCO3含量在 2%～ 90%之间.结果显示 ,δ 13C内部精度为 0.002‰～ 0.005‰ (1σ ),δ 18O内部精度为 0.003‰～ 0.009‰ (1σ ),与测量所得的纯 CaCO3国际国内标准物质结果的内部精度范围一致,且外部精度达到仪器的指标要求,同时 ,不同 CaCO3含量样品的δ 13C和δ 18O的测量值 (测量平均值:δ 13C =-10.932‰± 0.021‰,δ 18O=-12.483‰± 0.054‰; 1σ )也在误差允许范围之内与 GBW04406推荐值 (δ 13C=-10.85‰± 0.05‰, δ 18O =-12.40‰± 0.15‰ ; 1σ )一致.可见碳酸盐的含量并不影响其碳氧同位素组成的分析结果,所以在线分析不纯碳酸盐的碳氧同位素组成是可行的,在线分析不纯碳酸盐样品的碳氧同位素组成之前应先对样品中碳酸盐含量进行大致估计,根据碳酸盐含量高低来确定样品用量以达到最佳分析效果.     

方解石811N:一种可能的微区碳氧锶同位素分析标准

同位素标准物质是同位素分析的基准物质和数据比较的重要依据。方解石811作为碳酸盐碳氧同位素的实验室标准物质,具有良好的适用性,但由于制备时间久远,存量日益减少,且性状信息缺乏,影响了该标准在微区微量分析中的运用。本次研究选用未制备的811方解石(811N)作为研究对象,结合多种分析技术从不同尺度对其矿物组成、元素含量分布、碳氧同位素组成进行分析,揭示其相关信息及规律,并探讨了其Sr同位素组成,从而为下一步811N的制备和使用提供参考信息,有助于该样在不同碳酸盐分析和研究,特别是微区微量元素和同位素中的运用。实验结果表明,方解石811N较为纯净,主要为方解石,只含有微量的白云石、针铁矿、黏土矿物;除主要化学成分(CaCO₃)外,含有微量的Mg、Mn、Sr、Si、REE、U、Th等元素,Mg、Mn、Sr含量在整体分布上存在一定的变化,但在局部相对均匀。碳氧同位素组成整体差异程度相对较小,且其差异程度和元素均匀性呈对应关系,主要区域碳氧同位素组成均匀。Sr同位素组成在不同区域中无明显差异。本次研究认为811N是合适的碳酸盐碳氧同位素分析标准物质,该样制备后能够满足碳氧同位素分析和研究的需要,同时该样具备适用于微区微量C、O、Sr同位素分析和研究的潜力。     

川西甘孜－理塘结合带碳酸盐岩碳氧同位素特征

本文对甘孜-理塘结合带中段出露的碳酸盐岩进行了详细的野外地质调查,按其产状可分为两类:覆于玄武岩之上的碳酸盐岩构造岩片和包裹于玄武岩内的厘米-米级不规则棱角状碳酸盐岩砾岩块。经碳酸盐岩碳、氧同位素测试分析,前者δ¹³C值主体位于0.113‰~1.625‰之间,δ¹⁸O数值为-10.263‰~-5.745‰,总体变化较小,有小幅震荡;而后者δ¹³C值明显较前者大,为4.254‰~3.786‰,δ¹⁸O数值则明显偏小,为-13.471‰~-13.592‰,总体变化量较前者更小,具明显的后期成岩作用改造特征。所有样品Z值均大于123,表明研究区内碳酸盐岩为正常海相碳酸盐岩;结合玄武岩地球化学分析数据认为,碳酸盐岩总体沉积于海山环境,且包裹于其中的碳酸盐岩角砾岩块要早于上覆大套碳酸盐岩形成。     

海南岛沙老岸礁区滨珊瑚氧、碳同位素对气候的记录

通过对海南岛沙老岸礁中正在连续生长的澄黄滨珊瑚骨骼进行氧，碳同位素的测定，对9年生长的珊瑚骨骼依次分析了352个样品，平均每旬有1－2个控制样品，以此来分析珊瑚生长期间的气候变化。首先分析出每年雨季和旱季的差别，得到雨季和旱季曲线的特征，并得出雨季在每年夏季，旱季在每年的秋冬季，表明海南岛礁区是典型的季风气候区。同时将珊瑚骨骼的氧同位素分析数值与相关记录的气温资料做比较，它们的相关系数为0．97和0．79，并得出以氧同位素分析数值求气温的公式。     

四川盆地南北缘志留系的锶和碳、氧同位素演化及其地质意义

通过对四川盆地北缘广元地区及南缘綦江地区上奥陶统及下志留统地层的８７Ｓｒ／８６Ｓｒ、δ１３Ｃ及δ１８Ｏ的系统测定,取得了沿地层剖面变化的同位素组成规律。研究结果表明,在盆地南缘８７Ｓｒ／８６Ｓｒ值高于地质历史中海水的平均值,其原因是本区为受板块内古陆控制的缓坡环境,大量陆源锶的混入增加了８７Ｓｒ／８６Ｓｒ的值。８７Ｓｒ／８６Ｓｒ值在上奥陶统至下志留统地层交界处、Ｒｈｕｄｄａｎｉａｎ／Ａｅｒｏｎｉａｎ（鲁丹期／艾隆期）交界处具正峰波动,反映了此时海平面的短时下降。但从Ｒｈｕｄｄａｎｉａｎ至Ｔｅｌｙｃｈｉａｎ（特里奇期）,８７Ｓｒ／８６Ｓｒ逐渐降低。从Ａｅｒｏｎｉａｎ至Ｓｈｅｉｎｗｏｏｄｉａｎ（舍因伍德期）早期,盆地南北缘的δ１３Ｃ值处于逐渐上升的过程之中,而δ１８Ｏ则相反。同位素的演化特征说明本区当时为海进时期,海平面不断上升,与全球性海平面变化相吻合。由于受区域构造运动的作用,Ｓｈｅｉｎｗｏｏｄｉａｎ之后的全球持续海进对本区无影响。     

辽西下白垩统义县组湖相碳酸盐岩碳氧稳定同位素组成及其沉积环境

通过辽西义县盆地上白垩统义县组湖相碳酸盐岩碳氧稳定同位素组成,分析了赋存热河生物群的义县盆地湖湘沉积环境.该地层序列中碳酸盐岩的δ13C值在-4.825‰～6.870‰之间;δ18O值在-16.190‰～-7.143‰之间,均呈负值,这表明当时水文特征趋于封闭,气候炎热干燥,湖水温度和盐度均较高,火山活动可能是影响义县...     

贵州龙动物群产出层位碳氧同位素研究

贵州龙动物群是二叠-三叠纪大绝灭后海洋生态系统辐射发展阶段最晚期的典型代表,为了解其古环境信息,对贵州省兴义地区顶效及周边产地开展了精细剖面测量,采集碳酸盐岩进行了全岩碳氧同位素测试。测试结果显示：泥麦谷剖面δ¹³C值分布范围-6.3‰~2.6‰,δ¹⁸O分布范围在-5.7‰~-1.2‰;谢米剖面δ¹³C值分布范围在-4.5‰~2.5‰,δ¹⁸O在-5.7‰~-1.2‰;坝尾剖面δ¹³C值分布范围在0.5‰~2‰,δ¹⁸O在-6.4‰~0.1‰;顶效剖面δ¹³C值分布范围在-4.3‰~2.1‰,δ¹⁸O在-7.3‰~-2.5‰。根据碳氧同位素数据相关性分析显示泥麦谷、谢米、坝尾剖面的同位素值受后期成岩作用影响较小。在泥麦谷、谢米及顶效贵州龙动物群产出层位下段均出现明显的δ¹³C负异常,与低水位时期海洋生物快速死亡密切相关,也与火山作用存在一定的联系。由于顶效剖面受后期成岩作用影响,笔者利用泥麦谷、谢米及坝尾剖面δ¹⁸O数据对兴义地区古海水温度进行了恢复,结果显示温度分布在19~27℃,平均为23℃左右,说明当时属于温暖气候环境。     

攀西宁南地区上震旦统灯影组麦地坪段C、O同位素特征和震旦系/寒武系界线的划分

对上震旦统灯影组麦地坪段的C、O同位素组成进行了分析,并根据δ13C值在剖面上的变化特征,讨论了该地区震旦系/寒武系的界线。结果表明,麦地坪段白云岩δ13C值在-3.19‰～2.86‰之间,平均值为0.10‰;δ18O值在-10.75‰～-5.17‰之间,平均值为-7.82‰。在剖面上δ13C值出现了有规律的变化,剖面下部2～21层,δ13C值均为正值,在0.04‰～1.68‰之间,平均值为0.92‰;上部23～32层,δ13C值均为负值,在-3.19‰～-1.42‰之间,平均值为-2.13‰,δ13C值存在一个显著的负漂移,变化高达4‰。麦地坪段白云岩δ13C值的变化特征与国内外同期地层非常相似,具有全球可对比性,可作为震旦系/寒武系划分的地球化学标志。     

攀西宁南地区上震旦统灯影组麦地坪段C、O同位素特征和震旦系/寒武系界线的划分

对上震旦统灯影组麦地坪段的C、O同位素组成进行了分析,并根据δ13C值在剖面上的变化特征,讨论了该地区震旦系/寒武系的界线。结果表明,麦地坪段白云岩δ13C值在-3.19‰~2.86‰之间,平均值为0.10‰;δ18O值在-10.75‰~-5.17‰之间,平均值为-7.82‰。在剖面上δ13C值出现了有规律的变化,剖面下部2～21层,δ13C值均为正值,在0.04‰~1.68‰之间,平均值为0.92‰;上部23～32层,δ13C值均为负值,在-3.19‰~-1.42‰之间,平均值为-2.13‰,δ13C值存在一个显著的负漂移,变化高达4‰。麦地坪段白云岩δ13C值的变化特征与国内外同期地层非常相似,具有全球可对比性,可作为震旦系/寒武系划分的地球化学标志。     

紫阳黄柏树湾和竹山文峪河毒重石矿床锶同位素及碳氧同位素研究

紫阳黄柏树湾毒重石矿床和竹山文峪河毒重石-重晶石矿床呈层状或似层状产于下寒武统下部或其相当层位的硅质岩中,矿体受岩性和岩相控制作用明显.对矿床中毒重石、钡解石和方解石的锶同位素及碳氧同位素的研究结果表明,形成这些矿物的碳主要来自沉积物中的生物有机质在早期成岩阶段经降解、缩合及脱羧基作用所形成的烃类物质或生物气;而锶主要为沉积物孔隙水中海水锶与沉积物中火山碎屑物质蚀变过程中所释放的锶的混合.毒重石形成于早期成岩阶段沉积物的孔隙水介质中,形成毒重石的成矿流体主要为早期成岩阶段沉积物中由海水、有机质组分和火山物质组分相互叠加和混合而组成的孔隙水有机成矿流体.毒重石矿石中广泛发育的生物碎屑及粒屑结构说明生物作用通过生物成因重晶石 (bio- barite)的形式将海水中的 Ba2 浓集并沉降于海底,形成钡矿床的初始富集体.因而,海水中生物作用和沉积物的早期成岩作用是形成本区毒重石矿床的主要机制.     

库车盆地西北缘下第三系碳、氧同位素特征及成岩环境

库车盆地西北缘及柯坪地区下第三系碳酸盐岩稳定同位素分析结果显示氧同位素组成在相对较小的范围内变化，而碳同位素组成变化很大。沉积学研究表明塔拉克组和小库孜拜组海相地层主要为潮坪、萨布哈和渴湖相沉积，在成岩过程中或成岩期后，沉积物不同程度地受到了淡水作用的影响。所分析的样品大部分形成于大气淡水成岩环境，富集１２Ｃ，δ１３Ｃ为正值的样品一般形成于海水成岩环境。稳定同位素分析是研究成岩作用的有效手段之一。     

渔塘坝富硒硅质岩成因及沉积环境探讨：硅、氧、碳和硫同位素证据

鄂西渔塘坝含碳硅质岩段(P³₁m)为硒矿床的主要赋硒层位,其硅、氧同位素组成δ³⁰Si变化范围为0.5‰~1.8‰（平均1.25‰）;δ¹⁸O为22.7‰~27.1‰ （平均25.3‰）;硅质岩中黄铁矿 δ³⁴S的值变化范围为-27.7‰~-5.65‰,幅度大于20‰;硅质岩层位中方解石样品的δ¹³C值范围为4.19‰~0.52‰。综合研究表明,渔塘坝硅质岩在成因上主要表现为热水沉积特征,成岩温度为45℃,形成于半封闭的浅海至滨浅海（滞留的盆地）缺氧沉积环境。     

中国湖相碳酸盐岩时空分布与碳氧同位素特征*

湖相碳酸盐岩产状多样,多以夹层形式分布在碎屑岩剖面中,也见以结核或钙质微体化石等薄层赋存于泥岩、页岩等碎屑岩中,具有层数多、单层薄、呈韵律性变化等特点。受构造背景、物源输入和古环境等因素控制,中国湖相碳酸盐沉积最早出现于二叠纪,主要发育时段为古近纪,具有沉积时间跨度大、分布面积广的特征。湖相碳酸盐岩按成因可分为原生沉积型、成岩改造型和热液喷流型3类。中国湖相碳酸盐岩的碳氧同位素特征可揭示原生和成岩过程中水介质环境的差异性: (1)δ¹³C和 δ¹⁸O 密切相关,且δ¹³C多正偏,指示封闭型咸水、半咸水湖泊环境;(2)δ¹³C和 δ¹⁸O 无相关性,且δ¹³C多负偏,指示开放型湖泊环境;(3)δ¹³C严重正偏,指示成岩作用时发酵带的环境受到古细菌参与的甲烷生成作用的影响。     

湖南柿竹园矿田柴山铅锌矿床的C、O同位素组成及其研究意义

研究了柿竹园矿田柴山铅锌矿床早、晚期方解石的C、O同位素组成,并对C、O同位素组成之间明显的正相关关系进行了CO2去气、流体混合与水．岩反应的理论模拟。结果表明,该矿床方解石的形成主要是由成矿流体与围岩发生水-岩反应及温度降低造成的,另外大气降水的加入也起到一定的作用。成矿流体中的可溶性碳以H2CO3为主,早期成矿流体的δ^13C、δ^18O值分别为-2．5‰＋4‰,晚期成矿流体的δ^13C、δ^18O值分别为-1‰和＋6‰,并且在成矿过程中一直有中生代大气降水的加入。     

湘西奥陶系红色碳酸盐岩碳、氧同位素组成特征及古环境意义

红色碳酸盐岩是华南奥陶系的一种具有紫红—砖红色调的代表性沉积岩,其中可能蕴含特殊的古环境信息。湖南湘西三百洞地区具有一条出露良好、厚层为主的红色碳酸盐岩剖面,主要发育于大湾组和牯牛潭组内,文章对该段地层采集了355件碳、氧同位素和Mn、Sr元素分析样品,以及10件牙形刺化石样品进行研究。根据牙形刺样品约束,大湾组底界可能大致相当于弗洛阶顶界,大湾组和牯牛潭组界线在达瑞威尔阶中下部,牯牛潭组顶界大致相当于达瑞威尔阶顶界。据显微薄片鉴定、δ¹³C-δ¹⁸O相关性分析和Mn-Sr元素评估,推断样品受到成岩作用影响不大。355件同位素测试样品显示三百洞剖面的δ¹³C和δ¹⁸O均为低幅高频振荡,δ¹³C在-0.38‰～1.67‰之间,δ¹⁸O在-9.34‰～-7.21‰之间,其中可与全球对比的同位素事件有大坪阶底部碳同位素负漂事件(BDNICE)和达瑞威尔阶中部碳同位素漂移事件(MDICE),可以间接对比的有达瑞威尔阶下部碳同位素负漂事件(LDNICE),此外还有2...     

白云鄂博矿床稀土矿物稳定同位素特征及其意义

稀土元素是白云鄂博矿床最有特色的矿产。本文在详细讨论了稀土矿物氧、碳同位素制样方法的基础上，对矿床中晚期脉、白云石型矿石、萤石型矿石中的主要稀土矿物进行了系统的氧、碳同位素分析。其中，晚期脉中的氟碳酸盐矿物的碳、氧同位素值较低，具有幔源热液结晶的特点；白云岩型矿石中氟碳铈矿δ１３Ｃ在－１．１‰～－３．４‰，δ１８Ｏ在８．６‰～１２．０‰；独居石δ１８Ｏ在５．７‰～１１．４‰，磷灰石δ１８Ｏ在６．３‰～９．４‰；萤石型矿石中氟碳铈矿δ１３Ｃ在－５．２‰～－５．８‰，δ１８Ｏ在３．６‰～５．５‰；独居石δ１８Ｏ在３．５‰～４．５‰。结合矿床地质特征分析，矿区萤石型矿石和晚期脉的形成可能与深源热液有关；而白云岩中的稀土矿化作用则表现出多源多期次的特点     

湖相叠层石纹层的碳氧同位素特征及其生长节律的古环境意义

青藏高原北部渐新统雅西措组湖相地层中的叠层石,具有典型的毫米级暗色富有机质纹层与浅色富碎屑纹层交替的生长节律,纹层形态呈穹窿状产出。为了探索湖湘叠层石纹层的成因和时间意义,我们采用激光微区采样技术分别对单个暗色纹层和浅色纹层进行了碳氧同位素分析。结果表明,每一个共轭纹层对中,暗色纹层相对于浅色纹层明显富集δ18O和δ13C,而且δ18O和δ13C之间具有正向变化关系,即δ18O和δ13C显示同步亏损和富集,反映季节性气候变化是影响纹层同位素信号周期性波动的主要因素,支持叠层石的对偶纹层为年纹层成因,它可以为气候和环境变化研究提供一种高分辨率地质材料。     

新石器时代晚期凉山地区粟黍农业初探——来自河东田、河头地遗址先民骨骼生物磷灰石的稳定同位素证据

中国西南地区是新石器时代粟黍向外传播、发展的重要交流通道,然而该区域粟黍南传的具体过程和路线尚不明确。鉴于此,本研究对四川凉山地区河东田遗址（26°10'7.78″N,102°6'51.83″E）和河头地遗址（26°10'25.20″N,102°6'54.84″E）先民骨骼生物磷灰石进行了碳、氧稳定同位素分析,以探讨凉山地区先民的生存策略以及粟黍在该地区的传播。河东田遗址和河头地遗址共获取了6例人骨生物磷灰石的有效数据,其δ¹³C均值分别为-5.5‰±1.8‰（n=4）,-5.5‰（n=2,-6.9‰和-4.0‰）,结果显示该区域人群的饮食呈现为兼具C₃和C₄类食物的混合食物结构,且粟黍等C₄类食物在本地区先民的食物结构中具有重要的贡献;河东田遗址和河头地遗址先民的δ¹⁸O均值分别为-12.3‰±0.4‰（n=4）,-12.0‰（n=2,-12.0‰和-11.9‰）,显示两处遗址先民摄入的水分来源相对一致,当时的先民可能是在本地生活,围绕城河定居。在此基础上,结合中国西南地区同时期稳定同位素数据和其他考古研究发现新石器时代晚期凉山地区的粟作农业应当是当地自然环境和考古学文化互动双重影响的结果,粟黍可能传播至凉山地区后继续南传至云南乃至东南亚地区。

     

广西六景泥盆系弗拉斯阶-法门阶界线层牙形石生物地层及碳同位素组成

广西六景泥盆系剖面是中国泥盆系标准剖面之一,通过对其弗拉斯阶-法门阶(F-F)界线附近地层进行详细的牙形石生物地层研究,自下而上识别出3个牙形石带:晚rhenana带、linguiformis带和triangularis带。F-F界线位于融县组下部(第7号层与第8号层之间),在谷闭组顶界之上3.32,m处。碳同位素的分析结果表明,F-F之交δ13C具有显著正偏移,增幅为2.0‰,与湖南老江冲、广西垌村和杨堤以及欧洲、美洲、非洲和澳洲等地的F-F界线附近的碳同位素记录一致,且具有相近的变化幅度。δ13C正异常与F-F界线上的生物灭绝有关,由于食微生物的高等生物灭绝,微生物大量繁盛,诱导海水缺氧,导致海洋有机碳埋藏速率增加,从而形成δ13C的正偏。F-F界线层发育一套以碎屑灰岩为特色的事件沉积,该事件沉积在广西乃至全球具有等时性,可能与小行星碰撞地球引起的全球性海啸有关。     

Re-evaluation of linearity and precision of Gas Bench II-IRMS system and potential implications for carbon and oxygen isotope measurements on small-sized carbonate samples

In this study, the δ^13C and δ^18O values were systematically measured on NBS-18, NBS-19 and IAEA-CO-1 with different sample sizes, with the objective to examine the stability and reproducibility of previously developed linearity correction strategy especially for small-sized samples （e.g. 〈50 μg）. Firstly, the δ^13C and δ^18O values of NBS-19 standards （6-10 samples per run） with sample sizes scattered below -100 μg were determined in three different runs. The logarithmic regressions were performed on the plots of δ-values vs. peak area （sample size） for each run and the correction was applied using peak area of the first peak. Results show that two of the three data sets have almost the same regressive equations for both δ^13C and δ^18O values. The maximum difference in δ^13C values calculated by three equations when sample size varies between -10 and -100 μg is better than 0.15‰, compared with the maximum 0.82‰ for δ^18O values. Since alteration of phosphoric acids could not influence carbon isotope, the 〈0.15‰ difference in calculated δ^13C values should reflect the stability of mass spectrometer conditions. In contrast, the large difference in regressive equations for δ^18O values may be attributed to changed oxygen isotope in phosphoric acids due to exchange with atmosphere through time. It means that standards with sample sizes properly distributed should be arranged in every run for subsequent linearity correction of δ^18O values of small-sized samples （e.g. marine ostracode）.