海水的氯同位素组成特征

本研究采用基于Cs2 Cl+离子的正热电离质谱法测定了海水中的氯同位素组成。结果表明海水的3 7　Cl 3 5Cl值基本上是均一的 ,平均值为 0 .3190 93,变化范围为 0 .318782～ 0 .3192 2 1。相对于某一标准海水的表面海水的δ3 7Cl值与包括海水温度、盐度、经纬度在内的所有因素基本无关。但不同深度的海水的δ3 7Cl值随深度而降低 ;δ3 7Cl值也显然与大陆注入水和区域有关。     

Li同位素在矿床学中的应用:现状与展望

矿床的形成受制于多种复杂的地质作用,包括全球尺度的板块构造运动、岩浆活动、变质沉积改造等过程,并普遍伴随热液活动、流体迁移、水-岩相互作用、元素分异及同位素分馏等一系列局部区域地质和地球化学过程.在过去的矿床学研究中,地球化学方法主要围绕在主、微量元素和传统的稳定同位素等手段,解决了很多矿床成因问题.但仍存在不少的多解...     

海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测定

生物磷酸盐和水分子间的氧同位素分馏主要受温度和生物活动控制,因此磷酸盐氧同位素组成既可以测量古温度又可以示踪磷循环.近年来磷酸盐氧同位素研究受到较多关注,除了传统的生物体磷灰石古温度测量外,这些研究大多是关于磷循环的.磷酸盐的氧同位素组成可以示踪海洋中磷的源区和生物对磷的利用效率.由于海水的组成十分复杂,测量前必须对样品进行富集、分离和纯化处理.目前,加州大学(Santa Cruz)Paytan 教授和耶鲁大学 Blake 教授的实验室已建立了海水溶解磷酸盐氧同位素的测量方法,二者各有优缺点.我们结合了这两种方法的优点,并对一些步骤进行了改进,建立了海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测量方法.通过向海水样品中加入 NaOH,形成 Mg(OH)2来富集海水中的 PO43-,也可同时除去部分杂质离子和溶解有机质;通过将 PO43-转化为 CePO4沉淀来进一步除去杂质离子,然后用阳离子交换树脂除 Ce3+,再通过阴离子交换树脂柱来除溶解有机质.最后将磷酸盐转换为Ag3PO4沉淀,在1350℃裂解Ag3PO4,产生的O2和石墨反应形成CO用IRMS测定.结果显示富集、分离和纯化过程可以获得纯的Ag3PO4颗粒,不会产生PO43-的氧同位素分馏.测量Ag3PO4用量仅为0.3 mg,标准偏差在±0.2‰~±0.3‰之间.     

镁同位素示踪表生地质过程的原理及应用

镁(Mg)是流体活动性元素及生物必需元素,广泛参与地球表层圈层所涉及的物理、化学和生物过程。最近二十年发展起来的镁稳定同位素技术为研究表生地质过程中Mg的迁移转化过程,以及相应的生态环境效应提供了新的视野。利用镁同位素在全球物质迁移与循环过程中的同位素分馏效应来示踪表生地球化学过程,对于理解生物地球化学循环、全球碳循环和气候变化等具有重要的科学意义。本文系统介绍了镁同位素分析测试技术、表生地质过程镁同位素分馏机理、镁同位素示踪表生地质过程的研究进展及其存在的问题,并对其潜在的发展方向进行了展望,以期对镁同位素体系的未来研究提供借鉴。     

环境同位素特征对滨海岩溶地区海水入侵过程的指示意义

大连大魏家水源地位于中国北方典型滨海岩溶地区。近30年来,地下淡水的不合理开采造成的地下水位降落漏斗引发了严重的海水入侵。以大魏家水源地为研究对象,通过大量的水文地质调查和水化学及同位素采样测试分析,探讨海水入侵形成的水动力条件,通过分析滨海岩溶含水层中地下水主要水化学和多种同位素(δ2H-δ18O,δ34S,δ13C)组成特征,识别了海水入侵过程中发生的主要水文地球化学作用,并对其进行了定量模拟,从而阐明了岩溶含水层中的海水入侵机理。研究结果表明:大连大魏家海水入侵主要通道为大魏家地区存在的导水断裂、岩溶裂隙以及第四系松散地层。对δ2H-δ18O同位素的组成分析表明,研究区地下水主要来自大气降水补给,结合Cl-浓度分布,认为除海水入侵淡水含水层后增加了地下水中的盐分外,浅层地下水的蒸发也对地下水中盐分的累积起到了重要作用。根据不同水体中δ34SSO4,δ13CHCO3等同位素特征,结合水化学成分(如SO2-4,Cl-)分析认为,研究区微咸水和咸水并不是地下水淡水和海水简单混合而成。利用反向水文地球化学模拟揭示了控制滨海岩溶含水层中水化学演化的主要水文地球化学反应有方解石、蒙脱石和石膏的溶解作用,伊利石的沉淀作用以及Ca-Na离子交换作用,伴随着CO2的释放。     

新元古代“雪球”事件对海水碳、硫同位素组成的影响

在新元古代晚期地球上曾发生过全球性的冰川作用，一些学者称之为“雪球”事件。在新元古代“雪球”事件前后，古海水的C、S同位素组成都出现了非常大的变化，在“雪球”之前海水中的碳酸盐非常富集^13C，在“雪球”期间和紧随其之后贫^13C，然后δ^13C值出现了高达10‰的正漂移；在“雪球”开始之前古海水硫酸盐的δ^34S值呈逐渐降低的变化特征，紧随“雪球”之后古海水硫酸盐的δ^34S值出现了超过20‰的正漂移，达到地质史上的最高值，同期形成的硫化物具有异常高的δ^34S值。“雪球”事件前后古海水C、S同位素组成的大幅度变化，是由“雪球”前后全球环境的剧烈变化引起的。“雪球”前后海水C、S同位素的大幅度变化是与“雪球”有关的特殊环境条件作用的结果，也是“雪球”事件存在的有力证据。     

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。     

表生过程中铁的同位素地球化学

铁同位素地球化学已成为当前国际上地球化学领域的研究热点。表生过程涉及地球表层,包括大气圈、水圈、生物圈及岩石圈浅部,与人类生活密切相关,也是地球科学中的基本地质过程之一。本文对表生体系中的土壤、河流、海洋等主要储库的铁同位素组成特征及表生体系铁同位素分馏的基本过程进行总结。在此基础上,对表生过程中的风化作用、河流搬运作用、沉积作用、成岩作用及海洋铁的地球化学循环过程中铁的同位素地球化学行为进行介绍。表生过程中铁的同位素地球化学理论框架已经基本建立,并且显示出铁同位素是表生地球化学领域新的示踪工具。     

我国产区的几种海水和淡水贝壳珍珠层粉成分的初步对比研究

为了系统研究和比较我国产区的一些海水和淡水贝壳珍珠层的物相和元素成分,我们采集了2种淡水育珠三角帆蚌壳和8种海水贝壳,其中4种是海水育珠马氏珠母贝壳,另4种是其它海水贝壳,并进行预处理以制备其贝壳珍珠层。然后使用X射线衍射、氨基酸分析、原子吸收光谱、原子荧光光谱法对贝壳珍珠层进行分析。结果表明这10种贝壳珍珠层的矿物物相都十分简单,主要由文石组成,仅含少量的方解石,并且它们的物相成分无明显的差别,难以通过X射线衍射（XRD）分析技术加以鉴定。与其它4种海水贝壳珍珠层相比,马氏珠母贝和三角帆蚌壳珍珠层的氨基酸含量明显大些。各种贝壳珍珠层的微量元素Na、Pb、Hg、As、Cu、Se、Cr、Mn的含量,与其品种基本无关,但可能与其生长的水环境有关。     

南流江河口水下三角洲表层沉积物端元分析及其沉积动力环境意义

沉积物粒度分布特征可揭示沉积动力环境。基于广西南流江河口水下三角洲的粒度分析数据,采用Folk分类法进行分类,应用端元分析对其粒度数据进行分解,探讨了南流江河口水下三角洲的物源和现代沉积动力环境。结果表明,研究区表层沉积物可划分为9类,其中含砾沉积物5类,不含砾沉积物4类,沉积物类型与河口环境动力特征相吻合。端元分析结果显示,研究区有5个不同类型的端元,分别代表着5种类型的沉积物动力环境:端元1反映了风浪和潮流对表层沉积物的动力作用;端元2指示了外海涌浪对表层沉积物的作用过程;端元3代表了南流江冲淡水引起的表层沉积物的输运;端元4代表了大陆架残留沉积物;端元5为干扰端元,可能是由于工程建设等人类活动所引起的。利用端元分析探讨复杂环境(如小型山溪性河口)下的沉积动力环境时,一方面需要综合考虑研究区域的物源与环境动力特征;另一方面可以结合参数拟合、粒径趋势分析等研究手段。     

大陆岩石圈深部过程的多元同位素制约研究

本文简述了在大陆动力学新的研究框架中大陆岩石圈深部过程研究的重要意义，主要方法和技术途径，以及作为研究实例的中国东部大陆岩石圈演化的主要特征。本文强调了多元同位素示踪理论与地质学和地球物理学相结合的多维制约研究的重要性和必要性。     

光纤布拉格光栅用于海水盐度监测初探

海水入侵问题已波及中国沿海的9个省份,其中海水入侵最为严重的山东、辽宁两省入侵面积超过2000 km2。在气 候变化和人类活动等作用因素的加剧影响下,海水入侵问题不可避免,因此,海水入侵的监测和防治是解决问题的关键, 具有十分重要的意义。本文针对目前海水入侵监测技术存在的问题,提出了一种可大范围实时原位监测海水盐度的光纤布 拉格光栅（FBG） 方法,并设计试验对三种FBG盐度测试方案的可行性进行了对比研究。试验结果表明：FBG技术应用于 海水盐度监测具有一定可行性;利用能量补偿技术的两点串FBG测试效果最佳,灵敏度及稳定性在三种方案中均最好。基 于FBG的海水盐度监测方法可以弥补目前常用的水化学法和物探法存在的不足,为海水入侵的监测和预防提供了一种先 进、高效的手段。     

沉积过程对自生黄铁矿硫同位素的约束

自生黄铁矿是海洋沉积物中还原态硫的主要赋存形式,其形成过程与有机质矿化相关,影响全球的C-S-Fe生物地球化学循环。自生黄铁矿硫同位素分馏主要受微生物硫酸盐还原的控制,但近期的研究成果表明局部沉积环境的改变也可以影响黄铁矿硫同位素的组成,特别是在浅海环境。在浅海非稳态沉积环境内,物理再改造和生物扰动作用,导致硫酸盐还原带内生成的硫化物被再氧化,进而影响黄铁矿的硫同位素值。浅海沉积过程容易受到古气候和海平面变化的影响,引起沉积速率的剧烈波动,导致有机质和活性铁输入的不稳定,进而影响成岩系统的开放性和硫酸盐还原速率,最终影响黄铁矿的硫同位素值。另外,沉积速率的改变还影响硫酸盐—甲烷转换带的迁移,造成有机质和甲烷厌氧氧化硫酸盐还原的相互转化,产生不同的硫同位素信号。东海内陆架泥质区为研究沉积过程对自生黄铁矿的形成及其硫同位素组成的约束机制提供了很好的研究材料。该区域有很好的沉积学研究基础,自生黄铁矿丰富、并且个别层位有生物气（甲烷为主）存在,是研究边缘海C-S-Fe循环的理想场所。     

地下水资源可更新性的环境同位素研究

论述了环境同位素在研究地下水可更新性中的应用现状,分析研究区氢氧稳定同位素、氚和14C放射性同位素、CFCS的分布特征及其指示意义,对比人类开采前后地下水的同位素特征.结果表明:盆地地下水的可更新性随不同深度、地域、含水层的不同而各异,人类活动加强了浅层与深层地下水之间的水力联系.     

湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素环境示踪

硅是硅藻生长所必需的养分,硅藻在生长过程中从水体吸收主要以硅酸(H_4SiO_4)形式存在的溶解硅.硅藻δ~(30)Si_(distom)可反映硅藻吸收硅酸比例的变化,进一步可以反映湖区气候与环境变化.为探索湖泊沉积物硅藻δ~(30)Si_(distom)在指示湖泊古环境方面的潜力,我们测定了湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素变化.研究结果表明,沉积物δ~(30)Si_(distom)变化与生物硅和有机碳含量变化呈显著相似性,可作为一种有效的古环境代用指标.同时,与已有温度记录的对比分析表明,两者具有很好一致性.较高的如δ~(30)Si_(distom)指示了温度较高的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较高;当δ~(30)Si_(distom)较低时,对应着在温度较低的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较低.目前,热带陆地区域古气候重建的方法中可用的温度代用指标很少,此项研究证明了δ~(30)Si_(distom)是一种很有潜力的古环境代用指标,有望在低纬度地区古温度重建中发挥重要作用,值得进一步深入研究.     

吐哈盆地原油和烃源岩单烃碳同位素组成特征及油源对比探讨

本文测定了吐哈盆地原油和部分烃源岩的单烃碳同位素组成，利用单烃碳同位素组成及其分布模式和样品生物标志物的分布和组合特征研究沉积环境和母质输入特征，进行原油成因类型划分和油源对比探索。吐哈盆地原油可划分为三类:一类是典型沼泽相-湖沼相煤成油，如台北凹陷各油田侏罗系原油；二类是湖相原油，如托参１井三叠系原油；三类是浅湖相原油，如胜金口油田中侏罗统原油。油源对比认为目前吐哈盆地侏罗系产出的原油由中下侏罗统煤系地层有机质生成，而托克逊凹陷三叠系原油由上二叠统湖相泥岩生成。     

月面环境过程研究评述

月球在停止强烈地质活动后,持续了30多亿年的月面环境过程,虽破坏了月球早期岩浆洋演化和撞击事件的原始信息,但也很好地将这一过程信息刻录到了月表物质和月面环境现象中。一方面,长期的太空风化过程形成了月壤颗粒特有的表层微观结构、np Fe0、Fe-Si化合物及矿物水等;另一方面,这些特性又是影响月球表面热环境及尘埃环境的重要因素。在当前月球探测快速推进的形势下,工程实施迫切需要更系统地认识月面环境过程,而我国嫦娥五号任务将实现月球采样返回,也将是开展月面环境过程研究的重要契机。为此,本文总结了月面环境过程研究的现状,分析了存在的主要问题和未来研究的方向。