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.     

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。     

胶东大磨曲家金矿床成矿流体成分及稳定同位素研究

通过对大磨曲家金矿床不同类型矿石、蚀变岩中石英单矿物流体包裹体群体气液相成分,探讨金成矿流体由高温到低温流体成分演化与金成矿过程,结果证实:流体包裹体气相成分以H2O为主,其次为CO2,其余为CH4,C2H6,H2S,少量样品检测到少量N2和Ar2.流体包裹体液相成分中,阳离子主要为Na 和K ,Ca2 次之,少数样品检测到Mg抖;阴离子主要为Clˉ和SO42-,Fˉ含量也较高.高温阶段CO2含量缓慢降低,CH4 C2H6总量变化较大;低温阶段CO2含量快速降低,H2S含量缓慢降低,CH4 C2H6总量呈现增加趋势.由高温阶段到低温阶段K 含量降低,Na 含量增加,Ca2 变化不明显;阴离子组成SO42-含量急剧降低,Fˉ含量缓慢增加,Cl-含量快速增加.成矿流体稳定同位素组成δD水(SMOW)为-106.48‰～-95.52‰,δ18O石()(SM()w)为10.64‰～12.68‰,换算与之平衡δ18O水(SMOw)为1.88‰～5.78‰,δ13Cco2(PDB)为-6.264‰～-4.271‰.稳定同位素组成说明大磨曲家金矿床成矿流体可能为深部来源,可能与地幔排气和矿区内煌斑岩岩浆活动有关.     

贵阳地区夏季雨水硫和氮同位素地球化学特征

对贵阳地区小雨和暴雨硫和氮同位素组成特征进行了研究。小雨中硫酸盐δ34S值和硝酸盐δ15N值分别为-7.96‰～+0.73‰(平均-4.90‰)和-3.77‰～+8.49‰(平均+2.00‰),暴雨中则分别为-2.07‰～+18.32‰(平均+4.59‰)和-2.91‰～+10.10‰(平均+4.10‰),表明两种类型雨水中硫酸盐和硝酸盐来源不同。小雨硫酸盐的负δ34S值与当地硫来源(煤炭燃烧和生物成因硫)有关,而暴雨硫酸盐的正δ34S值则为海源(太平洋)结果。小雨硝酸盐的δ15N值范围较宽(-3.77‰～+8.49‰),其来源不清,但该范围内较高δ15N值的样品(>+6.0‰)可能与干沉降和火力发电厂废气有关。暴雨硝酸盐的δ15N值仍然反映海源(太平洋)。小雨铵盐的δ15N值与铵盐含量有较好的相关关系(R2=0.92)。小雨铵盐中低δ15N值的样品(-1.73‰～-22.01‰)与云水(-28.6‰)对15N较少的吸收有关。贵阳地区较高的铵盐含量(平均1.25mg/L)和较低的δ15N值(平均-12.18‰±6.68‰)表明,铵盐来源于农业肥料的大范围施用和土壤NH3的挥发。     

贵州山区石灰土与黄壤土壤有机质δ13C值剖面分布差异研究

以贵州两种主要土壤类型石灰土和黄壤为例,分析了森林植被下植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定碳同位素组成、土壤有机碳含量、pH值和粘粒含量.结果显示,两种土壤类型有机质含量和δ13C值的剖面分布具有显著差异石灰土剖面土壤有机碳含量均大于10 g/kg,最大值为表层土(71 g/kg);黄壤剖面中有机碳含量为2.9～44.3 g/kg.剖面自上而下,石灰土剖面有机质δ13C值为-24.1‰～-23.0‰,黄壤剖面有机质δ13C值为-24.8‰～-21.9‰.土壤类型、土壤pH值、粘粒含量对贵州山区土壤有机质含量和δ13C值剖面分布有重要影响.     

运用氮、氧同位素技术判别常州地区地下水氮污染源

本文运用氮、氧同位素技术对常州地区地下水氮的污染来源进行了研究.结果表明：潜水和微承压水中NO3-含量高,平均含量为38.32 mg/L,δ^15N为4.818‰～32.834‰,δ^18O为12.502‰～20.757‰,反映了多数潜水和微承压水受到了厩肥和污水的污染;中深层承压水（第1承压水、第2承压水、第3承压水）中NO3^-含量低,NO3^-平均含量为0.52 mg/L,未受到氮污染,δ^15N为2.163‰～6.208‰,δ^18O为17.051‰～23.201‰,NO3^-应主要来源于早期形成时的大气降水.     

祁连山青海云杉叶片δ~(13)C特征及其与生理指标关系

以祁连山青海云杉叶片为研究对象,通过测定叶片稳定碳同位素比率(δ13C)、叶片含水量(LWC)、脯氨酸含量、灰分含量、碳含量、氮含量、碳氮比、土壤含水量(SWC)等指标,探讨不同水分梯度下叶片δ13C的控制因子.结果表明,祁连山青海云杉叶片δ13C值在-28.9‰～-25.4‰之间变化,平均值为-27.3‰.沿河西走廊从东到西的干旱梯度(降水量逐渐减少),叶片δ13C表现出偏正的趋势.叶片δ13C与LWC和脯氨酸含量呈显著正相关关系,与灰分含量、SWC显著负相关.叶片δ13C值在青海云杉种内分布稳定,主要是由自身的遗传特性所决定,同时与生长环境条件也有一定的关系,其中土壤可利用水分是最主要的限制因子.叶片灰分含量是δ13C值的可选择性替代指标.     

湖北徐家山锑矿床方解石C、O、Sr同位素地球化学

湖北通山的徐家山锑矿床产在上震旦统陡山沱组和灯影组的海相碳酸盐岩中.对该矿床中成矿前和成矿期方解石进行了较系统的C、O、Sr同位素地球化学研究,结果表明,成矿前方解石具相对较高的δ13CPDB(-0.7‰～ 2.0‰)、δ18OSMOW( 18.6‰～ 19.6‰)和Sr含量(2645-8174 μg/g,平均5656μg/g),及较低的87Sr/86Sr比值(0.7096～0.7097);而成矿期方解石具相对较低的δ13CPDB(-3.9‰～-2.1‰)、δ18OSMOW( 11.5‰～ 15.3‰)、Sr含量(785～2563μg/g,平均1571μg/g),和较高的87Sr/86Sr比值(O.7109～0.7154,平均0.7141).分析认为,成矿前方解石的C、O和绝大部分Sr来源于赋矿围岩--震旦系海相碳酸盐岩;而成矿流体为富H2CO3的溶液,它来自或流经富放射成因87Sr的下伏基底碎屑岩--中元古界冷家溪群浅变质岩;该流体与围岩发生水.岩反应导致成矿期方解石和辉锑矿的沉淀.     

川南地区下奥陶统桐梓组白云岩特征及成因分析

本次针对川南地区下奥陶统桐梓组白云岩的岩石学、地球化学特征进行了研究。分析测试结果表明,川南地区下奥陶统桐梓组发育泥微晶白云岩和粉细晶白云岩两种白云岩类型。白云岩多具有泥晶、粉晶结构,有序度值0.40～0.97,总体较低,说明白云石化时间较早,为准同生期。各类白云岩稀土配分曲线整体上平缓,此外Ce轻微负异常,Eu异常不明显异常,与研究区桐梓组泥晶灰岩相似,泥微晶白云岩的δ~(13)C为-3.80‰～-0.36‰,δ~(18)O为-7.60‰～-5.62‰;粉细晶白云岩的δ~(13)C为-1.15‰～-0.12‰,δ~(18)O为-8.62‰～-5.60‰,大部分白云岩的碳、氧同位素组成与同期海水成因白云岩相近,阴极发光主要为暗红光,平均盐度指数120.7及Na元素平均含量838.23×10~(-6)则指示成岩环境盐度较高,表明白云石化流体主要为同期轻微或中等浓缩的海水。综上述特征,川南地区下奥陶统桐梓组白云岩成因主要为准同生期蒸发海水渗透回流白云石化。同时泥微晶白云岩具有较高含量的Fe和SiO_2,平均含量分别为5 103.90×10~(-6),19.10%,且镜下可见石英等陆源矿物,指示出该类白云岩在沉积过程中受陆源碎屑物质混入的影响。粉细晶白云岩Fe,Mn含量偏高,平均含量分别为6 147.48×10~(-6),628.30×10~(-6),有序度值较高(0.66～0.97)而Sr含量较低,δ~(18)O值更偏负,阴极发光显微镜下可见次生加大边和环带结构,重结晶作用显著,具有准同生期渗透回流形成,后期埋藏白云石化作用叠加的成因特征。     

多接收器电感耦合等离子体质谱法测定土壤标准物质铜同位素组成

近年来,铜同位素在表生环境和生物地球化学中的应用越来越广泛,尤其是土壤的铜同位素组成可以示踪环境污染物来源及生物地球化学过程。目前,对土壤铜同位素进行研究时,主要以硅酸岩标准物质为标样来衡量土壤样品铜同位素测定的准确性和精确性。但土壤与硅酸岩中铜、基质离子及有机质的含量等存在很大差异(如:硅酸岩中的铜含量80μg/g,一些土壤中的铜含量很低,20μg/g),将硅酸岩标准物质作为标样来监测土壤样品的数据质量缺乏代表性。为了弥补这一缺陷,本文精确测定4个国家土壤标准物质(GBW07443、GBW07425、GBW07427、GBW07389)的铜同位素组成,并将其作为检验土壤样品铜同位素测定过程中的标准。实验中采用高温高压反应釜消解样品,利用AG MP-1M树脂进行纯化,全流程空白2ng,回收率≥98%,通过多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)采用标样-样品-标样间插法进行仪器分馏校正,δ~(65)Cu的长期测试外精度优于0.05‰(n=306, 2SD)。GBW07443、GBW07425、GBW07427和GBW07389的铜同位素组成分别为-0.04‰±0.04‰(n=9, 2SD)、-0.07‰±0.05‰(n=12, 2SD)、-0.06‰±0.04‰(n=12, 2SD)、-0.02‰±0.06‰(n=12, 2SD)。这些土壤标准物质的铜同位素组成均位于0附近,大致为自然界土壤铜同位素比值变化范围(-0.5‰～+0.5‰)的中间值,且样品容易获得,其化学和铜同位素组成均一,适合作为监控土壤铜同位素化学及质谱分析数据可靠性的标准物质。     

河南省新县大银尖钼矿床同位素地球化学研究

在详细的野外地质工作基础上,本文测定了河南省新县大银尖钼矿床的矿石硫、铅同位素,含矿石英脉中石英的氧同位素、石英中包裹体的氢同位素组成,以及辉钼矿的铼含量,参照前人的研究成果,探讨大银尖钼矿床成矿物质来源和形成机制.矿石硫同位素δ34SV-CDT介于3.90‰～ 10.70‰之间,均值为7.44‰.矿石铅同位素n(206Pb) /n(204Pb)介于17.0411～17.3188之间,均值为17.1388;n(207pb)/n(204Pb)介于15.3968～ 15.4166之间,均值为15.4041;n(208Pb)/n(204Pb)介于37.7322 ～38.2360之间,均值为37.9100.含矿石英脉中石英的δ18 OSMOW值在11.20‰～13.20‰之间,均值为11.90‰;石英中包裹体的δDSMOW介于-79.00‰ ～-76.90‰之间,均值为-78.28‰;利用流体包裹体均一温度的平均值和Clayton平衡分馏方程计算与石英平衡共存流体的δ18OH2O,SMOw介于-0.26‰～3.70‰之间,均值为1.82‰.辉钼矿中的Re含量介于8.28×10-6～54.74×10-6之间.矿石硫同位素组成研究表明成矿物质与岩浆作用有关,但混有地壳物质.铅同位素组成和辉钼矿的铼含量研究表明,大银尖钼矿床的成矿物质主要来自地壳.含矿石英脉的氢和氧同位素组成研究显示,氧同位素飘离岩浆水范围,表明成矿流体早期为岩浆水,晚期混入大气降水,也进一步证实混合作用是大银尖钼矿形成的一种重要机制.     

青藏高原不同生境中祁连圆柏叶片δ13C变化及其与环境和树高的关系

以分布于青藏高原东北缘的优势乔木祁连圆柏为研究对象,分析了叶片δ¹³C值变化及其与树高、土壤含水量、降雨量和叶片碳氮含量的关系.研究结果表明:研究区祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化范围为-28.58‰~-23.95‰,平均值为-25.66‰,变化幅度为4.63‰,而同一生境不同个体之间的变化幅度为2.69‰和2.93‰,说明祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果.叶片δ¹³C值与树高呈明显的负相关关系(p<0.01),并且这种关系不随采样位点的不同而改变;与叶片C和N含量不相关,而与土壤含水量和年平均降水量显著负相关(p<0.001).     

陕西南沙河地区车渡金矿床成因

针对陕西南沙河地区车渡金矿床进行了研究,研究结果表明,中—新元古界碧口群二亚群(Pt2-3bk2)中玄武质火山凝灰岩具Sr、Ba、Rb、Ce、P、Sm相对富集,Ta、Nb、Zr、Hf、Ti相对亏损的特征,显示钙碱性火山弧玄武岩的特点;车渡金矿床具有2种成因类型,一是与中生代逆冲推覆构造形成的韧性剪切带有关的强硅化蚀变岩型金矿,二是与中—新元古界碧口岩群二亚群火山凝灰岩有关的BIF型金矿。单颗粒磁铁矿成分分析认为,车渡含金磁铁石英岩中磁铁矿具有高的TFeO(平均值99.59%)含量和极低的TiO_2、MgO、A_(12)O_3、MnO含量,指示车渡磁铁石英岩金矿石中条带状磁铁矿属于沉积变质型成因条带状含铁建造。含金磁铁石英岩型金矿石的氢氧同位素显示,δ~(18)O_水值为12.34‰～12.45‰(平均值12.40‰),δD值为-112.6‰～-103.5‰(平均值-108.05‰),与鞍山—本溪地区条带状含铁建造型铁矿δD变化范围(-129‰～-75‰)一致,暗示车渡含金磁铁石英岩中石英矿物具有条带状含铁建造特征。     

烷烃碳同位素对页岩含气性的指示意义——以四川盆地及周缘龙马溪组为例

以四川盆地及周缘龙马溪组为例,分析了烷烃碳同位素平面分布特征以及倒转情况,定量研究了烷烃碳同位素值与热演化程度、埋藏深度及含气量之间的关系,并探讨了造成不同区块烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因。结果表明:(1)龙马溪组页岩气组分具有典型的干气特征:CH4含量介于95.32%～99.59%,平均为98.44%;C2H6含量较少,介于0.09%～0.74%,平均为0.52%;C3H8含量普遍很低。(2)烷烃碳同位素表现为自盆地边缘向盆地中心逐渐变轻的特征,δ13C1值介于-36.9‰～-26.7‰,平均为-30.27‰;δ13C2值介于-42.8‰～-31‰,平均为-34.9‰;δ13C3值介于-50.5‰～-33.1‰,平均为-37.28‰。(3)整体上,四川盆地及周缘龙马溪组页岩气烷烃碳同位素具有完全倒转(δ13C1δ13C2δ13C3)的特征,页岩气成藏过程中干酪根裂解气与滞留烃裂解气的混合可能是导致烷烃碳同位素发生倒转的主要原因。(4)同位素定量分馏模型显示滞留烃裂解气在页岩气中的占比多大于60%,指示两种裂解气混合比不同是造成烷烃碳同位素倒转程度差异的主要原因;整体上,随滞留烃裂解气含量的增多,δ13C2值减小,烷烃碳同位素倒转程度增大,页岩的含气量也逐渐增加。     

雅克拉凝析气田油气地球化学特征

雅克拉凝析气田天然气组分以甲烷为主,含量79.13%￣89.30%;重烃含量较高,平均占9.67%;干燥系数(C1/C1-5)介于0.89～0.92之间,属典型的湿气。δ13C1为-40.8‰～-39.4‰,δ13C2为-32.0‰～-30.2‰,δ13C3为-30.5‰～-28.9‰,表明天然气为典型的油型气。原油及其族组分的碳同位素组成和生物标志化合物呈现出典型的海相原油特征。原油成熟度较高,与天然气的成熟度基本相同,表明油气同源、同阶,为一次油气充注的产物,而与塔河油田存在较大差异。     

氧化作用对气态烃组成和碳同位素组成的影响

通过加水模拟实验,揭示了气态烃在被矿物氧化过程中分子组成和碳同位素组成的变化.实验结果表明,随着反应时间的延长,气态烃、非烃 (H2、 CO2、 H2S)组成及碳同位素组成发生了明显且很有规律的变化.气态烃碳数越高,氧化速率越快,碳同位素变化 (增重 )越大.当氧化剂为赤铁矿或赤铁矿 硫酸镁时, CH4含量没有明显降低,δ 13C值增重 1‰～ 2‰; C2H6含量最后 (288h)降低了约 20%,δ 13C值增重约 3‰; C3H8含量最后降低了约 50%,δ 13C值增重约 5‰; Ic4h10含量在 72 h时即降低了约 80%,氧化速率远高于 Nc4h10.非烃 CO2的含量增加了 1.26～ 1.71倍.当氧化剂为硫酸镁时, CH4含量明显增高,最多时增加了 34.7%,δ 13C值增重约 8‰; C2H6含量在 72 h时降低了约 14%,在 144 h时降低了约 85%,δ 13C值增重约 24‰; C3H8含量在 72 h时降低了约 65%,在 144 h时降低了 98%以上; Ic4h10和 Nc4h10在 72 h时即降低了 90%以上.非烃 CO2含量最多增加了 1.86倍, H2S最多增加了 9.62倍.这些实验结果对认识天然气藏在矿物氧化过程中分子组成和碳同位素组成的变化具有重要意义.     

辽东半岛青城子矿田典型金矿成因：来自硫、氢、氧同位素的证据

青城子矿田是辽宁东部重要的金多金属矿田,成矿作用复杂.选择白云金矿和小佟家堡子金矿进行了硫同位素和氢氧同位素研究.结果显示矿田内小佟家堡子等金矿硫同位素含量为1.87‰~16‰,无明显的塔式分布;白云金矿的硫同位素含量为-10.3‰~+1.9‰.氢氧同位素测试结果显示白云金矿中石英δD含量为-108.3‰~-74‰,δ¹⁸O含量为8‰~15.9‰;而小佟家堡子等金矿的石英氢氧同位素分布则较为分散.综合分析认为,小佟家堡子金矿代表了早期金成矿,与变质作用有关;白云金矿代表了晚期金成矿作用;矿田内层状铅锌矿与小佟家堡子等金矿可能是同期成矿事件.     

赣南横径地区碳酸温泉CO2成因研究

本文在分析横径温泉区4个气样的气体组分、氦同位素以及CO2和CH4的碳同位素基础上,结合温泉区地质条件,研究了该区碳酸温泉中CO2的成因。研究结果表明:横径温泉区温泉气中CO2的含量很高(>96%),CO2气体中1δ3C较重(-5.53‰~-4.43‰),属于与深大断裂活动有关的深部幔源无机成因气;温泉气中CH4的含量很低(<1.86%),CH4气体中1δ3C较轻(-27.69‰~-59.31‰),其中39、和11号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4和源于地表生物成因CH4的混合,而2号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4。     

南海天然气水合物钻孔自生黄铁矿硫同位素特征

南海神狐海域天然气水合物钻探岩心含有大量自生黄铁矿,主要为长条状、短柱状。黄铁矿主要出现在沉积物浅部和含水合物层,含量主要为20%~90%。SH5C岩心(不含水合物)的黄铁矿硫同位素δ34SV-CDT变化范围为-40.488‰~-19.538‰,SH7B岩心(含水合物)的黄铁矿δ34SV-CDT为-38.922‰~37.660‰。尤其在水合物层的黄铁矿硫同位素组成偏重,δ34SV-CDT在22‰~27‰,这是水合物盖层形成的封闭体系和AOM持续发生共同作用的结果,可能是水合物层中独特的硫同位素特征。     

高灵敏度元素分析仪-连续流同位素质谱法对硅酸盐岩中碳及碳同位素组成的精确测定

硅酸盐岩中含有微量的碳,对其精确地分析可以示踪流体的来源和形成过程。元素分析仪-同位素质谱方法(EA-IRMS)是一种使用样品量小、快速的分析方法,本文将EA-IRMS技术应用于硅酸盐岩中微量碳同位素组成的测定,基于一系列条件实验,确认了硅酸盐岩中微量碳分析的EA-IRMS连续流方法的关键条件参数。标准物质选择和归一化处理使用以下方法:(1)选择较宽碳同位素组成范围且合理的碳同位素分布的标准物质,以高纯石英粉末与之混合来模拟天然样品中的基质。(2)利用与样品类似含量的3个标准物质的测量值和标准真值建立校准曲线,对天然样品的测量值进行标准化,从而实现了对硅酸盐岩中低至600!g/g微量碳含量和同位素组成的精确测定。用国家标准物质GBW04416作为未知样品检验了不同含量下拟合的线性方程,在碳含量不低于600!g/g时,标准偏差分别约为0.02‰、0.04‰、0.05‰、-0.07‰、0.11‰;在MERCK+USGS24混合物中,测量的δ13C值在标准误差范围内与理论值是一致的。因此,对于碳含量不低于600!g/g的30 mg硅酸盐岩样品,本方法能够获得高精准度的碳同位素分析结果。根据不同碳含量的标准混合物的峰面积(峰强度)和相对应的含量所建立的线性曲线获得样品的碳含量,碳含量的分析误差在10%以内。