苏北盐城凹陷天然气与凝析油的成因机制

盐城凹陷天然气中甲烷含量高,碳同位素具有正分布系列,主体具有高成熟腐泥型气特征,伴随产出的凝析油则体现出与本区湖相原油和海相原油既相似又相区别的特征。不同组分间存在成熟度差异,轻质组分反映高成熟,中等组分体现出未熟低熟,重质组分表现出成熟特征。母源分析对比表明天然气与凝析油主要源自古生界海相腐泥型源岩,混有泰州组少许贡献,造成组分差异和成熟度变化的重要原因是大量气体注入配以长期发育断裂引起的运移分馏和不同成熟度油气混合所致。     

不同氮源对海洋微藻氮同位素分馏作用的影响

以海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象,分别考察了以硝酸盐、铵盐和尿素为氮源的氮同位素分馏作用。在建立相应理论模型基础上,分别计算出各个实验体系的ε值。结果表明,在藻类生长初期,δ^15N均较低,其δ^15N的积累主要发生在指数增长期,在稳定期达到最高,与氮源的初始δ^15N相同;不同氮源的氮同位素分馏作用也不相同,其中以铵盐最强,硝酸盐次之,尿素最弱。考虑到实际情况下氮化合物并非单一存在,作者还进一步考察了上述3种氮源混合后对其同位素分馏作用的影响,发现混合氮源体系的表观ε值介于单一氮源时的最大与最小ε值之间,该结果较好地解释了Montoya等(1991)在Chesapeak湾的现场实验结果。     

钛同位素地球化学综述

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。     

热扩散驱动的元素分异和同位素分馏:一种不容忽视的硅酸盐成分分异机制

热扩散在地质过程中是否发挥重要作用一直存有争议。本文回顾了热扩散的研究历史和现状,重点总结了热扩散驱动的元素和同位素行为规律,并探讨了温度、硅酸盐组分、压力和氧逸度等因素对热扩散行为的影响。已有的研究表明,稳定热梯度下的硅酸盐热扩散效应类似于结晶分异或AFC过程,可以造成轻、重同位素分别在高温端和低温端富集,而主、微量元素的扩散方向则取决于两端化学势的高低和熔体中的电价平衡。从基性岩浆到酸性岩浆,熔体聚合度增大,黏度增加,热扩散速率明显降低,成网元素的热扩散效应减弱,变网元素则反之;水、氟、氯和硫化氢等挥发组分能增加熔体的非桥氧比例,降低熔体聚合度,因而能显著增强硅酸盐熔体中元素和同位素的热扩散效应。在此基础上,本文提出了当前硅酸盐体系热扩散研究中存在的五个亟需解决的问题,即:1)对不同硅酸盐体系的热扩散规律的研究还不够全面;2)对微量元素的热扩散行为认识不足;3)硅酸盐体系热扩散作用的影响因素及尺度还不够明确;4)热扩散作用的地质与地球化学关键识别标志有待确立;5)硅酸盐体系热扩散作用的理论模型有待建立。尽管硅酸盐体系热扩散的研究还存在诸多不足,但越来越多的证据表明,热扩散是地质过程中不容忽视的一种成分分异机制。这种机制会造成岩浆房或岩浆通道中的元素分异和同位素分馏,可能对于一些成分分异的岩石和矿床的形成具有重要的意义。     

榍石LA-ICP-MS U-Pb定年中元素分馏的影响及校正研究

同位素地质年代学是探索地质体时空演化及地球动力学等问题的基础学科,应用最为广泛的当属含铀副矿物的U-Pb定年技术。榍石具有相对较低的U-Pb体系封闭温度,并广泛发育于岩浆岩、各类变质岩、热液成因岩石以及少量沉积岩中,是一种理想的中高温地质事件定年矿物。利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定榍石U-Pb年龄时,不可避免地要解决高普通铅以及元素分馏效应对测试的影响。本文对榍石LA-ICP-MS实验过程中的元素分馏行为进行研究,采用相同基体的标准样品与未知样品对比,发现了榍石不同颗粒之间元素分馏行为不一致的现象;同时采用不同的元素分馏校正方法,分别应用于锆石、独居石和榍石进行对比研究,认为分馏行为一致的副矿物定年可以采用"指数法"和"均值法"对数据进行校正,但是对于榍石这种分馏行为不一致的副矿物,定年时只有采用"截距法"对数据进行校正才可以获得正确的年龄。进而将此结论应用于秦岭造山带老牛山地区岩浆成因榍石样品,得到的结果与锆石年龄一致,表明"截距法"可以避免分馏行为不一致导致的校正不准确的问题。本研究成果为榍石LA-ICP-MS U-Pb定年方法的完善提供了一种思路。     

稻田CH_4传输的碳同位素分馏研究

为进一步推动稳定性碳同位素自然丰度法在我国稻田CH4研究中的应用,通过田间试验研究了水稻生长期和非水稻生长期CH4传输的碳同位素分馏,重点介绍了两种新的观测稻田CH4传输碳同位素分馏系数ε传输的方法.结果表明:密闭箱+注射器法能较好地测定非水稻生长期稻田ε传输,此时ε传输为田间排放的δ13CH4值减去表层水中的δ13CH4值(–6.7‰~–3‰).水稻生长期,ε传输可通过三种方法获得,分别是田间排放的δ13CH4值减去表层水中的δ13CH4值(–16.6‰~–15.2‰)、田间排放的δ13CH4值减去孔隙水中的δ13CH4值(–13.2‰~–1.1‰)和植株排放的δ13CH4值减去通气组织中的δ13CH4值(–16.3‰~–10.9‰),但前两种方法均存在较大的不确定性,只有最后一种方法——分隔+切割法,既科学,又可靠,且能获得准确的观测结果.     

安徽女山橄榄岩包体中辉石的氢同位素组成

本文运用离子探针技术分析了来自安徽女山橄榄岩包体中辉石的氢同位素组成。无论是颗粒内部还是同一样品不同颗粒之间,氢同位素比值都是均一的。氢同位素比值和氢含量之间没有相关性,说明氢同位素组成反映的是地幔源区的特征。结合共存的角闪石的氢同位素数据来看,女山上地幔至少经历过两期交代作用：一期交代形成了角闪石中不均一的氢同位素组成;另一期交代形成了包体中单斜辉石、单斜辉石巨晶和云母巨晶中的高δD值(高至-20‰)。高δS值说明女山上地幔曾经经历过俯冲流体的交代作用。     

降水过程中氢氧稳定同位素理论关系研究

大气降水过程中氢氧稳定同位素比值呈现一定的规律,分析了瑞利分馏中分馏系数的影响因子,基于瑞利分馏原理和质量守恒定律,分别推导了开放系统和封闭系统降水过程中的稳定同位素微分方程模型,研究了大气降水过程中氢、氧稳定同位素变化规律,导出了云团水汽和降水氢、氧之间的相互关系,结果表明这一关系并非简单的线性关系。     

植物正构烷烃及其单体氢同位素在古环境研究中的应用

正构烷烃是植物类脂的重要组成部分,主要用来维持叶片表面的水分平衡,其平均碳链长度(ACL)作为植物对水分胁迫程度的生理性反映,与植物进化程度存在表观上的联系。高等植物来源烷烃的ACL高于低等植物和水生藻类,裸子植物高于被子植物,C4植物高于C3植物,因此植物正构烷烃具备粗略的植物分类学意义,并在古环境研究中被广泛应用。在河口和海洋沉积物中主要用来判断水生低等植物和陆地高等植物的相对贡献,在古土壤中则用来区分草本/木本植物的消长变化。植物烷烃中的氢元素主要来自光合作用时吸收的环境水,其δD主要受环境条件和生物化学过程影响,但环境条件、气候状况和植被类型的影响可以在很大程度上相互抵消,使烷烃δD具有记录大气降水δD的潜力,从而可以用来重建大气降水δD并反演气候变化。     

饲料中豆粕含量对军曹鱼幼鱼碳、氮稳定同位素分馏的影响

配制全鱼粉饲料（以鱼粉为蛋白源）、10%豆柏饲料（用豆柏蛋白10%鱼粉）、20%豆柏饲料（用豆柏蛋白20%鱼粉）等3种等氮等能饲料,分别投喂体质量21.34± 1.54g的幼鱼24 d,研究饲料中豆柏蛋白含量对 军曹鱼幼鱼碳、氮稳定同位素分馈的影响。结果表明,随着养殖时间的延长,各饲料组军曹鱼δ13C逐渐上升,δ15N逐渐下降,虽然δ13C和δ15N变化速度上有差异,但除20%豆柏饲料组肌肉的δ15N外,其他各饲料组肌肉和 全鱼在实验结束时均已与饲料达到同位素平衡;军曹鱼肌肉和全鱼的△13^C和△15^N值均随饲料中豆柏蛋白含量 的增加而加大,△13C从4.19‰增加到5.04‰, △15N从0.18‰。增加到 2.20‰,军警鱼金鱼和肌肉的△13C和△15N 相似,但在同位素值变化速度上有差异,因此,在进行生态学营养级研究（长时间尺度）时,肌肉可以代表军警鱼的同位素特征,而在进行生理学研究（短时间尺度）时,肌肉的同位素变化则不能代表军警鱼的同位素变化。