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不同地质储库中的镁同位素组成及碳酸盐矿物形成过程中的镁同位素分馏控制因素 总被引：1，自引：1，他引：0
镁同位素在低温地球化学过程中显著的分馏效应,是其示踪地球表生环境演化及物质循环的基础。本文在前人研究的基础上,对地球上不同地质储库中的镁同位素组成及碳酸盐矿物形成过程中的镁同位素分馏控制因素进行了总结:火成岩的镁同位素组成较均一;风化产物总体富集重的镁同位素,且变化较大;碳酸盐岩中灰岩相对白云岩富集轻的镁同位素,但总体上富集轻的镁同位素;岩石类型、风化强度以及植被等因素对河流地表水的镁同位素组成影响较大,导致地表水的镁同位素组成总体变化较大;海水的镁同位素组成均一,平均值约为-0.83‰;低温条件下,控制碳酸盐矿物无机成因过程中镁同位素分馏的因素有矿物相、沉淀速率和温度,其中矿物相是主要控制因素;生物成因碳酸盐矿物镁同位素组成与生物体对含镁碳酸盐矿物的利用形式有关,除了需考虑与无机碳酸盐沉淀类似的控制因素外,还需考虑不同物种对轻、重镁同位素的选择性吸收能力;因生物成因海相碳酸盐矿物几乎都是由最初的无定形相碳酸盐转变而来,故生物成因海相碳酸盐矿物的镁同位素特征不能代表生成无定形相碳酸盐的流体的镁同位素特征。镁同位素在低温条件下具有良好的分馏效应,随着分析测试技术的发展及不同地质储库中镁同位素组成数据的积累和完善,有关表生环境中镁同位素分馏机制的许多问题将逐步得到解决,镁同位素在揭示地球表生环境演化及物质循环方面将发挥更大的作用。 相似文献
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Mg同位素体系被证明在示踪硅酸盐矿物风化方面颇具优势.通过总结近年来大陆硅酸盐风化过程中Mg同位素地球化学的研究,归纳出以下认识:①化学风化方面,原生矿物溶解使得液相的Mg同位素组成变轻,而固相残留的Mg同位素组成变重;次生矿物中含有两种形态的Mg(交换态Mg和结构态Mg),二者δ26Mg不同,次生矿物形成过程中Mg同位素分馏方向与矿物种类、结构和形成机制等因素有关;黏土矿物吸附和解吸Mg2+引起Mg同位素分馏,但方向尚不确定;土壤可交换复合物倾向于优先吸附和解吸26Mg.②物理风化方面,水流、风等造成的矿物分选会引起风化产物Mg同位素组成发生变化.③植物—土壤体系Mg同位素的分馏很小.目前,大陆硅酸盐风化中一些重要过程的Mg同位素地球化学行为还存在争议,亟待通过室内试验、模拟计算,以及与其他同位素联用等途径完善理论基础,推动Mg同位素在示踪大陆风化中的广泛应用. 相似文献
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《地球科学进展》2017,(8)
近年来风化过程中镁同位素的研究取得了一系列重要进展,这些进展不仅有利于准确理解河流中镁同位素组成变化的机理,还为深入探讨镁同位素地球化学循环奠定了基础。河流既是风化过程中镁的汇,也是海洋中镁的源。流域河水的镁同位素组成主要与物源和迁移过程中镁同位素分馏有关。河水的镁主要来源于流域的岩石,也受风尘沉积、地下水、植物残骸、降雨降雪等因素的影响。河水迁移过程中镁同位素分馏过程主要为碳酸盐矿物沉淀和溶解、硅酸盐矿物水解、矿物或胶体物质的吸附作用以及植物的吸收作用。此外,水体中次生矿物的形成还可能反映了河流水化学参数(主量元素、CO2溶解度、p H等)的突变。因此,分析河水的镁同位素组成,探讨其主要的分馏过程,不仅是应用镁同位素示踪地表物质循环的基础,还对深入认识镁同位素的地球化学循环具有重要意义。 相似文献
4.
研究试图利用Li同位素地球化学对太古代海水相关的表生环境过程进行初步的限定.通过对来自南非Kaapvaal克拉通的海相碳酸盐岩样品进行Li同位素分析,发现在3.0~2.9 Ga期间形成的碳酸盐岩δ7Li值为~+1‰,而在2.6~2.5 Ga期间,碳酸盐岩δ7Li值达到7‰~10‰.经过反演计算得到对应时代的海水Li同位素组成分别为~+12‰和~+20‰,均明显低于现代海水值（~+31‰）,但是2.6~2.5 Ga期间的海水δ7Li值要比3.0~2.9 Ga时高出8‰.作为大陆硅酸岩风化的有效示踪剂,太古代海水较低的Li同位素组成表明当时的地表风化以源岩溶解为主,次生矿物形成极少,在3.0~2.5 Ga期间,海水整体温度下降以及次生矿物形成增加可能共同导致了海水δ7Li值的升高.通过对太古代碳酸盐岩的Li同位素研究能够有效反演古海水的Li同位素组成,并为了解太古代表生风化过程对海水的影响提供了新的信息. 相似文献
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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... 相似文献
6.
《地球科学进展》2020,(7)
稳定锶同位素(δ~(88/86)Sr)是近年来新兴的一种非传统稳定同位素,应用其示踪大陆风化过程与海洋锶循环已成为学术界一个研究热点。目前稳定锶同位素质谱测试精度可优于0.03‰,自然界不同地质体δ~(88/86)Sr的变化范围为-3.65‰～1.68‰。研究发现,流域风化过程中原生矿物的差异性溶解、次生矿物的形成与吸附作用、碳酸钙沉淀以及生物作用都会使得流体相δ~(88/86)Sr升高,而固体相δ~(88/86)Sr降低,从而导致稳定锶同位素在河流溶解态和颗粒态具有不同的地球化学行为。河流沉积物δ~(88/86)Sr随着风化强度的增强而降低,具有示踪流域化学风化强度的潜力。同时,当前亟需深入研究表生风化过程中稳定锶同位素的分馏机制及制约因素,这是运用河水δ~(88/86)Sr示踪流域化学风化的关键,也为深入理解全球海洋锶循环提供借鉴。 相似文献
7.
镁同位素地球化学研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
镁有3个稳定同位素:24Mg、25Mg和26Mg.已有数据表明,自然界Mg同位素组成的变化在陨石中较大.δ26Mg值在-0.71‰～11.92‰之间(相对于DSM3标准),而地球岩石中Mg同位素组成的变化较小,如地幔橄榄岩的δ26Mg变化范围为-3.01‰-1.03‰,沉积碳酸盐岩的δ26Mg变化范围为-4.84‰～-1.09‰,黄土的δ26Mg为-0.60‰.目前,大多数实验室均采用MC-ICP-MS方法来获得高精度的Mg同位素数据.原有Mg同位素国际标准SRM980由于具有不均一性应该废弃,应使用新的DSM3标准.Mg同位素地球化学的研究主要集中在太阳系星云形成过程、记录亏损地幔和地幔交代作用、揭示地质历史时期海水的Mg同位素组成演化、估算大陆风化通量等方面.我国开展的Mg同位素研究还非常少,且尚处于建立Mg同位素分析方法的研究阶段.随着技术的不断发展以及Mg同位素分馏机理的深入研究,Mg同位素的地质应用前景将日趋广泛. 相似文献
8.
镁（Mg）作为主要的造岩元素及生物营养元素,是连接大陆、海洋和地球内部循环的重要纽带。碳酸盐岩作为Mg的主要储库,是全球Mg循环的重要组成环节,利用Mg同位素示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程是有效反演深时海水Mg同位素组成（δ26Mg海水）、恢复全球Mg循环的基本前提。近二十年来,Mg同位素在示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程研究中取得了较大进展:1）不同类型碳酸盐矿物形成过程中的Mg同位素分馏及其影响因素的研究得到完善;2）建立了Mg同位素地球化学模型,对不同白云石化过程进行半定量—定量模拟;3）初步探索了利用Mg同位素反演早期成岩流体体系的方法。以上研究进展为利用碳酸盐岩恢复δ26Mg海水奠定了理论基础,在选择有效的碳酸盐岩载体恢复δ26Mg海水时,需充分考虑碳酸盐岩的沉积—成岩过程及其对Mg同位素组成的影响,并适当结合地球化学模型,消除沉积—成岩因素的影响,进而恢复δ26Mg海水。 相似文献
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镁（Mg）同位素有3个,24Mg、25Mg和26Mg,其中24Mg和26Mg的相对质量差较大,高达8.33%,这种大的相对质量差使地壳活动或其他地质过程中Mg同位素因化学物理条件的变化而发生明显的同位素质量分馏.目前,自然界可观测到的δ26Mg变化范围为-5.60‰~0.92‰,约6.5‰.镁在低温地球化学过程中分馏显著,而在高温环境下分馏不明显,因而Mg同位素是地质过程的潜在地球化学指标和示踪剂,在低温风化作用、高温部分熔融与岩浆结晶分异、变质作用、板片俯冲及壳幔物质循环、热液蚀变和矿床成因等方面取得重要进展.为此,简要介绍了镁同位素分析方法,系统总结了Mg同位素在地球各储库中的组成与分布特征以及地质作用过程中的镁同位素分馏机理;其次重点介绍了镁同位素近年来在碳酸岩研究中的应用;最后对有关问题进行了探讨,包括幔源岩石低δ26Mg成因解释（与俯冲再循环的碳酸盐岩、洋壳物质有关或与矿物分离结晶有关）和Li-Mg-Ca同位素联合示踪岩浆碳酸岩岩石成因.并对碰撞反应池多接收器电感耦合等离子体质谱仪（Nu Sapphire MC-ICP-MS）分析优势和Li-Mg-Ca等金属同位素联合示踪在稀土元素富集机制的应用进行了展望. 相似文献
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本文对广东湛江湖光岩地区厚度分别为4 m和7 m的两个不同喷发时代玄武岩形成的风化壳样品进行Fe同位素分析,分析结果显示:厚度4m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.17‰～0.57‰;厚度7 m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.20‰～0.68‰,相对于标准物质IRMM-014,不同深度风化壳样品均显示Fe的重同位素富集.两风化壳剖面自下而上,随风化程度增大,风化壳样品中Fe同位素分馏程度也呈现逐渐增大的趋势,表明风化壳样品中Fe的重同位素富集趋势与风化壳的发育程度正相关,风化壳土壤中Fe同位素组成是反映土壤风化程度的指标.另一方面,风化过程可将地球外部圈层(岩石圈、水圈、生物圈)有机结合起来,风化壳土壤Fe同位素组成变化是表生植物和水淋滤共同作用的结果,对化学风化过程中Fe同位素研究,将会极大地补充表生过程中同位素地球化学的知识,同时Fe同位素可作为表生过程中物质的循环、环境的变化等过程中有力的示踪/指示技术手段加以应用. 相似文献
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In recent years, a series of important progresses have been made in the aspect of magnesium isotopes behavior in weathering processes. These progresses are not only favorable to understand the change of the magnesium isotopic compositions in rivers, but also establish the foundation to further reveal the magnesium isotope geochemical cycle. The magnesium in rivers is both magnesium sink for weathering and magnesium source for the ocean. The Mg isotopic compositions in rivers are dominated by the magnesium sources and Mg isotope fractionations processes. The sources of magnesium in rivers originate mainly from draining rocks, as well as less contribution from the eolian deposition, groundwater, plant debris, and precipitation. The Mg isotope fractionations in rivers are mainly related to precipitation and dissolution of carbonate minerals, silicate mineral hydrolysis, adsorption on mineral or colloidal matter surface, and plant uptake. Generally, the contribution of carbonate minerals dissolution or precipitation is equal to add or reduce magnesium from carbonate endmember, which has a remarkably negative δ26Mg value. Based on the fact that most clay minerals are rich in 26Mg during nature silicate mineral hydrolysis, then it is possible to infer that residual weathering products enrich in 26Mg. However, there is no significant Mg isotope fractionation causing by the adsorption on mineral or colloidal matter surface during river water migration. For the plant uptake, the root prefers to have 26Mg, leading the plant itself rich in heavier Mg isotopic composition. In addition, formation of secondary minerals in rivers could also reflect the changes of chemical parameters in rivers (such as major elements, CO2 solubility, pH, etc.). Hence, Mg isotopic composition in rivers and associated isotope fractionations are not only the basis for the application of magnesium isotope to trace surface material cycle, but also have important significance for the further understanding the geochemical cycle of magnesium isotopes. 相似文献
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The riverine dissolved silicon (DSi) brings environmental information on biogeochemical processes of terrestrial surface, of which the input, transferring, transformation and output are influenced by many factors. Among the weathering of global silicate rocks, 31.53%~64.87% of DSi are intercepted by terrestrial vegetation and only about 12.9% are transferred into rivers. During being transported into ocean, riverine DSi gets impacts from aquatic biological absorption, reverse weathering process and artificial lake effect. The quantity of output is further reduced, which weakens the effect of the oceanic biological pump. According to limited data, the DSi concentration of global rivers has a large variation, ranging from 138 μmol/L to 218μmol/L. It is necessary to quantify contribution rates of influencing factors and establish output models controlled by multiple factors. The δ30Si of riverine DSi ranges from -0.2‰ to 3.4‰. Comparing with the δ30Si of silicate rock, which is about -0.5‰, the fractionation factor is significantly partial to positive from 0.3‰ to 3.9‰. That is because of the occurrence of kinetic fractionation process in river basin including inorganic and organic fractionation. Thus, the key problems, sources and transformation mechanisms of riverine DSi during migration and being transported should be solved in future. 相似文献
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Zheng Lai Ni Su Zhouyang Wu Ergang Lian Chengfan Yang Fangliang Li Shouye Yang 《地球科学进展》1986,35(7):691-703
The new non-traditional stable strontium (Sr) isotope has aroused great attention from academic scholars in terms of the continental weathering and marine Sr cycle. The analytical precision of stable Sr isotope using mass spectrometry is better than 0.03‰. The compiled δ88/ 86Sr values vary from -3.65‰ to 1.68‰ in natural reservoirs. Recent findings indicate that multiple processes can cause stable Sr isotope fractionation in Earth surface, including the incongruent dissolution of primary minerals, the formation and adsorption of secondary minerals, the precipitation of calcium carbonate, and the biological cycling. These processes lead to higher δ88/ 86Sr in the liquid phase and lower δ88/ 86Sr in the solid phase, and thus result in different geochemical behavior of stable Sr isotopes in water and sediment during the weathering processes. The δ88/ 86Sr values of river sediment decrease with the increase of weathering intensity, which has the potential to indicate chemical weathering intensity. Meanwhile, further study on the fractionation mechanisms and constraints of stable Sr isotopes in river water plays an important role in tracing chemical weathering processes within the watershed, which will lead to a better understanding of the global ocean Sr cycle. 相似文献
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安徽铜陵桂山铜铅锌矿床是铜陵矿集区沙滩脚矿田内近年来新发现的以铜矿为主,伴生铅锌矿的中小型多金属矿床,该矿床的矿体主要赋存于三叠系南陵湖组灰岩与青山花岗闪长斑岩体接触带附近及花岗闪长斑岩体内。本文在对该矿床地质特征的研究基础上,对代表性（岩）矿石进行碳、氢、氧、硫、铅同位素研究分析,据此约束该矿床的成矿流体和成矿物质来源。研究成果显示, 桂山铜铅锌矿床中方解石样品中δ13CV-PDB 值为−3.2‰～2.0‰ 间,δ18OV-SMOW 为8.3‰～15.2‰ 间,石英流体包裹体水的δDV-SMOW 为−112.6‰～−6.8‰,δ18OV-SMOW 为10.5‰～14.7‰,矿石中硫化物δ34S值变化范围为−0.9‰～4.1‰,具塔式分布特征,矿石铅中的206Pb /204Pb 比值为18.409～18.585,207Pb /204Pb 比值为15.588～15.703,208Pb /204Pb 比值为38.483～38.843,以上指示了桂山铜铅锌矿床的成矿流体主要来源于岩浆水,并有大气降水的加入。分异成矿流体的岩浆可能来源于地幔,且伴有上地壳物质混入的特点。岩浆-地幔的溶解作用,伴有地层中碳质的混入。 相似文献
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窑街煤田碳酸盐与突出气体的同位素组成特征 总被引：1，自引：0，他引：1
为探讨窑街煤矿突出CO2气的成因与来源,对煤田中方解石、菱铁矿和水中溶解HCO3-及沉淀碳酸盐的碳、氧同位素组成进行测试研究,并对“5.24”突出点涌出气的13CCO2值和3He/4He值进行了测定.结果表明,煤田中CO2气的碳同位素组成发生了复杂的分馏效应而和各种可能母质的碳同位素组成难以进行简单的对比;突出点气体的3He/4e值表明其为典型的壳源气;煤田中烧变岩可能为突出气的气源. 相似文献
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为研究华北平原衡水地区水体蒸发氢氧同位素分馏特征,采集不同盐度的深层地下淡水(TDS 为0.61g/L)和浅层地下咸水(TDS为7.97g/L),现场开展室外器皿蒸发实验,获得了当地气象条件下氢氧同位素分馏参数.实验结果显示,淡水及咸水剩余表层水δ18O与剩余水比率f呈指数关系,与瑞利分馏模拟结果一致,δD和δ18O蒸发线斜率分别为4.78和4.69.整个蒸发过程中,淡水及咸水氢氧同位素值增量ΔδD分别为Δδ18O的4.82倍和4.76倍;剩余表层水相对于初始水δD和δ18O的变化量与累积蒸发量之比,淡水分别为2.68‰/cm和0.56‰/cm,咸水分别为2.78‰/cm和0.61‰/cm;而在不同的蒸发时段,剩余表层水δD和δ18O的变化量与蒸发量无明显相关性.受水分子扩散的影响,蒸发皿中氢氧同位素分馏在垂线上分层微弱.由于水体盐度较低,在当地气候条件下进行自由蒸发时,氢氧同位素分馏的盐效应可以忽略. 相似文献
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祁连山木里三露天天然气水合物与碳酸盐相伴产出是一种常见现象。为探讨这些碳酸盐的形成环境,对碳酸盐进行了矿物X射线衍射分析、主微量元素 测试以及碳氧同位素测试。X射线衍射结果表明,样品中碳酸盐矿物主要由方解石、白云石以及少量菱铁矿组成。微量元素和稀土元素特征显示碳酸盐形成于干旱氧化环境。δ13CVPDB为-2.3 ‰~3.77‰,平均为2.43‰;δ18OVPDB为-17.90‰~-10.69‰,变化范围不大,碳氧同位素显示碳酸盐矿物中的碳可能为天然气水合物分解、白云石沉淀和湖水混染等联合作用所致,氧的 来源可能受大气降水影响。 相似文献
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伊犁盆地是中国西北部重要的产铀盆地,虽然前人对其成矿流体进行过较为系统的研究,但成矿流体的组分、来源等依然存在较大分歧,尤其是该区成矿流体与蚀变特征、铀成矿的内在联系研究较少。利用偏光显微镜、扫描电镜、电子探针等手段对含矿层砂岩蚀变特征进行系统分析,并通过分析流体包裹体特征、流体-围岩相互作用形成的蚀变矿物中稳定同位素的组成特征及该区构造演化特征,对有机-无机流体耦合铀成矿作用进行示踪。研究表明：该区流体包裹体主要含有气烃包裹体、液烃包裹体和盐水包裹体;与砂岩型铀矿有关的蚀变类型主要有黏土化、碳酸盐化、硅化及金属矿化,其中黏土化以高岭石化为主;高岭石δ18OV-SMOW 为11.8‰～13.7‰,δDV-SMOW 为-93‰～-48.3‰,与高岭石平衡流体的δ18O（水）V-SMOW为-10.3‰ ～-5.1‰ ; 方解石胶结物δ13CV-PDB 为-18.2‰ ～-7.2‰ , δ18OV-PDB 为-14.5‰ ～-5.8‰ ,δ18OV-SMOW 为15.9‰～24.9‰;黄铁矿δ34SV-CDT为-32.21‰～1.2‰。上述特征揭示,伊犁盆地南缘砂岩型铀矿成矿流体是由大气降水性质的地表水（无机）和煤系地层有机质热演化脱羧基作用产生的有机酸及伴生的CH4 等还原性气体（有机）两部分组成,铀矿体与蚀变矿物皆是有机-无机流体混合及其与周围砂岩相互作用的结果,且此过程伴有微生物的参与。 相似文献
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内蒙古白乃庙铜矿床稳定同位素地球化学特征及其地质意义 总被引：3，自引：0，他引：3
内蒙古白乃庙铜矿床位于中亚造山带温都尔庙加里东增生带铜多金属成矿带,矿床包括南、北两个矿带,南矿带矿体产于白乃庙组绿片岩中,北矿带矿体主要产于加里东期花岗闪长斑岩体内。成矿作用大致分为早、中、晚3个阶段,分别以石英－黄铁矿,石英－黄铜矿、辉钼矿,石英、方解石－方铅矿、闪锌矿组合为标志。同位素测试结果显示：石英流体包裹体中的δ18OH2O值在-3.2‰~5.5‰之间,δD变化范围为-94.2‰~-69‰,随着成矿作用的进行,δD基本不变,δ18OH2O逐渐降低;热液方解石的δ13CPDB为-5.4‰~-2.4‰,δ18OSMOW为-3.1‰~10.9‰,随着成矿作用的进行,δ13CPDB基本不变,δ18OSMOW逐渐降低;硫化物的δ34S值变化范围为-0.6‰~-6‰,显示出幔源硫的特征。碳、氢、氧、硫同位素显示南、北矿带不同成矿阶段流体主要来自岩浆系统,且南、北矿带间没有明显差异,但南矿带流体显示有更多大气降水和壳源物质的加入。结合矿床地质特征分析,认为在加里东期古洋壳经俯冲作用发生部分熔融形成花岗闪长岩岩浆,并沿着裂隙上升到浅部,带来成矿物质,对原始矿源层的成矿物质进行活化富集,在白乃庙岛弧带形成白乃庙斑岩铜矿床。 相似文献