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制约高温过程中Ca同位素研究的因素主要有分析技术、储库端元和分馏机理.随着质谱的发展和双稀释剂的应用,分析技术已经能很好地满足高温过程同位素示踪的要求,但是目前对于储库端元的研究还比较薄弱,而分馏机理也存在较大争议.因此,完善不同储库端元的Ca同位素组成,厘清Ca同位素分馏机理势在必行.全硅酸岩地球作为最重要的Ca储库,前人研究表明,其Ca同位素组成在0.94‰～1.05‰之间变化.Ca—O化学键能的强弱是造成矿物间Ca同位素组成差异的主要因素,此外,温度和矿物组成差异也会引发Ca同位素分馏.热扩散和化学扩散都会引起Ca同位素分馏,但热扩散只发生在特殊的环境中.化学扩散受控于CaO化学势梯度,而化学势梯度受控于体系的成分、温度和压力.部分熔融和熔体提取过程中轻同位素趋向于富集在熔体相中.由于不同含钙矿物的Ca同位素组成存在差异,因此,在分离结晶过程中,矿物晶出顺序不同会引起Ca同位素分馏.变质作用过程中流体交代作用或碳酸盐岩沉淀都会造成Ca同位素分馏.K-Ca衰变体系使得Ca同位素既可以对古老的富钾岩石或矿物进行定年,也可以利用放射性成因Ca对源区和壳幔物质循环进行示踪. 相似文献
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铬(Cr)属于氧化还原敏感元素,在岩浆过程中是一种中度相容和轻度亲铁元素。Cr在硅酸盐地球中主要有三种价态:Cr2+、Cr3+和Cr6+。Cr存在于不同来源的矿物和岩石中,其氧化还原状态和同位素组成可以为其成因、氧化还原条件和相关成矿历史提供有价值的信息。近年来,铬同位素越来越多地应用到现代环境、古环境、行星的演化以及高温地质过程等领域中,而高温地质过程中储库的铬同位素及其分馏机理研究是其他工作的基础。尤其是随着质谱技术的发展,Cr同位素在高温环境中的分馏机制及行为也引起了更多的关注。本文主要介绍不同储库的Cr同位素组成及高温岩浆过程中Cr同位素研究的最新进展。 相似文献
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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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怎样应用硫同位素组成判断金属矿床硫源 总被引：3，自引：0，他引：3
《地质与勘探》1977,(4)
一稳定同位素对确定矿床物质的来源、进而判断矿床成因问题,有其独特的功效.譬如碳同位素组成能说明碳的来源;锶的同位素组成能反映锶的来源;氢-氧的同位素研究能帮助区别成矿溶液中的水是岩浆水、雨水、地下水或大洋水;等等.同样,不同来源的硫,其同位素组成也各有特色,可以借助它判断硫的来源.鉴于硫是许多金属矿床的重要组成元素,有些金属元素的矿石矿物就是含硫化合物,所以硫同位素矿床地质研究在稳定同位素地质领域中占有突出的位置.自然界中我们遇到的硫大体上可以分为:1.陨石、月岩及其它天体物质中的硫.2.来自上地幔、未发生明显的同位素分馏效应的原生硫. 相似文献
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Fe是海洋“生物泵”中限制浮游生物生长和控制海洋初级生产力的主要因素之一,也可间接影响大气中CO2含量,反馈于全球的气候变化。近年来基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC ICP MS)分析方法的改进及测试精度的提高,应用Fe同位素组成、变化及其分馏机制,为研究海水中Fe的主要来源以及示踪海洋环境中Fe的循环过程等,提供了一个有效地球化学指标,也对示踪地球不同演化阶段的海洋沉积环境变化具有指示意义。较为详细地介绍了海洋环境中不同储库的Fe同位素组成,洋中脊热液流体—玄武岩、海水—大洋玄武岩等水—岩反应影响Fe同位素分馏效应的主要因素及地球不同演化阶段古海洋沉积环境中的Fe同位素变化。认为海洋环境下Fe同位素可以产生较为明显的分馏作用,轻铁同位素具有更易活动、易迁移的特征,并进一步提出不同相态、不同矿物间Fe同位素分馏系数的确定等相关问题仍是今后Fe同位素研究的主要方向。 相似文献
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碳同位素与油气物源示踪 总被引：9，自引：0，他引：9
根据硕同位素在自然界的分布、碳同位素的深度效应及侧向运称的同位素分馏作用、碳同位素与母质类型和成熟度的关系、热模拟实验中的碳同位素变化、有机质中碳同位素的逆转现象、费－托合成反应中的碳同位素分馏、大量幔源岩石中碳同位素富＾１２Ｃ的特征的发现等,指出了造成碳同位素分馏作用的因素太多,因而把碳同全素作为油气物源的示踪剂存在诸多的不确定性,在应用时与氧同位互资料结合考虑并注意碳同位素的储库效应,才可望正 相似文献
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镉同位素体系及其在地球科学和环境科学中的应用 总被引：1，自引：1，他引：0
镉是典型的亲硫元素,常赋存于各种硫化物矿床中.在环境体系中,镉是微生物所需的营养物质,其元素的循环受生物活动的影响.已有研究表明蒸发/冷凝过程、生物及无机过程都会导致镉同位素发生分馏,因此镉同位素研究在地球科学、环境科学具有独特的应用前景.与此同时,多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)技术的应用成功地实现了地质样品中镉同位素组成的高精度测量,使得镉同位素地球化学研究获得了蓬勃发展.本文基于当前最新研究成果,对镉同位素体系进行了详细综述,重点探讨镉的地球化学行为及同位素分馏机制,镉同位素在各物质储库中的分布特征及其在地球科学、环境科学中的应用,镉同位素测试技术.镉同位素地球化学的研究尚处于起步阶段,深入开展镉同位素分馏机理、完善镉同位素在各物质储库中的分布、建立统一的同位素标准体系的研究,将推动镉同位素在地球科学和环境科学领域的广泛应用. 相似文献
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Sune G.Nielsen Tristan J.Horner Helena V.Pryer Jerzy Blusztajn Yunchao Shu Mark D.Kurz Veronique Le Roux 《矿物岩石地球化学通报》2018,(4)
正Ba同位素由于具有在低温环境中分馏的特性,相比放射性同位素与微量元素,可以更好地示踪地球深部动力学过程中的再循环物质。研究表明沉积物与蚀变洋壳具有明显不同的Ba同位素组成(沉积物富集来自重晶石的Ba),使得Ba同位素成为研究表层与地幔储库间物质交换的有力工具。最近美国伍兹霍尔海洋研究所报道了来自全球洋中脊的21个MORB样品的Ba、Sr、Nd同位素和微量元素组成以及两个钻井中沉积物和蚀变洋壳 相似文献
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尽管40Ar和36Ar之间质量相差达1/10,但是受放射性成因40Ar的影响,一般认为难以进行氩同位素分馏研究.本文通过自行设计的一套氩扩散迁移实验分析系统,对比研究了氩在不同的扩散介质条件下扩散迁移前后氩同位素组成变化情况,证实氩在致密的扩散介质条件下以分子流形式从一个储库向另一个储库的迁移过程中,由于36Ar和40Ar的迁移速率不同,扩散后的40Ar/36Ar值比扩散前的值要小,也即发生了氩同位素分馏.氩同位素分馏的特征表现为最初的一段时间内分馏程度逐步增强,在一定时间后,由于储库之间压力逐渐达到平衡,分馏程度逐步减小.研究自然界中存在的氩同位素分馏,不仅可以判别油气田中油气运移的方向、增强油气远景评价和地球化学勘探,而且对深源岩浆的起源、迁移等研究也可提供新的研究思路和途径. 相似文献
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自从地球诞生以来经历了许多重大事件：早期生命的出现、大气氧化事件（Atmospheric oxygenation）、雪球地球及多次生物绝灭与复苏事件。稳定同位素记录在古环境和生命演化研究中具有重要意义,在记录环境变化和生命演化的重大事件中发挥着重大作用：碳同位素的分馏记录了最早生命的开始,硫同位素的非质量相关分馏（Independent mass fractionation of sulphur isotopes）记录了大气中氧含量的重大变化,而在显生宙的几次重大生物灭绝事件中,均有碳同位素的负向漂移。 相似文献
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Theodore M. Present Melissa Gutierrez Guillaume Paris Charles Kerans John P. Grotzinger Jess F. Adkins 《Sedimentology》2019,66(7):2605-2626
Late Palaeozoic‐age strata from the Capitan Reef in west Texas show facies‐dependent heterogeneity in the sulphur isotopic composition of carbonate‐associated sulphate, which is trace sulphate incorporated into carbonate minerals that is often used to reconstruct the sulphur isotopic composition of ancient seawater. However, diagenetic pore fluid processes may influence the sulphur isotopic composition of carbonate‐associated sulphate. These processes variously modify the sulphur isotopic composition of incorporated sulphate from syndepositional seawater in shelf crest, outer shelf, shelf margin and slope depositional settings. This study used a new multicollector inductively‐coupled plasma mass spectrometry technique to determine the sulphur isotopic composition of samples of individual depositional and diagenetic textures. Carbonate rocks representing peritidal facies in the Yates and Tansill formations preserve the sulphur isotopic composition of Guadalupian seawater sulphate despite alteration of the carbon and oxygen isotopic compositions by meteoric and dolomitizing diagenetic processes. However, sulphur isotopic data indicate that limestones deposited in reef and slope facies in the Capitan and Bell Canyon formations largely incorporate sulphate from anoxic marine‐phreatic pore fluids isotopically modified from seawater by microbial sulphate reduction, despite generally preserving the carbon and oxygen isotopic compositions of Permian seawater. Some early and all late meteoric calcite cements have carbonate‐associated sulphate with a sulphur isotopic composition distinct from that of Permian seawater. Detailed petrographic and sedimentary context for carbonate‐associated sulphate analyses will allow for improved reconstructions of ancient seawater composition and diagenetic conditions in ancient carbonate platforms. The results of this study indicate that carbonate rocks that diagenetically stabilize in high‐energy environments without pore fluid sulphate gradients can provide a robust archive of ancient seawater's sulphur isotopic composition. 相似文献
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塔北隆起深层海相油藏中原油及族组分碳同位素组成的纵向分布特征及其地质意义 总被引：2，自引：0，他引：2
利用MAT252同位素质谱仪分析了塔里木盆地塔北隆起深层海相油藏中原油及族组分的碳同位素组成。研究表明该区深层海相油藏中原油的全油碳同位素组成主要受生源控制,受热力作用影响较小;而在继承生源的碳同位素组成的基础上,热力作用将对原油族组分的碳同位素组成及其逆转和分馏产生重要影响。总的趋势是随着油藏埋藏深度的增大和热力作用的加强,饱和烃组分的碳同位素组成逐渐变重,而沥青质组分的碳同位素组成不断变轻,族组分碳同位素逆转程度和分馏程度有所加强,并出现饱和烃﹥芳烃﹥非烃﹥沥青质的整体逆转现象。塔北隆起深层海相原油族组分的碳同位素组成的纵向变化特征,可以反映出热力作用对原油稳定性的影响。 相似文献
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The present work is an attempt to establish the stable isotope database for Mesozoic to Tertiary coals from the Pannonian Basin, Hungary. Maceral composition, proximate analysis, sulphur form, sulphur isotopes (organic and pyritic), and carbon isotopes were determined. This database supports the assessment of the environmental risks associated with energy generation, the characterization of the formation and the distribution of sulphur in the coals used.The maceral composition, the sulphur composition, the C, S isotopic signatures, and some of the geological evidences published earlier show that the majority of these coals were deposited in freshwater and brackish water environments, despite the relatively high average sulphur content. However, the Upper Cretaceous, Eocene, and Lower Miocene formations also contain coal seams of marine origin, as indicated by their maceral composition and sulphur and carbon chemistry.The majority of the sulphur in these coals occurs in the organic form. All studied sulphur phases are relatively rich in 34S isotopes (δ34Sorganic = + 12.74‰, δ34Spyrite = + 10.06‰, on average). This indicates that marine bacterial sulphate reduction played a minor role in their formation, in the sense that isotopic fractionation was limited. It seems that the interstitial spaces of the peat closed rapidly during early diagenesis due to a regime of high depositional rate, leading to a relative enrichment of the heavy sulphur isotopes. 相似文献
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Carbon isotope ratio analysis of particulate, planktonic, and sedimentary organic carbon and dissolved inorganic carbon has been used to study the sources and sinks of the organic carbon in the St. Lawrence Estuary and Gulf of St. Lawrence, Canada. Particulate organic carbon (POC) isotope ratios in the upper St. Lawrence Estuary are uniform and indistinguishable from those of POC in the St. Lawrence River and of planktonic organic carbon in both areas. The abundance of freshwater diatoms in the upper Estuary suggests that upper Estuary POC is predominantly “fresh” organic matter of riverborne origin. Upper Estuary POC is isotopically different from POC in the lower St. Lawrence Estuary and Gaspé regions, but is not different from POC from the surface waters of the open Gulf of St. Lawrence. The isotopic composition of planktonic organic carbon mirrors that of the POC, indicating that the POC in the lower Estuary and Gulf is also “fresh” organic matter. Since the lower Estuary POC forms an isotopic barrier between the upper Estuary POC and the Gulf of St. Lawrence POC, there appears to be little mixing of POC between these three reservoirs. Therefore POC in the lower Estuary and Gulf is most likely both produced and deposited (or degraded) in situ.An examination of carbon isotope ratio differences between the planktonic and dissolved inorganic carbon reservoirs shows that this difference varies significantly and somewhat unpredictably between sectors of the study area. Interpretation of environmental carbon isotope data on the basis of an assumed, constant fractionation factor may be subject to large errors. Direct measurement of both reservoirs is obviously preferable. 相似文献
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川西坳陷南段是四川盆地主要的天然气产区之一。前人对该区天然气的来源有多种见解。为了更清楚地认识此地区天然气的来源与运移，本文分析了平落坝、大兴西和白马庙气田16件天然气样品的C1-C4烃及CO2组份的碳同位素组成。所获得的同位素数据结合化学成份和地质资料表明，3个气田的烃类完全是热解成因的，都来源于气田下面的上三叠统烃源岩。这些气田的甲、乙烷碳同位素组成随深度呈不同规律的变化，这些变化归因于烃源岩生烃的热解过程和烃类运移的动力学过程。平落坝气田中侏罗统气藏的烃类大部份形成于烃源岩低成熟和成熟的早期阶段并受到晚期成熟气体的不断补给。平落坝和大兴西气田多数气藏的烃类被认为是从源区垂直向上运移通过上伏地层而进入气藏的，白马庙气田的烃类被认为是沿断裂通道向上侏罗统气藏聚集的。平落坝和大兴西气田的δ^13Cco2值有很宽的分布范围(-10.7‰～-0.7‰)，这表明气田的CO2由来自基底的海洋碳酸盐岩无机碳成份和沉积地层的有机碳成份混合而成。这些气田的[He／CH4]-[N2／CH4]值之间和δ^13Cco2-δ^13Cc1值之间的相关性表明，非烃气体在进入气藏前已同烃类很好地混合，并被CH4为主流相的气流携带着向气藏运移。 相似文献
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碳同位素技术在土壤碳循环研究中的应用 总被引：19，自引：0，他引：19
碳在土壤中的储量和存储时间是陆地生态系统碳库中最大和最长的,而土地利用方式会影响到土壤碳储量及其循环周期,因此有效的土地利用管理可使土壤成为一个碳汇。土壤储存碳的过程就是土壤有机碳动态平衡的变化,因此认识土壤有机碳的动态变化是揭示土壤碳循环过程及其调控机制的重要方面。首先介绍了碳的一种稳定性同位素(13C)和放射性同位素(14C)在生态系统长期动态过程的重建(如C3/C4植被的历史格局)、土壤有机碳周转周期等方面的应用,探讨了同位素示踪技术在土壤有机碳来源、周转周期、土壤CO2通量的变化和组分区分、同位素富集等研究领域的应用,归纳了土壤碳循环研究中的基本问题,提出了未来土壤碳循环同位素示踪的主要研究方向。 相似文献
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Rb作为一个具有中度挥发性、流体活动性、在岩浆过程中呈不相容性的碱金属元素,能为各种地质过程和物质源区提供制约;同时,87Rb是放射性母体,Rb-Sr定年体系在确定长时间尺度的地质体年龄方面也有广泛的应用。传统研究认为特定地质年代下Rb同位素比值(87Rb/85Rb)是一个定值,但随着分离纯化方法的改进和质谱分析精度的提高,高精度Rb同位素组成得以测定,其结果显示,不同地质样品存在明显的Rb同位素组成的差异,意味着地质过程中存在Rb同位素的分馏。Rb同位素分馏能否为示踪Rb的地质过程提供更多有用信息,是否会对传统Rb-Sr定年体系产生影响,这些基础性的问题目前仍然没有答案。要回答这些问题,首先需要了解不同地质储库的Rb同位素组成,发现不同地质过程中的Rb同位素分馏,探讨其发生的控制机制。然而,这方面的研究目前还非常欠缺。文章回顾了近20年来国际上地球科学领域中的Rb同位素已有的研究,包括技术方法、分馏机理等各个方面,在此基础上对其研究前景进行展望,主要包括:(1)总结了Rb同位素组成测定的化学纯化及仪器测量方法,并对其优缺点进行点评,同时指出谨慎的化学前处理方法及质谱测定流程是获得高精度Rb同位素组成结果的基本前提;(2)收集了现有的地外样品Rb同位素组成数据,简述了Rb同位素在宇宙化学中的应用研究成果,指出Rb作为一个中度挥发性元素,对太阳系行星的吸积和演化过程具有重要的指示意义;(3)对Rb同位素在地质过程中潜在广阔的应用前景进行展望,例如完善经典的Rb-Sr定年体系,限定壳幔及地壳内部的分异过程,制约大陆硅酸盐岩风化,以及揭示超大型Rb矿的形成机制。 相似文献