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深部碳循环和地球表层的碳循环一起构成了全球的碳循环.因为地球超过90%的碳都位于深部,深部碳循环研究对于理解地球长期的气候变化具有重要的科学意义.深部碳循环研究涉及多个科学问题,其中最重要的科学问题之一是如何准确识别地幔中的碳是再循环的地表碳.锌作为亲石元素,广泛存在于岩浆岩、地幔和碳酸盐岩中.地幔和地表沉积碳酸盐岩之间锌同位素组成存在显著的差异,而板块俯冲脱水、地幔部分熔融和岩浆结晶分异等过程导致的锌同位素分馏较为有限,因此锌同位素具有示踪深部碳循环的潜力.系统阐述了锌同位素示踪深部碳循环的原理,回顾了目前应用锌同位素示踪深部碳循环取得的阶段性成果,并指出锌、镁同位素联合示踪有望成为未来深部碳循环研究的主流. 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2017,(2)
<正>编者按语:深部碳循环是目前地球科学研究的前沿领域,一方面它是地表碳循环的主要物质来源,另一方面碳作为非常特征元素在地球形成与演化过程中起到了至关重要的作用。中国深部碳的研究虽然起步较晚,但近些年来在岩石学、同位素地球化学、实验模拟计算以及含碳气体排放等研究方面都取得了一系列重要成果。该专辑邀请的7篇文章是在第二届全国深部碳学术研讨会(2015年 相似文献
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钙是主要的造岩元素之一,也是生物必需的元素之一,在地球各圈层广泛分布,因此研究钙同位素的地球化学行为有助于提高我们对各种地质过程的认识。特别的是,地表碳酸盐主要是以碳酸钙的形式存在,很大程度上决定了碳循环与钙循环是耦合的。因此,钙同位素是研究碳的再循环的重要示踪剂,可以直接提供深部碳循环的准确信息。和其他非传统稳定同位素体系一样,随着实验技术的进步及多接收电感耦合等离子体质谱(MC ICP MS)和热电离质谱(TIMS)的发展,钙同位素分析方法取得了较大的进步,但目前的测试精度(2 sd)约0.1‰,尚有提升的必要,还需开展更详细的实验工作。目前钙同位素的地质应用主要集中在地球表生低温过程,但高温地质过程中钙同位素的研究越来越引起研究者的兴趣。 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2017,(2)
俯冲带是地球表层碳返回地球深部的唯一方式,其对地球深部碳循环有着重大的影响。近年来,沉积碳酸盐深部地幔再循环方面的研究取得较大进展,主要有:沉积碳酸盐是否可以返回深部地幔;沉积碳酸盐返回地幔的形式及返回的最大深度;沉积碳酸盐岩在俯冲过程中的微量元素迁移、同位素分馏以及碳酸盐岩在俯冲带中的物理和化学变化。本文对这些成果进行了系统总结评述。 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2016,(3)
正火山喷发将地球内部的碳带至地表,而俯冲板块又将地表碳携带至地球深部,这构成了地球深部碳循环。深部碳循环不仅调节大气的组成,维持着地球的宜居性,而且影响着地球内部的组成和动力过程。地球物理观测和地球化学分析表明,俯冲板块可以到达下地幔深度。因此,地表的碳和氢一样,都被认为可以再循环进入下地幔。为了研究洋壳中的碳在俯冲过程 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>火成岩和沉积碳酸盐岩显著的Mg同位素差异使得Mg同位素成为示踪地球深部碳循环有力工具,具有比全球平均大洋玄武岩(26Mg=0.25±0.07‰)轻。Mg同位素组成的大陆玄武岩被认为其地幔源区受到了沉积碳酸盐的改造[1],但是直接的地幔岩石Mg同位素证据很少,而且大陆玄武岩在穿透厚陆壳上升过程中,会发生显著地同化混染作用;这一过程对用大陆玄武岩推断地幔源区Mg同位素组成的影响 相似文献
7.
金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。 相似文献
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《中国地质调查》2019,(6)
金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源;金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征;金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。 相似文献
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金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>深部碳循环是全球碳循环体系的重要组成部分,它是指伴随洋壳俯冲作用,大量含碳矿物被带入地球深部,经历一系列地质作用后,再通过岩浆和火山作用将碳带回地表的过程。地震学、地质学和地球化学等研究表明,洋壳能够俯冲到地幔过渡带底部、甚至核幔边界;最近,Walter等人(2011)对产自巴西Juina金伯利矿床的"超深"金刚石进行了研究,发现该金刚石含有源自地表的轻碳同位素,而且其包裹体中含有洋壳玄武岩组分。这一发现有力地证实了碳循环可以深入下地幔1400 km[1]。 相似文献
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地球深部碳循环是指地球表层的碳在俯冲带进入地幔深部,然后通过岩浆或者脱气作用再把地幔中的碳释放到地球表层系统中的过程。人类对地球深部碳赋存形式和储量、不同储库的交换方式和交换量尚缺乏清晰认识,近年来随着分析技术的发展和研究的深入,深部碳循环的研究日益丰富。本文总结了地幔中碳赋存状态、地球深部碳储量、碳进出地幔方式及通量、俯冲带碳的行为和碳酸岩成因及成矿方面的研究。地幔中碳赋存形式多样且主要受地球深部压力及氧逸度控制。相平衡实验和热动力学计算发现碳酸盐化榴辉岩在300～600 km发生部分熔融,交代地幔橄榄岩形成碳酸盐化地幔橄榄岩。碳酸盐化地幔橄榄岩的熔融又会形成碳酸岩熔体,这说明俯冲再循环物质可能对碳酸岩的成因起重要作用。碳酸岩是研究深部碳循环的良好载体,其源区特征、岩浆演化过程对示踪碳在地幔和地壳过程中的迁移至关重要。虽然深部碳循环在碳赋存形式、碳储量及通量、俯冲带碳的流变行为和碳酸岩成因对深部碳循环的启示方面已经取得了较大的研究进展,但仍有大量的科学问题亟待解决,如:沉积碳酸盐岩再循环进入地球深部后的行为、俯冲带板片流体地球化学行为、俯冲带流体氧逸度特征等,将来有必要重点开展深入研... 相似文献
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Pt-Os、Re-Os和Hf-W同位素体系的母体和子体Pt、Os、Re、Hf和W以及其它铂族元素(PGE)化学性质上都是难熔的,我们将这些元素和相关同位素称为难熔元素和难熔元素放射性同位素体系。难熔元素及其放射性同位素体系不仅可以直接测定金属矿床、油气藏和沉积岩系的年龄,而且还可以有效示踪地球深部的核幔反应等过程,这是其它地球化学工具不可替代的。本文评述了当前Pt-Os、Re-Os和Hf-W同位素体系和PGE元素分析技术的研究进展,指出：(1)目前Re-Os同位素定年误差仍较大,迫切需要优化改进分析技术,大幅提高Re-Os同位素定年的准确度和成功率;(2)Pt-Re-Os和W同位素的分析技术需要简化繁琐的化学分离流程和提高仪器分析的效率,同时探索建立新的化学分离和仪器分析方法,进一步提高分析精度,实现对更低Pt、Re、Os和W含量样品的准确分析,才能更有效地示踪地球深部物质循环过程;(3)PGE的元素分析技术尚需改进,分析精度仍需要进一步提升。我们预期随着进一步提升难熔元素和代表性放射性同位素的分析精度,显著降低同位素定年误差,其将在核-幔、幔-幔和壳-幔物质循环过程示踪、金属矿床精细... 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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钒(Ⅴ)是一个变价元素,其赋存状态和地球化学性质对环境的氧化还原条件非常敏感,因此Ⅴ同位素可以作为一个新的地球化学示踪剂来制约高温地质过程氧化还原条件的变化。随着多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)的发展,Ⅴ同位素的分析精度不断提高,高温地质过程的Ⅴ同位素分馏能够被分辨出来,使得Ⅴ同位素的高温地球化学研究得以开展。本文对地幔和大洋玄武岩的Ⅴ同位素组成进行了总结,综述了Ⅴ同位素在蚀变过程、部分熔融和分离结晶重要地质过程的分馏行为,对比了硅酸盐全地球与陨石之间Ⅴ同位素组成的差异,并探讨了高温Ⅴ同位素地球化学未来的发展方向。 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2017,(2)
碳循环可以分为地球表层短周期的地表碳循环和地球内部长周期的深部碳循环。地球的碳90%以上是赋存在固体地球内部,因此深部碳循环研究对于探讨地表碳循环过程具有重要意义。本文较深入地探讨了俯冲带深部碳循环研究的现状和问题。目前俯冲带深部碳循环研究关键的科学问题包括:(1)俯冲带变质过程中含碳物质相的转变,(2)俯冲带脱碳机制,(3)俯冲带深部碳循环和地幔交代作用。俯冲带变质过程中含碳物质相的转变是深部碳循环研究的最基本问题,将是深部碳进一步研究的重点。俯冲带脱碳机制主要包括纯变质反应脱碳、流体溶解脱碳(流体渗透作用)、熔融作用脱碳和氧化还原反应脱碳4个方面,这是目前深部碳循环研究的前沿领域。俯冲带深部碳循环研究对于探讨地幔不均一性以及地幔交代过程都具有重要研究意义。 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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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。 相似文献
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地球表层温度主要由接收的太阳辐射能量及大气温室气体的保温能力共同控制。CO_(2)等温室气体通过对大气温度的调节影响着全球环境气候变化,工业革命以来全球CO_(2)排放量的增加被认为是全球变暖的重要原因,地质历史时期大气CO_(2)浓度的波动与温室和冰室气候的交替出现相对应。地球超过90%的碳赋存于深部,因此地球深部过程的些许波动便会影响到地表碳含量,进而深刻影响着地球的环境气候变化。以往的研究注重地表碳循环对环境气候的影响,对深部碳的贡献考虑不足。最近十余年全球开展了详细的深部碳循环研究,基于已经取得的重要成果,本文从大火成岩省、裂谷和俯冲带的视角对深部碳循环驱动的环境气候效应进行了系统回顾。认为未来的研究需要对地球深部碳循环通量和碳同位素组成进行更精确的定量,这是我们认识深部碳循环对地表环境气候影响的基础;除了碳元素本身我们还需要关注其他挥发性元素和有害金属元素的综合效应;俯冲带作为全球壳-幔相互作用和物质交换循环最重要的场所,应该是进行深部碳循环观察和环境气候效应研究的重点。 相似文献
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俯冲带Li同位素地球化学: 回顾与展望 总被引：1，自引：0，他引：1
板块俯冲伴随着多种复杂的地质过程,例如流体释放、流体岩石相互作用、可能的部分熔融、元素迁移及同位素分馏等。在俯冲带壳/幔循环过程中,Li同位素(6Li和7Li)高达16%的相对质量差异使其成为研究俯冲带各种地质过程的良好示踪剂。总结了近年来有关俯冲带Li同位素的研究进展,并按照相对时间序列系统地介绍了Li同位素在俯冲各个阶段的地球化学行为,包括俯冲初始物质的Li同位素组成特征,俯冲过程中Li随流体释放及与上覆地幔楔相互作用中Li同位素的行为,富Li流体与残余板片Li的去向,最终俯冲相关产物的Li同位素组成特征以及对全球Li循环的地学意义的综合介绍。随着Li同位素测试精度的提高和各种地球化学储库Li同位素数据库的不断完善,Li同位素体系可以为俯冲过程研究提供更多信息,成为一种可靠的示踪剂。 相似文献
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地质载体中保存的脂类来源于生物细胞膜、叶片蜡质层等,能够指示特定的生物分类学类群或微生物功能群,也能够记录生物生长或早期成岩过程中的生态环境信息,已经成为第四纪古环境和古生态研究的重要手段。除了化合物含量和分子组成,脂类的碳同位素组成也蕴含着重要的生态或环境信息。对于光能自养生物,这些信息来自光合作用和脂类的生物合成过程;对于异养生物,信息则来自摄食的底物和脂类的生物合成过程。总结了近些年来湖沼沉积中脂类单体碳同位素的研究进展,从长链正构烷烃、脂肪酸、陆源五环三萜等高等植物脂类和磷脂脂肪酸、藿类、四醚膜脂等微生物脂类等2个领域进行了系统阐述。在今后的发展中,需要重视实验技术,开发适合小样品量的分析方法,建立直接测试藿类和四醚类等分子量相对大的脂类碳同位素组成的新技术,加强单体放射性碳同位素的应用;可以考虑多种脂类碳同位素的联合、同一脂类单体碳同位素和单体氢同位素的联合;建议加强脂类单体碳同位素在生物地球化学过程,特别是微生物地球化学过程对过去全球变化的响应研究。 相似文献