电气石和水之间氢同位素分馏的实验研究

电气石作为一种有用的岩石成因和成矿环境的指示矿物已引起广大地质工作者的重视,并作了大量研究工作。但实验测定电气石的氢同位素分馏系数尚少,仅有Blamart等人测定了500和600℃两个温度点的电气石和水之间氢同位素平衡分馏系数。此外,Kotzer等人利用不同地质环境中共生的石英和白云母的氧同位素平衡温度获得了350～600℃温度范围内,电气石的氢同位素平衡分馏经验方程式。     

大别-苏鲁造山带超高压变质岩矿物水含量和氢同位素组成

将热分解元素分析仪(TC/EA)与同位素气体质谱仪(MS)连接起来,建立了TC/EA-MS在线连续流方法,分析了大别-苏鲁造山带超高压变质岩中矿物的水含量和氢同位素组成.采用分步加热方法,研究了石榴石中不同形式水(分子水和结构羟基)的含量和氢同位素组成.通过对若干典型露头超高压变质岩进行系统的矿物氢同位素和水含量测定,认识到在深俯冲板块折返过程中,超高压片麻岩能够比榴辉岩释放出更多的水.在榴辉岩和片麻岩接触带的降压脱水,释放的水会从片麻岩进入榴辉岩从而导致邻近片麻岩的榴辉岩发生显著的水化.通过测定榴辉岩中矿物最高水含量,得到石榴石和绿辉石在峰期超高压条件下所能溶解的最大水含量分别约为2500和3500 ppm.     

南极格罗夫山GRV 99027二辉橄榄岩质火星陨石的氢同位素地球化学

利用离子探针, 研究了中国发现的第一块火星陨石——GRV99027二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石的氢同位素组成. 测试了磷酸盐矿物白磷钙石的D/H比值并计算了测点处的水含量, 其δD值范围为+1300‰ ~ +4700‰, 水含量为0.04%~0.43 wt% (质量分数, 下同). 通过与SNC火星陨石全岩样品、含水矿物及磷酸盐矿物氢同位素的对比, 表明水高度富D是火星陨石的特征, 其中磷酸盐矿物最为明显. 这种特征是火星岩浆水与火星壳流体同位素交换反应的结果. GRV99027磷酸盐矿物中高的D/H 比值表明, 其氢同位素组成与其他火星陨石的氢同位素相似, 研究的结果进一步证明GRV 99027属于火星陨石.     

地幔中的水与重大地质现象和过程

地球地幔中的矿物都只是名义上的无水矿物,它们的结构缺陷里包含的水含量(表示为H_2O的质量分数)虽然都只是在ppm量级上,但是能够显著影响矿物(以至于岩石系统)的物理和化学性质。因此,地幔中的水在某种程度上决定着许多重大地质现象的出现和重大地质过程的发生。研究水与重大地质现象和过程之间的联系将成为今后发展地球科学理论的新生长点。     

中国大陆主要植物中单体正构烷烃氢同位素组成及其与环境关系研究

为了认识不同地区和不同植物中单体正构烷烃的氢同位素组成及其对环境的响应, 应用GC-TC-IRMS氢同位素分析新技术, 对中国纬度从20°~39°N范围的6个地区草、芦苇和树叶三类植物单体正构烷烃的氢同位素进行了分析和研究. 结果表明, 对于同一植物来说, 单体正构烷烃之间的d D差值分布在42.1‰~66.6‰, 表明同一植物的d D差值显著; 偶碳数正构烷烃的氢同位素大都略重于奇碳数正构烷烃; 大多数植物中正构烷烃氢同位素分布具有随碳数增加变重的趋势. 在不同类型植物中, 平均d D值分布在-202.6%~-130.7‰之间, 盐沼样品中最大; 不同地区同类植物的单体正构烷烃平均d D值具有树叶>芦苇>草的特征; 同一地区不同植物种类之间正构烷烃的d 13D值也是树叶>芦 苇>草, 反映了不同植物种类之间正构烷烃氢同位素组成差别显著. 草、树叶中正构烷烃平均d D值和C27, C29正构烷烃d D值与纬度和温度具有很好的相关性, 这些d D值都随样品所在地区的纬度增加而变小, 随气温的增加而变大, 说明它们可以指示环境. 这些结果为植物中单体正构烷烃氢同位素分布规律的认识及其应用研究提供了重要的基础资料.     

长白山-贝加尔湖断面水生植物正构烷烃及其氢同位素与环境水的分馏关系

开展了自长白山至贝加尔湖空间跨度约2000 km断面上代表性地点的水生植物正构烷烃及其单体氢同位素研究.结果表明,该区域大型水生植物正构烷烃具有明显的奇偶优势,以C23或C25为主峰,这两个链长的正构烷烃可以作为研究区水生植物来源的普适性特征标志物.同一植物来源的不同链长正构烷烃的单体氢同位素值相近,尤其是n-C21,n-C23,n-C25三者的氢同位素值相差很小.水生植物正构烷烃与环境水间的氢同位素分馏值稳定在?159‰左右,与欧洲等地区获得的结果有很好的一致性,表明正构烷烃单体氢同位素可以示踪水体的氢同位素组成.全球水生植物正构烷烃氢同位素数据综合分析显示,正构烷烃C23和C25氢同位素平均值是反演环境水体氢同位素组成的优选代用指标.本研究不仅获得了这一区域水生植物的分子标志物数据,同时对全面认识和理解正构烷烃氢同位素组成及其在古气候研究中的应用具有重要意义.     

青藏高原干旱区湖泊正构烷烃氢同位素记录降水同位素

湖泊和海洋沉积物中正构烷烃氢同位素作为有潜力的古水文和古气候指标已经得到广泛应用,但是在干旱区由于蒸发强烈而严重影响正构烷烃氢同位素比值,因此其能否记录降水同位素变化受到质疑.本研究在青藏高原干旱区采集了21个湖泊表层沉积物(其中20个湖泊年平均降水量400 mm),发现其正构烷烃氢同位素(δD_(wax))与年均降水平均氢同位素(δD_(ann))呈现较强相关(r~2=0.84,P0.001),其与夏季降水平均氢同位素(δD_(sum))相关性更好(r~2=0.91,P0.001),说明降水是控制湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素(δD_(wax))变化的主要因素,在干旱地区正构烷烃氢同位素(δD_(wax))仍然可以反映降水氢同位素(δD_p)信息.本研究中湖泊表层沉积物正构烷烃和降水之间的氢同位素表观分馏平均值(ε_(wax-p))为-113‰,较湿润地区偏正,可能是由于干旱区蒸发强烈引起.因此沉积正构烷烃氢同位素(δD_(wax))可以作为夏季降水平均氢同位素(δDp)的替代指标,记录夏季风强度和古水文变化.     

“贝努”小行星上惊现水踪迹

<正>据美国宇航局的"奥西里斯-REx"小行星探测器提供的最新数据分析表明,小行星"贝努"上发现水留下的痕迹!此次探测器搭载的2个光谱仪获得的数据表明,"贝努"上存在含有羟基(氧、氢原子键合在一起组成)的分子。这些羟基分子遍及整个小行星的黏土矿物。这意味着在某个时间点上,"贝努"上的岩石曾与水相互作用。     

深海海底铁锰结核的秘密

深海海底铁锰结核的成因研究与人类认识海洋的进步如影相随。根据铁锰结核物质来源的不同,全球海底的铁锰结核主要分为上覆海水来源的水成型、沉积物间隙水来源的成岩型和这两个来源都有的混合型等三种主要成因类型。水成型结核的表面比较光滑,结核的Mn/Fe比值2,Co含量与∑REE(稀土元素总量)较高,生长速率较低;而成岩型结核一般有比较粗糙的外表,结核的Mn/Fe比值2,Cu与Ni含量较高,生长速率相对较高。由于锰结核中的锰矿物结晶程度普遍很差,有关锰矿物的鉴定十分困难,不同研究人员之间有关锰矿物的定名经常有不同程度的混淆。目前,一般认为,水成型结核中的锰矿物主要是水羟锰矿(δ-MnO_2),而成岩型结核中主要为10?-锰酸盐(10?-manganates)。全球海底铁锰结核的分布、结核成因类型及其大小、丰度,以及结核的矿物-化学成分等的变化实际上反映了海洋初级生产力、碳酸盐补偿深度与最低含氧带等海洋学特征在不同海域中或者不同地质历史时期上的变化。经过100多年大量的研究,人们对铁锰结核成因的认识已经取得了长足的进步,然而,一些根本性的谜团还没有解开。     

异常的地幔氢同位素组成和极端的微尺度不均一性: 女山角闪石的离子探针分析

运用离子微探针技术对采自安徽女山新生代玄武岩的3块橄榄岩包体中的4个角闪石颗粒进行了详细的氢同位素分析, δDSMOW值表现出较大的变化范围和罕见的正值: -94‰~ 46‰. 4件样品都表现出明显的微尺度不均一性, 同一颗粒内部不到400μm的尺度上δD值变化可达80‰. 氢同位素比值和氢含量之间没有相关性, 说明氢同位素的变化不是由于后期过程引起的, 而是继承自地幔源区. 女山角闪石的化学成分均一, 这表明氢同位素的变化与成分差异所造成的同位素分馏无关, 它反映的是交代流体的不均一性. 交代流体氢同位素组成的变化以及罕见的高δD值可能与地幔内岩浆去气造成的分馏有关. 从不均一性的尺度, 结合氢扩散数据来看, 形成女山角闪石的地幔交代事件发生在寄主岩浆喷发前不久.     

285℃条件下伊/蒙混层矿物的存在及其意义——新西兰现代活动地热区的研究

长期以来认为,蒙皂石的伊利石化程度主要受温度控制,伊/蒙混层矿物被广泛用作矿物地质温度计。作者在对新西兰Kawerau现代活动地热区进行有关粘土矿物水/岩反应的     

在我国发现菱镁钙钡石

菱镁钙钡石(Benstonite)是少见的碳酸盐矿物。原发现于美国阿肯色州温泉区的重晶石坑道中,为很小的析出物,具有清楚的菱面解理,与石英、重晶石及方解石伴生。1972年,笔者在西北某地收集碳酸盐矿物标本中,发现该矿物。近年来,对该矿物做了一定的测试研究工作。经中国矿物岩石地球化学学会确定为Benstonite。矿物译名,根据其主要     

2:1型层状硅酸盐的羟基定位结构

Abbott等(1989)认为在二八面体型层状硅酸盐中可能存在两种不同位能的羟基.Giese也有类似的看法.但是,迄今为止还没有2:1型层状硅酸盐矿物的羟基定位特征、类型及其成因的详细报道.1 2:1型层状硅酸盐的羟基定位类型     

草本沼泽泥炭不同演化阶段气体碳氢同位素组成及其演化特征

煤层气聚集存在着“累积聚气”和“阶段聚气”两种形式. 目前缺乏“阶段聚气”煤层气的地 球化学特征和指标的研究. 通过草本沼泽泥炭在不同温度下制备的样品进行热模拟实验, 获得 了不同演化阶段甲烷和乙烷的碳、氢同位素组成和演化规律. 发现甲烷和乙烷碳同位素组成明 显地受原始样品演化程度的影响, 而氢同位素组成主要与成熟度密切相关. 确定了成煤有机质 从Ro 为1.2%, 1.7%, 2.4%, 3.2%, 3.7%分别演化至Ro 5.7% (4.8%)之间生成的气体碳、氢同位素 组成. 建立了成煤有机质在不同演化阶段热解气体碳、氢同位素组成与Ro 之间的关系和甲烷 与乙烷的碳、氢同位素之间的关系式. 这些为研究不同成熟度区间生成的煤层气的成因和“阶 段聚气”的煤层气地球化学特征认识及其成因判识提供了科学依据. 并且, 将这些研究结果应 用到我国沁水盆地南部煤层气研究, 认为该地区煤层气是在中侏罗世以后聚集而成, 具有“阶 段聚气”的特征, 这与地质研究结果相一致, 从而证明了热模拟研究成果对自然界煤层气成因 的判识具有重要的科学意义.     

城市地质学形成的历史回顾与发展的远景展望

近20余年来,随着世界性都市化(Urba-nization)进程的加速,应用地质学中一门新的分支学科,城市地质学(Urban geology),就应运而生,并显示出强大的生命力。在短短的一二十年内,世界范围内已有相当大的一批地质工作者从事城市地质研究;在我国,十几个大城市目前正在开展城市地质研究工作,这些研究工作所取得的初步成果,在城市的发展     

锌紫铁矾—紫铁矾一个新变种的发现

作者近年在西北地区研究工作中发现了硫酸盐新矿物——柴达木石,该新矿物于1985年6月为国际矿物学会新矿物及矿物命名委员会审查投票通过。另外,还发现了一些矿物的新变种,本文所述的锌紫铁矾就是其中之一。     

异常的地幔氢同位素组成和极端的微尺度不均一性: 女山角闪石的离子探针分析

运用离子微探针技术对采用自安徽女山新生代玄武岩的３块橄榄岩包体中的４个角闪石颗粒进行了详细的氢同位素分析,δＤＳＭＯＷ值表现出较大的变化范围和罕见的正值：－９４‰－＋４６‰,４件样品都表现出明显的微尺度不均一性,同一颗粒内部不到４００μｍ的尺度上δＤ值变化可达８０‰,氢同位素比值和氢含量之间没有相关性,说明氢同位素的变化不是由于后期过程引起的,而是继承自地幔源区,女山角闪石的化学成分均一,这表明氢     

1.5～5.0GPa压力下冰-水平衡的超高压差热研究

众所周知,微量水对矿物和熔体的物理性质会产生重大影响:强度和粘度降低,扩散速率和电导率增大,地震波衰减,固相线由于水的加入而降低等.这种广泛的影响无所不在,使得水成为所有地质体系中最活泼的成分,可用以解释整个地球的演化和动力学.水的PVT关系是其基本的物理化学性质.在冰-水相平衡系统中,水的P-T稳定范围由熔化压力线范围限定,沿着这条曲线,水与冰的各种变体处于平衡.水和其它固体样品不同,必须就位测量其物理化学性质,这就增大了实验测量的难度.尽管水在地质上很重要,有     

月球形成之谜没那么简单

正科学家最近对月球岩石中化学成分进行的分析表明,月球内部的水量有很大的地区性差异,月球水的氢同位素组分的地区性差异也比地球的大得多。月球水并非液态水,而是被俘获在火山气体中或化学结合在月球岩石内部颗粒中的水。科学家目前普遍认为,月球是一颗火星大小的星子撞击原始地球的结果。碰     

超微量水的氧同位素测定——毛细管CO_2-H_2O常温平衡法

1982年我们首次在国内建立了用铂丝催化在1300℃高温下CO_2-H_2O平衡测定微升量级水的方法。实践证明该法对微升量级包裹体水的氧、氢同位素连续分析具有特殊的适用价值。但是此方法的最小水量只能在2μl以上。而当今某些气液包裹体的样量以及环境和生物体中有些样品(如土壤、植物纤维素等)往往含水量极少,有的甚至仅含有小于微升量级的