矿物反应与氧同位素平衡——方解石-橄榄石体系的实验研究

利用矿物反应方法确定产物之间的稳定同位素分馏系数尚不多见.已知的例子是通过氧化铁橄榄石形成石英和磁铁矿,从而直接得到这两个产物矿物之间的氧同位素分馏.这个实验的结果已被后来的同位素交换反应实验数据所证实.本文报道利用白云石同透门石在680℃和5kb条件下的反应形成方解石和镁橄榄石所得到的氧同位素分馏结果.     

吉林陨石雨中氧同位素丰度的研究

陨石中氧同位素研究是了解太阳系形成演化的重要手段。随着岩石矿物中氧同位素分析技术的发展,月岩、陨石中氧同位素的研究也日益深入。1965年Taylor等用氟法分析了各类球粒陨石及其所含矿物中的氧同位素组成,比较了地球物质与陨石的氧同位素分析数据,由此得出陨石起源与历史的一些推论。七十年代初,随着氧同位素地质温度计工作的开展,氧同位素进一步用来作为“宇宙测温计”。对于平衡球粒陨石及碳质球粒陨石的形成温度等进     

皖苏地区幔源物质的氧同位素组成

氧同位素组成对于了解岩石成因、地幔不均一性和壳-幔相互作用等具有重要意义。国外对幔源物质的δ~(18)O作了大量测定,揭示了地幔δ~(18)O的不均一性,玄武岩的高、低δ~(18)O的地幔源区,以及扩δ~(18)O和Nd,Sr,Pb同位素组成的协变性等。国内研究报道甚少,与Sr,Nd,Pb同位素和REE等痕量元素地球化学研究相比较,存在明显差异。本文报道皖苏地区新生代大陆玄武岩、幔源橄榄岩包体、单斜辉石和歪长石巨晶捕虏体的δ~(18)O,并讨论其地球化学意义。     

东北四龙湾玛珥湖现代硅藻氧同位素组成与水体温度的热力学分馏特征

硅藻氧同位素已日益成为重要的定量古气候研究手段,但在我国仍处探索阶段.选取东北四龙湾玛珥湖进行了为期2a的湖泊监测、样品收集和现代硅藻氧同位素研究,为该玛珥湖定量化古气候记录研究奠定基础.逐步氟化条件实验表明,我们已完全具备和掌握了硅藻氧同位素研究的实验设备和技术方法.现代硅藻样品的氧同位素结果显示,在3.6～24℃的水体温度区间硅藻氧同位素与生长温度存在着线性分馏关系,分馏梯度为–0.185‰/℃～–0.238‰/℃,与近年来不同水体、不同地区、不同种属以及实验室培养硅藻的研究结果有良好的一致性,揭示了硅藻壳体氧同位素的分馏效应主要受控于生长温度.四龙湾表层和底层沉积硅藻氧同位素的对比研究发现,二者存在一定的差别,可能与不同深度沉积过程的差异以及硅藻来源差异有关.     

碾子山A型花岗岩两阶段水-岩相互作用的氧同位素证据

利用常规BrF5法和激光探针技术对中国东部有代表性的中生代碾子山A型花岗岩全岩、石英、碱性长石、磁铁矿以及锆石进行了系统的氧同位素分析。与造岩矿物δ^18O值变化范围相对较大（＞3．0‰）形成鲜明对照的是,锆石样品δ^18O值的分布相对较为集中（3．12‰－4．19‰）并明显偏低。表明该岩体曾先后经历过两阶段的水－岩相互作用。早期与海水发生过高温同位素交换的下部洋壳通过板块俯冲发生低程度部分熔融衍生出低δ^18O值的A型花岗岩浆。在岩浆期后高温亚固态条件下花岗岩与大气降水之间发生第2次同位素交换。第1阶段的水－岩交换导致碾子山A型花岗岩源岩δ^18O值明显低于正常地幔氧同位素组成变化范围。第2次水－岩朴素作用则造成锆石与造岩矿物之间不平衡的氧同位素分馏。     

地球物质简史

地球上存在的大多数元素并非来自太阳,而是世代更迭的大阳系星际物质吸积凝聚而成。地球可分地壳、地幔和地核三个层圈。地壳中硅酸盐矿物的晶体结构是由硅氧四面体以共角项方式连接而成的岛、链、层及架状结构。随着深度增加硅氧四面体结构单元逐渐转变为硅氧八面体,形成尖晶石或钙钛矿型结构。了解矿物晶体结构以及它们随地球深度的相变规律对于无机化合物新物相的合成及性能的改进当有助益。     

中国东部地幔包体的氦同位素组成及其地幔地球化学演化意义

近来对不同幔源包体,特别是大陆幔源包体的氦同位素组成研究表明,地幔氦同位素组成的变化反映了地幔的演化历史,为我们进一步认识海洋地幔和大陆地幔的地球化学演化提供了独特而又极其重要的线索。本工作首次对中国辽宁宽甸、吉林辉南和河北汉诺坝玄武岩中地幔包体的氦同位素组成进行了研究,结合其他地球化学研究结果,为我们解释中国东部大陆地幔的地球化学演化提供了重要的理论依据。     

α-UO_3氧同位素分馏的重新计算

铀是大半径大原子量的元素,故学者们一致认为,其氧化物应是非常贫~(18)O的矿物,被排在δ~(18)O矿物富集顺序表的最底端.Hattori和Halas利用矿物内部力场数据和低温热容数据计算了UO_2和α-UO_3的氧同位素分馏方程,这是至今为止为数不多的光谱-热容模式法计算的例子.但仔细检查计算的结果,会发现其中的矛盾:α-UO_3和UO_2的力常数数据列于表1.从力常数可看出,α-UO_3的k_2与UO_2相差不大,而k_1则远远大于UO_2的K值,F值也以α-UO_3.为高,但计算结果中,α-UO_3却具有比UO_2更低的氧同位素分馏.众所周知,化学键键力越强,结     

华北克拉通太古宙陆核氧同位素(δ17O-δ18)O)组成不均一性的初步研究

通过对华北克拉通不同陆核斜长角闪岩类氧同位素组成测试和分析 ,表明 :( ⅰ )来自不同陆核的岩石氧同位素数据所构成的演化线都平行于地月演化线 ,说明这些陆核演化的母体属于太阳系物质 ;( ⅱ )不同陆核的氧同位素组成演化线斜率相近 ,截距不同 ,说明华北克拉通太古宙不同陆核起源于氧同位素组成不均一的古地幔源 .     

华北克拉通太古宙陆核氧同位素(δ17O-δ18O)组成不均一性的初步研究

通过对华北克拉通不同陆核斜长角闪岩类氧同位素组成测试和分析,表明:(ⅰ) 来自不同陆核的岩石氧同位素数据所构成的演化线都平行于地月演化线,说明这些陆核演化的母体属于太阳系物质;(ⅱ) 不同陆核的氧同位素组成演化线斜率相近,截距不同,说明华北克拉通太古宙不同陆核起源于氧同位素组成不均一的古地幔源.     

华北中生代玄武岩中地幔橄榄石捕虏晶: 对岩石圈地幔置换过程的启示

山东方城玄武岩(125 Ma)中发现罕见的具有明显环带结构的橄榄石. 橄榄石中心部分的组成(Mg# = 87.2~90.7)类似于华北新生代玄武岩携带的橄榄岩捕虏体中橄榄石的组成, 其边缘部分(Mg# = 76.8~ 83.9)接近于玄武岩中斑晶橄榄石的组成(75.7~79.0). 橄榄石的这种化学成分特征及其浑圆的晶体形态和较小的颗粒(300~800 μm)皆说明这些橄榄石是地幔矿物捕虏晶, 即地幔橄榄岩的解体矿物. 其中心部分能够代表地幔橄榄岩的组成. 橄榄石的环带结构是橄榄石捕虏晶与寄主玄武岩快速反应造成的. 这种橄榄石与玄武质岩浆的相互反应可能在华北中生代岩石圈地幔中普遍存在, 即为岩石圈地幔置换作用的重要方式. 从而使古生代主量元素亏损的高镁橄榄岩转变为中生代晚期的主量元素饱满同位素富集的低镁橄榄岩, 造成古老岩石圈地幔的消失.     

氧同位素在古温度重建及水循环研究中的应用

适宜的温度是宜居地球最基本的要素之一.地质历史时期海水温度演变规律成为揭示地球气候变化和生物演化的关键环境参数.目前,恢复深时古海水温度最常用的技术手段是碳酸盐和磷酸盐矿物化石骨骼的氧同位素组成.但该方法面临成岩蚀变、化石属种的生命效应、区域性海水氧同位素组成差异、海水氧同位素组成是否随时间发生变化等诸多不确定性因素的影响.本文在回顾深时氧同位素古温度计基本原理的基础上,详细评估了成岩蚀变、生命效应、区域性海水同位素组成等不确定性因素对准确重建深时古温度的制约和解决方法;同时,还对应用氧同位素指标开展深时地表和深部水循环研究中的进展与存在的问题进行了探讨.     

东海Shim孔中始新世、上新世与早更新世底栖有孔虫氧同位素测温研究

前人的研究已证明,有孔虫壳体的氧同位素组成取决于它们生命活动时的海水温度、生活的水体的同位素以及可能存在的生物体内的生物分馏作用。我们研究了采自我国东海海域一个钻孔中的始新世、上新世及第四纪底栖有孔虫的氧、碳稳定同位素组成。所用属种都为     

范式革命:玄武岩记录有喷发时岩石圈厚度的信息,没有地幔潜在温度的记忆

玄武岩是地球上最丰富的岩浆岩,人们通过对玄武岩的岩石学和地球化学研究来推演地幔的热结构和地幔元素及同位素组成,并探讨局部和整个地球的化学分异过程.在20世纪60年代以前人们还不清楚地幔是由橄榄岩组成的,其部分熔融产生玄武岩岩浆.我们今天对地幔及地幔熔融的认识要归功于实验岩石学研究[1～5].然而,有关地幔部分熔融的机制...     

大别山-苏北榴辉岩带氧同位素特征及其地质意义

从80年代中后期开始,涉及同位素的资料多限于对榴辉岩形成年代的测定,谢窦克仅报道了安徽境内岳西地区榴辉岩中矿物的氧同位素组成,而研究整个榴辉岩带同位素地球化学特征的报道至今都还没有出现过.本文将根据13个样品的氧同位素分析数据简要报道大别山-苏北榴辉岩带的氧同位素组成和温度特征,并初步讨论全岩δ~(18)O值变化的原因及其在大地构造学上的某些意义.     

土壤-植物体系中锌镉稳定同位素分馏研究进展

稳定同位素分馏技术对于示踪土壤-植物体系中重金属的迁移转化过程具有重要作用.本文阐述了土壤-植物体系中锌镉迁移转化主要涉及的土壤根际过程、根系吸收过程和根部-地上部转运过程及其对应产生的同位素分馏特征.在土壤根际过程,土壤固相对锌、镉的吸附解吸反应影响重金属在土壤溶液中的移动性和同位素组成:锌轻同位素、镉重同位素倾向于被土壤固相释放进入土壤溶液;植物根系活化作用则导致土壤固相结合的锌重同位素的释放.根系吸收过程影响土壤-植物间的同位素分馏:质外体吸附锌重同位素,共质体吸收过程中低亲合力转运系统产生锌轻同位素富集,高亲合力转运系统基本不产生分馏或略产生锌轻同位素富集;植物根系存在含硫基团结合镉,并且仅有低亲合力转运系统对镉轻同位素进行吸收转运.在根部-地上部转运过程,根部区室化作用影响植物体内重金属的迁移和地上部同位素组成:锌重同位素、镉轻同位素倾向于在根部储存,导致锌轻同位素、镉重同位素向地上部迁移.在土壤-植物体系中,锌镉同位素分馏现象存在明显差异,反映出植物对锌镉元素不同的吸收、转运和储存机制.     

蜗牛Achatina fulica壳体δ~(18)O环境指示意义的实验

陆生蜗牛化石氧同位素组成能够记录古降水和古温度信息,但古环境因子影响蜗牛壳体氧同位素组成的机理仍不明确,因此越来越多的研究侧重于对现代蜗牛壳体的环境效应进行探讨,而野外采样研究很难分离出单独环境因素的贡献,研究基于控制变量法的原理设计了两套实验方案,以Achatina fulica蜗牛为实验对象进行实验室培养,结果表明:(1)在相同的温湿度下,不同来源的环境水所饲养的结果均有一定的差异,并且得到分馏值与环境水δ18O值的相关性方程分别为:y=-0.4571x+1.4749,R2=0.9794(生菜叶组),y=-0.2179x+4.1566,R2=0.6821(玉米粉组);(2)在环境水来源单一、温度区间较小的情况下,温度与壳体氧同位素关系的经验方程为103lnα(Aragonite-H.2439×106T-2+48.033(R2=0.5666),这与无机碳酸盐分2O)=-1馏的相关实验结果趋势相反.实验结果表明,温度恒定的条件下,环境水是影响蜗牛壳体氧同位素组成的主导因素;在温度区间较小的条件下,温度对壳体氧同位素分馏的影响并不明显;研究结果还说明外加碳酸盐对壳体文石氧同位素组成几乎没有影响,但食物中所含的水分对蜗牛壳体δ18O值产生了不可忽视的影响.     

西藏那曲蛇绿岩地幔源区的碳质球粒陨石型Os同位素特征及其意义

尖晶石具有高Os低Re含量的特性,能够抵抗变质、蚀变和风化作用对其Os同位素组成的影响,其Os同位素组成的测量值可以代表形成时的初始Os同位素组成.本文尝试用同一堆晶序列纯橄岩中尖晶石Os同位素组成和辉长岩中锆石年龄来反演地幔源区的Os同位素组成,为认识大洋岩石圈的形成和演化提供重要证据.西藏那曲蛇绿岩是新特提斯蛇绿岩的一部分,位于班公湖-怒江缝合带中段,形成于成熟的弧后盆地,其中发育同一堆晶序列的纯橄岩和辉长岩.辉长岩中锆石U-Pb年龄为183.7±1Ma.纯橄岩的全岩和分选出的尖晶石的Os同位素组成非常一致,排除了后期混染作用的影响,可以代表对流上地幔Os同位素组成.与碳质球粒陨石对比,尖晶石的?Os为?0.2～?0.3,表明那曲蛇绿岩的地幔源区为碳质球粒陨石型对流上地幔.因此,青藏高原大陆岩石圈主体属于残留的特提斯大洋岩石圈,是由中生代软流圈地幔顶部转化形成.这是首次运用能准确定年的堆晶岩中尖晶石Re-Os同位素组成来反演蛇绿岩地幔源区性质的研究实例.     

华北克拉通太古宙陆核氧同位素（δ^17O—δ^18O）组成不均一性的？…

通过对华北克拉通不同陆核斜长角闪岩类氧同位素组成测试和分析,表明：（１）来自不同陆核的岩石氧同位素数据所构成的演经线都平行于地月演化线,说明这些陆核演化的母地太阳系物质;（Ⅱ）不同陆核的氧同位素组成演人线斜率相近,截距不同,说明华北克拉通太古宙不同陆核起源于氧同位素组成不均一的古地幔源。     

南极格罗夫山陨石GRV 99027: 一个新的火星陨石

报道我国第16次南极考察队回收的GRV 99027火星陨石的岩石学、矿物化学和氧同位素组成. 该陨石由嵌晶结构和粒间结构两部分组成, 其中粒间结构区域以含长石和磷酸盐, 以及橄榄石和斜方辉石富FeO为特征, 明显不同于嵌晶结构区域. GRV 99027陨石的上述岩石矿物学和氧同位素组成等特征与已知的3个二辉橄榄岩质火星陨石相同. 据此, 将该陨石划分为第4块二辉橄榄岩质火星陨石.