碎屑沉积物的锂同位素组成示踪风化作用

<正>化学风化作用是地球表面演化的重要过程之一,是地表物质循环的关键环节。然而,对于长时间尺度上硅酸盐风化的强度以及控制风化作用的因素,目前还存在争议。由于在水岩反应中会发生显著同位素分异,锂同位素被认为可以示踪硅酸盐风化。英国Durham大学的Dellinger和他的合作者汇总了全球几大水系(如亚马逊河、刚果河、长江等)的河流沉积物数据,     

俯冲带Li同位素地球化学: 回顾与展望

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。     

铊同位素及环境示踪研究进展

近年来随着多道接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)的广泛应用,铊(Tl)同位素成为当前非传统同位素地球化学研究热点之一。本文综述了Tl同位素的最新研究进展。Tl是自然界迄今为止发现的具有同位素自然分馏效应的最重的元素之一。自然界中Tl同位素分馏值ε205Tl(ε205Tl指样品与标准物质NIST SRM 997 Tl的205Tl/203Tl值的万分偏差)的变化为-6.8~+4.8,陨石中ε205Tl值为-18.8~+29.7。Tl同位素可用于示踪低温过程中的物质迁移、海洋沉积物沉积过程等,也可用于指示古气候的变化,以及佐证特定时期有机碳输出量。因此,Tl同位素可为深入了解局域海洋沉积环境的氧化还原条件、碳循环和海洋化学演化等提供新信息,将在地学与环境科学研究中得到广泛应用。     

镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程中的锂同位素地球化学:回顾与展望

锂(Li)同位素体系是示踪镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程(如结晶分异、地壳混染和熔/流体-矿物相互作用等)的全新工具.通过实例研究综述了原位Li同位素在镁铁-超镁铁质岩中应用的主要进展,主要包括:(1)美国Yellow Hill阿拉斯加型杂岩体Li同位素研究揭示弧岩浆早期堆晶过程可发生明显的Li同位素分馏;(2)土耳其和...     

环境铅污染来源的铅同位素示踪研究进展

随着经济的快速增长,燃煤、采矿业和工业三废的排放、加铅汽油和农药的使用,使排放到环境中的铅越来越多.典型工业城市及人口密集地区铅等重金属污染的来源和运移途径已经越来越受到人们的关注.     

有机碳同位素示踪古环境变化研究

对有机碳同位素示踪环境变化的原理、研究对象、取得的进展和存在的问题等进行了详细研究，认识到C～H键比C-O键有利于富集^12C，从而导致生物或有机碳δ^13C为极低的负值，使有机碳与无机碳之间存在显著的碳同位素差异。光合作用类型的不同使植物分为C3，C4和CAM3种类群，并导致不同类群的植物具有不同的碳同位素组成，C3植物δ^13C=-20‰～-32‰，平均-28‰，而C4植物δ^13C=-9‰～-17‰，平均-14‰。气候环境的差异影响了光合作用的类型和强度，使不同环境的植物类群特征不同，不仅造成植物组合的碳同位素组成不同，而且导致不同食性的动物牙齿等化石的碳同位素组成的差异，甚至相应的无机碳同位素的变化，因此生物链及其衍生物的碳同位素研究也就成为反演某一地区或某一时期气候环境的有效手段。被作为研究对象的地质记录可分为有机和无机两类，有机类主要包括树轮等植物化石、牙齿等动物化石、煤等陆相沉积有机质、海相沉积有机质、土壤(前者的衍生物)，这些研究对象分别适合于目的不同的环境研究，并获得了较好的效果。进而发现有机碳同位素在研究重大生物灭绝事件、C4植物起源、地球早期生命起源、地外生命存在与否、矿产资源形成时的有机质作用等问题上将有重要作为。     

锂同位素与大陆风化

气候变化与大气二氧化碳浓度息息相关.大陆岩石圈风化是影响大气二氧化碳浓度的重要过程.通过还原陆壳古风化信息,我们可以有效地了解地球气候条件的演化历史.传统方法上,前人曾使用锶同位素示踪大陆风化,但其解释尚有不足.例如,海水锶同位素比值会受到海洋热液的影响,而河流锶同位素比值则易受风化岩石类型的影响.此外,只有硅酸盐风化被认为在长时间尺度控制着大气碳汇,但锶的碳酸盐风化却与硅酸盐风化很难分辨.因此,我们需要一种更理想的同位素体系作为示踪大陆风化历史的介质.锂,作为微量元素,主要集中在岩石圈的硅酸盐矿物中,在碳酸盐岩含量较少.所以,硅酸盐风化可以使用锂同位素予以记录.同时,锂同位素受生物分馏效应影响较小,可以在海相碳酸盐岩中保存良好.这些优势为海相碳酸盐岩的锂同位素信号示踪大陆风化历史提供了有力支撑,但我们仍需对风化、迁移和结晶等过程的锂同位素地球化学行为有清晰的认识.为此,本文回顾不同储库的锂同位素组成以及各物相间锂元素配分和同位素分馏特征,总结了近年来锂同位素在重建大陆风化历史方面的进展,并详述了有待解决的关键问题.     

锂同位素在环境地球化学研究中的新进展

锂的两个稳定同位素(6Li和7Li)相对质量差较大,因此易产生明显的同位素分馏。业已查明,自然界中δ7Li值的变化在-40‰和 50‰之间。其中较小的δ7Li值见于海相生物碳酸盐样品,较大的δ7Li值见于某些盐湖卤水以及有孔虫的样品。由于明显的同位素分馏和不同地质体中截然不同的δ7Li值,锂同位素应用十分广泛,且在壳-幔演化、陆壳风化、卤水和污染水体示踪等研究领域取得显著成效。     

镁同位素示踪表生地质过程的原理及应用

镁(Mg)是流体活动性元素及生物必需元素,广泛参与地球表层圈层所涉及的物理、化学和生物过程。最近二十年发展起来的镁稳定同位素技术为研究表生地质过程中Mg的迁移转化过程,以及相应的生态环境效应提供了新的视野。利用镁同位素在全球物质迁移与循环过程中的同位素分馏效应来示踪表生地球化学过程,对于理解生物地球化学循环、全球碳循环和气候变化等具有重要的科学意义。本文系统介绍了镁同位素分析测试技术、表生地质过程镁同位素分馏机理、镁同位素示踪表生地质过程的研究进展及其存在的问题,并对其潜在的发展方向进行了展望,以期对镁同位素体系的未来研究提供借鉴。     

用铅同位素示踪长春环境铅污染的来源

本文用铅同位素示踪了近几年长春市主要公路两旁交通环境中铅污染的来源及燃煤对周围土壤的污染,由此说明长春市属“尾气型”铅污染的城市,并论述了环境铅污染对人体健康的危害。     

环境同位素示踪的毛村地下河流域水流特征

岩溶水文特征是岩溶区生态环境可持续发展的关键驱动力。文章利用环境同位素示踪剂反馈的水动力过程,解译毛村地下河流域的水流特征。其流域内水体δD和δ¹⁸O范围均位于大气降水δD和δ¹⁸O的范围内,大气降水是流域主要的补给来源;基于δ¹³C_DIC利用质量守恒定律计算岩溶水体中DIC来源于碳酸盐岩溶解的平均值为52.13‰,可揭示相关的水—碳酸盐岩相互作用历程;流域内岩溶水点²²²Rn和EC值对大气降水的响应特征表明降水的蓄积作用可驱动深层岩溶裂隙水运移,且具有较强的稀释作用;基于²²²Rn的衰变特征,计算6月份地下河管道有效水流速度为2 427.49 m·d⁻¹;西南岩溶地下河水流与地表水流相似,且对降水响应敏感。综合毛村地下河流域的水文地质条件及其水文点SI、²²²Rn、δ¹³C_DIC和δ¹⁸O间的相关关系,环境同位素可更好地示踪岩溶裂隙水流特征,揭示岩溶含水系统的空间结构特征及水流路径。水化学环境天然示踪剂可提供有关岩溶含水系统的重要信息,对水动力学方法具有重要的补充作用。     

中国湖泊沉积记录的环境演变:研究进展与展望

综合分析了８０年代后期以来中国湖泊沉积与环境演变研究的新进展,着重对湖泊沉积记录与亚洲古季风变迁、青藏高原湖泊沉积与环境演变、人与自然相互作用的湖泊响应等方面进行了扼要综述,指出今后研究的方向是：湖泊沉积环境指标与气候要素关系的定量研究、高分辨率环境演化时间序列与空间分异规律、现代湖泊沉积动态过程与环境、中国第四纪湖泊数据库与全球变化研究、科学交叉及与其它地质记录的比较研究。     

大陆风化过程的锂同位素地球化学研究进展

锂同位素在地质学、地球化学研究中有着广阔的应用前景,大陆风化过程的锂同位素地球化学研究已经成为近年来国际上研究的热点,在过去十多年发展快速,并取得一批优异研究成果。系统综述了本领域国内外近年来的主要研究思路,各研究方向的主要进展,并在此基础上提出现阶段存在的问题。主要研究方向包括流域尺度大空间范围的总体研究、风化壳剖面的精细研究以及实验室内的模拟研究,均涉及水/岩作用过程的锂同位素分馏机理研究。现有研究结果有的需要进一步论证,有的相互之间存在矛盾,还有部分结论不能自圆其说,因此还需要进一步开展深入细致的研究工作。     

湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素环境示踪

硅是硅藻生长所必需的养分,硅藻在生长过程中从水体吸收主要以硅酸(H_4SiO_4)形式存在的溶解硅.硅藻δ~(30)Si_(distom)可反映硅藻吸收硅酸比例的变化,进一步可以反映湖区气候与环境变化.为探索湖泊沉积物硅藻δ~(30)Si_(distom)在指示湖泊古环境方面的潜力,我们测定了湖光岩玛珥湖沉积物硅藻硅同位素变化.研究结果表明,沉积物δ~(30)Si_(distom)变化与生物硅和有机碳含量变化呈显著相似性,可作为一种有效的古环境代用指标.同时,与已有温度记录的对比分析表明,两者具有很好一致性.较高的如δ~(30)Si_(distom)指示了温度较高的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较高;当δ~(30)Si_(distom)较低时,对应着在温度较低的气候条件下硅藻对硅酸的利用率较低.目前,热带陆地区域古气候重建的方法中可用的温度代用指标很少,此项研究证明了δ~(30)Si_(distom)是一种很有潜力的古环境代用指标,有望在低纬度地区古温度重建中发挥重要作用,值得进一步深入研究.     

硫同位素示踪与热液成矿作用研究

具有明显分馏效应的硫同位素以各种含硫物种广泛赋存于热液成矿作用过程中,因此硫同位素示踪成为热液成矿作用研究的重要途径之一.在总结前人研究基础上,综述了硫同位素在热液成矿作用中成矿物理化学条件、成矿物质来源、矿体剥蚀程度、矿化富集部位、矿床成因类型等的示踪意义,认为硫同位素示踪应用须在了解热液矿床基础地质前提下,准确区分成矿期次,判别硫同位素分馏平衡状态,结合Ohmoto模式综合研究影响成矿热液体系的各种因素才可以赋予同位素准确的地质内涵.     

环境氮同位素方法示踪石家庄市地下水中硝酸盐来源

石家庄市地下水中硝酸盐含量呈上升趋势，水中硝酸盐含量分布范围为（0.4-96.0）×10-6，均值28.4×10-6，其δ15N值分布范围+6.1‰—+8.4‰，在地下水水位降落漏斗中心区（面积约8km2）δ15N值大于+9.6‰，表明有来自动物粪例的污染，其余地区水中硝酸盐的δ15N值介于+6.1‰—8.4‰之间，均值+6.9‰，表明该硝酸盐来自土壤有机氮     

碳同位素与油气物源示踪

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     

环境磁学在古气候环境研究中的回顾与展望

基于磁性矿物的性质变化能敏感记录现在和地质历史时期的气候环境变化信息,环境磁学方法能鉴别环境演化过程中磁性物质在大气圈、水圈和岩石圈中运移、沉积和转化的过程,系统介绍了沉积物中磁性矿物的特征和鉴别方法以及主要的环境磁学参数和意义,着重回顾了环境磁学在以黄土、湖泊和海洋沉积物为载体的古气候环境研究中的应用及其取得的重要进展,指出了环境磁学在古气候环境研究过程中要加强多磁学参数综合应用,促进地质记录和磁学指标之间的定量研究,有利于理解不同沉积物的磁性矿物特征和环境变化过程的相关关系。同时强调沉积物还原成岩作用过程的环境磁学研究是目前以至今后发展的一个重要方向。     

河北省水文地质环境地质工作回顾与展望

河北省水文地质环境地质条件十分复杂。新中国成立后开展了大量水文地质环境地质勘查与研究工作，取得了一大批重要研究成果，为河北省国民经济的快速发展做出了重要贡献，也为以后进一步开展工作奠定了基础。河北省是水资源供需矛盾十分突出的地区，水资源的过度开采引发了一系列环境地质问题。通过对以往工作的简要回顾和当前存在的水文地质环境地质问题的分析，提出了21世纪初期河北省水文地质环境地质工作的重点与方向。     

矿床成因理论:回顾与展望

现代矿产地质工作要想取得重大进展,必须具备两个基本条件,第一要有正确的地质理论,第二要有有效的探矿方法和手段.矿床成因理论是地质学基本理论之一,它是合理部署地质工作、恰当使用探矿方法和手段的基础,也是正确解释和利用所取得的资料的基础.建国三十年来,我们进行了大量矿产地质工作,成绩辉煌,这就使矿床成因理论的探讨不但有必要,而且有可能.温故而知新,在这样的形势下,回顾一下矿床学