金川铜镍硫化物样品中锇同位素比值的高精度分析

采用两种独立的190Os稀释剂、4个不同的化学流程,用等离子体质谱仪、TRITON热表面电离质谱仪和MAT-262固体质谱仪3种质谱仪器,在4个实验室分别对采自金川铜镍硫化物样品的187Os/188Os同位素比值进行分析,样品分析数量达到56个。4个实验室获得的结果分别为0.3356±0.0018(n=12,2s)、0.3363±0.0008(n=6,2s)、0.3363±0.0010(n=18,2s)和0.3353±0.0034(n=20,2s)。采用ISOPLOT软件对所得56个数据进行加权平均计算,得到187Os/188Os同位素比值为0.33602±0.00022(置信度95%)。两台TRITON热表面电离质谱仪测量的结果几乎完全一致,且精度高于MAT-262固体质谱仪和等离子体质谱仪。比较了碱熔和Carius管两种溶样方法,结果表明,对于所研究的样品,用Carius管溶矿方式可以将含锇矿物完全溶解。     

Ion Microprobe Determination of Hydrogen Concentration and Isotopic ratio in Extraterrestrial Metallic Alloys

The isotopic ratio of hydrogen was measured in an iron meteorite and terrestrial native iron using an IMS 3f ion microprobe. The extraterrestrial D/H ratio (93 ± 9 × 10^?6) was close to the terrestrial value (105 ± 6 × 10^?6), and both samples had low H concentrations (7 ± 4 and 33 ± 11 ng g^?1 for the iron meteorite and the terrestrial sample, respectively). Experiments on artificially D‐enriched samples showed that the measured hydrogen signal is a combination of indigenous H and terrestrial atmospheric contamination. This contamination comes from the isotope exchange reaction between water adsorbed on the sample surface and atmospheric water, and would be continuously added to the indigenous H in the ion crater by the adsorbed water sinking into the crater during sputtering. Experiments showed that this contamination represents up to 20% of the signal but was within the uncertainty of the measured D/H ratio.     

傅里叶变换拉曼光谱测定氢气中正—仲氢质量比

采用光散射技术,促使氢分子产生转动跃迁,得到正氢和仲氢的转动拉曼光谱,其峰位为５８７．４、１０３５．１、３５４．９和８１４．７ｃｍ＾－１。通过测定正氢和氢的拉曼峰５８７．４和３５４．９ｃｍ＾－１的强度,得到氢气样品中正－仲氢质量比为（２．９４￣３．０４）：１,与理论计算值３：１吻合。     

利用稳定同位素比率估计湖泊的蒸发

利用稳定同位素物质平衡方法可以估算湖泊的蒸发，方法的主要特点是不必测定入湖水量，只须测定其稳定同位素比率。文章根据青海湖实测的氧同位素资料和有关水文气象资料，并利用稳定素模型得出，青海湖多年平均蒸发量为８７７ｍｍ，这个值与同一时期９０４．６ｍｍ的实测蒸发量大致相当，不同水体中稳定同位素比的大小对湖蒸发量有不同程度的影响。降水和入湖泊水中的稳定同位素比率与蒸发量存在正比关系；湖泊水和蒸发水中的稳定同     

基于热转换元素分析同位素比质谱法研究水样中有机物对氢稳定同位素比值的影响

在研究水文水资源方面,水中氢稳定同位素比值(δ~2H)是一项重要的检测参数,它的变化规律可以用于识别和量化水分来源、揭示水循环演化过程及形成机理,因此促进了水中δ~2H检测技术的发展。热转换元素分析同位素比质谱法(TC/EA-IRMS)测定氢稳定同位素具有高效、准确的特点,适合检测含有机物的水样。本文以乙醇为例,利用TC/EA-IRMS检测方法,探究水样中有机物含量对δ~2H值的影响。通过配制不同体积比的乙醇-水溶液,测定溶液的δ~2H值,建立了乙醇体积比与δ~2H值的线性方程,相关系数(R~2)可达0.9996,说明水样中有机物会使δ~2H值产生线性变化,随着有机物含量增加,水样测定的δ~2H值逐渐向有机物的δ~2H值方向偏移。利用该线性关系在已知有机物δ~2H值和体积比的条件下,可以对样品中H_2O的δ~2H值进行修正。以乙醇实验为例,其修正结果与真值的相对误差为1.7%,通过修正可以得到真实水样中水分子的δ~2H值,有助于准确掌握水循环的状态和规律。同时,利用有机物与δ~2H值的线性关系也可以对有机物进行溯源,在模拟溯源乙醇的实验中其溯源的δ~2H值与真值相对误差仅为0.4%,说明该线性关系在有机物溯源方面具有良好的应用前景。     

分流比对烃类单分子氢同位素分析的影响

在单体烃的氢同位素系统测定中,以甲烷为样品,选择不同的分流比(0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0),采用气相色谱-高温热转换-同位素比率质谱对相应的氢同位素比值进行研究。结果表明,不同的分流比对峰形、出峰面积及单体烃的氢同位素值有不同程度的影响,总体上随着分流比的增大,峰宽及峰面积呈现指数方式递减;特别是当分流比较小(小于1)时,导致氢同位素值测定结果的不确定度增大;分流比较大时,氢同位素值趋于稳定。文章对造成这种现象的原因进行了分析,认为在单体烃的氢同位素的分析中,选择较大的分流比不会导致明显的同位素分馏,从而对样品分析更为有利。     

生物标志物藿烷类的单体碳稳定同位素研究

对 5个广东泥炭样品和 3个准噶尔盆地西北缘原油样品中支链烷烃和环烷烃进行了分离,应用色谱 -同位素比值质谱 (GC -IRMS)测定了其中藿烷类单体碳稳定同位素比值,研究它们的碳同位素组成变化,结果表明泥炭中藿烷类δ13C为 - 2 1.7‰～ - 34.4‰,与湖相页岩和原油中藿类相比,相对富集13C;同一样品中,不同碳数和不同构型的藿烷之间,δ13C相差 4.4‰～ 1 2.8‰,说明同一沉积环境中可能生长具有不同碳同位素组成藿类先质的多种微生物,相对亏损13C的C₂₉βα、C₂₉ββ、C₃₁βα藿烷可能来自甲烷菌,相对富集13C的C₂₉αβ、C₃₀ αβ藿烷可能来自化学自养型细菌;准噶尔盆地原油中藿烷类碳同位素δ13C为 - 30.6‰～ - 53.4‰,原油之间藿烷δ13C值具有明显差别,它们指示克乌断裂带东部原油来自二叠系,西部原油来自侏罗系与三叠系。     

三江平原地表水与地下水氢氧同位素和水化学特征

地表水与地下水的相互作用是水循环研究中的重要组成部分,是水资源管理、规划和优化配置的基础。通过野外考察取样和室内测试分析,应用同位素和水化学方法分析了三江平原地表水与地下水的相互作用关系。结果表明:兴凯湖水氢氧同位素最富集,乌苏镇井水同位素最贫化。松花江、黑龙江和乌苏里江沿河流流向,δD都呈现贫化的趋势;δ18O在松花江和黑龙江沿河流流向有富集的趋势,而沿乌苏里江则呈现贫化趋势。在松花江和黑龙江汇合处,黑龙江江水同位素贫化,电导率低。深井的氢氧同位素比浅井贫化,电导率较小。三江平原当地大气降水线(LMWL)为δD=7.4δ18O-3.1。三江平原水化学主要是Ca·Mg-HCO3型,在人类活动较大的地方,水化学类型发生了改变。利用氢氧同位素和水化学分析表明降水是地表水和地下水的补给源,地表水与地下水水力联系较强。地表水与地下水应作为统一体进行水资源管理。     

天然气中硫化氢硫同位素组成及沉积地球化学相

四川盆地天然气中普遍含有较高浓度的H₂S。作者在四川各时代气田采集气样近120个，分析了H₂S含量资料、探讨了天然气中H₂S浓度及其硫同位素组成与沉积地球化学相的相关性。研究表明，高硫化氢浓度和高δ₃₄s值均与碳酸盐-蒸发盐岩的分布有直接的成因联系。而与煤系、碎屑岩和非碳盐的海相地层形成的天然气中其硫化氢含量低、δ₃₄s值也低。据此，本文利用硫化氢硫同位素探讨天然气的来源及沉积环境。     

我国西北地区多年降水的氢氧同位素分布特征研究

降水是干旱区水文循环研究不可缺少的水文要素,为了揭示我国西北地区大气降水的氢氧同位素时空分布特征,合理开展不同尺度水文循环研究和建立对比标准,系统搜集分析了乌鲁木齐、银川、张掖、兰州、平凉、西安和拉萨七个地区多年大气降水的氢氧同位素数据资料。分析结果表明:乌鲁木齐、银川、张掖和兰州四个地区的δ18O值夏半年明显高于冬半年,从全年尺度上来看只是受到了温度效应的影响;而位于关中盆地的西安地区则由于复杂的水汽来源,冬半年表现出受温度效应的控制,夏半年转为雨量效应控制为主。平凉地区δ18O与其它海拔相近地区(如兰州)相比5~9月份均偏负,这与平凉地区较弱的城市热岛效应有关。西北地区大气降水δD和δ18O的变化范围均在全球大气降水的变化范围之内,除平凉和拉萨外,其它几个地区大气降水线方程的斜率和截距均小于全球大气降水线,说明这些地区的降水是在干旱环境下经历较强程度的蒸发条件下进行的,且在降水过程中还可能受到了局地二次蒸发凝结等水汽循环的影响。而该区域大气降水的氘盈余(d值)表现出冬半年高、夏半年低的特点,表明冬半年和夏半年水汽来源不同或者水源地的蒸发条件不同。     

微生物降解有机物的碳氢同位素分馏研究进展

微生物降解使有机化合物的稳定碳、氢同位素发生不同程度分馏的研究在有机污染物来源和微生物环境修复等领域取得了长足进展,并对原油和天然气微生物降解研究有借鉴意义。微生物作用下的同位素分馏为动力同位素分馏,导致重同位素在残余物中富集。影响微生物降解有机物同位素分馏的主要因素有微生物的降解代谢途径、辅酶作用、降解类型与程度、同位素质量差异和有机物碳数等。不同的微生物代谢途径代表不同的生物化学反应,造成了同位素分馏的显著差异;辅酶对反应的催化作用使微生物作用造成的同位素分馏更加复杂。低碳数正构烷烃遭受微生物降解程度越高,碳、氢同位素的分馏也越大,同位素变重与降解程度之间有明显的相关性。但对于复杂化合物,由于降解的多级反应,同位素分馏与降解程度间的相关性并不明显。在同样降解程度下,氢同位素分馏大于碳同位素分馏,低碳数正构烷烃的同位素分馏大于高碳数正构烷烃的同位素分馏。     

银川盆地水体氢氧稳定同位素特征分析

中国西北部银川盆地干旱少雨,大量的黄河水用于灌溉,灌溉入渗水对地下水循环的参与程度、参与深度研究是进一步解决灌区水环境问题和确定地下水污染来源的关键,需要深入研究。笔者通过氢氧稳定同位素特征分析和氚同位素年龄分析,构建了银川盆地不同水体同位素特征分布关系。结果表明:银川盆地降水和流经的黄河水的氢氧稳定同位素丰度均值都分布在全球雨水线上,降水和黄河水符合全球大气降水来源;深层地下水、浅层地下水及由地下水排泄汇集的排水沟水的氢氧稳定同位素都分布在地下水拟合线上(δD=8.24δ18O+1.08)。这条地下水拟合线与全球雨水线近似平行分布。两线之间的差异指向2种不同水循环的主导过程,即蒸发-混合主导过程和水岩交互-混合主导过程。两种解释对应的灌溉循环量分别占地下水排泄量的44.07%和89.76%,初步认为水岩交互-混合是地下水拟合线分布于全球雨水线下方的主导过程。     

植物正构烷烃及其单体氢同位素在古环境研究中的应用

正构烷烃是植物类脂的重要组成部分,主要用来维持叶片表面的水分平衡,其平均碳链长度(ACL)作为植物对水分胁迫程度的生理性反映,与植物进化程度存在表观上的联系。高等植物来源烷烃的ACL高于低等植物和水生藻类,裸子植物高于被子植物,C4植物高于C3植物,因此植物正构烷烃具备粗略的植物分类学意义,并在古环境研究中被广泛应用。在河口和海洋沉积物中主要用来判断水生低等植物和陆地高等植物的相对贡献,在古土壤中则用来区分草本/木本植物的消长变化。植物烷烃中的氢元素主要来自光合作用时吸收的环境水,其δD主要受环境条件和生物化学过程影响,但环境条件、气候状况和植被类型的影响可以在很大程度上相互抵消,使烷烃δD具有记录大气降水δD的潜力,从而可以用来重建大气降水δD并反演气候变化。     

采用氧化物方式高精度测量微量样品钕同位素比值

微量样品Nd同位素比值的高精度测定在地球科学和环境科学研究中具有重要的意义,同时也是同位素测定的难点.对1ng以下的国际标准样品进行了高精度质谱测试.采用新一代高精度热电离质谱计(IsoProbe-T)分别运用Nd 和NdO 测试方法,多次测量常量(≥200ng)和超微量(0.25ng、0.5ng和1ng)Nd标准物质(Ames、JMC和Jndi-1)和实验室内部标准LRIG-Nd溶液.质谱计同位素比值测量均采用静态多接收模式.143Nd/144Nd比值测量的内部精度均优于0.003%.与传统的Nd 测量方式相比,NdO 测量方式具有显著的优势,即有极高的灵敏度,是Nd 分析灵敏度的100倍左右.     

陆地植物有机分子化合物氢同位素组成及其古环境意义

近年来，随着高温裂解－色谱－同位素质谱技术的发展，使有机分子化合物氢同位素的生物地球化学研究成为可能，并已被应用到湖泊沉积物、泥炭等地质记录的古环境研究中。然而，由于目前对陆地植物有机分子化合物氢同位素组成变化与气候变化之间关系很好的认识，造成了地质纪录中的有机分子化合物氢同位素组成变化解释的不确定性。笔者利用 GC/TE/IRMS 方法初步测定了中国西北地区干旱－半干旱地区现代植物和黄土/古土壤序列中正构烷烃组分（主要来自植物叶蜡）的氢同位素组成。来自34个现代植物（包括21个C3 植物和 13个 C4 植物）的δD值变化为 C27 为－10‰～－200‰、C29 为－115‰～－205‰、C31为－113‰～－226‰。结果表明：与目前人们的认识不同，植物叶蜡的氢同位素组成与植物光和作用方式（C3 或 C4 植物）相关性较弱，而与植物的类型（木本和草本）相关；尽管降雨、温度、光合作用方式等因素可能影响植物氢同位素分馏效应，但植物氢同位素组成更大程度的受控于植物生长来源水中的氢同位素组成。黄土高原西峰黄土/古土壤剖面过云130 kyr正构烷烃组分的平均氢同位素组成变化为－140‰～－190‰。偏正δD峰值对应于相对干旱的黄土沉积阶段（海洋氧同位素阶段2和4），而偏负的 δD 峰值对应于相对湿润的古土壤发育阶段（海洋氧同位素阶段 1、3 和 5）。笔者认为黄土/古土壤序列的有机分子化合物的氢同位素组成记录了东亚季风气候控制下中国北方干旱、半干旱地区植被的演化及相应的气候干/湿变化。     

我国生物气藏碳、氢同位素特征、形成途径及意义

生物气碳、氢同位素组成是探讨其形成途径和成藏特征的基本手段,研究基于我国10个生物气气藏31个气样的碳、氢同位素组成资料探讨了这些气藏的形成途径和成藏特征。研究表明:这些气藏的氢同位素组成可以分为三个区间,即δDCH4>-200‰;δDCH4值在-250‰～-200‰之间和δDCH4<-250‰。前人认为在陆相淡水条件下生物气的形成途径主要是乙酸发酵作用,我国10个气藏31个气样碳、氢同位素研究表明,海相及盐湖相条件下生物气形成途径为典型的CO2还原途径,具有重的氢同位素组成,其δDCH4>-200‰,而陆相条件下成藏的生物气也主要为CO2还原途径,但氢同位素组成较典型海相成因生物气轻,其δDCH4值在-250‰～-200‰之间。其值可能与古湖泊水介质的咸化程度有关。从柴达木的资料来看,随水介质咸度增大,生物甲烷氢同位素组成也具有相应增大趋势。陆相条件下有处于CO2还原和乙酸发酵两种作用过渡区形成的生物气气藏,其形成可能与古水介质无咸化过程和地温梯度较高有关,如保山盆地。该区形成的生物气具有轻的氢同位素组成,δDCH4<-250‰,碳同位素组成则相对较重,其碳、氢同位素组成之间具有较好的负相关。生物气碳、氢同位素组成的成气机理及途径有可能成为判识自然界采集的生物气气样是否具有工业意义,一般而言,乙酸发酵途径形成的生物气不利于成藏。     

Determination of Gallium Isotopic Compositions in Reference Materials

The interest in the study of gallium (Ga) stable isotope fractionation in low‐ and high‐temperature environments has increased significantly in the last few years. However, a unified reference material (RM) is still lacking for the Ga isotope research community, which hinders interlaboratory comparison between different groups. Consequently, certification of Ga isotopic reference materials for interlaboratory comparison is of high priority. In this study, Ga isotope ratio data for ten geological RMs including silicates, shales and ferromanganese nodules, and two pure Ga RMs including NIST SRM 994 and NIST SRM 3119a reported by three different groups, were determined by MC‐ICP‐MS. Sample matrices of geological RMs were separated by a two‐column separation method with the use of AG MP‐1M and AG 50‐X8 resin, separately, and quantitative recoveries of > 99% Ga were obtained for all geological RMs. Instrumental mass bias was corrected by the combined calibrator‐sample bracketing and internal normalisation model. Validation of the proposed method was performed by analysing synthetic solutions. After normalisation of all available δ⁷¹Ga data of geological RMs to a single Ga RM, results obtained in our study are in agreement with previously reported results.     

Hydrogen Isotopic Compositions of Pyroxenes in Nushan Peridotite Xenoliths,SE China

Hydrogen isotopic compositions of pyroxenes in peridotite xenohths from the Nushan volcano, Anhui Province, SE China have been obtained using an ion probe (Cameca 1270). D/H ratios are constant within a single grain and among the different grains from the same sample. The lack of correlation between the D/H ratios and the hydrogen contents indicates that the hydrogen isotopic compositions are inherited from their mantle source. Combining with the δD values of coexisting amphiboles, it is inferred that the Nushan mantle experienced at least a two-stage metasomatic event.One was responsible for formation of amphiboles with extremely variable δD values, and the other was probably responsible for the high δD values (up to -20‰) of some clinopyroxenes from peridotites, clinopyroxene and mica megacrysts. High δD values point to a subduction-related fluid being involved in one metasomatic event. The primary δD values (-90‰ to -140‰) of the Nushan pyroxenes, together with data gleaned from the literature, suggest that the D/H ratios of the nominally anhydrous mineral reservoir might have differed from that of the other mantle hydrogen in being relatively depleted in D.     

福建紫金山铜金矿床氢氧同位素组成特征及与成矿关系的研究

福建紫金山铜金矿床氢氧同位素研究结果表明,蚀变矿化作用过程中（由早期至晚期）大气降水渗入量增加,并呈阶段性演化,成矿W／R比值较小（0．05～0．2）。蚀变岩石（3线）氧同位素剖面变化表明,上部金矿体与高δ18O值（12‰～15‰）对应,下部铜矿体以低δ18O值为成矿富集中心。他变岩石δ18O值可作为该区勘查找矿的一种有效手段。     

河水样品中硼的分离及其同位素组成测定

对河水样品中低含量硼的分离方法及硼同位素组成的测定进行了研究。将约1000mL河水样品分别用硼特效树脂，混合树脂富集和纯化后，紫外灯照射去除有机质，蒸发浓缩至小体积，采用正热离子质谱法进行硼同位素组成的测定。全流程回收率在95％以上，同位素稀释法测得全流程空白为41ng。经该方法处理后的样品能满足同位素质谱测定的需要。不产生同位素分馏，测试精度基本在0.6‰以内。