黄土风化过程的硼同位素地球化学研究

采用低硼高杂质离子样品硼同位素分析方法测定了黄土、古土壤样品中酸溶相硼含量及硼同位素组成. 洛川黄土S₀~S₂剖面酸溶相硼含量变化范围为(0.8 ~ 2.7)×10^-6, 其δ¹¹B值在-1.8 ~ +18.6‰之间变化, 多集中在0 ~ +10‰之间. 古土壤层的硼含量及δ¹¹B高于黄土层, 尤以S₁表现最显著. 引起剖面上酸溶相硼含量及δ¹¹B值变化的主要原因是化学风化作用和粘土吸附作用强度的变化. 气候条件变化所引起的风化作用强度的变化可能是酸溶相硼含量及δ¹¹B值发生变化的原因.     

阿尔泰早古生代末期洋中脊俯冲：锆石Hf同位素组成突变的启示

从阿尔泰地区花岗岩、沉积岩及片麻岩中分选出来的岩浆成因锆石年龄介于280～2800Ma,记录了该区长期的岩浆活动历史.锆石的Hf同位素组成数据在420Ma左右出现剧烈的突变,显示～420Ma以前岩浆主要来自于古老物质和新生物质的混合,而在420Ma以后则以新生物质熔融为其主要生成方式.这可能暗示着幔源熔体的急剧加入导致该区岩石圈成分在约420Ma被彻底的改造.我们尝试用洋中脊俯冲来解释这一巨大变化,此构造模式不仅可以合理地解释这一时期形成的大量的来自于新生物质的花岗岩,成分复杂的基性岩以及埃达克-高镁安山岩-玻安岩-富铌玄武岩等岩石组合,而且可以解释同期的高温低压区域变质作用.     

近148年塞舌尔珊瑚氧同位素记录的热带印度洋海盆模态

在厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的后期,热带印度洋海表温度(SST)会呈现海盆尺度一致增暖或冷却的分布,被称为印度洋海盆模态(IOBM).近几年的研究表明,IOBM是热带印度洋SST年际变化最主要的模态,影响了从印度洋到西太平洋及周边区域的气候.对西印度洋塞舌尔群岛(Seychelles)近148年的珊瑚氧同位素(δ18O)资料的再研究表明,该珊瑚δ18O能非常好地指示西印度洋局地SST的季节变化和长期变化,且能够表征热带印度洋海盆尺度SST的年际变化.进一步的研究显示δ18O所表征的IOBM具有3~7年的年际变化周期,并受年代际变化的调制.通过与全球海温资料的相关分析发现,该珊瑚δ18O信号滞后热带太平洋SST变化约5个月,在ENSO盛期次年春季相关达到最大.其空间分布显示塞舌尔群岛位于IOBM模态的关键海区,能够用来表征IOBM以及ENSO对印度洋的大气遥相关效应.这表明塞舌尔群岛的珊瑚氧同位素序列可以作为IOBM代用指数,用以研究印度洋气候的长期变化.     

紫阳黄柏树湾和竹山文峪河毒重石矿床碳、氧及硼同位素研究

紫阳黄柏树湾毒重石矿床和竹山文峪河毒重石-重晶石矿床呈层状或似层状产于下寒武统下部的硅质岩中, 矿体受岩性和岩相控制明显. 矿床中毒重石、钡解石和方解石的硼同位素及碳、氧同位素研究结果表明, 形成这些矿物的碳主要来自沉积物中的生物有机质在早期成岩阶段经降解、缩合及脱羧基作用所形成的烃类物质或生物气; 而硼主要为孔隙水中硼与有机质降解过程中所释放的硼的混合, 少部分硼来自盆地深部循环热卤水. 硼同位素及碳、氧同位素研究结果一致表明, 毒重石沉淀于早期成岩阶段富含有机碳的孔隙水介质中. 毒重石矿石中广泛发育的生屑及粒屑结构说明生物作用通过生物成因重晶石(Bio-barite)的形式将海水中的Ba²⁺浓集并沉降于海底, 形成钡矿床的初始富集体. 海水中生物作用和沉积物的早期成岩作用是形成本区毒重石矿床的主要成矿机制.     

滇藏地热带地热水硼同位素地球化学过程及其物源示踪

对滇藏地热带内93个热泉和地热生产井水样进行了B含量和B同位素测定.整个地热带内热水的B含量变化范围为0.36~472.4 ppm,δ11B值为–16.0‰~13.1‰,表明地热带内热水均属陆相成因.在西藏地热区,热水的B含量和δ11B值之间表现出明显的二元混合关系.通过对可能物源区的硼地球化学特征分析发现,西藏热水的B主要来源于海相碳酸盐岩和富B的岩浆岩,缺乏幔源补给的证据.青藏高原南部地区大气降水的硼同位素变化至少在–6.0‰~6.8‰.大气降水对滇藏地热带热水中的B仅起到稀释的作用.就现有腾冲地热田的零星数据结果来看,云南地热区的硼物源类型可能与西藏地热区不同.从现有世界热田的硼同位素地球化学特征来看,与特殊的构造地质背景相对应,滇藏地热带热水表现出最低的δ11B值和最大的B含量变化.此外,世界热田的硼地球化学特征应是海相和陆相两大端元共同作用的结果.已有研究数据表明,富B热水中的B均属于壳源成因.     

鹿角珊瑚δ^180，Sr／Ca和Mg／Ca比值与海水表面温度的相关性研究——不同海水温度下的珊瑚养殖实验

珊瑚δ^18Oc,Sr／Ca和Mg／Ca比值是海水表面温度SST的指示剂,需要采用室内的珊瑚养殖实验给于验证．本文利用新型的室内珊瑚养殖水循环系统和新生长珊瑚培植方法,进行了不同海水温度孔21—28℃）下的鹿角珊瑚的养殖实验,对养殖珊瑚δ18Oc,Sr／Ca和Mg／Ca进行了测定．结果表明,养殖珊瑚δ18Oc,Sr／Ca和Mg／Ca与r均呈现出明显的相关性,线性回归曲线为δ18Oc（‰）=-0．1427×孔℃）-0．1495（n=18,r=-0．955,P〈0．0001）,斜率-0．1427％d℃落在文献发表值范围（-0．13—0．29％d℃）的低端,Sr／Ca比值随r的上升而下降．而对Mg／Ca比值则相反,随丁的升高而增加,Sr／Ca与Mg／Ca呈现负相关关系,其线性回归曲线分别为Sr／Ca（mmol／m01）=-O．04156×T＋10．59（n=15,r=-0．789,P〈0．005）,Mg／Ca（mmol／m01）=0．04974×T＋2．339（n=17,r=-0．457,P〈0．05）,表明Mg／Ca和Sr／Ca每增加1mmol／mol时,记录的丁分别升高5．19℃和降低15．62℃,这些数值均明显低于文献所发表值,文章对此进行了初步讨论．     

蚀变珊瑚的氧碳同位素组成的环境意义探讨——以“南永一井”为例

对“南永一井”2 2～ 5 0m间的连续方解石化珊瑚岩芯以及 1 7～ 1 8m间文石向方解石转变过程中的珊瑚样品进行了氧碳同位素和矿物组成分析 .结果显示在文石向方解石转变过程中 ,其氧碳同位素比值大体存在一种线性的降低过程 ,意味着经方解石化后珊瑚原有氧碳同位素比值的相对变化可基本保存 .根据δ18O比值划分了 2 2～ 5 0m间蚀变珊瑚岩芯的氧同位素地层 ,所得年龄与古地磁结果基本一致 ,表明方解石化的珊瑚仍一定程度上保存原先的由氧碳同位素比值相对变化所反映出来的古气候古环境信息 .     

无机碳酸盐沉积的硼同位素分馏——B（OH）3掺入碳酸盐的证据

进行了高pH（8．96～9．34）海水的无机碳酸盐沉积实验,测定了沉积碳酸盐的硼同位素分馏．结果表明,碳酸盐和海水B（OH）3间的硼同位素分馏系数（αcarb-3）变化范围是0．937—0．965,平均值为0．953．这些结果与Sanyal等报道的结果都表明碳酸盐与溶液B（OH）3间的硼同位素分馏系数磁αcarb-3不是恒定的,而是与溶液pH呈现负相关关系．测定的碳酸盐沉积的硼同位素组成（δ^11Bcarb）并未都落在最佳的理论δ^11B4-pH曲线上,并且与任何已知δ^11B4-pH理论曲线不平行．因此有理由断定,随海水pH的变化,将有变化分数的B（OH）3掺入进碳酸盐中,但仍以B（OH）4^-掺入为主．因此在采用海洋生物碳酸盐硼同位素重建古海水pH时,应用B（OH）4-和B（OH）3间理论的硼同位素分馏系数（α4-3）是不适当的,同时有必要建立一种经验方程．     

无机碳酸盐沉积的硼同位素分馏——B(OH)_3掺入碳酸盐的证据

进行了高pH(8.96~9.34)海水的无机碳酸盐沉积实验,测定了沉积碳酸盐的硼同位素分馏.结果表明,碳酸盐和海水B(OH)3间的硼同位素分馏系数(αcarb-3)变化范围是0.937~0.965,平均值为0.953.这些结果与Sanyal等报道的结果都表明碳酸盐与溶液B(OH)3间的硼同位素分馏系数αcarb-3不是恒定的,而是与溶液pH呈现负相关关系.测定的碳酸盐沉积的硼同位素组成(δ11Bcarb)并未都落在最佳的理论δ11B4-pH曲线上,并且与任何已知δ11B4-pH理论曲线不平行.因此有理由断定,随海水pH的变化,将有变化分数的B(OH)3掺入进碳酸盐中,但仍以B(OH)4?掺入为主.因此在采用海洋生物碳酸盐硼同位素重建古海水pH时,应用B(OH)4?和B(OH)3间理论的硼同位素分馏系数(α4-3)是不适当的,同时有必要建立一种经验方程.     

末次冰期最盛期与全新世海洋浮游有孔虫硼同位素与微量元素的对比分析

海洋浮游有孔虫硼同位素能够反映海水酸碱度值的变化,重建大气二氧化碳浓度变化历史．对比分析了末次冰期最盛期（LGM）和全新世（Holocene）赤道太平洋、赤道大西洋和加勒比海地区3个钻孔的Globigerinoides sacculifer和Globigerinoides ruber有孔虫样品中的硼同位素和各种微量元素的变化,发现G．ruber更加适合进行钻孔下部硼同位素的分析,而G．sacculifer可能容易受到溶解作用的影响导致其冰期硼同位素可能偏低．微量元素分析表明浮游有孔虫中的Mg／Ca,B／Ca,U／Ca和Li／Ca比值能在一定程度上反映海水温度和[CO3^2的变化,但都受到不同种属以及其他次要因素的影响,在将其应用到钻孔下部样品时,需要进行必要的校正工作．     

新疆阿尔泰古生代变质沉积岩的Nd同位素特征及其对地壳演化的制约

系统地研究了阿尔泰地区古生代变质沉积岩和部分花岗岩的Nd同位素特征, 得出如下主要结论: (1) 早古生代碎屑沉积物的εNd(T)值(-3.4 ~-4.9)相对较低, Nd模式年龄较大(TDM = 1.44 ( 1.77 Ga), 反映剥蚀源区主要是中元古的老地壳; 中、 晚古生代沉积建造则显示变化很大而且高得多的εNd(T)值(-6.1 ~ + 6.3)和年轻得多的TDM (0.6 ~ 1.56 Ga), 反映其源区有大量年轻物质加入. (2) 阿尔泰地区早古生代可能是被动陆缘的环境, 而从早泥盆开始则因准噶尔大洋板块的俯冲消减而转化成活动陆缘, 并发育弧后盆地火山-沉积建造. (3) 阿尔泰造山带花岗岩的主体不是由中深变质的围岩(早、 中古生代沉积)重熔而来, 而是来源于更深部地壳, 但围岩可能对花岗岩有一定的混染.     

苏锡常地区地下水同位素组成特征及其意义

通过对苏锡常地区地下水同位素（氘、氧、硫、氮、氚和碳-14）地球化学研究,发现苏锡常深层承压水总体上未受到污染,而浅层地下水则受到了不同程度污染;认为常州地区和苏州无锡地区深层地下水（主采层）可能属于2个不同的含水层系统,含水层系统互相不连通或连通不畅;苏锡常地区由于长期过量超采深层地下水,地下水侧向迳流显示出向开采中心流动的特征,但是地下水流动仍是极其缓慢;深层地下水总体处于半封闭一封闭状态,深层地下水年龄在10-38ka不等,其中,沿苏锡常三城市一线（即开采中心区域）地下水年龄最老,向两侧地下水年龄则逐渐变新．     

黄土高原南部黄土-古土壤酸溶相硼同位素组成(δ~(11)B)及其对季风降水变化的指示

对黄土高原南部渭南阳郭水库剖面黄土-古土壤酸溶相硼含量和硼同位素组成(δ11B)进行了精确测定.结果表明,硼含量变化范围为0.39~3.94ug g-1,δ11B值分布范围在-23.8‰~9.5‰,古土壤的平均硼含量和δ11B值都高于黄土的.研究表明,黄土-古土壤酸溶相硼主要来自降水中积累的硼以及硅酸盐风化产生的硼,因此,酸溶相δ11B值可以减少源区信息和温度热量等因素的影响,反映降水量变化,有可能作为黄土沉积形成演化过程中降水量的一个替代性指标.另外,本研究根据δ11B变化重建了黄土高原南部末次间冰期以来夏季风降水历史,与传统的夏季风降水替代性指标基本可以对比,但δ11B在揭示过去季风降水量变化方面的机理更加清楚.     

华北地块早古生代地层单元的岩石磁学特征研究

通过对采自华北地块西部鄂尔多斯盆地边缘早古生代地层单元中的４４块定向岩芯样品的岩石磁学实验（饱和等温剩磁及剩磁矫顽力的测量,三轴磁化的饱和等温剩磁的系统热退磁和低温实验）研究,揭示出华北地块早古生代地层单元的各类岩石中,主要载磁矿物的构成具有磁铁矿或赤铁矿与中等居里温度的磁黄铁矿、磁赤铁矿等共存的特征;个别地层单元的岩石中以极低居里点的针铁矿为主要载磁矿物．     

华北地块早古生代地层单元的岩石磁学特征研究

通过对采自华北地块西部鄂尔多斯盆地边缘早古生代地层单元中的４４块定向岩芯样品的岩石磁学实验（饱和等温剩磁及剩磁矫顽力的测量，三轴磁化的饱和等温剩磁的系统热退磁和低温实验）研究，揭示出华北地块早古生代地层单元的各类岩石中，主要载磁矿物的构成具有磁铁矿或赤铁矿与中等居里温度的磁黄铁矿、磁赤铁矿等共存的特征；个别地层单元的岩石中以极低居里点的针铁矿为主要载磁矿物．     

华南古生代中期地层界面的特征与大地构造意义

华南古生代中期地层界面,指早古生代地层与上覆地层之间的接触界面;这是华南地质发展史上重要的构造转换界面之一,综合研究其分布特征对探讨华南大地构造的演变,特别是广西运动进程的研究具有独特的、基础性的科学意义.文章根据华南14省及1直辖市、115县的126条穿越该地层界面剖面的研究,揭示出其界面上、下地层的时空分布特征,识...     

青海湖西岸镭同位素的解吸和扩散特征

对青海湖布哈河河口悬浮颗粒物、底部沉积物和青海湖湖底沉积物中的镭(Ra)同位素进行不同盐度和pH值的解吸实验以及扩散实验,得到不同盐度湖水(2.8‰、5.8‰、8.8‰、11.8‰和14.8‰)对悬浮颗粒物中镭的解吸活度,和不同时间段沉积物中镭同位素的扩散速率,探讨盐度、pH值与颗粒物中镭同位素解吸的关系.结果表明,224Ra的解吸活度均高于~(226)Ra和~(228)Ra的解吸活度;在盐度为12‰附近时布哈河河口悬浮颗粒物中223Ra、~(226)Ra和~(228)Ra的解吸程度达到最大值,当盐度9‰时,~(226)Ra解吸活度大于~(228)Ra,当盐度9‰时,~(228)Ra的解吸活度大于~(226)Ra,这可能与当地岩石中富铀矿有关.河流沉积物~(226)Ra和~(228)Ra的扩散速率分别是0.039和0.290 dpm/(m~2·h);湖底沉积物~(226)Ra和~(228)Ra的扩散速率分别为0.018和0.092 dpm/(m~2·h),湖底沉积物扩散速率小于河流沉积物扩散速率.     

中国部分盆地原油氮同位素地球化学特征

测定了中国部分盆地不同性质原油的氮同位素组成, 结合分子有机地球化学的部分方法, 对中国不同盆地原油的氮同位素地球化学进行了初步研究. 所测定中国不同性质原油氮同位素组成分布在−6‰~20‰之间. 不同类型盆地原油的氮同位素组成有不同分布, 淡水沉积环境原油的δ¹⁵N较低, 大致在1‰~5‰左右; 咸水和半咸水沉积环境形成的干酪根和原油δ¹⁵N较高, 通常在10‰以上, 有些甚至超过17‰. 塔里木塔中地区奥陶系原油δ¹⁵N最低, 大多在0以下, 反映出可能以海相碳酸盐岩有机质为主要来源的特点. 分馏作用影响氮同位素的分布范围. 微生物的降解作用往往会引起δ¹⁵N明显增加. 油气运移过程导致同位素比值下降, 但近距离的运移对同位素组成分布影响不大.     

铅锌矿床中的Cd同位素组成特征及其成因意义

由于Cd同位素分馏主要受蒸发和冷凝以及海洋生物摄取等作用的控制,Cd同位素已被广泛应用于宇宙演化和海洋环境等方面的研究．然而,在复杂的成矿环境中,特别是在热液参与的成矿体系中,Cd同位素是否能够指示成矿物质来源或成矿演化过程还鲜有研究．通过对我国西部五个铅锌矿床闪锌矿中Cd同位素的研究,发现铅锌矿床中Cd同位素组成变化范围大,其δ^114／110Cd值介于-1．53％,0．34％0,总变化范围为1．87‰,远大于目前所测定的大部分地质样品．同时,通过不同矿床Cd含量和Cd同位素的对比研究,不同成因的铅锌矿床其Cd含量和Cd同位素组成不同,具有明显的“元素一同位素”分组,这可为矿床成因研究提供重要信息．另外,生物（有机质）作用和结晶分异作用也可能是导致Cd同位素组成差异的原因．尽管Cd同位素的研究还处在初始阶段,特别是涉及成矿过程的研究,然而,通过本次初步研究,我们认为Cd同位素有可能作为一种示踪成矿流体以及成矿环境演化的有效手段．     

中国致密砂岩大气田的稳定碳氢同位素组成特征

至2010年底中国共发现15个致密砂岩大气田,分布在鄂尔多斯盆地、四川盆地和塔里木盆地.这些气田2010年气产量和总储量分别为222.5×108和28657×108 m3,分别占全国的23.5%和37.3%,是中国产量和储量的主要组成部分.根据81个气样分析,中国致密砂岩大气田稳定碳氢同位素组成主要特征为:(1)综合δ13C1-δ13C2-δ13C3图版,δ13C1-C1/C2+3图版和δ13C1-δ13C2回归线分析,中国致密砂岩大气田的天然气为来自含煤岩系的煤成气;(2)原生烷烃气随分子中碳数顺增,碳氢同位素值随之变重,即δ13C1δ13C2δ13C3δ13C4和δ2H1δ2H2δ2H3;(3)δ13C2-δ13C1,δ13C3-δ13C1和δ2H2-δ2H1,δ2H3-δ2H1随Ro(%)和C1/C1~4值渐增而减小;(4)碳氢同位素倒转成因有7种,中国致密砂岩大气田碳氢同位素倒转主要是多期成藏充注所致.