地球化学课件9
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张本仁地球化学课件
接上 2. 专门从事寓于地球物质运动中的某种基础形式运动的 学科 力学类：构造地质学（固体地球力学）、 ）、大陆和地幔 力学类：构造地质学（固体地球力学）、大陆和地幔 动力学（尚待建立）、大气动力学、海洋动力学等。 ）、大气动力学 动力学（尚待建立）、大气动力学、海洋动力学等。 分别为地质学、大气科学和海洋科学的三级学科。 分别为地质学、大气科学和海洋科学的三级学科。 化学：地球化学（地球科学的二级学科，涉及固、 化学：地球化学（地球科学的二级学科，涉及固、液、 气地球部分）。 气地球部分）。 物理学：地球物理学（地球科学的二级学科，涉及固、 物理学：地球物理学（地球科学的二级学科，涉及固、 气地球部分）。 液、气地球部分）。 生物学：研究地球系统生物作用的的学科， 生物学：研究地球系统生物作用的的学科，尚未形成 独立学科，但其内容有些已含于其他学科中： 独立学科，但其内容有些已含于其他学科中：如地 球化学中的生物地球化学， 球化学中的生物地球化学，矿床学中的生物和有机 质成矿作用，地质和海洋中的微生物作用等。 质成矿作用，地质和海洋中的微生物作用等。 这一类学科均为前一类学的的基础或支撑学科。 这一类学科均为前一类学的的基础或支撑学科。
接上 • 研究任务和范围：根据Goldschmidt(1954)《地球化 研究任务和范围：根据Goldschmidt(1954)《 Goldschmidt(1954) 地球化学是根据原子和离子的性质， 学》：“地球化学是根据原子和离子的性质，研究化 学元素在矿物、矿石、岩石、土壤、 学元素在矿物、矿石、岩石、土壤、水及气圈中的分 配和含量以及这些元素在自然界的迁移。 配和含量以及这些元素在自然界的迁移。这门科学不 仅限于研究用来区别物质的最根本单元的化学元素， 仅限于研究用来区别物质的最根本单元的化学元素， 还包括研究各种同位素（或原子的种类； 还包括研究各种同位素（或原子的种类；注；现称核 的分布和丰度， 素）的分布和丰度，并包括核子在宇宙中的出现率及 稳定性等问题” 稳定性等问题”。表明地球化学早期的设想就是建立 全球系统的学科，只是受取样的限制， 全球系统的学科，只是受取样的限制，研究采集中于 外部层圈。任务着重于研究岩石、 外部层圈。任务着重于研究岩石、矿物等地质体的化 学成分及其形成的化学作用，即地学小系统的化学。 学成分及其形成的化学作用，即地学小系统的化学。 总之，这一阶段的地球化学就以“ 总之，这一阶段的地球化学就以“元素原子自然历 的基本思想为特征， 史”的基本思想为特征，地球化学的研究内容和范围 也主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、 也主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、分散 及迁移历史，对象基本是地壳中的元素原子。 及迁移历史，对象基本是地壳中的元素原子。
09-第四章-第四节-风化作用地球化学PPT课件
性条件下易迁移）。
-
14
-
15
风化作用地球化学
3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
-
16
风化作用地球化学
4. 矿物和岩石的耐风化能力
氧化物（锆石，金红石，刚玉，尖晶石，锡石，钛 铁矿，磁铁矿等）>
硅酸盐（橄榄石，辉石，长石，云母）> 碳酸岩（石灰岩等）> 硫化物（黄铁矿等）
-
10
风化作用地球化学
（2）氧的作用
大气中的游离氧 21%（体积）
PO2 = 0.21大气压 溶解于水中的氧，随温度降低含量增加
作用：低价离子
高价离子
-
11
风化作用地球化学
（3）CO2的作用 大气中CO2：0.03%（体积） 雨水中CO2：2.14% （体积） 控制水体的pH值 3CO2+3H2O = H2CO3+3H++CO32-+HCO3 使碳酸岩溶解 CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
第四节 风化作用地球化学
-
1
风化作用地球化学
一、风化作用的特点和研究意义 （一）特点
常压 低温 处于大气圈游离氧和二氧化碳作用下 大气圈-水圈-岩石圈的相互作用 生物和有机质参与 营力：太阳能为主
-
2
风化作用地球化学
（二）研究意义 1.风化壳型矿床的形成 Fe Al Mn TR, Nb, Ta, U
49.3
47.3
50.4
0.7
17.4
18.5
22.2
50.5
2.7
14.6
9.9
23.4
8.3
-
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风化作用地球化学
3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
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风化作用地球化学
4. 矿物和岩石的耐风化能力
氧化物（锆石，金红石，刚玉，尖晶石，锡石，钛 铁矿，磁铁矿等）>
硅酸盐（橄榄石，辉石，长石，云母）> 碳酸岩（石灰岩等）> 硫化物（黄铁矿等）
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风化作用地球化学
（2）氧的作用
大气中的游离氧 21%（体积）
PO2 = 0.21大气压 溶解于水中的氧，随温度降低含量增加
作用：低价离子
高价离子
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风化作用地球化学
（3）CO2的作用 大气中CO2：0.03%（体积） 雨水中CO2：2.14% （体积） 控制水体的pH值 3CO2+3H2O = H2CO3+3H++CO32-+HCO3 使碳酸岩溶解 CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
第四节 风化作用地球化学
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1
风化作用地球化学
一、风化作用的特点和研究意义 （一）特点
常压 低温 处于大气圈游离氧和二氧化碳作用下 大气圈-水圈-岩石圈的相互作用 生物和有机质参与 营力：太阳能为主
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风化作用地球化学
（二）研究意义 1.风化壳型矿床的形成 Fe Al Mn TR, Nb, Ta, U
49.3
47.3
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18.5
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14.6
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8.3
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地球化学分析方法PPT课件
计算参数 （1）储层岩石含油气总量ST(mg烃/g岩石)：
ST=S′0+S′1-1+S′2-1+S′2-2+S′2-3+（10RC′/0.9）
（2）凝析油指数P1： （3）轻质原油指数P2： （4）中质原油指数P3： （5）重质原油指数P4：
（6）原油轻重烃比指数LHI： （7）含气率GR（％）： （8）含汽油率GSR（％）： （9）含煤油柴油率KDR（％）： （10）含蜡重油率WHR（％）： （11）含沥青率AR（％）： （12）含残余油率ROR（％）：
薄层色谱：将吸付剂研成粉末，再压成或涂成 薄膜。然后将样品溶液在其上展开以达到分离 的目的。 3．按物理化学原理分类 吸付色谱：用固体吸付剂作固定相，利用它对 混合物中不同物质的吸付性差异达到分离目的。 分配色谱：利用不同组分在给定的两相中有不 同的分配系数使之分离。
油气地化研究中应用最为广泛的是气相色谱： 气相色谱可对混合物进行多组分定性、定量
二、分离和纯化 抽提出来的沥青是十分复杂的混合物，视
研究目的进一步进行组分的分离和纯化。 柱色层法：利用硅胶和氢化钻作吸付剂。使混 合物分离以满足分析需要。柱色层重复性好， 可以定量，但流柱长。如碳即用此方法测定。 薄层色谱法：对于分离量少，多组分的混合物 十分方便。能检出0.1-0.005μg物质。
2
B．主峰碳 指相对百分含量最高值的正烷烃碳数。
•藻类为主，nC15~nC21；陆源高等植物nC25~ nC39；双峰型的谱图是多物源有机质或差异成 熟的反应。 C．轻重烃比值（∑nC-21/∑nC+22）
水生生物为主的母质类型，一般轻重烃比 值较高；反之，则与陆源高等植物有关。
D．（nC21+nC22）/（nC28+nC29） •陆源有机质为主，比值为0.6-1； •海洋有机质为主，比值为1.5-5.0； 湖生低等生物为主，比值1.5-5.0。 E．奇偶优势（CPI ，OEP值）
地球化学ppt课件
研究对象
地球及其子系统中的化学元素、同位素及其化合物，以 及它们之间的相互作用和演化关系。
地球化学元素与同位素
01 元素
自然界中由相同核电荷数（质子数）的原子组成 的单质或化合物。
02 同位素
具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同 原子。
03 元素与同位素在地球化学中的应用
通过元素与同位素的分布、分配、迁移和转化研 究地球各圈层之间的相互作用和演化关系。
05
地球化学在灾害防治中应用
地震预测预报中地球化学方法
01
02
03
地球化学异常识别
通过监测地震前后地下水 中化学成分的变化，识别 与地震有关的地球化学异 常。
异常成因分析
研究地球化学异常的成因 机制，包括地震孕育过程 中的物理化学变化、地下 流体运移等。
异常时空演化规律
分析地球化学异常在时间 和空间上的演化规律，为 地震预测预报提供依据。
油气资源勘查中地球化学方法
油气地球化学勘探
通过分析地表土壤、岩石、水等介质 中烃类气体和轻烃等油气相关化合物 的含量和分布特征，推断地下油气藏 的存在和分布范围。
油气成因与演化研究
油气资源评价
综合地球化学、地质、地球物理等多 学科信息，对油气资源潜力进行评价 和预测。
利用地球化学方法分析油气成因类型、 成熟度、运移路径等，揭示油气藏的 形成和演化过程。
元素及同位素分析技术
元素分析
利用光谱、质谱等分析技术，对样品中的元素含量进行测定。常用的元素分析方法包括原子吸 收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。
同位素分析
通过测定样品中同位素的丰度比，研究地球化学过程和物质来源。同位素分析方法包括质谱法、 中子活化法等。
地球及其子系统中的化学元素、同位素及其化合物，以 及它们之间的相互作用和演化关系。
地球化学元素与同位素
01 元素
自然界中由相同核电荷数（质子数）的原子组成 的单质或化合物。
02 同位素
具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同 原子。
03 元素与同位素在地球化学中的应用
通过元素与同位素的分布、分配、迁移和转化研 究地球各圈层之间的相互作用和演化关系。
05
地球化学在灾害防治中应用
地震预测预报中地球化学方法
01
02
03
地球化学异常识别
通过监测地震前后地下水 中化学成分的变化，识别 与地震有关的地球化学异 常。
异常成因分析
研究地球化学异常的成因 机制，包括地震孕育过程 中的物理化学变化、地下 流体运移等。
异常时空演化规律
分析地球化学异常在时间 和空间上的演化规律，为 地震预测预报提供依据。
油气资源勘查中地球化学方法
油气地球化学勘探
通过分析地表土壤、岩石、水等介质 中烃类气体和轻烃等油气相关化合物 的含量和分布特征，推断地下油气藏 的存在和分布范围。
油气成因与演化研究
油气资源评价
综合地球化学、地质、地球物理等多 学科信息，对油气资源潜力进行评价 和预测。
利用地球化学方法分析油气成因类型、 成熟度、运移路径等，揭示油气藏的 形成和演化过程。
元素及同位素分析技术
元素分析
利用光谱、质谱等分析技术，对样品中的元素含量进行测定。常用的元素分析方法包括原子吸 收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。
同位素分析
通过测定样品中同位素的丰度比，研究地球化学过程和物质来源。同位素分析方法包括质谱法、 中子活化法等。
地球化学课件
如浓度磷符灰合石一Ca定5(P比O例4)3。F结如晶果时P2要O5求浓熔度体较中大C, a而O和CaPO2O含5 量不足时，Sr、Ce等可以类质同象形式进入其晶 格，导致磷灰石含较多稀散和稀土元素.
钒 钛 磁 铁 矿 Fe2+(Fe,V,Ti)23+O4 ， 当 岩 浆 中 FeO ： Fe2O3>1:2, 即Fe2O3浓度过小，不足以形成磁铁矿 时, V2O3,Ti2O3以补偿Fe2O3进入磁铁矿晶格。
(温r1-时r2形)/r成2=1不0完到全20类~4质0％同, 象高，温固下溶完体全发类生质分同解象；，低
(r1-r2)/r2>25~40％, 高温下只能形成不完全类质同 象，低温下不能形成类质同象；
异价类质同象情况下，元素置换能力主要取决于 正负电荷之平衡，离子半径大小退居次要地位, 离 子半径限制较宽，如黑云母中Mg2+和Al3+的(r1r2)/r2＝37％。
3. 氧化还原电位
对变价元素类质同象影响很大。它可以改变元素 价态，从而改变元素类质同象范围；
Fe、Mn在内生作用中彼此类质同象置换，但在表 生 条 件 下 ， 被 氧 化 为 高 价 － Fe3+ 和 Mn4+ ， 由 于 Mn4+离子半径缩小，在铁矿物中不适应, 从晶体中 析出，分别结合进入不同矿物中，产生分离。
固溶体-solid solution 含有类质同象混入物的混合
晶体称为固溶体。
固溶体的晶格常数随化合物成分的改变发生线性变化。 例如橄榄石的晶格常数的变化可以由图2.17和下式表示:
(Fe,Mg)SiO4
c＝0.579＋0.1x
c为晶胞中c轴长度， 单位为nm。 x＝w(Fe)
图2.17 橄榄石晶格常数与固溶 体成分的关系
钒 钛 磁 铁 矿 Fe2+(Fe,V,Ti)23+O4 ， 当 岩 浆 中 FeO ： Fe2O3>1:2, 即Fe2O3浓度过小，不足以形成磁铁矿 时, V2O3,Ti2O3以补偿Fe2O3进入磁铁矿晶格。
(温r1-时r2形)/r成2=1不0完到全20类~4质0％同, 象高，温固下溶完体全发类生质分同解象；，低
(r1-r2)/r2>25~40％, 高温下只能形成不完全类质同 象，低温下不能形成类质同象；
异价类质同象情况下，元素置换能力主要取决于 正负电荷之平衡，离子半径大小退居次要地位, 离 子半径限制较宽，如黑云母中Mg2+和Al3+的(r1r2)/r2＝37％。
3. 氧化还原电位
对变价元素类质同象影响很大。它可以改变元素 价态，从而改变元素类质同象范围；
Fe、Mn在内生作用中彼此类质同象置换，但在表 生 条 件 下 ， 被 氧 化 为 高 价 － Fe3+ 和 Mn4+ ， 由 于 Mn4+离子半径缩小，在铁矿物中不适应, 从晶体中 析出，分别结合进入不同矿物中，产生分离。
固溶体-solid solution 含有类质同象混入物的混合
晶体称为固溶体。
固溶体的晶格常数随化合物成分的改变发生线性变化。 例如橄榄石的晶格常数的变化可以由图2.17和下式表示:
(Fe,Mg)SiO4
c＝0.579＋0.1x
c为晶胞中c轴长度， 单位为nm。 x＝w(Fe)
图2.17 橄榄石晶格常数与固溶 体成分的关系
地球化学课件
2) 原子(离子)结合时的几何关系
化学键性相同时，是否发生类质同象取决于 原子 (离子)结合时的几何关系－半径，配位数等。同价类质 同象发育程度主要取决于离子半径差，差值增大， 类质同象臵换范围减小； r1和r2分别代表较大离子和较小离子的半径，当: (r1-r2)/r2<10~15％, 形成完全类质同象，端元组分 间无限混溶； (r1-r2)/r2=10到20~40％, 高温下完全类质同象，低 温时形成不完全类质同象，固溶体发生分解； (r1-r2)/r2>25~40％, 高温下只能形成不完全类质同 象，低温下不能形成类质同象；
1.戈尔德斯密特类质同象法则 戈尔德斯密特(1937)在研究岩浆结晶过程中元素 在矿物间分配的基础上，总结出元素发生类质同 象臵换的规律； 1)小离子优先法则:两种离子电价相同，半径相似， 小半径离子优先进入矿物晶格，集中于早结晶矿 物中，大半径离子集中于晚结晶矿物中。 Mg2+、Fe2+、Mn2+和 Ca2+离子半径分别为0.078nm， 0.083nm，0.091nm，0.099nm，因此Mg2+、Fe2+ 集中在早期结晶橄榄石等矿物中， Mn2+和Ca2+集 中在晚期晶出的辉石，角闪石， 斜长石和黑云母 等矿物中；
同样Ca2+和Hg2+，二者半径相近 (rCa2+=1.05A, rHg2+=1.12A)，电荷也相同， 但因二者电负性相差较大(Ca1.0，Hg1.9)， 也不能相互臵换。硅酸盐造岩矿物中不易 发现Cu和Hg等元素，反之赋存Cu和Hg等元 素的硫化物中也不易发现Na、Ca等元素；
键性接近是类质同象置换的首要条件。
当两种元素数量差异很大时一种元素以分散量进入另一元素晶格主导和伴生元素地球化学参数相近伴生元素隐藏在主导元素晶格中称为内潜同晶内潜同晶置换可以使许多地球化学行为相同或相地球化学行为相同或相近的元素依次进入晶格形成内潜同晶链近的元素
《有机地球化学》课件
质谱分析
将有机化合物分子电离成离子，通过测量离子的质量和电荷比来推断分子的结构和组成。
核磁共振光谱
利用核自旋磁矩进行研究，提供分子内部结构的详细信息。
X射线衍射
利用X射线与有机化合物分子相互作用，分析分子的晶体结构和分子间相互作用。
01
02
03
04
红外光谱
利用红外光与有机化合物分子相互作用，分析分子的结构和组成。
水体污染的有机地球化学治理方法
包括自然净化、生物处理和化学处理等方法，利用有机地球化学原理，降低污染物浓度，改善水质。
05
有机地球化学的未来发展
Chapter
05
有机地球化学的未来发展
Chapter
生物燃料
利用有机地球化学原理，开发高效的生物燃料生产技术，减少对化石燃料的依赖。
页岩气
研究页岩气中有机物质的组成和演化规律，提高页岩气的开采效率。
有机地球化学概述
Chapter
总结词
有机地球化学是一门研究有机物质在地球各圈层中的分布、转化、运移规律的学科。
详细描述
有机地球化学是地球化学的一个重要分支，它主要研究有机物质在地球各圈层中的分布、形成、转化和运移规律。它涉及到地质、环境、生物等多个领域，对于理解地球的演化历史、资源形成和环境变化等方面具有重要意义。
有机地球化学
目录
有机地球化学概述有机地球化学基础知识有机地球化学在地质勘探中的应用有机地球化学在环境保护中的应用有机地球化学的未来发展
目录
有机地球化学概述有机地球化学基础知识有机地球化学在地质勘探中的应用有机地球化学在环境保护中的应用有机地球化学的未来发展
01
有机地球化学概述
Chapter
将有机化合物分子电离成离子，通过测量离子的质量和电荷比来推断分子的结构和组成。
核磁共振光谱
利用核自旋磁矩进行研究，提供分子内部结构的详细信息。
X射线衍射
利用X射线与有机化合物分子相互作用，分析分子的晶体结构和分子间相互作用。
01
02
03
04
红外光谱
利用红外光与有机化合物分子相互作用，分析分子的结构和组成。
水体污染的有机地球化学治理方法
包括自然净化、生物处理和化学处理等方法，利用有机地球化学原理，降低污染物浓度，改善水质。
05
有机地球化学的未来发展
Chapter
05
有机地球化学的未来发展
Chapter
生物燃料
利用有机地球化学原理，开发高效的生物燃料生产技术，减少对化石燃料的依赖。
页岩气
研究页岩气中有机物质的组成和演化规律，提高页岩气的开采效率。
有机地球化学概述
Chapter
总结词
有机地球化学是一门研究有机物质在地球各圈层中的分布、转化、运移规律的学科。
详细描述
有机地球化学是地球化学的一个重要分支，它主要研究有机物质在地球各圈层中的分布、形成、转化和运移规律。它涉及到地质、环境、生物等多个领域，对于理解地球的演化历史、资源形成和环境变化等方面具有重要意义。
有机地球化学
目录
有机地球化学概述有机地球化学基础知识有机地球化学在地质勘探中的应用有机地球化学在环境保护中的应用有机地球化学的未来发展
目录
有机地球化学概述有机地球化学基础知识有机地球化学在地质勘探中的应用有机地球化学在环境保护中的应用有机地球化学的未来发展
01
有机地球化学概述
Chapter
第11讲地球化学课件
第11页/共43页
第二节:人体中元素的分布
• 毒性元素
对生物有毒性而无生物功能的元素。该类元素又可分为两类：
• 毒性元素 ：Cd、Ge、Sb、Te、Hg、Pb、Ga、In、As、Sn、Li，这些毒性元素 是指它们对生物体无有益作用，而只有毒性。
• 潜在毒性和放射性元素：Be、Tl、Th、U、Po、Ra、Sr、Ba。
第一节: 人体与地球化学环境的关系
环境地球化学 第1页
人体血液和地壳中元素含量的相关性
第2页/共43页
环境地球化学 第2页
宏量元素 O氧 C碳 H氢 N氮 Ca 钙 P磷 K钾 S硫 Na 钠 Cl 氯 Mg 镁 Fe 铁
总计
人体化学元素组成
Wt／％ 65.9 18.0 10.0 3.0 2.0 1.0 0.35 0.25 0.15 0.15 0.05 0.004
环境地球化学 第22页
Be为75％；Mg为70％；U为65.5％；Li为50％；Mn
第23页/共43页
第二节:人体中元素的分布
• 牙齿中的元素
多由Ca、P、F、Si、V等元素组成 。
• 毛发中的元素
由Si、Ni、As、Zn、F、Fe、Ti等组成。
• 肌肉中的元素
Zn、Cu、Ca、Mg、V、Se、Br等元素，它们在肌肉中的量占人体总量的 百分数为；Zn为65.2％；Br为60％；Se为38.3％；Cu为34.7％。
• 生命必需元素
这类元素是生命必须的微量元素，它们是人体维持正常机能所必需的元素Fe、Cu、 Zn、Mn、Co、I、Mo、Se、F、Cr、V、Ni、Br，约占人体重量的0.025％，它们 虽然在人体内含量甚微，但在人类生命过程中起着重要作用，这些元素在人体中的不足 或过剩都会影响到人的健康，甚至危及生命。
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南极海冰 大量形成
冰形
盖成
形
成
底栖有孔虫的氧 同位素测定值反 映新生代以来有 阶梯状逐渐变冷 的总趋势。
过去7000万年来，大洋深水（底栖有孔虫）氧同位素测定值 （标定的增量单位为1Ma ）
环境地球化学
第6页
第五节:碳酸盐研究与全球变化
太 平 洋 低 纬 度 表 层 水 温
据δ180值作出的7000万年以来大洋水温变化图
环境地球化学
第2页
第五节:碳酸盐研究与全球变化
2.海水同位素组分对δ18O的影响—冰期效应与盐度效应
壳体同位素组分不仅受到海水温度的制约，而且还受到海水本身 同位素组分背景值的影响。但从总体上来说，在开放性的大洋环 境中，由于大洋环境的搅混与调节作用，盐度的变动极微，引起 同位素组分的变动甚小（仅1‰的幅度），因而不是主要的影响因 素。
环境地球化学
第4页
第五节:碳酸盐研究与全球变化
4氧同位素应用
（l）查明地质时期海水古温度的变化趋势
通过生物氧同位素研究法确定了自晚白垩纪（约 7000万年前）以来全球气候有逐渐变冷的趋势。
Emiliani（1954）根据底栖有孔虫δ180值逐渐递增 的趋势，确定了自白垩纪以来，全球大洋深水平均温度 曾从13oC逐渐下降到目前的2oC左右。
地球化学课件9
第五节:碳酸盐研究与全球变化
1．海水温度对δ18O的影响
碳酸钙从水溶液中沉淀出来进入生物壳体时，相互间发 生同位素交换反应，反应方程为：
1/3CaCO316＋H2O18＝1/3CaC0318＋H2O16 当反应达到平衡时，其平衡常数与温度间有确定的关系， 即碳酸钙的氧同位素组成是温度的函数。温度升高时，相对 较轻的16O由于有较高的活性，易于迁移，在同位素交换反 应中将优先被吸收进生物壳体内，致使18O含量相对减少， δ180值随温度的上升而下降。 最适用于有孔虫同位素分析的关系式： t＝16.9－4.4(δs－δw)＋0.10(δs－δw)2 式中，δs：壳体中氧同位素值，δw：水体的氧同位素值
生物壳体的δ13C主要受极其复杂的生命 效应所控制，物理的因素占相当次要的地位。
环境地球化学
第12页
第五节:碳酸盐研究与全球变化
全球不同碳储存库的碳同位素：
大气中CO2 含碳0.000069×1016t，δ13C
为-7‰； 大洋水体中溶解的CO2
含碳 0.004×1016t，
第五节:碳酸盐研究与全球变化
地球表面碳同位素的分馏作用主要是由植物的光合 作用引起。
海生和陆生植物碳同位素效应是明显不同的。这是 因为海水与大气交换过程中，趋于更多地逸散12C至大 气中，致使大气中CO2的δ13C值明显偏低。而在光合作 用物过 体程内中的，δ陆13C生亦植明物显主偏要轻是，提通取常大为气-2中3‰的～CO-23，5‰因；此而植 海生植物则是从海水中游离的CO2、CO3-2、重碳酸根中 萃取碳元素，相对来说海水含12C少，因而δ13C稍高， 其变化幅度从-17‰～-30‰。其中，在水温小于 10oC 的情况下，其δ13C值有随温度下降而更偏负的趋势， 但在10oC以上时，其δ13C限于-17‰～-22‰，且不随温 度而变化。因此，可以根据有机质的δ13C值的差异作 为判别海、陆相的一项指标。
含碳 7×1016t，δ13C为0‰； 沉积物中的有机质
含碳 2×1016t，δ13C约为25‰； 地球内部原生碳
含碳9×1016t，δ13C为-5.5‰
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碳同位素在天然物质中的分配（以δ13C ） C：还原碳；CO2：氧化碳
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
海水与无机碳酸盐中的δ13C值均为0‰， 因此当碳酸盐从海水中沉淀出来时，不会影 响到海水原先的碳同位素值，即基本上不会 引起碳同位素的分馏作用。但当有机物质从 海水中析出时，由于两者相差悬殊，必然明 显地影响到海水中的δ13C值。
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
（3）建立大洋水柱的垂直温度梯度剖面
原理：
基于古代灭绝的浮游有孔虫也有类似于现生种那样的 分层生活的习性，利用生活在不同水深处的浮游有孔虫以 及栖息在不同洋底深度的底栖有孔虫进行系统的氧同位素 测定，从而重塑大洋某一时段自下而上温度结构的垂向剖 面，以了解古大洋水文结构中十分重要的古温跃层的深度 以及温度变化的梯度 。
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
3．生命效应对壳体δ 180值的影响
生物在造壳过程中所吸取的氧同位素组分还受到生 物自身的生长速率、新陈代谢、光合作用等多种生命效 应的影响与干扰，即所谓“生物个体的分馏作用”。
只有当生物体内δ180值与海水的氧同位素达到平衡， 才可有效指示古海洋环境。有孔虫与软体动物壳体的 δ180值与海水基本保持平衡，因此常用来指示古海洋 环境。
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南 大 西 洋 中 纬 度 表 层 水 温
南 大 西 洋 深 部 水 温
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
（2）揭示全球气候周期变化的趋势
经过修改综合的布容期古温度曲线
曲线特征显示：在70万年期间，清晰地显示出波长大体相 同、近十万年的周期变化；同时，δ180值的振幅十分相近， 具有相近的极大值与极小值。
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
第三纪时期低纬度地区的垂直温度梯度变化图
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
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早上新世平均的δ018值与深水的标绘图
误差栅线代表±1标准偏差，编号为站位号
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
（二）碳同位素
1.自然界碳同位素的分布及其在生物中的分馏 作用
由于在任何时候、任何地区，底栖有孔虫氧同位素 温度始终低于浮游有孔虫的氧同位素温度，表明大洋的 底层水系由高纬地区的表层水下沉扩散而来，所以，从 新生代底层水的这种变冷趋势可以推出高纬地区的表层 水以致大气圈也存在着逐渐变冷的趋势。
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第五节:碳酸盐研究与全球变化
南
北 半 球
极 冰 盖
冰期效应，在地质历史时期中可以造成大洋水体同位素成分的明 显变动。当δ18O值向正值偏移时，意味着冰期的到来，向负值偏 移代表着向间冰期的转化。这种冰期效应可以通过生物壳体在大 洋地层中留下明显的记录。
目前一般认为，当以 PDB为标准时，底水温度变化1oC时，相对于 δ180值0.26‰的变化；而δ180值0.1‰的变化相对于盐度0.2‰的 变化或间冰期海平面10m的变化。同位素测温的误差约在±0.1‰ 的范围内，对应于±0.5oC的温度变化。