同位素地球化学作业-孙文龙
用同位素揭示地球的奥秘——记中国地质大学（北京）陈岳龙教授
DOI:10.3772/j.issn.1009-5659.2012.22.030沧海桑田，时过境迁，曾经的海洋崛起为世界屋脊。
地质的变迁犹如一幕漫长的戏剧，在这片大地上无声的上演，在地质演化史上，随意的一个岩层、一个样品动辄几百万年，甚至数亿年。
跟漫长的地质演化史比起来，人的一生转瞬即逝，谁能将几十亿年的历史掌握在自己心中？中国地质大学陈岳龙教授，是我国著名的同位素地球化学研究领域的专家，他以同位素为技术手段，探索漫长的地质演化史。
他用隐藏在岩层中的蛛丝马迹，还原一个数十亿年的区域地质演化史。
碎屑沉积岩研究的突破进展地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学相结合而产生和发展起来的边缘学科。
地球化学的理论和方法，对地球科学的基本问题及矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等都不可或缺。
陈岳龙1983年毕业于东华理工大学（原抚州地质学院、华东地质学院、东华理工学院）岩石矿物本科，获工学学士学位；1983～1990年间先后在中国科学院地球化学研究所攻读硕士、博士研究生，分别获理学硕士、博士学位。
1990年进入中国地质大学（北京）地球化学博士后流动站从事秦岭造山带花岗岩类地球化学研究。
1993年开始，陈岳龙在中国地质大学（北京）地球科学与资源学院先后任副教授、教授，从事地球化学方面的教学与科研工作。
从之前的求学到如今从事教学和科研工作，陈岳龙对地球化学这门边缘学科始终抱有极大的热情，他把这种热情倾注到科研中，倾注在三尺讲台。
科研不能闭门造车，要把眼光投向国际前沿。
陈岳龙在自己做科研的同时，又以前瞻性关注学科的最新动向，与国际同行做深入的交流，在学习与交流中不断地提升自己。
1998～2000年，他在日本大阪大学分别任日本学术振兴会外国人特别研究员、中国留学基金访问学者，2005年9月至2006年3月在澳大利亚国立大学、阿德来得大学任中国留学基金高级访问学者。
碎屑沉积物是指由地表流体所携带的源区岩石、矿物颗粒物当流动条件发生改变时，这些颗粒物在流体底部界面沉淀下来所形成的产物，一般携带这些颗粒物的流体是水流。
稳定同位素地球化学-碳硫同位素
氟化法
利用BrF5把Ag2S转变为SF6，特别用于测定δ33S和δ36S。
硫酸盐岩：
• • • 直接高温分解法
加入Cu2O或 V2O5与SiO2在1100 ºC分解硫酸盐，经Cu炉转变为SO2。
三酸还原法
用混合酸（HI+HCl+H3PO2）将硫酸盐还原为H2S，转化为Ag2S。
Kiba试剂还原法
用Kiba试剂（SnCl2+H3PO4）还原，获H2S，转化为Ag2S。提岩石全部硫。
辉钼矿 ＞ 黄铁矿 ＞ 闪锌矿 ≈ 磁黄铁矿 ＞ H2S ＞ 黄铜矿 ＞ S ≈ HS- 铜蓝 ＞ 方铅矿 ＞ 辰砂 ＞ 辉 铜矿 ≈ 辉锑矿 ＞ 辉银矿 ＞ S2-
• 蒸发岩（石膏）与海水SO42-之间和硫酸盐矿物 （如重晶石、石膏）之间分馏可以忽略不计。
沉积的石膏与溶液SO42-之间的同位素分馏在室温下仅 为1.65±0.12‰，相对现代海水+20‰值它们之间的差值是 可以不计的。
2）细菌厌氧发酵
细菌厌氧发酵过程产生CO2和CH4， 发酵造成的碳同位素分馏远比热解过程 大，其分馏系数 αCO2-CH4 = 1.025 ～ 1.060 温度增加分馏变小，高温时接近热解时 的分馏系数。
3）细菌还原硫酸盐（Bacterial Sulfate Reduction）
厌氧条件下硫酸盐还原细菌的还原作用是造成全 球硫循环的最重要的分馏作用。实验表明各类硫酸盐还 原细菌产生的直接同位素分馏在0～46‰之间，即分馏 系数为： αSO4-H2S = 1.000x ～ 1.046 分馏系数的大小与硫酸盐的浓度有关（Canfield and Teske, 1996)。
13C/12C
= 0.0112372 (Craig, 1957)
Lu-Hf同位素体系对若干基础地质问题的新制约(之二)——大洋地幔端元
Lu-Hf同位素体系对若干基础地质问题的新制约(之二)——
大洋地幔端元
程建萍;凌文黎
【期刊名称】《地质科技情报》
【年(卷),期】1999(18)2
【摘要】报道了Ｌｕ－Ｈｆ同位素体系在地幔端元的地球化学研究中的部分最新应用成果。
大量的大洋玄武岩Ｌｕ－Ｈｆ同位素研究表明：具亏损地幔端元（ＤＭＭ）来源的洋中脊玄武岩岩浆部分熔融的初熔区位于石榴石稳定场深度，即深度为８０～９０ｋｍ的石榴石二辉橄榄岩地幔，而不是原来所认为的尖晶石二辉橄榄岩区（深度小于６０ｋｍ）；以高放射成因Ｐｂ为特征的高Ｕ地幔端元（ＨＩＭＵ）应代表了下地幔物质在某一特定时期发生分异作用的结果；球粒陨石与大洋玄武岩Ｈｆ同位素对比研究表明。
【总页数】5页(P80-84)
【关键词】镥;铪;同位素体系;基础地质;大洋;地幔端元
【作者】程建萍;凌文黎
【作者单位】中国地质大学地球科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】P597
【相关文献】
1.胶东邓格庄金矿床成因:地质年代学和同位素体系制约 [J], 薛建玲;庞振山;李胜荣;陈辉;孙文燕;陶文;姚磊;张运强
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贵阳地区夏季雨水硫和氮同位素地球化学特征
肖化 云 ，刘 丛 强 ，李 思 亮
（中 国 科 学 院 地 球 化 学 研 究 所 环 境 地 球 化 学 国 家 重 点 实 验 室 ，贵 州 贵 阳 ５５０００２）
摘 要 ：对贵 阳地区小雨 和暴雨硫 和氮同位素组成特征进行 了研究 。小 雨中硫 酸盐 ６ ｓ值 和硝酸盐 ６”Ｎ值分别为
将 阴离 子洗 脱 液分 出 １０～１５ ｍＬ，往 其 中 加 足量 ２ ｍｏｌ／Ｌ ＢａＣ１ 溶 液 ，沉淀 其 中 的 ＳＯｊ一 离子 。在 沉淀 １５ ｒａｉｎ后 ，将 混合 物 用定 量 滤纸 过 滤 。过 滤后 为 了彻 底 清除 滤 纸上 残存 的 ｃ卜， 用 足 量 的 Ｍｉｌｌｉ．Ｑ水 反 复清 洗 滤 纸 。清 洗 过 程 中可 不断 用 ＡｇＮＯ，溶液 检测 是 否 清除 干净 。清 洗 后 的滤 纸 立 即转移 至 干净 的瓷坩 埚 （事先 在 ８００ ｏＣ烘烤 ３０ ｒ ａｉｎ）中 ，并 置 于马 弗炉 中在 ８００ ℃燃烧 ４０ ｒ ａｉｎ。将 坩埚 中的 ＢａＳ０４用 Ｙａｎａｇｉｓａｗａ ｅｔ ａ１．【１刚 的 方法 热分 解 成 ＳＯ 气体 ，经真 空 系 统 纯 化 后 在 中 国科 学 院 地 球 化 学 研 究 所 环 境 地球 化学 国家 重 点实 验室 测 定 Ｓ值 （质 谱 仪 型 号 为 ＭＡＴ ２５２）。
其硫 （硫 酸盐 ）和 氮 （硝 酸 盐 和铵 盐 ）同位 素 组成 ，并 对 其进 行讨 论 。根据 这些 数 据 ，确定 两 种 不 同类 型 雨 水 中的 硫 、氮源 。
１ 采样与分 析方法
每 年 的 ６月 和 ７月 是 贵 阳地 区 的雨 季 ，这 ２个 月 雨 量 充 沛 ，而 且 基 本 上 天 天 下 雨 。 采 样 期 间 为 ２００１年 ６月 ２７日至 ７月 ８日，这 段 时间 的 降雨 量 大 多数 较小 ，一 般 小 于 ５ ｍｍ。但有 两 场暴 雨 ，分别 出 现 在 ７月 ３日和 ７日，雨 量均 大 于 １００ ｍｍ 。这 两场 暴 雨 由来 自太 平 洋 的两 场 台 风 （第 ３号 热 带 风 暴 “榴莲 ”和第 ４号 热带 风 暴 “尤特 ”）引起 。雨 水 采集 在 中 国科学 院 地球 化学 研 究所 环 境地 球 化学 国家重 点 开放 研究 实 验室 楼顶 进 行 。
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展一、本文概述在过去的十年中，我国非传统稳定同位素地球化学研究取得了显著的进展，不仅在理论探索上取得了重大突破，还在实际应用中发挥了重要作用。
非传统稳定同位素，如硼、锌、镁等同位素，在地球化学领域的应用逐渐受到重视，为研究地球物质循环、生态环境变化、气候变化等科学问题提供了新的视角和工具。
本文将对近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的进展进行全面的概述和梳理。
我们将介绍非传统稳定同位素地球化学的基本概念和研究意义，阐述其在地球科学研究中的重要性。
我们将从研究方法和技术手段的角度，介绍我国在这一领域取得的创新性成果和突破。
我们还将探讨非传统稳定同位素在地球化学各个分支领域中的应用，如地壳演化、地幔动力学、海洋化学、生物地球化学等，展示其在解决实际问题中的潜力和价值。
我们将总结近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的成果和经验，展望未来的研究方向和前景。
我们相信，随着科学技术的不断发展和研究方法的不断创新，非传统稳定同位素地球化学将在地球科学研究中发挥越来越重要的作用，为我国地球科学事业的发展做出更大的贡献。
二、非传统稳定同位素地球化学的理论基础与技术方法非传统稳定同位素地球化学作为地球科学的一个分支，主要研究非传统稳定同位素（如锂、镁、硅、铁等元素的同位素）在地球系统中的分布、行为及其变化，从而揭示地球的形成、演化及环境变迁等科学问题。
其理论基础主要建立在大质量分馏理论、同位素地球化学平衡及同位素分馏动力学之上。
大质量分馏理论是指同位素之间由于质量差异导致的物理和化学行为的差异，这是非传统稳定同位素研究的基础。
同位素地球化学平衡则是指在一定条件下，同位素之间达到动态平衡，其比值反映了地球化学过程的信息。
同位素分馏动力学则关注同位素分馏过程中速率的变化，为理解地球化学过程的机制提供了重要线索。
在技术方法上，非传统稳定同位素地球化学主要依赖于高精度的同位素分析技术，如多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）和二次离子质谱（SIMS）等。
同位素地球化学5
5.3.1
5.3.2 5.3.3 5.3.4
稳定同位素基础及分馏机理
氢、氧同位素地球化学 硫同位素地球化学 碳同位素地球化学
5.3.2 氢、氧同位素地球化学
➢ 5.3.2.1
➢5.3.2.2 ➢5.3.2.3 ➢5.3.2.4
自然界氢氧同位素的分馏 各种自然产状水的氢氧同位素组成 岩石中的氢氧同位素组成 氢氧同位素地球化学应用
3、封存水 大气降水和海水深循环后长期封存（不 流动）的产物，以高温和高矿化度为特征。 ❖ δD=－120‰~ － 25‰； ❖ δ18O=－16‰~+25‰
4、变质水
❖ δD=－140‰~ － 20‰； ❖ δ18O=－16‰~+25‰ ❖ 高温变质水与岩石达到同位素交换平衡，
因此，变质热液的同位素组成指示变质环 境、原岩性质和流体来源。
实验测试25℃时液相（l）和气相（v）间 氢氧同位素分馏系数为：
αl-v= (18O / 16O)l/ (18O / 16O)v=1.0029 αl-v= (D/H)l/ (D/H)v =1.017
➢由于水分子经过反复多次蒸发~凝聚过程，
使得内陆及高纬度两极地区的蒸气相（雨、 雪）中集中了最轻的水（ δ18O 、δD趋向更 大负值）；
5、原生水及岩浆水☆
❖ 来自地幔的与铁、镁超基性岩平衡的水称 为原生水；
❖
δD=－85‰~ －50‰；
δ18O=5‰~+9‰
❖ 岩浆水指的是高温硅酸盐熔体所含的水及 其分异作用形成的水 ：
❖
δD=－80‰~ －50‰；
δ18O=6‰~+10‰
5.3.2.3 岩石中的氢氧同位素组成
1、岩浆岩 2、沉积岩 3、变质岩
S同位素地球化学解析说课材料
第四章、硫同位素地球化学
第一节、硫同位素组成和分馏 第二节、硫同位素在地质体中的分布 第三节、硫同位素地质应用
第二节、不同地质储库的硫同位素 组成
一. 大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 二. 地外物质的硫同位素组成 三. 各类地球岩石的硫同位素组成
1 火成岩 2 变质岩 3 沉积岩 4 化石燃料
硫酸盐细菌还原过程产生的同位素分馏大小，与还 原细菌的种类、还原反应速度及体系的开放与封闭
程度等因素有关。
在硫酸盐组分的补给速度 低于其还原速度的封闭、 半封闭环境中，由于富32S 的硫酸盐优先被还原成 H2S ， 因 此 最 初 形 成 的 硫 化 物 的 d34S 值 最 低 。 随 着 还原作用的进行，越是晚 期 形 成 的 硫 化 物 ， d34S 值 就越高。
二2.. 地地外外物物质质的的硫硫同同位位素素组组成成
碳质球粒陨石不同含硫相间存在明显的硫同位素分馏， 硫酸盐δ34S值为-1.3‰～-1.6‰， 元素硫δ34S值为+1.5‰～+1.8‰， 而硫化物（FeS）δ34S值为+2.6‰～+3.0‰。
这种硫酸盐比硫化物更富32S的现象与地球上的硫同位素 分馏刚好相反。这是因为在陨石中硫酸盐是通过硫与水的氧化 反应形成的，动力学分馏效应使氧化产物富32S(Monster et al., 1965)。
二2.. 地地外外物物质质的的硫硫同同位位素素组组成成
月球岩石中，硫主要以硫化铁（FeS）形式存在。 月球玄武岩的d34S值为-0.2‰ ~ +1.3‰； 角砾岩的d34S值稍高，为+3.3‰ ~ +3.6‰； 而月壤的d34S值最高，为+4.4‰ ~ +8.8‰。
对于从玄武岩→角砾岩→月壤34S富集的趋势，目前还无很有 说服力的解释。一种理论认为，在太阳风的影响下，粒子轰 击使32S以H2S形式逸失(Des Marais, 1983)。
大洋多金属结核同位素地球化学研究
大洋多金属结核同位素地球化学研究
刘淑琴;宋鹤彬
【期刊名称】《地球学报》
【年(卷),期】2000(021)003
【摘要】本文对DY85-1航次采自东太平洋海盆"CC"区不同地貌区、不同类型的大洋多金属结核进行了O、C、H、Si等同位素综合研究.结果表明,O同位素变化能反映结核的生成环境、生长速率、物质来源及成矿机理;Si同位素组成特征能帮助推测结核核心物质的来源;C同位素的研究表明,多金属结核成矿作用是在古海洋水变冷的总趋势下进行的;δ13C、δ18O和δD的规律变化,反映了海洋水变冷的周期性和渐变性.
【总页数】9页(P273-281)
【作者】刘淑琴;宋鹤彬
【作者单位】中国地质科学院矿产资源研究所,北京;中国地质科学院矿产资源研究所,北京
【正文语种】中文
【中图分类】X8
【相关文献】
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同位素地球化学作业
姓名：孙文龙学号：2014110877
三、画出Sr-Nd同位素相关图，并在上面标注出DMM、HIMU、EM1、EM2、上地壳、下地壳、GLOSS（全球大洋平均沉积物）的范围。
四、画出Pb-Pb等值线。
(206Pb/204Pb)=(206Pb/204Pb)0+(238U/204Pb)(eλ1t-1) (1) (207Pb/204Pb)=(207Pb/204Pb)0+(235U/204Pb)(eλ2t-1) (2) 并235U/ 238U=1/137.88 (3) 又λ1=0.155125；λ2=0.984850；μ＝238U/204Pb；μ/137.88＝235U/204Pb；t=0-4.3Ga，t max=4.3Ga；(207Pb/204Pb)0=10.294；
(206Pb/204Pb)0=9.307；M=0.5 (4) 有(206Pb/204Pb)=(206Pb/204Pb)0+μ(eλ1tmax-1)- μ(eλ1t-1) (5) (207Pb/204Pb)=(207Pb/204Pb)0+μ/137.88 (eλ2 tmax -1)- μ/137.88 (eλ2t-1) (6) 设μ=8、9、10
五、画出谐和曲线。
答：根据(206Pb/204Pb)=(206Pb/204Pb)0+(238U/204Pb)(eλ1t-1) (1) (207Pb/204Pb)=(207Pb/204Pb)0+(235U/204Pb)(eλ2t-1) (2) 可以改写为：206Pb*/238U=eλ1t-1 ；207Pb*/235U=eλ2t-1;λ1=0.155125；λ2=0.98485
样品中206Pb*/238U和207Pb*/235U比值只是时间t的函数，对于一个给定的年龄值，可得出相对应的206Pb*/238U和207Pb*/235U比值。
因此，通过选取不同的年龄t，求出一条理论曲线，该曲线称为谐和曲线。
六、概述主要地质体O同位素组成特征。
1、陨石的O同位素特征：无球粒陨石的O同位素组成变化范围约为δ18O=3‰~8‰，δ17O=0‰~3‰；铁陨石δ18O=-2‰~7‰，δ17O=-2‰~4‰；
2、大气降水：大气降水包括雨、雪等各种形式的降水以及由它们组成的地表水和浅层地下水，其中δ18O=-54‰~31‰，平均δ18O=-4‰；
3、海洋水：海水的O同位素组成实测变化范围约为δ18O=0±1‰，但局部仍有变化。
4、岩浆岩
a、超基性岩：变化范围很小，δ18O=5.4‰~6.6‰，多数集中在δ18O=5.4‰~5.8‰
b、基性岩：基性岩的δ18O=4.9‰~6.5‰，新鲜大洋中脊玄武岩的平均值为δ18O=5.7‰~5.8‰，各地的范围有所差别，太平洋为 5.4‰~6.5‰，大西洋为5.3‰~6.0‰，印度洋为5.5‰~6.0‰；洋岛玄武岩O同位素组成变化范围约为δ18O=4.9‰~7.5‰；岛弧火山岩的δ18O值较高且变化明显，δ18O=5.5‰~6.8‰；辉长岩δ18O=-5.7‰~7.6‰。
c、中性岩：中性岩δ18O=5.4‰~7.5‰。
d、花岗岩：花岗岩的O同位素组成变化明显，全岩的δ18O从<6‰至>15‰，分为高δ18O花岗岩和低δ18O花岗岩。
高δ18O花岗岩
5、沉积岩
由于沉积岩来源及形成环境较复杂，故而其类型繁多，加上沉积物的后期作用和生物作用的参与等因素，使得沉积岩的氢氧同位素组成的变化比其它岩类要大得多。
碎屑沉积岩的O同位素组成介于未蚀变火成岩（5‰~10‰）和粘土矿物值（20‰~30‰）之间；页岩和深海沉积物的δ18O为5‰~25‰；粘土矿物的O 同位素组成与地层相对埋深有关，在4Km之上δ18O为20.9‰~32.0‰，在4Km 之下δ18O为16.5‰~19.6‰；现代海相石灰岩的δ18O为28‰~30‰；燧石的δ18O 为20‰~32‰。
6、变质岩
变质过程中，矿物有氢氧同位素组成由于自身内部的平衡或其与各部储库的
交换平衡而发生明显变化，这种变化不仅与变质程度高低有关，而且还取决于变质前原岩的同位素组成、变质过程中共生矿物同位素平衡的程度、孔隙溶液的成分及其被变质岩石之间同位素交换的程度。
麻粒岩O同位素组成变化范围约为
7.9±1.6‰~10.1±2.0‰；榴辉岩O同位素组成变化范围约为 1.3‰~7.1‰至
8.6‰~10.5‰。
七、结合自己的科研方向，说明同位素地球化学的应用。
同位素地质应用是同位素地球化学的重要组成部分和研究的目的。
随着放射性现象的发现，同位素的分析逐渐被建立为独立的研究领域。
作为独特的示踪剂和形成环境和条件的指标，同位素组成已广泛的应用到陨石、月岩、地球火成岩、沉积岩、变质岩、大气、生物、海洋、河流、湖泊、地下水、地热水及各种矿床的研究。
通过研究同位素在地质体的分布及在各种地质条件下的运动规律来研究矿物，岩石，矿床等各个领域，成为解决许多重大地质地球化学问题的强大武器。
我认为同位素地球化学在矿床学中的应用主要有以下几个：
1、根据同位素地质定年：放射性同位素衰变为稳定子体，由母体衰减和子体积累，可以测定地质体系的形成时代，所以放射性同位素可以看成为地质时钟。
测年的原理是放射性同位素不管其衰变的方式如何，它们的数量随时间的减少服从于放射性衰变定律，放射性衰变定律是同位素地质年代学的理论基础。
最常用的测年方法是U-Pb谐和曲线法，即是利用238U与235U，以及206Pb 与207Pb有相同的丢失性质的设想，实测的样品的曲线和谐和曲线有两个交点，上交点就代表结晶年龄，下交点代表岩石变质年龄；以及Pb-Pb等时线法等。
2、地球化学示踪：同位素组成变化不仅能够用来指示地质体的物质来源和地质体系经历的地球化学过程，而且能指示成矿流体的来源。
地球化学系统中初始(87Sr/86Sr)0比值是一个重要的地球化学示踪参数，该值代表物质形成时的87Sr/86Sr比值，不同的地球化学储存库，它们的(87Sr/86Sr)0值是不同的。
(87Sr/86Sr)0比值对示踪物质来源，壳幔物质演化及壳幔相互作用等方面具有重要意义。