碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置研制
第２８卷第２期 ２０１１年６月 世界核地质科学 Ｗｏｒｌｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２０１ １
ＤＯＩ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１６７２－０６３６．２０１１．０２．００９
碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置研制
李振涛，刘汉彬，金贵善，李军杰，钟芳文
（核工业北京地质研究院，北京１０００２９）
［摘要］介绍一种碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置。实验证明，该装置具有真空度好、使用 方便、无污染、制样效率高、成本低的优点，所生成的二氧化碳具有高纯、分析结果准确、可靠等特 点，完全能满足碳酸盐中碳、氧同位素分析的制样要求。 ［关键词］碳酸盐；碳、氧同位素；制样装置；二氧化碳收集 ［中图分类号］０６５７．６３ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７２—０６３６（２０１１）０２一叭１２—０３
Ｒａｐｉｄ ｓａｍｐｌｅ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ
ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅ ｉｎ ｃａｒｂｏｎａｔｅ
ＬＩ Ｚｈｅｎ—ｔａｏ，ＬＩＵ Ｈａｎ—ｂｉｎ，ＪＩＮ Ｇｕｉ—ｓｈａｎ，ＬＩ Ｊｕｎ—ｊｉｅ，ＺＨＯＮＧ Ｆａｎｇ—ｗｅｎ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｕｒａｎｉｕｍ Ｇｅｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｒａｐｉｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅ ｉｎ ｃａｒｂｏｎａｔｅ．
Ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｉｓ ｌｏｗ ｉｎ ｃｏｓｔ，ｅａｓｙ ｔｏ ｕｓｅ，ｏｕｔ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ
ｒｅｌｉａｂｌｅ ｉｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｈｓ ａｎｄ ｃａｎ ｐｒｏｄｕｃｅ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ．Ｉｔ ｍｅｅｔｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ
ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅ ｉｎ ｃａｒｂｏｎａｔｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ；ｓａｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ；Ｃ０２ ｃａｐｔｕｒｅ
测定碳酸盐中碳、氧同位素组成时，一
般是将碳酸盐与磷酸在相应真空度和温度条
件下进行反应并收集，生成ＣＯ ，然后用稳定
同位素质谱仪进行分析Ｈ］。其中，收集生成的
ＣＯ 装置是一个十分关键的设备。当前，国内
大部分实验室使用的收集生成ＣＯ：的装置是
在一套真空制样系统中配置一个或多个反应 口、一个冷阱和一个样品收集口，每收集一
次后，都要取下收集管，导致系统接触大气，
而进行其他样品操作时就要重新抽真空，不
但费时、费力，降低工作效率，而且加大能
耗和操作成本，不利于纯净Ｃ０ｚ的收集，相 应地给分析工作带来不便。
针对以上存在的问题，笔者研制出一套
碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置，实
验证明，采用该制样装置，制样过程无污
染、成本低、效率高，生成二氧化碳具有纯
度高、分析误差小、分析数据可靠，可完全
满足各种碳酸盐中碳、氧同位素的制样要
求。
ｌ 制样装置
１．１制样设备
制样设备包括：机械真空泵、扩散泵、
［收稿１３期］２０１１－Ｏ１—２５；［修回Ｅｔ期］２０１１－０２—１７ ［作者简介］李振涛（１９６２一），男，陕西临潼人，高级工程师，主要从事化学分析工作。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｔｌｉ９８１８＠ｓｉｎａ．
ｃｏｍ 第２期 李振涛，等：碳酸盐中碳、氧同位素快速制样装置研制 １１３
冷却水循环机、电炉、真空计、恒温水箱和
火花检漏仪。
１．２快速制样装置结构原理 快速制样装置结构原理步骤如下（图１）：
①机械真空泵对系统抽低真空；②采用电炉加
热扩散泵对系统抽高真空；③使冷却水循环机
对扩散泵降温；④真空计通过热偶管、电离
管检测系统真空程度；⑤恒温水箱使样品反
应生成ＣＯ：；⑥火花检漏仪检测检测系统是否 漏气［２－３］。
图１快速制样装置结构原理图 Ｆｉｇ．１ Ｄｉａｇｒａｍ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｒａｐｉｄ ｓａｍｐｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ
１．３制样装置指标
单开机械真空泵，真空度达到０．１ Ｐａ； 机械真空泵和扩散泵均开启时真空度达到 ３×１０ Ｐａ；工作要求真空度达到６×１０。Ｐａ 。
此操作系统可满足行业标准工作要求。
２ Ｃｏ 收集的装置设计
２．１ ＣＯ２收集的装置 碳酸盐与磷酸生成ＣＯ：收集的装置，如
图２所示，它由多个ＣＯ 反应管⑧，多个反 应管接口④，一个冷阱⑩，３个大号真空活塞
①～③，多个收集管接口⑤和多个ＣＯ 收集
管⑨组成，且每个ＣＯ 反应管和收集管上部
均分别设有小号真空活塞⑥、⑦。该装置采
用玻璃材质制作，其两端焊接真空活塞①、
③，以便放大气时方便取下反应管和收集
管。
２．２ Ｃｏ：收集的装置工作方式
（１）先将多个样品ＣＯ 反应管⑥接人相 应的反应管接口④，再将多个ＣＯ 收集管⑨
接入相应的收集管接口⑤，此时，关闭装置 两端真空活塞①、③，打开抽气系统活塞②
及收集管的活塞⑦，开启抽真空系统及其他
相应的设备，通过抽真空口＠对系统抽真空，
待收集ＣＯ：装置内的真空度至６×１０ Ｐａ时，
关闭抽气系统活塞②及收集管的活塞⑦就可
以进行收集ＣＯ。操作。 （２）对冷阱⑩套上乙醇一液氮混合液冷冻
剂，打开一个样品反应管的活塞⑥，将一个
ＣＯ 收集管⑨套上液氮并打开活塞（Ｚ），４ ｍｉｎ
①～③一大号真空活塞；④一反应管接口；（ 一收集管接口；⑥、（ 小号真空活塞；（ 一ｃ０ 反应管 ⑨一ｃ０ 收集管；＠ 冷阱；⑩一抽真空口。
图２ Ｃｏ：收集装置结构图 Ｆｉｇ．２ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＣＯ２ ｃｏｌｌｅｃｔｉ
ｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｌ１４ 世界核地质科学 第２８卷
后关闭此反应管的活塞⑥，然后打开抽气系
统的真空活塞②，对收集的ＣＯｚ进行纯化处
理，当真空度达到Ｏ．１ Ｐａ时，关闭抽气系统 活塞②及收集管的活塞⑦，完成一个样品ＣＯ
收集工作。 （３）取下乙醇一液氮混合液及液氮冷冻
剂，打开抽气系统真空活塞②，对装置抽真
空，并用电热吹风机加热收集装置防止样品
交叉污染，待装置内的真空度至６×１０ Ｐａ
时，关闭抽气系统活塞②即可对下一个样品
中Ｃ０：进行同样的收集。直至本批样品全部
收集完毕，打开装置两端真空活塞④、⑧，
取下多个ＣＯ 收集管⑨，然后送稳定同位素
质谱仪进行分析。
注意：ＣＯ 气体的收集一定要彻底，防 止碳、氧同位素之间的分馏，并使真空达到 要求，以免对后续的样品产生干扰。
２．３ Ｃ０：收集的装置效果、特性
采用该收集装置，可满足各种碳酸盐中
碳、氧同位素的制样要求，尤其在不接触大
气情况下，一次可装人多个样品，完成Ｃ０：
收集工作，节省抽真空所用时间和能耗，提
高工作效率，保证分析数据的质量。
３ 实验验证 为了验证该碳酸盐中碳、氧同位素快
速制样装置制样效果，将碳酸盐同位素标
准物质ＮＢＳ一１９在此系统制样，分３次，每
次６个样品，送质谱仪测量数据（表１），从
表１可以看出，实验数据的准确度高，说
明该制样系统制出样品分析数据准确、可
靠。
表１ ＮＢＳ一１９标准６ ３ｃ测试结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ６”Ｃ ｉｎ ＮＢＳ一１９ ｓｔａｎｄａｒｄ
４ 结 论
本项研制碳酸盐中碳、氧同位素快速制
样装置，完全满足了质谱仪测定碳、氧同位
素的制样要求，克服了传统收集生成ＣＯ 装 置的繁琐之处，即每收集一次后，都要取下
收集管，导致系统接触大气，而在进行其他
样品操作时就要重新抽真空，不但费时、费
力，还会有污染。本项制样装置一次可装入 多个样品，并依次完成每个样品的制样，节
省了抽真空的时间，提高了工作效率，具有
真空度好、使用方便、无污染、效率高和成
本低，分析结果准确、可靠等特点。目前，
该装置已经大量应用于科研生产工作中，并 取得了很好的社会和经济效益。
［参考文献］
［１］郑淑蕙，郑斯成，莫志趟．稳定同位素地球化学
分析［Ｍ］．北京：北京大学出版社，１９８６． ［２］李振涛，刘汉彬，郭冬发，等．一种碳酸盐与磷
酸生成二氧化碳的收集装置：巾国，２００９ ２ ０１６１７１５．Ｘ『Ｐ］．２０１０—０５—１９． ［３］赵墨田．稳定同位素分析方法［Ｍ］．北京：科学出
版社，１９８５．
［４］中华人民共和国地质矿产部．ＤＺ／Ｔ ０１８４．１７－１９９７
碳酸盐矿物或岩石中碳、氧同位素组成的磷酸法
测定［Ｓ］．北京：中国标准出版社，１９９８．
鄂尔多斯盆地东南部马家沟组碳酸盐岩碳氧同位素特征及意义
鄂尔多斯盆地东南部马家沟组碳酸盐岩碳氧同位素特征及意义
曹红霞;尚婷;吴海燕;王念喜;乔向阳;冯悦
【摘 要】对鄂尔多斯盆地东南部马家沟组白云岩和灰岩的碳氧同位素进行测定.结果显示,样品的碳氧同位素值分布较为离散,二者的相关性仅为0.18,氧同位素平均值为-8.34‰;对锰、锶元素含量进行测定,计算ω(Mn)/ω(Sr)平均值为1.4,表明采集样品大部分受后期成岩蚀变影响小,可较好地代表原始地层的沉积特征.马五段、马六段样品的碳氧同位素值变化差异明显:马五段白云岩δ13 C在-1.33‰～1.01‰(PDB),δ18 O值在-9.58‰ ～-6.46‰(PDB),为中低负值;马六段灰岩 δ13
C在-6.75‰ ～0.92‰(PDB),δ18 O值在-11.36‰～-7.33‰(PDB),马六段的碳氧同位素值较马五段离散,且发生了明显的负漂移.Z值与碳同位素值具有较高的相关性,而与氧同位素值相关性低,仅作为该区古盐度变化的相对参考值.碳氧同位素值与Z值所反映的环境信息表明,鄂尔多斯盆地东南部马家沟组马五期为海退期,海水循环性差,气候干旱炎热,处于蒸发环境,海水盐度较高.马六期形成的灰岩由于长期裸露地表,受到大气淡水淋滤作用的影响,角砾泥晶灰岩发育,其碳氧同位素值较低.
【期刊名称】《西北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(048)004
【总页数】9页(P578-586)
【关键词】碳氧同位素;碳酸盐岩;沉积环境;马家沟组;鄂尔多斯盆地东南部
【作 者】曹红霞;尚婷;吴海燕;王念喜;乔向阳;冯悦
【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安
710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075
碳酸盐岩氧同位素标准值
碳酸盐岩氧同位素标准值
碳酸盐岩氧同位素标准值是利用从不同的地质材料中提取的锆石碳酸盐岩样品制定的氧同位素值。氧同位素值是指空气中的18氧小于受到地层影响的古气候，以恒定比率存在于自然界中的氧同位素氧。它们是揭示地球古气候和古物质循环历史的关键参考资料，为新式锆石U-Pb测年技术长期建立一个体系定义，并为其他学科提供参考资料。
碳酸盐岩氧同位素标准值最早是由美国地质调查局(USGS)在1969年从大西洋群岛的碳酸盐岩地层中分离出来的，它的δ18O值为-11.20‰，取名为'Oxygen18-Atlantic
Reference'(OAR)。1978年，美国地质调查局便将这个标准值改名为碳酸盐岩氧同位素标准值，成为目前国际宽容δ18O标准值和δ18O数据计算的基准一般采用。
碳酸盐岩氧同位素标准值的重要性，在于它是气候变化研究中最常用的参数之一。由于这个标准值是从被地层影响较小的地质材料中获取的，所以在实际应用中，这标准值有助于消除不同地质材料中碳酸盐岩氧同位素比值因复杂地层而带来的不确定性，从而更精准地检验气候变化。
此外，不同的碳酸盐岩氧同位素标准值也可用于揭示成岩作用的气候变化历史。碳酸盐岩氧同位素比也可用于检测深海水中有机物的组成，从而记录历史上深海水中有机物的成因和空间分布。通过碳酸盐岩氧同位素标准值，可以推知古海洋的空气温度和全球气候变化的模式。
以上就是碳酸盐岩氧同位素标准值的重要性以及它的一些用途。碳酸盐岩氧同位素标准值对于地质年代学、古气候研究和古生物群研究具有重要意义，这一研究领域仍在不断发展，未来的研究将产生更多有价值的发现。
中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之稳定同位素分析
中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之稳定同位素分析
佚 名
【期刊名称】《石油实验地质》
【年(卷),期】2009(031)003
【总页数】1页(P封2)
【正文语种】中 文
中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验研究中心近年来陆续引进了MAT253、Delta V Advantage气体同位素质谱仪,配套水平衡装置Gasbench、燃烧/高温裂解元素分析仪(Flash HT)、气相色谱仪(GC)和预浓缩装置(PreCon),通过连续流接口(Conflo)以及燃烧/裂解接口(GCC/TC)与质谱仪主机联机使用,逐步发展了以下分析技术:
1)通过对色谱、质谱以及反应接口工作条件进行反复摸索,优化实验条件,依托GCC/TC-IRMS色质联用技术,建立了饱和烃碳同位素、天然气组分碳氢同位素分析方法。该方法能够摒除样品杂质成分的干扰,具有较高的准确度和分析精度。同时该方法还适用于各种岩石脱附气组分碳氢同位素分析,配套使用预浓缩装置(PreCon)更能满足低浓度甲烷气体(＜0.1‰)样品中碳同位素的分析。
2)Flash HT-IRMS元素仪与质谱仪联用,通过Conflo接口在线分析沉积有机质(原油、干酪根、族组分等)碳、氢、氮同位素组成特征,使用燃烧接口能够实现一次进样同时检出样品有机质中碳/氮同位素比值;而使用裂解接口可检测有机质、水中氢/氧同位素比值。在明确该套系统检测的线性范围的基础上,严格控制进样量,从而保证样品分析的准确性、可重复性。 3)Gasbench-IRMS水平衡装置与质谱仪联用,用于碳酸盐岩碳氧同位素、油气田水氢氧同位素分析工作。该方法能有效地进行批量样品的分析,具有样品量小、快速、准确的特点。
经过多年的技术开发和工作实践,该实验研究中心逐渐形成了具有特色的碳、氢、氧、氮稳定同位素分析技术系列。该套技术从分子地球化学层面上,为认识油气成因类型、判识油气复合关系以及混合型母质来源、明确油气运移方向以及油、气、岩对比分析等方面提供技术支撑,同时也可用于地层学、沉积学等领域的研究。
利用湖泊自生碳酸盐岩氧碳同位素特征分析古湖泊类型的方法——实际应用中的要点及分析程式
第２８卷第２期
、，０１．２８ Ｎｏ．２ 新疆地质 ＸＩＮＪＩＡＮＧ ＧＥ０ＬＯＧＹ ２０１０年６月
Ｊｕｎ．２０１０
文章编号：１０００—８８４５（２０１０）０２．２２２．０６ 中图分类号：Ｐ５８８．２４ ５；Ｐ６３２ ７ 文献标识码：Ａ
利用湖泊自生碳酸盐岩氧碳同位素特征
分析古湖泊类型的方法
——实际应用中的要点及分析程式
杨国臣
（中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 １０００８３）
摘要：以文献资料为素材，讨论了湖泊自生碳酸盐岩样品构成中岩性成分、采样点分布及数据量对样品氧碳同位素
相关性及其能否反映古湖泊氧碳同位素相关性影响，指出根据相关性分析古湖泊类型时，必须充分考察样品岩性成分
一致性、地质层位同一性、地质及地理分布合理性，着重考察样品数据量的充足性．综述了利用湖泊自生碳酸盐岩氧
碳同位素特征分析古湖泊类型的方法，提出“一氧、二碳、三相关、四综合”的基本分析程式．
关键词：自生碳酸盐岩；氧碳同位素；相关性；古湖泊类型分析
湖泊按闭塞程度可分为开放型与封闭型两种基本
类型及半开放一半封闭型．利用湖泊自生碳酸盐岩氧碳
同位素相关性判断湖泊闭塞程度和水化学性质，从而确
定湖泊类型，是古湖泊学研究重要的科学手段【ｌ 叫．
Ｔａｌｂｏｔ Ｍ．Ｒ等对现代不同类型湖泊研究结果表明，开放
型淡水湖泊与封闭型咸水、半咸水湖泊中原生碳酸盐
岩具有不同的 Ｏ、 ＢＣ组成和相关性（图１） ．该成果
已被一些学者推广应用，利用古湖泊自生碳酸盐岩氧碳
同位素相关性研究古湖泊类型【２， Ｊ．在分析过程中，个
别学者忽略了样品构成要素中岩性成分、采样点分布、
样品数据量对相关性分析结果的可能影响，因此有必要
强调其重要性．本文以文献中大量自生碳酸盐岩氧碳同
位素数据为素材，分析讨论样品构成对样品氧碳同位素
的相关性影响，及其能否真实反映古湖泊客观的氧碳同
位素，综述了利用湖泊自生碳酸盐岩氧碳同位素特征，
塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩碳氧稳定同位素地球化学特征
第３５卷第６期 成都理工大学学报（自然科学版） Ｖｏ１．３５ Ｎｏ．６ ２００８年１ ２月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＥＮＧＤＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｄｉｔｉｏｎ）Ｄｅｃ．２００８
［文章编号］１６７１—９７２７（２００８）０６—０７００—０５
塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩
碳氧稳定同位素地球化学特征
王安甲 初广震黄文辉 王 旭
（中国地质大学海相储层演化与汕气富集机理教育部重点实验室，北京１０００８３）
［摘要］中一下奥陶统碳酸盐岩储层是塔里木盆地塔中地区的主要油气产层。利用碳氧稳定 同位素的分布特征和变化规律，可分析影响碳酸盐岩沉积环境和戚岩作用的因素。中一下奥 陶统的碳酸盐岩可在垂向上把 Ｃ和 ”０值的变化趋势划分为三段，二者的变化趋势是一 致的。中 上奥陶统岩层碳氧稳定同位素比值明显下降，证明中一下奥陶统经历过一次短暂 的抬升暴露和随后的大面积海水加深淹没事件。海水淹没时期，大量Ｃ转到海水之中，海水 中沉淀出的碳酸盐岩的 。Ｃ值相对较低。 ［关键词］塔里木盆地；奥陶系；碳酸盐岩；碳同位素；氧同位素；地球化学特征 ［分类号］Ｐ６３２．７ ［文献标识码］Ａ
塔中地区在区域构造位置上属塔里木盆地中
央隆起中段的塔中低隆起，是塔里木油田的主要
采油区之一（图１）。碳氧同位素分析是古环境研
究中常用的一种手段，它在恢复水体的古温度和
古盐度以及研究沉积物成岩作用等方面已得到了 广泛应用ｌｌ卜ｌ３］。本文通过对塔里木盆地巴楚一
塔中地区奥陶系碳酸盐岩中碳氧稳定同位素的分
析，探讨了碳氧稳定同位素的变化特征以及影响 因素。巴楚一塔中地区奥陶系岩石类型主要为石
灰岩和白云岩两大类，及两者间过渡类型，采集样 品主要是区内露头的奥陶系中、下统的碳酸盐岩，
并对不同层位的２２个样品进行了碳氧锶稳定同
位素测定。
１ 沉积相及地层岩性
研究区的中、下奥陶统出露比较齐全，从老到
综合大洋钻探计划311航次沉积物中自生碳酸盐岩碳、氧稳定同位素特征
第２２卷第３期
２００８年６月 现代地质
ＧＥ０ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖ０Ｌ ２２ Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２００８
综合大洋钻探计划３ １１航次沉积物中自生
碳酸盐岩碳、氧稳定同位素特征
王晓芹 ，王家生 ’ ，魏 清 ，陈 祈 ，李 清 ，胡高伟 ，高钰涯 ’
（１．中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室，湖北武汉４３００７４；２．中国地质大学地球科学学院，湖北武汉４３００７４；
３．中国地质大学材料科学与化学工程学院，湖北武汉４３００７４）
摘要：为了探索水合物背景下沉积物中自生矿物响应，对采自综合大洋钻探计划（ＩＯＤＰ）３１１航次沉积物中自生碳酸盐
岩颗粒进行了矿物组成、形貌特征和碳、氧稳定同位素特征等研究。ｘ光粉晶衍射（ＸＲＤ）和扫描电镜（ＳＥＭ）结果显示
碳酸盐岩颗粒的主要矿物成分是铁白云石和方解石，呈多孔状结核和不规则状集合体产出。碳酸盐岩颗粒的碳稳定同
位素８１３ＣＰＤＢ低至一４１．５０％０，证实其碳源源自甲烷，其成因与甲烷厌氧氧化过程有关，印证了研究区存在海底甲烷渗漏
现象，是甲烷水合物赋存区重要的识别标志之一。碳酸盐岩颗粒的氧稳定同位素 ０ＰＤＢ总体上随着沉积物深度增加而
减小，可能指示沉积物的背景温度由下而上（从早到晚）逐渐降低。研究结果提供了现代海洋天然气水合物背景下沉积
物中自生碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素记录，对于寻找我国海域天然气水合物资源，探索地史时期古海洋沉积物中类
似的甲烷事件记录具有重要的理论和实践指导意义。
关键词：ＩＯＤＰ ３１１航次；沉积物；自生碳酸盐岩；碳、氧稳定同位素
中图分类号：Ｐ７３６．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８５２７（２００８）０３—０３９７—０５
Ｓｔａｂｌｅ Ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ Ｏｘｙｇｅｎ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｕｔｈｉｇｅｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎａｔｅｓ
ｉｎ Ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ＩＯＤＰ ３ １ １ Ｅｘｐｅｄｉｔｉｏｎ
碳酸盐团簇同位素
碳酸盐团簇同位素
摘要：
一、碳酸盐团簇同位素简介
1.碳酸盐团簇同位素的定义
2.碳酸盐团簇同位素的研究意义
二、碳酸盐团簇同位素的形成过程
1.碳酸盐的来源
2.团簇同位素的形成
三、碳酸盐团簇同位素的应用
1.地质学研究
2.古气候研究
3.其他应用领域
四、碳酸盐团簇同位素的研究现状与发展趋势
1.研究现状
2.发展趋势
正文：
碳酸盐团簇同位素是一类与碳酸盐相关的同位素，对研究地球化学过程、古气候演变等方面具有重要价值。本文将简要介绍碳酸盐团簇同位素的定义、形成过程、应用及研究现状与发展趋势。
碳酸盐团簇同位素主要来源于地球表层碳酸盐矿物，这些矿物在自然界中广泛分布，如海洋生物碳酸盐、陆地生物碳酸盐等。碳酸盐团簇同位素的研究意义在于，它们可以作为示踪剂，揭示地球表层碳酸盐的来源、迁移和转化过程。
碳酸盐团簇同位素的形成过程主要包括碳酸盐的来源和团簇同位素的形成。首先，大气中的二氧化碳通过生物、化学等过程进入水体，与水反应生成碳酸氢根离子。碳酸氢根离子进一步与钙、镁等阳离子结合，形成碳酸盐矿物。在这个过程中，一些同位素如碳 -13、氧 -18 等会优先与碳酸盐结合，形成团簇同位素。
碳酸盐团簇同位素在地质学、古气候学等领域具有广泛应用。例如，在地质学研究中，碳酸盐团簇同位素可以揭示岩石的成因、沉积环境等信息。在古气候学研究中，通过分析碳酸盐团簇同位素的变化，可以推测古气候条件的变化，如温度、湿度等。此外，碳酸盐团簇同位素还在生物学、环境科学等领域具有一定应用价值。
目前，碳酸盐团簇同位素的研究现状较为成熟，但仍存在诸多挑战和发展空间。例如，在数据处理与分析方面，现有方法仍存在一定局限性，需要进一步优化和改进。此外，为了更好地应用于实际问题，还需拓展碳酸盐团簇同位素的应用领域。
利用碳氧同位素识别碳酸盐岩层序界面
第１３卷第１９期２０１３年７月 １６７１—１８１５（２０１３）１９—５５７９—０７ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．１９ Ｊｕ１．２０１３ ＠２０１３ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
利用碳氧同位素识别碳酸盐岩层序界面
吴俊汪远征高志前
（中国地质大学（北京）能源学院，北京１０００８３）
摘要为更好地识别碳酸盐岩的层序界面，以周口店地区的马家沟组与本溪组、铁岭组与下马岭组两个不整合界面为例， 综合采用野外露头及岩性特征描述。采集不整合面附近岩样进行稳定碳氧同位素检测，得出马家沟组稳定同位素测定值８” Ｃ（ＰＤＢ）％。为一６．１９％ｏ一一０．６９％ｏ，８ Ｏ（ＰＤＢ）‰为一１０．５７％ｅ～一９．０８％ｅ，属浅海相沉积；铁岭组８”Ｃ（ＰＤＢ）％。为一２．４４％ｏ一
一０．６７％ｏ，８ Ｏ（ＰＤＢ）％。为一８．３９％。～一４．４７％ｏ，属潮间带沉积。将检测数据进行曲线拟合，证明与该地区沉积环境完全吻 合，借此可以识别其不整合面。故提出结合不整合剖面及其岩性组合变化，利用稳定碳氧同位素检测可作为识别碳酸盐岩层 序界面的另一种有效方法。 关键词碳酸盐岩 层序界面 碳氧同位素 不整合识别 中图法分类号Ｐ５９７．２； 文献标志码Ｂ
不整合是地壳浅层一种常见的地质现象，通常
是区域性地壳运动、海（或湖）平面升降或局部构造
作用的结果，反映了沉积环境的变化¨ Ｊ。广泛存
在的不整合界面通常在野外露头地质剖面、地震剖
面、测井曲线上表现为明显的变化特征。
露头资料具有直观性、可测性、完整性、精确
性、可检验性，露头识别的标志主要有土壤层或根
土层，颜色、岩性变化、陆表暴露等 Ｊ。通过那些地
层出露齐全、能连续追踪、易于观察的露头进行野
外露头踏勘、分层和丈量，由此收集层序边界的沉
积相标志，从而进行合理的层序界面的划分 。此
外运用测井资料分析，层序界面上下地层沉积物特
SY5238-91天然气中氢碳氧同位素制样方法
Ｓ丫
中华人民共和国石油天然气行业标准
ＳＹ ５２３８－９１
天然气中
氢碳氧同位素制样方法
１９９１－０７－１９发布１９９１－１１－０１实施
中华人民共和国能源部发布
中华人民共和国石油天然气行业标准
ＳＹ ５２３８－９１
天然气中氮碳氧同位素制样方法
主皿内容与使用范圈
本标准规定了天然气中氢、碳、氧稳定同位素制样程序。
本标准适用于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和二氧化碳组分的氢、碳、氧同位素制样方法。
２天然气中单种组分复、碳、妞同位紊制样
２１原理 将天然气样注入色谱柱分离，收集二氧化碳组分测量碳、氧同位素组成；或切割所需的一种烃注
入８５００Ｃ氧化铜炉，使其氧化成二氧化碳和水。其中的二氧化碳测量碳同位素组成；水用锌还原制成
氢气测量氢同位素组成。２．２仪器设备和材料
ａ．样品制备装置见图ｌ；
ｂ．样品管见ＳＹ ５２３７－９１《水中氢同位素分析方法锌还原封管法》中的图２ｓ
ｃ．钢瓶氧气：工业用，
ｄ．钢瓶氦气：９９．９９５呱；
ｅ．液氮。
气泡计工
图１天然气中单种组分制备氢碳同位素装置示意图
Ａ，－ＶＡ。一三通电磁阀，Ｖ －Ｖ。一真空活塞
中华人民共和国能派部１９９１－０７－１９批准１９９１－１１－０１实施
ＳＹ ５２３８－９１
图２天然气制备氢碳同位素样品综合真空装置示意图
Ａ， －Ａ，一三通电磁阀：Ｐ｝－Ｐ，一金属阀；ＨＰ，－ＨＰ．一高压阀，Ｖ，－－Ｖ，一真空活塞
２．３试荆 ａ． Ｐｏｒａｐａｋ Ｑ：直径０．１８－０．１５ｍｍｙ
ｂ．锌粒：分析纯，直径０．５－２．Ｏｍｍｔ
ｃ无水乙醇：化学纯。
２．４分析步蕊 制样流程见图１、图２。一
２．４．１粗化铜活化
调节氧气流量为３０ｍｌ／ｍｉｎ，氧化响炉升鑫黯６００免｛３０ｍｉｎ后海巍叙Ｖ８５００ＣＯａ９ａ
２．４２启动色谱仪
按色谱仪使用说明书操作。
２．４．３抽真空和充氮气
抽制样系统真空至２．５Ｐａ后，往制样系统通人拭气，调节拭气流量１５ｍ１／ｍｉｎ。冷９２套上液氮，
冷阱１套上无水乙醇冷液（－７５－－７００Ｃ ）。２．４．４分离组分
碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用
碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用
碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成在古气候和古海洋环境研究中具有广泛的应用。这些同位素可以为我们提供关于古代气候条件和海洋环境的重要信息。
碳同位素（C）：
碳同位素（尤其是δ¹³C）的变化可以用来追踪古代生物生产力的变化，因为生物生产力与碳同位素的分布密切相关。
δ¹³C还可以用来推断古代大气中CO₂的浓度，因为海洋碳酸盐岩的δ¹³C值与大气CO₂的δ¹³C值高度相关。
通过比较碳酸盐岩与同时期有机碳的δ¹³C值，可以评估古代海洋的氧化还原条件。
氧同位素（O）：
氧同位素（尤其是δ¹⁸O）的变化可以反映古代海水的温度，因为氧同位素的分馏与温度有关。
δ¹⁸O还可以用来研究古代冰川活动，因为冰川活动会影响全球海洋的δ¹⁸O值。
通过比较碳酸盐岩与同时期蒸发岩的δ¹⁸O值，可以评估古代海洋的盐度。
锶同位素（Sr）：
锶同位素（尤其是²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb）的变化可以用来示踪古代海水的来源，因为不同来源的海水具有不同的锶同位素组成。
锶同位素还可以用来评估古代海洋的氧化还原条件，因为锶同位素的分布与氧化还原条件有关。
总之，碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成为我们提供了丰富的信息，可以帮助我们理解古代气候和海洋环境的演变。然而，需要注意的是，同位素研究需要与其他地质、生物和地球化学证据相结合，才能得出更加准确和全面的结论。