非传统稳定同位素示踪深部物质的理论模型与应用

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作者 孙剑 《地球学报》 北大核心 2025年第2期429-437,共9页

近20年来,非传统稳定同位素体系迅速发展,在示踪地球深部物质组成、循环与演化方面显示出巨大的应用前景。尽管如此,如何应用同位素数据提取与解译深部信息,尚缺乏统一的数学理论模型。本文首先总结介绍非传统稳定同位素的基本性质与示... 近20年来,非传统稳定同位素体系迅速发展,在示踪地球深部物质组成、循环与演化方面显示出巨大的应用前景。尽管如此,如何应用同位素数据提取与解译深部信息,尚缺乏统一的数学理论模型。本文首先总结介绍非传统稳定同位素的基本性质与示踪潜力。在此基础上,初步提出一个公式化的示踪理论模型。该模型考虑源区物质同位素组成和高温过程的同位素分馏,变量包括:初始地幔的同位素组成、再循环物质加入、地幔交代过程、源区矿物组成、部分熔融的氧逸度条件、部分熔融的温度压力条件、岩浆演化过程、岩浆期后过程等。通过计算各变量造成的同位素分馏大小、确定主要控制变量,有望定量化提取深部物质组成和岩浆过程信息,为定量化模拟计算奠定基础;最后以Mg、Zn和Ca同位素示踪地幔中再循环地表碳酸盐为例,介绍了该模型的应用方法。 展开更多

关键词 非传统稳定同位素 深部物质示踪 再循环碳酸盐 玄武岩 火成碳酸岩

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非传统稳定同位素平衡分馏的高温高压实验研究进展

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作者 张川 李琼 杜蔚 《矿物岩石地球化学通报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1142-1159,I0003,共19页

过去二十多年,多接收电感耦合等离子体质谱技术(MC-ICP-MS)和相关化学纯化方法取得重要突破,使得高精度分析同位素的微小分馏成为可能。这一技术的进步极大地推动了非传统稳定同位素在环境科学、地球科学和行星科学领域的应用。同时,在... 过去二十多年,多接收电感耦合等离子体质谱技术(MC-ICP-MS)和相关化学纯化方法取得重要突破,使得高精度分析同位素的微小分馏成为可能。这一技术的进步极大地推动了非传统稳定同位素在环境科学、地球科学和行星科学领域的应用。同时,在不同温度和压力条件下(模拟地球和其他行星的内部环境)开展的同位素分馏实验,可以为研究人员提供同位素分馏机制的直接观察数据,故而同位素高温高压实验研究受到越来越多的重视。本文介绍了非传统同位素高温高压实验常用的装置,以及用于判断实验产物中的同位素平衡状态的方法,并对铁、硅、铬、镍、钒等同位素在高温高压实验领域的研究成果进行了梳理,以期为相关研究提供更多的参考。 展开更多

关键词 高温高压实验 非传统稳定同位素 铁同位素 硅同位素 铬同位素 镍同位素 钒同位素

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非传统稳定同位素地球化学的创建与发展 被引量：81

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作者 朱祥坤 王跃 +4 位作者 闫斌 李津 董爱国 李志红 孙剑 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期651-688,共38页

本世纪的第一个十年见证了非传统稳定同位素地球化学的诞生和快速发展。该领域在过去十年的开创性工作可归纳为测试方法研发、分布范围调查、分馏过程与机理研究和应用潜力探索等方面。本文在历史回顾的基础上,以镁、铁、铜、锌、钼等... 本世纪的第一个十年见证了非传统稳定同位素地球化学的诞生和快速发展。该领域在过去十年的开创性工作可归纳为测试方法研发、分布范围调查、分馏过程与机理研究和应用潜力探索等方面。本文在历史回顾的基础上,以镁、铁、铜、锌、钼等同位素为例,从后三个方面对这一分支学科进行了简介。 展开更多

关键词 非传统稳定同位素 镁同位素 铁同位素 铜同位素 锌同位素 钼同位素

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近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展 被引量：24

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作者 韦刚健 黄方 +4 位作者 马金龙 邓文峰 于慧敏 康晋霆 陈雪霏 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-44,共44页

非传统稳定同位素是过去十年国际上地球化学学科发展非常迅猛的方向,我国科研人员也以自主创新的方式参与到这一前沿研究的大潮中,研究队伍不断扩大,已成为这一学科方向的重要研究力量。本文回顾了过去十年(2010—2020)我国非传统稳定... 非传统稳定同位素是过去十年国际上地球化学学科发展非常迅猛的方向,我国科研人员也以自主创新的方式参与到这一前沿研究的大潮中,研究队伍不断扩大,已成为这一学科方向的重要研究力量。本文回顾了过去十年(2010—2020)我国非传统稳定同位素分析技术研发方面的进展,同时对一些重要研究方向的代表性应用研究成果进行了总结。在分析技术方面,我国主要的相关实验室对众多非传统稳定同位素体系的高精度测试技术进行了探索,开拓了一些具备国际先进甚至领先水准的分析技术方法;在应用研究方面,不同的研究团队侧重于各自关注的研究领域和同位素体系,发展进程有所差别,但总体上处于蓬勃发展阶段,上升势头迅猛。有理由相信未来我国的非传统稳定同位素地球化学仍会继续快速发展,技术上会对已有的方法优化提高,并不断开拓新的体系,应用研究上将更深入探索地质、环境过程中的分馏机制,同时将在地球科学的相关研究领域得到更广泛的应用。 展开更多

关键词 非传统稳定同位素 分析技术 应用研究 研究进展

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高温下非传统稳定同位素分馏 被引量：19

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作者 黄方 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期365-382,共18页

过去十几年来,非传统稳定同位素地球化学在高温地质过程的研究中取得了的重大进展。多接收诱导耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)的应用引发了稳定同位素分析方法的重大突破,使得精确测定重元素的同位素比值成为可能。本文总结了以Li、Fe和Mg... 过去十几年来,非传统稳定同位素地球化学在高温地质过程的研究中取得了的重大进展。多接收诱导耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)的应用引发了稳定同位素分析方法的重大突破,使得精确测定重元素的同位素比值成为可能。本文总结了以Li、Fe和Mg同位素为代表的非传统稳定同位素在岩石地球化学研究中的应用。Li同位素目前被广泛地用于地幔地球化学、俯冲带物质再循环和变质作用的研究中,可以用来示踪岩浆的源区性质和扩散等动力学过程。不同价态的Fe在矿物熔体相之间的分配可以产生Fe同位素分馏,可以发生在地幔交代、部分熔融、分离结晶等过程中。岩浆岩的Mg同位素则大致反映其源区的特征,地幔的Mg同位素组成比较均一,这为研究低温地球化学过程中Mg同位素的分馏提供一个均一的背景。此外,Cl,Si,Cu,Ca,U等等同位素体系也具有广阔的应用前景。对同位素分馏机制的实验研究和理论模拟为理解非传统稳定同位素数据提供了必要的指导。实验表明,高温下具有不同的迁移速度的轻、重同位素可以产生显著的动力学同位素分馏,这一分馏可以在化学扩散、蒸发和凝华等过程中发生;同位素在矿物和熔体以及流体相中化学环境的差异使得不同相之间可以发生平衡分馏。而最近的硅酸盐岩浆的热扩散和热迁移实验则揭示了一种"新"的岩浆分异和同位素分馏机制。沿着温度梯度,硅酸盐岩浆可以发生显著的元素和同位素分异,湿的安山岩可以通过这种方式演变成花岗质成分,因此这个过程可能对陆壳的产生和演化有重大影响。如果温度梯度在岩浆作用中能长期存在,热扩散就可以产生稳定同位素的分馏,这一机制有别于传统的平衡和动力学同位素分馏。而多个稳定同位素体系的正相关关系是示踪热迁移过程的最有力证据。在热扩散过程中,流体承载的物质的浓度和它的索瑞系数有关。但是这个系数对体系的很多参数非常敏感,变化极大,因此对热扩散效应的研究产生极大的困难。对热扩散实验的镁、钙和铁同位素测量表明,同位素比值的变化与体系的化学组成以及总温度无关,只和温度变化的幅度有关,这意味着即使元素的索瑞系数变化多端,某一元素的同位素之间的索瑞系数的差别总为常数。这一发现有助于简化对热扩散和索瑞系数这一基础物理问题的研究。 展开更多

关键词 非传统稳定同位素 多接收诱导耦合等离子体质谱 岩浆作用 同位素分馏 热扩散 热迁移 索瑞系数

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传统稳定同位素技术在环境科学领域的应用及研究进展 被引量：12

6

作者 王万洁 侯兴旺 +1 位作者 刘稷燕 江桂斌 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3640-3650,共11页

本文回顾了同位素技术的发展历史、简介了传统稳定同位素技术的应用原理与主要分析仪器.重点介绍了传统稳定同位素技术在污染物溯源、识别转化历程和指示反应程度,以及重建古环境信息,构建生态系统营养结构和探索生态物质循环等环境科... 本文回顾了同位素技术的发展历史、简介了传统稳定同位素技术的应用原理与主要分析仪器.重点介绍了传统稳定同位素技术在污染物溯源、识别转化历程和指示反应程度,以及重建古环境信息,构建生态系统营养结构和探索生态物质循环等环境科学领域的应用与最新研究进展,提出了当前传统稳定同位素技术面临的挑战并对未来的发展方向进行了展望. 展开更多

关键词 传统稳定同位素技术 污染物溯源 示踪技术 环境信息构建 环境应用

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非传统稳定同位素在土壤重金属源解析方面的应用 被引量：2

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作者 李葳 易甜 姚晶晶 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2022年第4期75-79,共5页

随着工业发展,土壤中累积的重金属对人类产生健康威胁。在全面评估土壤重金属污染的情况下,通过非传统稳定同位素测量可以对其来源进行有效解析。鉴于这一新兴领域的快速发展,对非传统稳定同位素在土壤重金属源解析中的作用进行了阐述... 随着工业发展,土壤中累积的重金属对人类产生健康威胁。在全面评估土壤重金属污染的情况下,通过非传统稳定同位素测量可以对其来源进行有效解析。鉴于这一新兴领域的快速发展,对非传统稳定同位素在土壤重金属源解析中的作用进行了阐述。在此基础上,提出了现有的问题和展望,为土壤重金属污染源解析理论、技术的研究与应用提供借鉴,推进土壤重金属污染防控的建立与完善。 展开更多

关键词 重金属 非传统稳定同位素 源解析 同位素示踪法

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蒸发岩非传统稳定同位素研究综述 被引量：2

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作者 夏芝广 胡忠亚 +2 位作者 刘传 魏海珍 李伟强 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期29-45,共17页

蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸... 蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸发岩矿物所记录的环境变化。一些矿物、元素及同位素指标可用于解决这些问题,其中稳定同位素对于示踪蒸发岩的物质来源与形成过程具有不可替代的作用。近20年来,非传统稳定同位素地球化学获得快速发展,并在蒸发岩研究中获得成功应用,这些同位素体系包括阴离子元素B、Cl和Br,以及阳离子元素Mg、K和Ca。本文综述了多个非传统稳定同位素在蒸发岩领域的研究,主要包括:蒸发岩矿物与溶液之间的同位素分馏系数、蒸发岩的同位素信息重建古海水同位素组成及示踪蒸发岩成因和时代等。 展开更多

关键词 蒸发岩 卤水 古海水 非传统稳定同位素 同位素分馏 示踪

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全球不同构造环境蛇纹岩全岩和矿物微量元素组成及非传统稳定同位素(Fe-Zn-Cu同位素)特征

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作者 杨凯 戴紧根 +2 位作者 沈洁 张文仓 赵玲玲 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4149-4166,共18页

蛇纹岩对地球深部和浅部的元素循环以及氧化还原状态调节具有非常重要的作用。蛇纹岩中的流体活动性元素(fluid-mobile element,FME)是揭示地幔岩石水化、脱水以及元素循环的关键。本文系统收集和分析了前人报道的不同构造环境的蛇纹岩... 蛇纹岩对地球深部和浅部的元素循环以及氧化还原状态调节具有非常重要的作用。蛇纹岩中的流体活动性元素(fluid-mobile element,FME)是揭示地幔岩石水化、脱水以及元素循环的关键。本文系统收集和分析了前人报道的不同构造环境的蛇纹岩矿物化学、全岩微量元素和非传统稳定同位素(Fe、Zn、Cu)的组成特征,试图从多个角度总结蛇纹岩脱水过程的元素迁移规律及流体性质。蛇纹岩主要矿物蛇纹石微量元素含量具有以下主要特征:①不同变质程度的蛇纹岩中的蛇纹石既包含轻稀土元素(light rare earth element,LREE)富集,又包含LREE亏损的特征;②纤蛇纹石的REE和微量元素分布在利蛇纹石和叶蛇纹石的范围内,利蛇纹石重稀土元素(heavy rare earth element,HREE)整体上略高于叶蛇纹石且更加富集FME;③通过中度不相容元素与REE含量相结合,能够较好地区分橄榄石和辉石蛇纹石化所形成的蛇纹石,即辉石形成的蛇纹石富集相容元素(如Sc、Zn、Cr、Y和Ti等)并具有较高的HREE,而橄榄石形成的蛇纹石则表现为平坦且整体较低的REE分布型式。在蛇纹岩全岩微量元素和稀土元素(rare earth element,REE)含量方面,不同构造环境的蛇纹岩具有较大范围的重叠,但也有一定的差异:①慢速扩张的印度洋中脊蛇纹岩REE和微量元素含量要整体高于快速扩张的大西洋中脊和太平洋中脊的蛇纹岩;②马里亚纳蛇纹岩泥相比于蛇纹岩和蛇纹石化纯橄岩具有更高的REE和微量元素,而蛇纹石化纯橄岩相比于蛇纹岩则具有相对低的REE及流体不活动性元素含量。因此,利用微量元素的含量在区分不同环境的蛇纹岩方面存在一定的困难。但是,碱金属元素与U元素含量及其相应的比值,则可以较明显区分出大洋蛇纹岩和弧前蛇纹岩。目前已发表的蛇纹岩Fe、Zn、Cu同位素数据表明:①蛇绿岩中的蛇纹岩Fe和Zn同位素的分馏与其变质程度密切相关。蛇纹岩在进变质过程中δ56Fe值与Fe^(3+)/ΣFe值呈负相关,而Zn含量和δ66Zn值则呈现正相关,表明蛇纹岩变质脱水能够释放氧化性流体;②与橄榄岩相比,蛇纹岩具有明显低的δ65 Cu值,表明橄榄岩蛇纹石化过程中存在氧化性流体的加入。蛇纹岩Fe、Zn、Cu同位素在示踪流体性质和氧化还原状态方面有很大潜力,对壳幔系统的化学循环具有重要意义。 展开更多

关键词 蛇纹岩 元素循环 微量元素 非传统稳定同位素

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镁同位素地球化学研究新进展及其应用 被引量：30

10

作者 柯珊 刘盛遨 +2 位作者 李王晔 杨蔚 滕方振 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期383-397,共15页

作为一种新兴的地质示踪剂,Mg同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。Mg同位素地球化学研究已取得了巨大的进展,近期研究工作主要包括两个方面。首先,调查了地球各主要储库和陨石的Mg同位素组成特征,结果表明陨石和地球地幔具有均一并... 作为一种新兴的地质示踪剂,Mg同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。Mg同位素地球化学研究已取得了巨大的进展,近期研究工作主要包括两个方面。首先,调查了地球各主要储库和陨石的Mg同位素组成特征,结果表明陨石和地球地幔具有均一并且相似的Mg同位素组成,平均δ26Mg值分别为-0.28±0.06‰和-0.25±0.07‰;相反,上地壳和水圈的Mg同位素组成很不均一,δ26Mg值变化范围分别为-4.84‰～+0.92‰和-2.93‰～+1.13‰。其次,对一些地质和物理化学过程中Mg同位素的分馏行为进行研究,结果表明:(1)地表风化作用可以造成大的Mg同位素分馏,导致重Mg同位素残留在风化产物中而轻Mg同位素进入水圈;(2)岩浆分异过程中Mg同位素平衡分馏很小;(3)高温化学扩散和热扩散过程中Mg同位素会发生显著的动力学分馏。基于这些研究成果,Mg同位素体系已经被初步应用于示踪早期地球形成和壳内物质再循环等过程,并有望在不久的将来应用于示踪大陆地壳的化学演化和地质温度计等研究领域。 展开更多

关键词 MG同位素 非传统稳定同位素 同位素分馏

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锑的地球化学行为以及锑同位素研究进展 被引量：17

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作者 孟郁苗 胡瑞忠 +2 位作者 高剑峰 毕献武 黄小文 《岩矿测试》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期339-348,共10页

锑被广泛用于生产各种阻燃剂、玻璃、橡胶、颜料、陶瓷、半导体原件等。锑在火成岩中属于分散元素,但可以富集在沉积岩中（如深海黏土、页岩及碎屑岩）。锑常出现在与辉长质深成岩有关的岩浆硫化物矿床、与花岗岩有关的硫化物矿床、碎屑... 锑被广泛用于生产各种阻燃剂、玻璃、橡胶、颜料、陶瓷、半导体原件等。锑在火成岩中属于分散元素,但可以富集在沉积岩中（如深海黏土、页岩及碎屑岩）。锑常出现在与辉长质深成岩有关的岩浆硫化物矿床、与花岗岩有关的硫化物矿床、碎屑岩-碳酸岩赋矿的钨-锑-汞层控矿床及热液铅锌矿床中。目前高精度锑同位素的分析测试方法已基本成熟,即酸溶、阳离子树脂交换柱结合硫醇棉纤维法或阴阳离子交换柱法分离富集锑、氢化物发生器MC-ICP-MS测定锑同位素。仪器的质量歧视校正通常采用标样-样品匹配法、In内标法和Sn内标法。不同地质储库端元的锑同位素组成变化较大（达18‰）,海水为-3.7‰,硅酸岩为0.9‰-2.9‰,硫化物（辉锑矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿）为-1.9‰-16.9‰。且来自不同国家的辉锑矿具有不同的锑同位素组成,不同产地玻璃的锑同位素组成也不同。锑同位素在氧化还原过程（或硫化物沉淀）和无机吸附过程会发生明显分馏,分别达-9‰和-4‰。因此,锑同位素有可能作为一种灵敏的地球化学示踪剂,对示踪成矿物质来源、刻画与氧化还原等过程有关的成矿过程和探讨矿床形成机理、矿区重金属锑污染的治理以及考古等方面具有重要指示作用。 展开更多

关键词 锑同位素 地球化学 非传统稳定同位素 同位素分馏

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高温地质过程镍同位素地球化学研究进展 被引量：3

12

作者 段庆 陈列锰 +1 位作者 周生华 康健 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期914-930,共17页

镍(Ni)具有独特的地球化学性质,其同位素在示踪早期地球的演化、大氧化事件、雪球地球、生物大灭绝、岩浆硫化物矿床成矿作用等方面显示出重要的潜力。本文系统综述了当前高温地质过程Ni同位素研究进展。已有研究初步查明了不同地质储库... 镍(Ni)具有独特的地球化学性质,其同位素在示踪早期地球的演化、大氧化事件、雪球地球、生物大灭绝、岩浆硫化物矿床成矿作用等方面显示出重要的潜力。本文系统综述了当前高温地质过程Ni同位素研究进展。已有研究初步查明了不同地质储库的Ni同位素变化范围。基于已发表的地幔橄榄岩、MORB、OIB和科马提岩的Ni同位素数据,估算全硅酸盐地球(Bulk Silicate Earth, BSE)的δ60NiBSE均值为0.10‰±0.18‰(2SD,n=179)。根据上述已有的Ni同位素数据,并结合实验岩石学和模拟计算,发现:(1)核幔分异过程不会产生可分辨的Ni同位素分馏;(2)地幔部分熔融和玄武质岩浆结晶分异过程不会产生显著的Ni同位素分馏;(3)地幔的Ni同位素组成明显不均一,可能与地幔交代和再循环物质加入相关;(4)岩浆硫化物熔离和分离结晶可能是导致Ni同位素分馏的重要过程。本文最后介绍了最新的Ni同位素研究实例,并尝试指出研究中存在的科学问题和探讨未来的发展前景。 展开更多

关键词 镍同位素 非传统稳定同位素 同位素质量分馏 地球化学示踪 研究进展

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硼同位素分析测试技术研究进展 被引量：6

13

作者 冯林秀 李正辉 +3 位作者 曹秋香 田世洪 黄文夏 王田 《岩矿测试》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期16-38,共23页

硼(B)是一个质量较轻的流体活动性元素。它有2个稳定同位素:10B和11B,两者之间相对质量差较大,导致自然界显著的硼同位素分馏。因此,硼同位素作为强有力的非传统稳定同位素示踪工具,在化学、环境、生物、地球及行星科学等研究领域具有... 硼(B)是一个质量较轻的流体活动性元素。它有2个稳定同位素:10B和11B,两者之间相对质量差较大,导致自然界显著的硼同位素分馏。因此,硼同位素作为强有力的非传统稳定同位素示踪工具,在化学、环境、生物、地球及行星科学等研究领域具有广泛的应用。近二十年来,国内外硼同位素分析测试技术不断改进并取得了诸多重要进展。然而,获取高质量硼同位素数据,在样品消解、分离纯化以及质谱测试三个主要环节中仍然存在很多挑战。因为硼具有易挥发性及其在不同pH值环境中因配位不同导致同位素分馏,样品消解和分离纯化对硼同位素准确测量有很大影响。样品消解法主要有高温水解法、酸溶法、碱熔法和灰化法,其中酸溶法与碱熔法是最常用的方法。分离纯化法主要包括离子交换法、硼酸甲酯蒸馏法和微升华法。这些样品前处理方法各有利弊。质谱测试方法主要有两类:一类是溶液法,即热电离质谱法(TIMS)或多接收电感耦合等离子体质谱法(MC-ICP-MS);另一类是微区原位分析法,即二次离子质谱法(SIMS)或激光剥蚀法(LA)-MC-ICP-MS。不同的测试方法对样品前处理要求不同:溶液法要求去除基质;微区原位分析法要求样品与标样的成分匹配。这些测试方法也存在不同技术挑战:TIMS分析过程中容易产生同位素分馏。而SIMS和LA-MC-ICP-MS分析过程中存在缺少标准样品、样品表面污染、低含量样品精度有限及高含量样品重现性差等问题。基于MC-ICP-MS测量低含量样品中硼同位素的独特优势,本文深入探讨了基体效应、记忆效应和质量歧视效应三方面的现存挑战,通过梳理文献和数据对比,在总结现有硼同位素地球化学研究方法的基础上提出一些分析测试技术发展方向的建议。 展开更多

关键词 硼同位素 非传统稳定同位素 消解 纯化 TIMS MC-ICP-MS SIMS

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镁同位素示踪表生地质过程的原理及应用 被引量：7

14

作者 黄康俊 滕方振 +4 位作者 沈冰 马龙 张宏宇 张攀 王琦 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期213-234,共22页

镁(Mg)是流体活动性元素及生物必需元素,广泛参与地球表层圈层所涉及的物理、化学和生物过程。最近二十年发展起来的镁稳定同位素技术为研究表生地质过程中Mg的迁移转化过程,以及相应的生态环境效应提供了新的视野。利用镁同位素在全球... 镁(Mg)是流体活动性元素及生物必需元素,广泛参与地球表层圈层所涉及的物理、化学和生物过程。最近二十年发展起来的镁稳定同位素技术为研究表生地质过程中Mg的迁移转化过程,以及相应的生态环境效应提供了新的视野。利用镁同位素在全球物质迁移与循环过程中的同位素分馏效应来示踪表生地球化学过程,对于理解生物地球化学循环、全球碳循环和气候变化等具有重要的科学意义。本文系统介绍了镁同位素分析测试技术、表生地质过程镁同位素分馏机理、镁同位素示踪表生地质过程的研究进展及其存在的问题,并对其潜在的发展方向进行了展望,以期对镁同位素体系的未来研究提供借鉴。 展开更多

关键词 镁同位素 非传统稳定同位素 大陆风化 碳循环 地球宜居性

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河流Mg同位素示踪流域化学风化研究进展

15

作者 王若雯 高全洲 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2023年第4期953-965,共13页

河流Mg同位素体系示踪大陆化学风化过程的潜力近年来受到重视。通过总结Mg同位素在流域地表过程中的地球化学行为,发现河流Mg主要来源于矿物化学风化、大气降水、地下水以及植物残骸。全球主要径流Mg同位素组成呈现较大的变异性,仅用流... 河流Mg同位素体系示踪大陆化学风化过程的潜力近年来受到重视。通过总结Mg同位素在流域地表过程中的地球化学行为,发现河流Mg主要来源于矿物化学风化、大气降水、地下水以及植物残骸。全球主要径流Mg同位素组成呈现较大的变异性,仅用流域Mg储库的保守混合难以完全解释,因为大陆化学风化过程中基岩的差异风化和Mg同位素分馏是河水Mg同位素组成的重要影响因素。影响河水Mg同位素组成的主要分馏过程包括原生矿物分解、次生矿物形成、可交换态的吸附-解吸以及植物吸收和残体释放等过程。目前对河流Mg同位素体系的一级控制过程仍了解不多。在全球尺度下,大型河流Mg同位素组成与碳酸盐矿物的化学风化强度成显著相关关系。此外,Mg-Sr、Mg-Li、Mg-Ca以及Mg-O等多同位素体系也为地表环境演变研究提供了有力的示踪工具。今后应加强对流域关键过程Mg同位素分馏因子、特殊化学风化类型、多同位素耦合联用以及Mg同位素定量示踪的探讨,推动河流Mg同位素在示踪流域化学风化研究中的应用。 展开更多

关键词 MG同位素 非传统稳定同位素 分馏 化学风化 碳循环 地球化学 示踪应用 河流

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环境地球化学研究近十年若干新进展 被引量：10

16

作者 冯新斌 曹晓斌 +7 位作者 付学吾 洪冰 关晖 李平 王敬富 王仕禄 张干 赵时真 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期253-289,共37页

环境地球化学学科在中国生态文明和美丽中国建设、国际环境公约履约及过去全球变化研究中发挥着越来越大的作用。本文简要回顾了中国过去十年在环境地球化学领域的部分研究进展,介绍了汞、持久性有机污染物和其他重金属污染物长距离传... 环境地球化学学科在中国生态文明和美丽中国建设、国际环境公约履约及过去全球变化研究中发挥着越来越大的作用。本文简要回顾了中国过去十年在环境地球化学领域的部分研究进展,介绍了汞、持久性有机污染物和其他重金属污染物长距离传输研究进展;总结了汞、镉、锑、铊等非传统稳定同位素在地表生物地球化学循环过程中的同位素分馏规律及污染来源和环境过程示踪方面的研究进展;回顾了传统稳定同位素地球化学与污染示踪及过去全球变化方面的研究进展。指出了以上研究方向还存在的问题及未来研究方向。 展开更多

关键词 长距离传输 重金属 持久性有机污染物 传统稳定同位素 全球变化 非传统稳定同位素

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新世纪十年地幔地球化学研究进展 被引量：12

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作者 周新华 张宏福 +5 位作者 郑建平 夏群科 刘勇胜 汤艳杰 黄方 刘传周 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期379-391,共13页

本文在简要回顾上世纪地幔地球化学学科形成历史及新世纪十年地幔地球化学研究重大进展基础上,着重概述了我国相关领域的研究进展。重点对地球深部理论研究与途径探讨,大陆岩石圈地幔研究,地幔熔/流体与地幔交代作用,地球深部中水的存... 本文在简要回顾上世纪地幔地球化学学科形成历史及新世纪十年地幔地球化学研究重大进展基础上,着重概述了我国相关领域的研究进展。重点对地球深部理论研究与途径探讨,大陆岩石圈地幔研究,地幔熔/流体与地幔交代作用,地球深部中水的存在及其地质意义,非传统稳定同位素在地球深部研究中应用,地幔体系Re-Os同位素应用,地幔地球化学数据库应用等方面的研究进展逐一作了讨论。重点讨论了各领域研究理论与实验方法的进展,及其在地幔研究中的应用;进而将对当前研究中的存在问题进行剖析并对今后十年的重要研究方向作一展望。 展开更多

关键词 地幔地球化学 大陆岩石圈地幔 地幔流体熔体 地球深部水 非传统稳定同位素 RE-OS同位素体系 地球化学数据库

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硅酸盐化学风化强度评估的沉积物指标与方法研究进展 被引量：16

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作者 傅寒晶 简星 梁杭海 《古地理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1192-1209,共18页

风化作用是源-汇沉积体系中的重要环节,气候、构造、地形、植被和岩性在不同程度上控制着地表硅酸盐化学风化,量化硅酸盐化学风化强度有助于开展全球性的实例研究对比。本研究归纳总结了基于碎屑沉积物的化学风化强度指标,包括岩石学和... 风化作用是源-汇沉积体系中的重要环节,气候、构造、地形、植被和岩性在不同程度上控制着地表硅酸盐化学风化,量化硅酸盐化学风化强度有助于开展全球性的实例研究对比。本研究归纳总结了基于碎屑沉积物的化学风化强度指标,包括岩石学和矿物学指标、元素地球化学指标和非传统稳定同位素指标,并指出了指标在应用中存在的问题。这些指标中:砂质沉积物骨架颗粒组成、粉砂级碎屑的矿物组成和矿物表面结构特征从矿物组成和结构上直观地反映了化学风化强度,运用不多但值得关注;黏土矿物组合和主微量元素指标如CIA、Rb/Sr、α^(AlE)等在实例研究中运用广泛,同时也显现出易受物源和水动力分选影响等弊端;新近开发的利用锂、硼、钾、镁、硅等同位素示踪化学风化强度的方法具有广阔的应用前景,同位素的分馏机理有待完善。源-汇体系中的其他过程如物源供给、水动力分选、成岩作用、再旋回作用、成土作用、物理淋滤和生物利用等会影响化学风化指标的使用效果,通过多指标的综合运用和相互验证,可以有效提升化学风化强度评估的准确性。 展开更多

关键词 化学风化强度 地球化学 岩石学 矿物学 非传统稳定同位素

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特约主编致读者

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作者 黄方 黄建 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期I0001-I0001,共1页

分析仪器和技术的进步可以推动科学研究的巨大突破。自从多接收等离子体质谱仪(MC-ICPMS)和新一代热电离质谱仪(TRITON)得到广泛应用以来,人们可以对元素周期表中大量的稳定同位素体系进行精确测量。有别于传统的H、C、N、O、S等可以用... 分析仪器和技术的进步可以推动科学研究的巨大突破。自从多接收等离子体质谱仪(MC-ICPMS)和新一代热电离质谱仪(TRITON)得到广泛应用以来,人们可以对元素周期表中大量的稳定同位素体系进行精确测量。有别于传统的H、C、N、O、S等可以用气体质谱仪测量的同位素,这些新的同位素被称为非传统稳定同位素,又因为它们大多是金属元素(除了Si、Se和Te),也被称为金属稳定同位素。非传统稳定同位素地球化学是20世纪以来地球化学领域最具活力的方向,为研究重大地球科学问题带来了全新的视野和手段,是地球化学学科发展的一次战略机遇。国际上该领域发展很快,竞争激烈,成果倍出;我国开展相关研究的科研机构越来越多,学术影响力也越来越大。 展开更多

关键词 非传统稳定同位素 地球科学 热电离质谱 同位素体系 多接收等离子体质谱 科研机构 元素周期表 分析仪器

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