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同位素地球化学与地球系统圈层相互作用和全球变化研究
被引量：
1
1
作者
陈玖斌
郑旺
+5 位作者
刘羿
孙若愚
袁玮
孟梅
蔡虹明
刘丛强
《地学前缘》
北大核心
2025年第3期137-155,共19页
地球系统是由地质圈、生物圈和人类圈构成的一个有机整体,研究这一复杂系统各圈层内部和圈层之间的物质能量交换及其动力学机制是地球系统科学研究的核心内容。圈层之间的物质能量交换主要受控于水和主微量元素生物地球化学循环。因此,...
地球系统是由地质圈、生物圈和人类圈构成的一个有机整体,研究这一复杂系统各圈层内部和圈层之间的物质能量交换及其动力学机制是地球系统科学研究的核心内容。圈层之间的物质能量交换主要受控于水和主微量元素生物地球化学循环。因此,元素的生物地球化学循环是联系地球系统各圈层的物质基础和制约或影响全球变化的关键机制。此外,在社会经济高速发展背景下,人类活动正深刻改变着元素生物地球化学循环,使地球系统发生前所未有的变化。如何精准刻画元素生物地球化学循环、揭示其动力学机制、预测其未来演变趋势及其对生态系统的影响,已成为地球系统科学前沿研究任务和面临的根本挑战。而同位素可有效追踪物质的跨圈层迁移转化和生物地球化学循环,在圈层相互作用和全球变化研究中发挥着不可替代的作用。本文回顾了近年来传统和非传统稳定同位素在示踪圈层相互作用和全球变化方面的研究现状,总结了地球系统各圈层典型同位素组成分布,阐述了圈层界面过程同位素分馏机制,追踪了人类活动对地球环境-生态系统的影响,梳理了地球系统科学框架下同位素地球化学研究面临的挑战和前沿科学问题。未来,应该在进一步完善同位素地球化学方法和理论基础上,在地球系统框架下开展同位素与地理学、生态学、分子生物学、地球系统模拟、人工智能和大数据等前沿领域交叉融合研究,完善示踪复杂地球系统多圈层、多过程、多要素耦合条件下元素生物地球化学循环的同位素分馏理论框架,突破原有应用范式,获得对圈层相互作用、人类活动与全球变化、环境与生命协同演化等领域前沿科学问题的创新认知。
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关键词
同位素
地球化学
同位素分馏机制
地球系统科学
生物地球化学循环
圈层相互作用
全球变化
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职称材料
铈同位素研究进展
2
作者
马钰涵
张洪杰
+1 位作者
樊海峰
高剑峰
《矿物学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期284-294,共11页
铈作为一种重要的稀土元素,广泛存在于各种地质储库,并参与到成岩成矿作用。铈是少数具有可变价态(Ce^(3+),Ce^(4+))的稀土元素,由此导致的铈异常被广泛应用于示踪氧化还原条件变化。随着质谱技术的不断发展,铈同位素的高精度测量得以实...
铈作为一种重要的稀土元素,广泛存在于各种地质储库,并参与到成岩成矿作用。铈是少数具有可变价态(Ce^(3+),Ce^(4+))的稀土元素,由此导致的铈异常被广泛应用于示踪氧化还原条件变化。随着质谱技术的不断发展,铈同位素的高精度测量得以实现,并在地质测年、示踪氧化还原状态等方面取得了重要进展。本文在前人研究的基础上,对铈同位素的测试方法进行了小结。铈同位素测试主要利用热电离质谱(TIMS)和多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)完成,测试精度最高可达到0.02‰(2SD)。随后结合最新的研究成果,较全面的总结了铈同位素在不同地质储库(如天体、海洋等)中的组成特征以及不同环境条件下(如低温、不同pH值等)的分馏机制,指出铈同位素在不同温度体系下的分馏机制仍然缺少模拟实验的验证和理论计算的支持。最后梳理了铈同位素在示踪物质来源、沉积环境以及地质测年等方面的应用,显示了铈同位素具有较大的应用潜力。
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关键词
铈
同位素
质谱法
地质储库
同位素分馏机制
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职称材料
题名
同位素地球化学与地球系统圈层相互作用和全球变化研究
被引量：
1
1
作者
陈玖斌
郑旺
刘羿
孙若愚
袁玮
孟梅
蔡虹明
刘丛强
机构
天津大学地球系统科学学院同位素前沿科学研究中心
出处
《地学前缘》
北大核心
2025年第3期137-155,共19页
基金
国家自然科学基金项目(42421003,42293262)。
文摘
地球系统是由地质圈、生物圈和人类圈构成的一个有机整体,研究这一复杂系统各圈层内部和圈层之间的物质能量交换及其动力学机制是地球系统科学研究的核心内容。圈层之间的物质能量交换主要受控于水和主微量元素生物地球化学循环。因此,元素的生物地球化学循环是联系地球系统各圈层的物质基础和制约或影响全球变化的关键机制。此外,在社会经济高速发展背景下,人类活动正深刻改变着元素生物地球化学循环,使地球系统发生前所未有的变化。如何精准刻画元素生物地球化学循环、揭示其动力学机制、预测其未来演变趋势及其对生态系统的影响,已成为地球系统科学前沿研究任务和面临的根本挑战。而同位素可有效追踪物质的跨圈层迁移转化和生物地球化学循环,在圈层相互作用和全球变化研究中发挥着不可替代的作用。本文回顾了近年来传统和非传统稳定同位素在示踪圈层相互作用和全球变化方面的研究现状,总结了地球系统各圈层典型同位素组成分布,阐述了圈层界面过程同位素分馏机制,追踪了人类活动对地球环境-生态系统的影响,梳理了地球系统科学框架下同位素地球化学研究面临的挑战和前沿科学问题。未来,应该在进一步完善同位素地球化学方法和理论基础上,在地球系统框架下开展同位素与地理学、生态学、分子生物学、地球系统模拟、人工智能和大数据等前沿领域交叉融合研究,完善示踪复杂地球系统多圈层、多过程、多要素耦合条件下元素生物地球化学循环的同位素分馏理论框架,突破原有应用范式,获得对圈层相互作用、人类活动与全球变化、环境与生命协同演化等领域前沿科学问题的创新认知。
关键词
同位素
地球化学
同位素分馏机制
地球系统科学
生物地球化学循环
圈层相互作用
全球变化
Keywords
isotope geochemistry
isotope fractionation mechanisms
Earth system science
biogeochemical cycles
inter-sphere interactions
global change
分类号
P597 [天文地球—地球化学]
X142 [环境科学与工程—环境科学]
P51 [天文地球—地质学]
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职称材料
题名
铈同位素研究进展
2
作者
马钰涵
张洪杰
樊海峰
高剑峰
机构
中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室
中国科学院大学
出处
《矿物学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期284-294,共11页
基金
国家自然科学基金项目(编号:92062221,41890840,U1812402,42121003)。
文摘
铈作为一种重要的稀土元素,广泛存在于各种地质储库,并参与到成岩成矿作用。铈是少数具有可变价态(Ce^(3+),Ce^(4+))的稀土元素,由此导致的铈异常被广泛应用于示踪氧化还原条件变化。随着质谱技术的不断发展,铈同位素的高精度测量得以实现,并在地质测年、示踪氧化还原状态等方面取得了重要进展。本文在前人研究的基础上,对铈同位素的测试方法进行了小结。铈同位素测试主要利用热电离质谱(TIMS)和多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)完成,测试精度最高可达到0.02‰(2SD)。随后结合最新的研究成果,较全面的总结了铈同位素在不同地质储库(如天体、海洋等)中的组成特征以及不同环境条件下(如低温、不同pH值等)的分馏机制,指出铈同位素在不同温度体系下的分馏机制仍然缺少模拟实验的验证和理论计算的支持。最后梳理了铈同位素在示踪物质来源、沉积环境以及地质测年等方面的应用,显示了铈同位素具有较大的应用潜力。
关键词
铈
同位素
质谱法
地质储库
同位素分馏机制
Keywords
cerium isotope
mass spectrometry technology
geological reservoir
isotopic fractionation mechanism
分类号
P597 [天文地球—地球化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
同位素地球化学与地球系统圈层相互作用和全球变化研究
陈玖斌
郑旺
刘羿
孙若愚
袁玮
孟梅
蔡虹明
刘丛强
《地学前缘》
北大核心
2025
1
在线阅读
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职称材料
2
铈同位素研究进展
马钰涵
张洪杰
樊海峰
高剑峰
《矿物学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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