酸分馏效应对GasBench-IRMS测定碳酸盐碳、氧同位素的影响

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作者 王楠 赵彦彦 田有荣 《质谱学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期401-411,I0004,共12页

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物... 本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物氧同位素测定的影响机制和控制因素,以及对氧同位素测试值(δ^(18)O_(m))的校正方法。结果表明,酸分馏效应对氧同位素值的影响主要是由于生成的CO_(2)气体与顶空瓶中气态水(高温时主要影响)或酸中游离态自由水(低温时主要影响)之间发生氧同位素交换引起的。不同性状碳酸盐标准物质的氧同位素酸分馏系数具有显著差异,且与氧同位素组成相关。δ^(18)O_(m)值发生偏移的程度与反应温度、样品量、磷酸含水量以及酸中游离态和气态水的氧同位素组成与样品氧同位素组成之间的差异等因素有关。氧同位素酸分馏效应与信号强度具有显著相关性。建议精确称量相同质量的标准物质和样品,遵循信号强度匹配的原则,并采用多种标准物质线性校正的方法有效校正氧同位素分馏现象。在较低的反应温度(25℃)下,氧同位素分馏程度较轻微,δ^(18)O分析精度更高,优于0.05‰。本方法为精确测定碳酸盐中碳、氧同位素组成提供了参考,可有效提高相关的测试精度。 展开更多

关键词 在线制样装置-稳定同位素比质谱仪(GasBench-IRMS) 磷酸法 碳酸盐 氧同位素 酸分馏效应

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煤制生物气产出规律及其同位素分馏效应 被引量：10

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作者 简阔 傅雪海 +5 位作者 韩作颖 许小凯 周丹 茹忠亮 王观宏 郭晨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2602-2609,共8页

为了探索生物成因煤层气机理,选取低阶煤作为煤制生物气的母质,采用携带产甲烷菌的煤层矿井水为菌源,在高纯氮气环境中向500 mL产气瓶(反应瓶)中加入40 g煤样、20 mL富集后的菌种液、380 mL培养基完成接种,之后将产气瓶置于37℃下的振... 为了探索生物成因煤层气机理,选取低阶煤作为煤制生物气的母质,采用携带产甲烷菌的煤层矿井水为菌源,在高纯氮气环境中向500 mL产气瓶(反应瓶)中加入40 g煤样、20 mL富集后的菌种液、380 mL培养基完成接种,之后将产气瓶置于37℃下的振动培养箱中开展为期90 d的厌氧产气模拟实验。研究结果显示,在厌氧封闭条件下,气体产出方式以乙酸发酵为主,产气效率较慢,产气过程受环境pH值的影响较大,进入产气稳定期后(>30 d),pH值与校正后的产气量随产气时间延续总体呈现同步变化规律,产酸菌与产甲烷菌的数量、丰度和活性直接影响了产气环境的pH值和产气量。产出气组分以CH4和CO2为主,存在极少量的氢气,气体组成偏干,CH4和CO2含量随稳定产气时间的延长呈现明显的同步变化规律。90 d的产气过程中,δ^13C1值均小于-55‰;δ^13C(CO2)值介于-20.8‰^-10.7‰,平均为-16.38‰;δD1值介于-361‰^-332‰,平均为-348‰,可以判定产出气中CH4和CO2均为有机生物成因气;煤制生物气中CH4和CO2碳同位素组成变化的主要原因是2次重要的继承性同位素分馏效应造成的,第1次分馏作用发生在生成乙酸过程中,由于有机母质本身脂族甲基碳同位素组成偏轻,而羧基碳同位素组成偏重,这种碳同位素组成特点在生成乙酸过程中得以继承;第2次分馏作用发生在乙酸发酵生成CH4和CO2过程中,乙酸中的甲基通过加氢形成CH4,而羧基通过去氢形成CO2,造成甲基本身的轻碳同位素被分馏到CH4中,而羧基的重碳同位素被分馏到CO2中。因此总体表现出产出生物气的轻碳同位素被分馏到CH4中,而重碳同位素被分馏到CO2中,δ^13C1越轻,δ^13C(CO2)越重,两者呈现负相关关系;90 d的产气时间里,微生物作用时间越长,甲烷碳同位素组成越轻,具有明显的富集轻碳同位素的趋势。 展开更多

关键词 生物成因气 继承性同位素分馏效应 产气规律 低阶煤 乙酸发酵

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非质量硫同位素分馏效应研究进展 被引量：6

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作者 马红梅 李院生 +1 位作者 姜苏 安春雷 《地球科学与环境学报》 CAS 2010年第2期176-182,194,共8页

非质量硫同位素分馏效应是目前国际上最前沿的稳定同位素地球化学研究领域之一。在简要介绍非质量分馏理论的基础上,对近几年非质量硫同位素分馏效应的最新研究成果进行总结和分析。关于非质量硫同位素分馏的微观来源机制存在较多争议,... 非质量硫同位素分馏效应是目前国际上最前沿的稳定同位素地球化学研究领域之一。在简要介绍非质量分馏理论的基础上,对近几年非质量硫同位素分馏效应的最新研究成果进行总结和分析。关于非质量硫同位素分馏的微观来源机制存在较多争议,有待于进一步探索;采用SF6为工作气体是现有硫同位素高精度测定的主要制样技术;非质量硫同位素分馏效应研究为火星大气演化及火星生命痕迹探询、古代大气氧化条件、地球早期硫循环、火山活动对气候的影响等重大地质科学问题的解释开辟了一条独特的新途径。最后对非质量硫同位素分馏领域研究趋势进行了探讨。 展开更多

关键词 硫同位素 分馏效应 来源机制 制样技术 地质学 研究趋势

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煤层气甲烷碳同位素的特征及分馏效应 被引量：14

4

作者 李五忠 雍洪 李贵中 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期14-16,共3页

煤层气甲烷碳同位素值记录了煤层气成藏和开发过程中的一些有用信息。为此,测试了我国5个典型盆地、不同煤阶的72个煤层气样品的δ13C1,从热演化过程、生物降解作用、解吸吸附过程、水的溶蚀作用4个方面分析了煤层气甲烷同位素的分馏效... 煤层气甲烷碳同位素值记录了煤层气成藏和开发过程中的一些有用信息。为此,测试了我国5个典型盆地、不同煤阶的72个煤层气样品的δ13C1,从热演化过程、生物降解作用、解吸吸附过程、水的溶蚀作用4个方面分析了煤层气甲烷同位素的分馏效应。结论认为:从煤层气的成藏到开发的整个过程,其甲烷同位素的分馏效应是普遍存在的;根据这一特点,可以帮助判断煤层气的气源与成藏过程、判断煤层气井的开发状态及采收率、判断煤层水的活跃程度,从而更加精确地评价煤层气富集的有利目标区。 展开更多

关键词 煤层气 甲烷同位素 分馏效应 热演化 生物降解 解吸 吸附 水溶作用

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氢同位素分馏效应校正技术研究 被引量：4

5

作者 张海路 郭文胜 李洁 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2004年第z1期175-178,共4页

同位素分馏效应是影响氢同位素准确分析的主要因素。文章对系统校正法、压缩比校正系数法以及实验室标准气体配制技术等进行了论述,给出了两种校正技术的分析结果。结果表明,引入分子泵压缩比校正系数,可很好解决分馏效应对氢同位素准... 同位素分馏效应是影响氢同位素准确分析的主要因素。文章对系统校正法、压缩比校正系数法以及实验室标准气体配制技术等进行了论述,给出了两种校正技术的分析结果。结果表明,引入分子泵压缩比校正系数,可很好解决分馏效应对氢同位素准确测定的影响。 展开更多

关键词 氢同位素 分馏效应 压缩比 校正

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山东新泰太古代层状硫化物中的硫同位素非质量分馏效应 被引量：2

6

作者 李延河 万德芳 乐国良 《地球学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B09期3-5,共3页

物理、化学和生物作用引起的热力学和动力学同位素分馏均为与质量有关的分馏。非质量同位素分馏效应是由一些特殊的气相光化学反应引起的，它可以揭示一些元素浓度，甚至单个同位素比值无法揭示的特殊的作用过程。笔者首次在山东新泰地... 物理、化学和生物作用引起的热力学和动力学同位素分馏均为与质量有关的分馏。非质量同位素分馏效应是由一些特殊的气相光化学反应引起的，它可以揭示一些元素浓度，甚至单个同位素比值无法揭示的特殊的作用过程。笔者首次在山东新泰地区新太古代层状硫化物中观测到了明显的硫同位素非质量分馏效应。δ^33S、δ^34S呈线性排列，且与硫同位素质量分馏线平行，^33S小于0。 展开更多

关键词 山东新泰 太古代硫化物 硫同位素 非质量分馏 同位素分馏效应 层状硫化物 新太古代 质量 山东 气相光化学反应

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油藏原油微生物降解的氮同位素分馏效应 被引量：4

7

作者 陈传平 梅博文 《沉积学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期707-710,共4页

选取辽河油田冷东地区来自Es3烃源岩不同性质原油,测定氮同位素比值,试图分析生物降解过程中原油氮同位素的分馏作用,探讨含氮化合物组成的变化机理。正常原油与相应干酪根的氮同位素比值接近,δ15N分布在4.0‰左右。遭受生物降解的原油... 选取辽河油田冷东地区来自Es3烃源岩不同性质原油,测定氮同位素比值,试图分析生物降解过程中原油氮同位素的分馏作用,探讨含氮化合物组成的变化机理。正常原油与相应干酪根的氮同位素比值接近,δ15N分布在4.0‰左右。遭受生物降解的原油,氮同位素比值明显增加,δ15N接近或超过10.0‰。比较遭受不同程度微生物降解自然系列的原油,氮同位素比值的变化与降解程度相联系。微生物降解过程中发生氮同位素分馏作用这一事实暗示降解原油中含氮有机化合物在降解过程中参与了代谢。 展开更多

关键词 氮同位素 分馏作用 干酪根 烃源岩 分馏效应 比值 油藏 微生物降解 降解过程 有机化合物

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痕量铅的高精度同位素测量中分馏效应校正技术研究 被引量：1

8

作者 刘雪梅 汤磊 +2 位作者 龙开明 傅中华 邵学鹏 《质谱学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期282-287,共6页

采用经验校正(K值校正)和双稀释剂校正方法对1～50ng铅同位素标准样品进行分馏效应的校正效果比较。当样品量大于10ng时,采用传统的经验校正法,同位素比值与标称值的偏差由0.1%～0.6%减小到0.02%～0.38%;采用双稀释剂校准法,偏差由0.08%... 采用经验校正(K值校正)和双稀释剂校正方法对1～50ng铅同位素标准样品进行分馏效应的校正效果比较。当样品量大于10ng时,采用传统的经验校正法,同位素比值与标称值的偏差由0.1%～0.6%减小到0.02%～0.38%;采用双稀释剂校准法,偏差由0.08%～0.45%减小到0.001%～0.14%。当样品量小于10ng时,两种校准方法未见明显效果,说明影响同位素测量准确度的因素除分馏效应外还存在其它因素。 展开更多

关键词 铅同位素 分馏效应 经验校正 双稀释剂校正

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中酸性硅酸盐熔体-水体系氢同位素分馏的压力效应 被引量：1

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作者 魏春生 郑永飞 +1 位作者 赵子福 傅斌 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期107-115,共9页

对 0.2～ 2 000 MPa条件下钠长石熔体、钾长石熔体以及 0.2～ 150 MPa条件下流纹岩熔体-水体系的氢同位素分馏实验数据进行了等压拟合 ,发现硅酸盐熔体与水之间的氢同位素分馏存在显著的压力效应。在 800、 1 000和 1 200℃条件下对钠... 对 0.2～ 2 000 MPa条件下钠长石熔体、钾长石熔体以及 0.2～ 150 MPa条件下流纹岩熔体-水体系的氢同位素分馏实验数据进行了等压拟合 ,发现硅酸盐熔体与水之间的氢同位素分馏存在显著的压力效应。在 800、 1 000和 1 200℃条件下对钠长石熔体-水体系和流纹岩熔体-水体系氢同位素分馏压力方程进行的等温拟合表明 ,只有在特定的压力条件下才可以用钠长石熔体-水体系来近似流纹岩熔体-水体系的氢同位素分馏行为；当压力超过临界值时 ,硅酸盐熔体-水体系氢同位素分馏会发生变化。本文拟合的硅酸盐熔体-水体系氢同位素分馏等值线在 P- T空间的形态变化特征与矿物-水体系存在较大差异。依据流纹岩熔体与水之间氢同位素分馏的压力效应，成功地模拟了美国西部 Glass Creek流纹岩δ D值和水含量变化规律与岩浆去气之间的关系。 展开更多

关键词 硅酸盐熔体-水体系 氢同位素分馏 压力效应 结晶质岩石

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非质量同位素分馏效应及其应用 被引量：1

10

作者 李延河 丁悌平 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期289-293,共5页

物理、化学和生物作用引起的热力学和动力学同位素分馏几乎均为与质量有关的分馏。与质量有关的同位素分馏遵守质量分馏方程,分馏系数lnα与同位素的相对质量差(m~*—m)/(m~*·m)成正比。非质量同位素分馏效应最早是由Clayton(1973)... 物理、化学和生物作用引起的热力学和动力学同位素分馏几乎均为与质量有关的分馏。与质量有关的同位素分馏遵守质量分馏方程,分馏系数lnα与同位素的相对质量差(m~*—m)/(m~*·m)成正比。非质量同位素分馏效应最早是由Clayton(1973)在Allende碳质球粒陨石的富钙—铝包体(CAIs)中观测到的,δ^(17)O≈δ^(18)O;与地球物质中与质量有关的氧同位素分馏形成鲜明对照(δ^(17)O=0.52δ^(18)O)。后来Thiemens(1983)在分子氧(O_2)形成臭氧(O_3)的光化学反应实验中观测到了与CAIs中相似的氧同位素非质量分馏效应。现在非质量同位素分馏效应已被用于示踪一些元素浓度,甚至单个同位素比值测量无法揭示的特殊的作用过程。 展开更多

关键词 非质量同位素分馏效应 光化学反应

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N和O双同位素技术解析厌氧氨氧化分馏效应的研究进展 被引量：1

11

作者 陈翠忠 孙志华 +5 位作者 王健康 额热艾汗 李俊峰 吴心蓉 刘生宝 杜可清 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3099-3105,共7页

新型主流厌氧氨氧化脱氮工艺已成功应用于实际废水处理,由于其独特的脱氮性能逐渐代替传统的脱氮工艺。组合工艺运行主要以厌氧氨氧化反应维持长期稳定为关键,分析氮素迁移转化特性对于诠释反应机理提供可靠依据。总结现有的溶解氮转化... 新型主流厌氧氨氧化脱氮工艺已成功应用于实际废水处理,由于其独特的脱氮性能逐渐代替传统的脱氮工艺。组合工艺运行主要以厌氧氨氧化反应维持长期稳定为关键,分析氮素迁移转化特性对于诠释反应机理提供可靠依据。总结现有的溶解氮转化方法,对比了解使用范围,化学法成为诠释氮素转化过程最可靠方式,结合动力学模型诠释反应过程中氮和氧的迁移转化过程,分析反应过程中同位素特性的转化,充分了解厌氧氨氧化反应氮和氧分馏效应的特性,对于指导工艺运行起到至关重要的作用。 展开更多

关键词 厌氧氨氧化 氮、氧同位素 迁移转化 分馏效应

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Fe同位素在岩浆作用过程中的分馏效应及其对海底玄武岩形成过程的指示 被引量：1

12

作者 郭泽华 翟世奎 于增慧 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1-12,共12页

Fe是火成岩中丰度最高的变价元素,也是重要的成矿元素,主要以Fe^(2+)或Fe^(3+)价态赋存于固(矿物)、液(流体)相中,并全程参与岩浆作用过程和各种成矿作用。随着测试分析技术(如MC-ICPMS)的发展,Fe等非传统稳定同位素组成分析成为可能,... Fe是火成岩中丰度最高的变价元素,也是重要的成矿元素,主要以Fe^(2+)或Fe^(3+)价态赋存于固(矿物)、液(流体)相中,并全程参与岩浆作用过程和各种成矿作用。随着测试分析技术(如MC-ICPMS)的发展,Fe等非传统稳定同位素组成分析成为可能,并在最近十几年中被成功应用于岩浆物源追溯、结晶演化过程示踪和成矿作用分析等重要地质作用过程的研究。本文在分析了Fe同位素在岩浆作用过程中分馏效应的基础上,总结了Fe同位素组成在示踪海底玄武质岩浆(MORB、OIB、IAB和BABB等)作用过程研究的最新成果,并探讨了在应用Fe同位素组成示踪海底岩浆作用过程中所存在的主要问题。综合分析结果表明,火成岩中的Fe同位素分馏效应不仅受岩浆源物质部分熔融、岩浆扩散、流体出溶和结晶分异等作用过程的影响,而且还受到同化围岩物质、海底蚀变等作用的影响;由于Fe同位素分析技术(方法)至今仍待进一步完善,已有数据有限且需甄别去伪,因此在利用Fe同位素组成分析或恢复岩浆物源及作用过程时,仍需谨慎;于当前亟需建立完整可靠的Fe同位素示踪体系,这就需要在近期的工作中,尽可能多地选取代表不同构造环境和不同岩石类型的合适样品、获取(积累)更多原始(未经改造或蚀变)样品的精细分析数据,同时在利用Fe同位素示踪海底岩浆作用过程中还需注重多元数据的结合或相互佐证。 展开更多

关键词 铁同位素 分馏效应 同位素示踪 海底岩浆作用

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中纬度地区混合云中稳定同位素分馏的数学模拟——以乌鲁木齐降水为例 被引量：11

13

作者 章新平 刘晶淼 +2 位作者 姚檀栋 中尾正义 秦大河 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期95-105,共11页

文中介绍的数学模型考虑了混合云中液、固相共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应。利用该数学模型,模拟不同冷却条件下稳定同位素的温度效应。在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过... 文中介绍的数学模型考虑了混合云中液、固相共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应。利用该数学模型,模拟不同冷却条件下稳定同位素的温度效应。在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过程。冰面过饱和比Si的增大意味着动力分馏效应的增大。与平衡态过程相比,它的作用使得稳定同位素的综合分馏系数减小,从而使得降水中δ18O随温度的变化趋缓。模拟结果显示,湿绝热冷却过程中大气水线(MWL:δD=bδ18O+d)的梯度项b和常数项d均大于等压冷却过程。不同的冰面过饱和比对大气水线的影响是不同的。与冰面过饱和比相比,b和d的大小对云中含水量的变化敏感性较低。模拟结果还显示,乌鲁木齐的降水不是来自海洋水汽的初始凝结。在经历了长途输送之后,乌鲁木齐降水中的稳定同位素成分在很大程度上被衰减。模拟的稳定同位素比率/温度、δD/δ18O曲线分别与乌鲁木齐实测的稳定同位素比率/温度回归线以及大气水线有非常好的一致性。 展开更多

关键词 稳定同位素 分馏 模拟 动力效应 温度效应 大气水线 云

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石英-水-盐体系氧同位素分馏作用 被引量：8

14

作者 张理刚 刘敬秀 +1 位作者 周环波 陈振胜 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 1990年第2期158-166,共9页

温度为180—550℃,盐度(wt.％)分别为0、5、25和40条件下,在高压釜内完成了由硅胶合成石英的氧同位素分馏作用实验研究,目的是了解:①盐同位素效应;②△t值对同位素分馏的影响;③温度与同位素分馏系数的关系。研究资料表明:低温条件下... 温度为180—550℃,盐度(wt.％)分别为0、5、25和40条件下,在高压釜内完成了由硅胶合成石英的氧同位素分馏作用实验研究,目的是了解:①盐同位素效应;②△t值对同位素分馏的影响;③温度与同位素分馏系数的关系。研究资料表明:低温条件下矿物和纯水之间同位素平衡作用不可能发生;影响含氧矿物(初)之间氧同位素平衡速率的因素包括盐度、△t值大小和温度等;我们的研究还表明,盐度对同位素分馏作用同系数无影响,即不存在所谓的“同位素盐效应”。在180—550℃温度范围内,不同盐度条件下获得的石英-水氧同位素分馏实验方程为:10001nα_(石英-水)=3.306×10~5T^(-2)—2.71。 展开更多

关键词 石英 水 盐 氧 同位素 分馏 盐效应

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碳酸钙同质多象转变过程中氧同位素分馏的实验研究 被引量：7

15

作者 周根陶 郑永飞 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期267-276,共10页

本文通过“一步法”和“两步法”的“附晶生长法”分别合成了碳酸钙矿物,对其进行了同质多象转变过程中的氧同位素分馏行为的研究。同时通过真空条件下的同质多象转变实验,对文石和方解石的酸分馏系数的差异进行了实验验证。结果发现:①... 本文通过“一步法”和“两步法”的“附晶生长法”分别合成了碳酸钙矿物,对其进行了同质多象转变过程中的氧同位素分馏行为的研究。同时通过真空条件下的同质多象转变实验,对文石和方解石的酸分馏系数的差异进行了实验验证。结果发现:①在50℃和70℃下,如果文石与水之间的氧同位素分馏未达到平衡,由母体文石经过同质多象转变生成的次生方解石完全继承了母体矿物的氧同位素组成。如果文石与水之间的氧同位素分馏达到平衡,由文石经过同质多象转变生成的次生方解石部分继承母体文石的氧同位素组成,并且次生方解石相对于母体文石富集^(18)O。②在0℃和25℃下,“一步法”的“附晶生长法”的实验结果表明,由六方方解石经过同质多象转变生成的次生方解石也完全继承母体矿物的氧同位素组成,并且在该温度下,矿物与水之间的氧同位素分馏与温度无关。 展开更多

关键词 碳酸钙 氧同位素分馏 矿物合成 同质多象转变 氧继承性 温度 方解石

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原油运移过程中的氮同位素分馏作用 被引量：7

16

作者 陈传平 梅博文 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期201-205,共5页

辽河高升油田和塔里木轮南14井为实例,探索了原油横向和纵向运移过程中氮同位素的分馏作用,初步探讨了原油中含氮有机化合物的运移机制。在莲花油层中,原油沿横向运移约10km后,δ15N值由12.80‰逐渐变化为11.07‰,下降了1.73‰。在轮南1... 辽河高升油田和塔里木轮南14井为实例,探索了原油横向和纵向运移过程中氮同位素的分馏作用,初步探讨了原油中含氮有机化合物的运移机制。在莲花油层中,原油沿横向运移约10km后,δ15N值由12.80‰逐渐变化为11.07‰,下降了1.73‰。在轮南14井由下至上753m厚的五个油层中,原油δ15N值由0.24‰逐渐变化到-2.95‰,下降了3.19‰。两个实例均表明,原油的运移过程会引起δ15N值下降。 展开更多

关键词 原油 二次运移 氮同位素 分馏效应 运移机制

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非传统稳定同位素分馏理论及计算 被引量：11

17

作者 刘耘 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1-28,共28页

综述了稳定同位素平衡和动力学分馏的一些主要的理论方法。首先介绍了平衡分馏的理论方法,从平衡分馏的核心理论—Bigeleisen-Mayer公式(或称Urey模型)以及对它的一些高级能量校正开始,介绍了基于路径积分的分子动力学方法和蒙特卡罗方... 综述了稳定同位素平衡和动力学分馏的一些主要的理论方法。首先介绍了平衡分馏的理论方法,从平衡分馏的核心理论—Bigeleisen-Mayer公式(或称Urey模型)以及对它的一些高级能量校正开始,介绍了基于路径积分的分子动力学方法和蒙特卡罗方法对同位素非谐效应的处理,介绍了压力效应的理论计算方法,最后介绍了核体积效应及其理论计算方法,并强调核体积效应是未来重金属同位素研究的重要部分。另外,综述了同位素动力学分馏的主要理论和计算方法,首先介绍了在稳态下因温度梯度引发的同位素分馏,着重介绍了基于局部热力学平衡理论的计算方法和最新结果;然后从如何使用过渡态理论计算化学反应导致的同位素动力学分馏出发,深入介绍了磁同位素效应和由于核体积效应引发的异常同位素动力学分馏;然后对低温下矿物生长的同位素动力学理论模型进行了介绍,尤其是仔细介绍了其中DePaolo的表面动力学模型,并对由吸附和共沉降过程产生的动力学分馏也进行了介绍。最后详细介绍了在气化过程、固体中、高温硅酸洋熔体中由于扩散引起的同位素动力学分馏,以及如何对这些过程进行理论处理,强调了开展固体矿物扩散理论计算的重要性。 展开更多

关键词 平衡分馏 动力学分馏 Bigeleisen-Mayer公式 UREY模型 高级校正 核体积效应 压力效应 磁同位 素效应 表面动力学模型 吸附和共沉降过程 气化过程 扩散同位素效应

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近十年中国同位素效应理论和计算研究进展 被引量：1

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作者 刘耘 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1287-1303,共17页

近十年来,国内稳定同位素地球化学的理论解释已普遍达到了量子化学水平。基于精密的量子化学从头或第一性原理,研究者们开始了平衡和动力学分馏系数的计算。在同位素的分析测试、野外观察、理论和计算四个方向上,国内在理论和计算方向... 近十年来,国内稳定同位素地球化学的理论解释已普遍达到了量子化学水平。基于精密的量子化学从头或第一性原理,研究者们开始了平衡和动力学分馏系数的计算。在同位素的分析测试、野外观察、理论和计算四个方向上,国内在理论和计算方向的发展可能还算最好的,整体处于国际第一方阵的地位。国内学者率先发展了超冷体系同位素分馏、含压力效应的同位素分馏、同位素的浓度效应、团簇同位素、微小同位素异常、热梯度下同位素扩散效应、高温重复过程等方向的同位素理论和计算方法,也发展了针对固-液两相同位素分馏的可变体积的分子簇(VVCM)计算新方法、针对重金属同位素固相体系的含核体积效应处理的方法,以及针对熔体中同位素扩散的动力学分馏的理论和计算方法。同时,还为大量不同的非传统(金属)同位素体系,提供了大量的平衡分馏系数,为这些同位素体系的日后深入应用奠定了较好的基础。但是,在这些成果中,真正由我国学者首先提出的原始概念、模型、体系和方法还很少,绝大多数都是对前人(主要是国外同行)提出的理论体系和新兴发展方向的修改和补充。未来我国同位素理论和计算领域应率先使用包含量子场论在内的新一代理论工具,在同位素效应的新方向、新概念的提出和新理论的建立方面,做出更多的贡献。 展开更多

关键词 同位素效应 稳定同位素分馏 理论计算 量子化学 平衡分馏 超冷体系 压力效应 同位素浓度效应

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硅酸盐矿物的Mg同位素压力效应研究

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作者 刘耘 唐茂 +1 位作者 曹晓斌 李雪芳 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期547-547,共1页

压力效应对同位素分馏的影响比较小,在历史上一直被忽略。根据同位素分馏理论(Urey,1947;Bigeleisen&Mayer,1947),物质间同位素的分馏系数随着温度的升高而降低,在极高温度时,分馏系数接近于零。由于地球深部的高温条件。

关键词 同位素分馏系数 压力效应 硅酸盐矿物 地球深部 高温条件 高温高压 地质压力计 理论计算 影响比较 研究者

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硅同位素的平衡和动力学分馏及其在表生环境中的应用

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作者 张思亭 何洪涛 刘耘 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期1137-,共1页

根据矿物、有机分子和溶液(H4Si O4)之间精确的Si同位素平衡和动力学分馏系数,可以合理的解释地球表面环境中硅同位素的分布。但是这些基本系数非常匮乏。本研究应用一种分子簇模型处理固体的方法,结合全电子波函数量子化学理论方法(i.e... 根据矿物、有机分子和溶液(H4Si O4)之间精确的Si同位素平衡和动力学分馏系数,可以合理的解释地球表面环境中硅同位素的分布。但是这些基本系数非常匮乏。本研究应用一种分子簇模型处理固体的方法,结合全电子波函数量子化学理论方法(i.e.,B3LYP/6-311G(2df,p)),计算了表生环境中的主要矿物-矿物、矿物-溶液。 展开更多

关键词 同位素分布 表生 硅络合物 同位素平衡 分馏系数 电子波函数 动力学效应 子簇 量子化学理论 吸附态

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