第五章 同位素地球化学.pptVIP

因此，在实际进行同位素地质温度测定时，只要测定两个共生矿物的同位素组成，便可根椐上式进行同位素平衡温度计算。 二、不同地质储库的氢、氧同位素组成 1、 各类不同水体的氢、氧同位素组成及分馏 天然水: 自然界的水中海水占97.16%，陆地水占2.83%(其中主要是冰川水，占2.09%)，生物圈和大气圈水的量微乎其微。 由于海洋是最大的水库，海水对全球水的同位素组成起着缓冲作用。地球表面水的循环在海水、冰、淡水、云和沉积物五个库间进行. 大气降水： 大气降水是指海洋、湖泊等经过蒸发、凝聚和降落等气象循环的水，包括雨、雪、冰及河水、湖水和渗入地下的浅层地下水。全世界大气降水总的dD值变化范围为-440~+35‰，d18O值为-55 ~ +8‰。 大气降水的dD和d18O值0‰极少出现，仅见于低纬度靠近赤道附近的沙漠地带, 而极负的dD值（-300‰）和d18O值（-40‰）仅见于两极地区。 大气降水的氢、氧同位素组成受瑞利蒸馏过程的控制。大气降水的同位素效应主要有： (a)纬度效应，即随着纬度升高(即年平均气温降低) dD和d18O值下降。例如我国广西水样相对较重，d18O ≈ -5‰、dD ≈ -35‰;而黑龙江样品相对较轻，d18O ≈ -10 ~ -12‰，dD ≈ -75 ~ 90‰ 。 (b)大陆效应，即从海岸向大陆内部力18O和dD下降。 (c)季节效应，即夏季温度较高，大气降水相对较“重”，富集18O和D;冬季反之。 (d)高度效应，即随高度增加, d18O和dD值下降。例如同处于我国低纬地区的广西宜山、贵州独山和红枫水库，海拔高度分别为240m、840m和1180m，其d18O分别为-6.0、-7.6和-8.8‰,dD分别为-43、-51和-56‰。 大气降水线： Craig (1961)发现，大气降水中dD与d18O之间有密切的相关关系: dD=8·d18O +10 在dD - d18O图中，它是一条直线，因此称之为大气降水线(Meteoric Water Line, MWL)。 岩浆水（Magmatic water）：是指与岩浆达到平衡的水，它并没有确切的成因意义。随着岩浆去气作用，岩浆水的dD值会不断变化，并与岩浆体系中残余含水量呈正相关。 因此，岩浆晚期结晶的含水矿物的dD值并不反映原始岩浆水的dD值，而是代表去气后的岩浆的dD值。从硅铝质岩浆去气产生的岩浆水dD值变化为-60‰~-30‰（Taylor, 1986）。 一般认为，岩浆水的氢、氧同位素组成为d18O=6‰~10‰，dD=-50‰~-80‰。 初生水、岩浆水和变质水 初生水（Juvenile water）来源于地幔去气作用，从未参加过地表水循环。由于无法证实或直接采集到这种水，根据来自地幔的含水矿物间接推断初生水的氢、氧同位素组成为d18O=+6±1‰，d D=-60±20‰（Ohmoto, 1986）。 2. 各类地球岩石的氢、氧同位素组成 火成岩 新鲜的、未受蚀变的火成岩由于其形成温度高，氢、氧同位素组成变化一般较小，d18O值为+5‰~+15‰，dD值为-40‰~-100‰。 火成岩的d18O值随岩石中SiO2含量增加而增加。超基性岩（如橄榄岩、辉石岩）d18O值为+5.4‰~+6.6‰；基性岩（如玄武岩、辉长岩、斜长岩）d18O值为+5.5‰~+7.4‰；中酸性岩（如花岗岩、伟晶岩）d 18O值为+7‰~+13‰。 第四节 碳同位素地球化学 自然界碳有二种稳定同位素13C和12C，其丰度为98.89%和1.11%。碳同位素标准是PDB。自然界碳同位素分馏可达到160‰，最重的碳是出现在碳质球粒陨石中的碳酸盐，δ13C达70‰，最重的白云石δ13C达55‰。最轻的碳是天然气甲烷，δ13C值低至-90‰。 1. 碳同位素分馏 地球上碳同位素分馏主要发生在如一些反应和过程中： 光合作用，是碳同位素的一种动力分馏，也是碳的还原反应，其反应方程为： 6CO2+6H2O ? C6H12O6+6O2 其动力学机制是12CO2比13CO2优先被溶解到植物细胞中，优先转化为磷酸甘油酸，使得细胞质中剩余溶解的CO2相对富13C。大多数陆生植物的δ13C在-24‰～-34‰左右，水生植物在-16‰～-19‰左右。 1. 碳同位素分馏 氧化还原反应，是自然界无机碳同位素分馏的主要机制，其方程为： CH4+2H2O ? CO2+4H2 反应结果CO2富集13C，CH4则富集12C