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锶同位素 3 (古) 盐度研究的一种重要工具 刘秀明 王世杰 孙承兴 贾玉鹤 黎廷宇 ( 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室 贵阳 550002) 本文详细地阐述了海水2陆表水双元体系中锶同位素的混合原理 、混合水体中87 Sr/ 86 Sr 值与 提 要 盐度的定量关系 。利用 Sr 同位素不随生物 、化学作用过程发生分馏作用及 Sr 与 Ca 化学性质相似等特征 , 地层 、沉积物中生物壳体和碳酸盐岩87 Sr/ 86 Sr 值可作为沉积水体 (古) 盐度确定的一种有用工具 。文中详细 地综述了国内外在这方面的研究进展 ,并讨论了成岩后生作用对生物壳体和碳酸盐岩87 Sr/ 86 Sr 原始值的影 响作用 ,以及可能存在的一些问题 。 键 词 锶同位素 古盐度 古环境 生物壳体 碳酸盐岩 且半 衰 期 长 ( 48 . 8 Ga) 3 , 只 要 碳 酸 盐 类 矿 物 中 87 Rb/ 87 Sr的含量小于 0 . 01 就不需考虑87 Rb 就位 衰变对87 Sr的贡献 。尤其对于生物壳体由于生命 效应 ,其对87 Rb 的吸收量就更低 。 与 C 、O 等同位素不同的是 ,Sr 同位素不会由 于化学和生物作用而发生分馏4 ,5 。因此 , 在任 何水体中 ,与碳酸钙矿物共沉淀的 Sr ( 进入晶体 格子) 不会产生同位素分馏作用 ,沉积后如没遭受 成岩后生作用 ,碳酸钙矿物就记录了沉淀时水体 的87 Sr/ 86 Sr 比值6 。在自然界中 ,某一特定矿物 风化释放的 Sr 通常具有自己特征的 87 Sr/ 86 Sr 比 (古) 盐度研究对恢复和重建 ( 古) 沉积环境 具有重要意义 。Sr 同位素由于其特殊的地球化 学性质 ,在利用生物壳体和碳酸盐岩 Sr 同位素组 成重建 (古) 盐度具有一定优越性 ,可以弥补其它 地球化学研究方法的不足 。本文初步综述了壳体 和碳酸盐岩 Sr 同位素组成87 Sr/ 86 Sr2盐度关系 、成 岩后生作用对锶同位素影响以及国内外研究必威体育精装版 进展 ,以期窥探此研究的发展方向和不足之处 。 87 Sr/ 86 Sr 与盐度关系的定量描述 Sr (0 . 113 nm) 与 Ca ( 0 . 099 nm) 的晶体化学性 质相似 ,可替代矿物晶格中的钙 ,在各种地表地质 作用过程中 Sr 和 Ca 地球化学行 为 相 似 , Sr/ Ca 比值基本保持恒定 。Sr 的地球化学行为代表了 Ca 的地球化学行为 , 也就是说用 Sr 的地球化学 可以反演沉积水体地球化学及某些环境信息 。 在自然界中 ,Sr 有四个天然稳定同位素 : 88 Sr ( 82 . 58 %) 、87 Sr ( 7 . 00 %) 、86 Sr ( 9 . 86 %) 、84 Sr (0 . 56 %) ,由于87 Sr 还可以通过87 Rb 的放射性衰 变形成 ,因而87 Sr 的 丰 度 是 变化的 。地球化学就 是应用变化的87 Sr 值 ,以87 Sr/ 86 Sr 形式研究地质 1 值3 ,各水体由于活动时会带出流经地质体中的 Sr ,造成不同水体可能具有不同的87 Sr/ 86 Sr值 ,与 不同的地质环境相对应7 。以此就可恢复 或 重 建古沉积环境 。 两种水体的混合 ,只要知道每一种水体的 Sr 含量 、87 Sr/ 86 Sr 比值 、输入通量 ,就可求出混合水 体中的 87 Sr/ 86 Sr 混合比 值 。对 于 海 水 和 陆 表 水 体 ,其 Sr 含量和 87 Sr/ 86 Sr 比值都存在着较 大 差 异 ,海水中的 Sr 含量 ( 8 ×10 - 6 左右) 要远远高于 河流中的 Sr 含量 ( 1 ×10 - 6 ) 8 。因此 ,海水与 陆表水的混合及混合程度是可以判别的 。 本文所描述的87 Sr/ 86 Sr 与盐度的定量关系主 要针对海水和陆表水的混合体系 。假设一海水与 陆表水混合的水体 ,那么根据混合原理混合水体 过程 。在碳酸盐类矿物中87 Rb 的含量极低1 ,2 , ISSN 100024734 1999 年 5 月收稿 1999 年 7 月改回 第一作者简介 刘秀明 男 事环境地球化学研究 汉 1974 年生 博士研究生 从 87 86 的 Sr/ Sr 值 P 为 : P = ( Cs S 87 W s A + Cr R 87 W r B ) / 3 国家自然科学基金 ( 批准号 资助 ( Cs S 86 W s A + Cr R 86 W r B ) 87 Sr/ 86 Sr值 ,当海水从 0 增到