鍶同位素報告.doc

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1、第6頁共6頁《同位素地質(zhì)學(xué)》讀書報告——鍶同位素應(yīng)用學(xué)院：資環(huán)學(xué)院專業(yè)：地球化學(xué)姓名：張春輝第6頁共6頁《同位素地質(zhì)學(xué)》讀書報告——鍶同位素應(yīng)用摘要：隨著分析測試技術(shù)的不斷提高，鍶同位素研究取得了重大進(jìn)展?，F(xiàn)在，鍶同位素不僅在定年、示蹤巖漿及成礦熱液的來源和演化、研究水文循環(huán)、古環(huán)境評價等方面趨于成熟，并且越來越廣泛運(yùn)用于全球變化、生態(tài)環(huán)境等方面的研究，此外，在一些熱點(diǎn)研究上，如鍶同位素在生物地球化學(xué)過程示蹤也逐漸顯現(xiàn)出重要性。本文簡單介紹鍶同位素的基本性質(zhì)及示蹤原理，并歸納了鍶同位素在地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境方面的部分應(yīng)用。關(guān)鍵詞:鍶，鍶同位素，風(fēng)化速率，地下水，生態(tài)

2、系統(tǒng)引言：由于鍶元素特殊的地球化學(xué)性質(zhì)，隨著同位素地球化學(xué)理論和測試分析技術(shù)的逐步發(fā)展和完善，其應(yīng)用越來越廣泛越來越成熟，目前已在地球科學(xué)的各個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。如示蹤環(huán)境、水文、生物地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)，計算流域盆地侵蝕和風(fēng)化速率等等。1鍶同位素的基本特性及示蹤原理1.1鍶同位素的基本地球化學(xué)特征87Sr由87Rb經(jīng)B-衰變而成,半衰期為48.8Ga。鍶元素常常以下列方式進(jìn)入礦物體系中:①作為雜質(zhì)進(jìn)入礦物中;②占用晶格缺穴;③吸附在晶體表面;④與礦物中的主要元素發(fā)生固相類質(zhì)同象替換。理論和實(shí)驗(yàn)研究都表明碳酸鹽中Sr及其同位素主要是替換結(jié)構(gòu)中的Ca2+而存在的

3、,這是由于Sr2+和Ca2+具有相似的離子半徑和電價。另外,礦物晶體結(jié)構(gòu)的差異對Sr的含量也有較大的影響,如在一定溶液中沉淀的霞石和方解石具有顯然不同的鍶含量。地質(zhì)體中87Sr/86Sr比值大小取決于它們的Rb/Sr比和年齡。由于Rb、Sr性質(zhì)的差異,導(dǎo)致不同的巖石、礦物具有不同的Rb、Sr富集能力。不同礦物Rb/Sr比或(和)年齡的不同,決定了它們具有各自特殊的87Sr/86Sr比值;而且某一特定礦物風(fēng)化釋放的Sr通常具有自己特征的87Sr/86Sr比值;此外,與H、C、N、O、S等同位素不同的是,Sr同位素不會由于化學(xué)和生物過程而分餾。由于不同來源Sr的8

4、7Sr/86Sr比值不同,具體來講,在小流域范圍內(nèi),大氣沉降與風(fēng)化作用的87Sr/86Sr比值明顯不同,因此可以把Sr同位素比值作為其來源的“指紋”,示蹤其在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化。另一方面,在各種地表過程中,Sr與Ca的地球化學(xué)行為相似,比值基本保持恒定,因此,可以用Sr同位素示蹤生態(tài)環(huán)境中Ca或其他營養(yǎng)元素的遷移轉(zhuǎn)化,這是Sr同位素在生物地球化學(xué)過程研究中獲得應(yīng)用的前提。1.2　Sr同位素的示蹤原理87Sr是放射成因的,86Sr是非放射成因的,它們都是穩(wěn)定同位素,且一般不因物理或生物過程發(fā)生分餾作用。Sr和同位素與其它元素及其同位素相比,其特殊性在于:①在沉

5、積巖石中或水中鍶元素及其同位素的含量有較大的變化范圍;②這種元素與相關(guān)元素的分異和同位素的混合。這種元素變化和分異性常常與巖石的結(jié)晶礦物學(xué)、溶液鹽度、溶液來源、水巖作用機(jī)制及生物與環(huán)境的關(guān)系等方面有密切的關(guān)系。因此,鍶元素及其同位素成為研究水文循環(huán)、第6頁共6頁碳酸鹽成巖作用機(jī)制和古環(huán)境評價等方面的重要工具。Rb-Sr同位素體系早已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)計年及巖石圈和水圈中一系列自然過程的示蹤研究。近年來,隨著Rb-Sr同位素地球化學(xué)理論和測試技術(shù)的進(jìn)一步成熟和完善,將Sr同位素用于示蹤流域和全球生物地球化學(xué)循環(huán)也日益受到重視,并已在下列領(lǐng)域的研究中發(fā)揮出巨大作用:礦

6、物風(fēng)化速率及流域侵蝕作用的研究;流域營養(yǎng)元素來源及其循環(huán)過程的示蹤;水體混合及地下水-巖相互作用示蹤;全球Sr循環(huán)及生物地球化學(xué)模型的建立等。2鍶同位素在成礦流體的示蹤　鍶同位素示蹤87Sr/86Sr是判斷成巖成礦物質(zhì)殼、幔來源的重要指標(biāo),一般87Sr/86Sr>0.710時被認(rèn)為是殼源,87Sr/86Sr<0.705時為幔源,在礦床地質(zhì)研究中常利用其進(jìn)行成礦元素來源的示蹤。對成礦流體來源的示蹤人們也作了許多研究工作,并已經(jīng)很好地描述了使用鍶同位素示蹤深源流體、巖漿流體的殼?；烊咀饔?。通過測定圍巖、熱液蝕變礦物、流體包裹體中的鍶同位素組成,可以確定成礦流體的來

7、源,人們早已在應(yīng)用初始鍶同位素特征示蹤古流體成礦作用和利用鍶流體—巖石反應(yīng)。3　鍶在生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素來源示蹤3.1端員比值的確定（風(fēng)化和大氣沉降）流域內(nèi)溶質(zhì)來源的確定,是定量評估其中的營養(yǎng)元素循環(huán)與遷移規(guī)律的基礎(chǔ)。而在識別離子來源之前,首先必須正確確定各端員組分(礦物風(fēng)化和大氣沉降端員)的87Sr/86Sr比值,這是生態(tài)系統(tǒng)Sr(及Ca等營養(yǎng)元素)來源判別及通量估算的關(guān)鍵,它直接影響到定量估算結(jié)果的可靠性。巖石風(fēng)化釋放出Sr的87Sr/86Sr比值是實(shí)際礦物風(fēng)化所釋放Sr加權(quán)平均的結(jié)果,不一定等于全巖87Sr/86Sr比值。巖石中不同礦物的87Sr/86Sr比

8、值及各礦物相對風(fēng)化速率不同,而且它們在