稳定同位素地球化学在矿床中的应用.pdf

2013正 新 疆 有 色 金 属 13 稳定同位素地球化学在矿床中的应用 曹丽娟 (新疆维吾尔 自治区地质矿产勘查开发局第四地质大队 阿勒泰 836500) 摘 要 主要介绍了稳定同位素地球化学的研究内容，及稳定同位素中氢、氧、碳和硫元素的分流作用，叙述了氢、氧同位素、碳同位 素、硫同位素地球化学在矿床中的应用 关键词 稳定同位素 地球化学 矿床 应用 稳定同位素地球化学研究稳定同位素在天然物 的8D、8180的对象包括进入(硅酸盐、氧化物的氧，羟 质中的组成和变化规律，并用于解决地质和地球化学 基氧等)晶体结构的氧，测定前应除去可能存在的全 问题。由于同位元素的稳定同位素质量不同，它们在 部吸附水和层间水。 物理 、化学和热力学性质上的相对质量差较大，在 自 1．1氢、氧同位素的分馏 然界各种物理、化学作用(如蒸发、扩散、渗透、吸附、 1．1．1蒸发 一凝聚分馏 结晶、交代、沉积及生物作用)过程中有可能发生明显 由于同位素质量不同，在各种地球化学过程中会 的同位素分馏，因此，自然物质中同位素组成的变异 引起同位素在不同化合物和物相中的丰度变异： 是物理化学条件的反映。 分馏系数O．／O=R]R=(81801+1000)／(80+1000) 近年来，稳定同位素地球化学以同位素分馏理论 雨水方程为8D=88MT0+10 为基础，将重点从同位素平衡体系转向非平衡体系 1．1．2水 一岩 同位素平衡分馏 (如同位素交换动力学)，激光探针同位素分析技术的 当大气降水同岩石接触，水同矿物间发生0(H) 日趋成熟 ，又大大促进了应用研究。目前，稳定同位 同位素交换反应，可达到平衡。水一岩体系中同位素 素应用正向着地球科学的各个领域渗透，研究已涉及 分馏强度和结果取决于温度 、水一岩量 比，以及初始 水圈、古海洋、气候学 、冰川学、古环境、考古学 、天体 值 。 化学等领域I1_。 1．1．3矿物晶格的化学键对氧 同位素的选择 1 氢、氧同位素地球化学 矿物对轻重同位素的选择主要取决于矿物化学 键的性质 ，一般讲高离子电位，低原子质量的离子键 氢、氧是 自然界中最重要和分布最广的元素之 有比较高的振功频率，为了降低体系总体 自由能这类 一 ， 它们既是造岩元素，又是岩石圈、水圈、大气圈和 键具有优先结合重同位素的倾向。 生物圈中构成各种会发相，在成岩、成矿和控制 自然 1。1．4生物分馏作用 作用环境方面起着极为重要的作用 。 植物光合作用结果，使 协O在植物体中富集 ，释 自然界氢有 3个同位素：H(氕 ，H)、H(氘 ，D)、 放出来的0 富含 60，反应式如下： 。H(氚，T)。氕、氚是稳定同位素，氘是放射性同位素。 2H260+C协O2 2(HCO)+l602 氧有 3个稳定同位素 0、”0、0，它们的相对丰度值 上式说明，光合作用的实质是水的去氢作用，植 分别为 99．762％、0．038％和 0．200％。 物将水分解，吸收其中的H与CO结合成有机化合 一 般采用原子 比率 D／H、sO／0或相对富集度