非传统稳定同位素-6b-总结.ppt

水圈 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 生物圈 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 2.锌同位素的主要分馏过程 沉淀过程 吸附过程 扩散过程 * 还原过程 生物过程 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 吸附过程： 离子交换过程：当淋洗液为HCl时，锌同位素会产生较大分馏；而淋洗液为HNO3时，锌同位素几乎不产生分馏。 * 使用12MHCl洗脱Zn的过程中产生的同位素分馏(引自Maréchaletal.2002a) 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 吸附过程： 矿物表面吸附：分馏的大小与矿物是否含水、矿物表面的吸附常数无关，并且指出无机矿物表面吸附Zn导致的Zn同位素分馏较小，不是导致自然环境中的Zn同位素变化的主要原因。 * 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 吸附过程： 矿物表面吸附：重同位素优先吸附到矿物表面。 * 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 沉淀过程： 在30℃条件下，ZnCl2和Zn(NO3)2溶液分别与方解石反应生成菱锌矿(ZnCO3)过程中，结果发现矿物中富集轻同位素，分馏系数α66Zn溶液-菱锌矿的值分别为1.00004和1.00011。在50℃条件下，这两个分馏系数α的值与30℃条件下的差别在仪器误差范围内可以忽略不计，说明温度变化对锌同位素的分馏不会产生明显影响。 * 碳酸盐沉淀：沉淀物富集锌的轻同位素。 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 沉淀过程： 在室温、无机厌氧条件下进行了0到168小时的平衡实验，结果发现沉淀物和溶液之间发生了锌同位素的分馏(Δ66Zn溶液-矿物=-0.36±0.09‰)。这个分馏不受平衡时间的影响，表明存在着动力学分馏，而且溶液与沉淀物之间的平衡过程很缓慢。 * 硫化物沉淀：沉淀物富集轻同位素，残余的溶液富集重同位素。 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES * 淋滤实验 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 扩散过程： * δ66Zn与扩散距离之间的相关关系(Rodushkin etal.2004) (1)将1mL10g/L、介质为0.84mol/L的Zn(NO3)2注入聚丙烯试管底部，将足够的石英沙加入试管底部并且将溶液完全覆盖，将9mL 0.84M HNO3注入； (2)将滴定管的下端使用封口膜密封，将相同浓度和介质的Zn(NO3)2注入滴定管底部并将螺栓拧紧，在螺栓上部注入12mL0.84M HNO3，然后将螺栓轻轻打开。72小时后，将溶液移出，使用MC-ICPMS分析溶液的Zn同位素组成。 随着扩散距离增加，溶液中的Zn同位素组成(相对于原始溶液)逐渐减小 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES 还原过程： * 研究使用不同的过电位(-25mV~-800mV)和不同的电荷总数(5库仑~50库仑)电解Zn时对同位素分馏的影响。结果发现金属Zn富集轻同位素，相对于原始溶液δ66Zn为-3.5‰~-2.45‰，并且过电位越大，发生的Zn同位素分馏越小。 中国地质科学院地质研究所 INSTITUTE OF GEOLOGY CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES * 研究在固定过电位下(-800mV)，逐步电解过程中导致的Zn同位素分馏。实验过程中，每通过1000库仑电荷就更换一个新的阴极。通过对不同阴极上的金属Zn以及残余溶液中Zn的同位素分析发现，逐步电解过程中的Zn同位素分馏符合瑞利分馏模型。 逐步电解过程中δ66Zn随