第五章方射性成因同位素地球化学课稿.ppt

岩石圈主要岩浆岩氧同位素组成统计 不同构造环境年轻新鲜玄武岩氧同位素组成。 δ18O in young, fresh basalts. Dashed line is at the mean of MORB (+5.7). After Harmon and Hoefs (1995). 陆相及夏威夷橄榄岩包体中橄榄石和单斜辉石氧同位素组成。 Oxygen isotope ratios in olivines and clinopyroxenes from mantle peridotite xenoliths. Data from Mattey et al. (1994). 岩石圈主要沉积岩氧同位素组成统计 自生的 5.13.3 同位素分馏：平衡交换反应 硅酸盐矿物18O的富集行为取决于与氧原子形成共价键原子的键强及质量大小，高的质/荷比(低质量数、高离子电位)的矿物有利于18O的富集； 如石英中Si-O键能在硅酸盐矿物中最强，而Al-O键相对弱，因Si、Al质量相近，故在石英中18O相对长石类矿物明显富集； 平衡交换反应中常见硅酸盐矿物富集18O的相对顺序见下表： 平衡交换反应中常见硅酸盐矿物富集18O的相对顺序表(Hoefs, 1987) 白云石 钠云母 蓝晶石 蓝闪石 硬柱石 赤铁矿 降低方向 碳酸盐中二价阳离子的质量也影响其18O的富集程度，虽然质量效应对氧同位素分馏作用的影响弱于价键的影响。 不同二价阳离子碳酸盐与水在250?C条件下的氧同位素分馏 硅酸盐矿物为壳-幔岩石的主要成分，对其氧同位素分馏行为进行了大量实验研究，下表列出了各种矿物的主要研究方法和相应的重要参考文献。(Hoefs, 1987) 由实验确定的硅酸盐矿物对地质温度计参数A (Mattews et al., 1983a, b) Qz-石英，Ab-钠长石，Cc-方解石，Jd-硬玉，Zo-黝帘石，An-钙长石，Di-透辉石，Wo-钙硅石，Mt-磁铁矿 Cc Ab An Di Fo Mt Qz 0.38 0.94 1.99 2.75 3.67 6.29 Cc 0.56 1.61 2.37 3.29 5.91 Ab 1.05 1.81 2.73 5.35 An 0.76 1.68 4.30 Di 0.92 3.54 Fo 2.62 Qz: quartz石英, Cc: calcite方解石, Ab: albite钠长石, An: anorthite钙长石, Di: diopside透辉石, Fo: forsterite镁橄榄石, Mt: magnetite磁铁矿. 高温范围(600-1300?C) 共生矿物氧同位素温度计常数 温度计方程： 1000Inα = A×106/T2 (Chiba, et al., 1989) 5.13.4 同位素分馏：动力分馏 大气氧相对稳定，?18O=+23‰。但若按照大气-水平衡计算，其?18O值应仅为+6‰。因此，存在来自动力分馏因素的作用(瑞利分馏)；光合作用产生的氧同位素分馏与大气-水平衡反应程度相似，也不是产生大气氧发生富集的主要原因，而生物的呼出作用则可形成7‰-25‰的分馏，是大气氧同位素组成的另一动力分馏因素； 臭氧层：对同温层进行的原位分析表明，其18O富集程度相对对流层高达40%，其成因被认为与光化学(photochemical reaction)反应形成的动力学分馏作用有关。 9l 10l 11l 蒸汽相 雨水相 ?18O 残余蒸汽相分数, f 瑞利分馏： 大气水蒸汽与雨水间的氧同位素分馏服从瑞利分馏原理，两相间的同位素分馏可用下式描述： 式中， RV和RV0分别为蒸汽相时和初始氧同位素比值，?是蒸汽相残余分数，?是分馏因子。右图为随降雨作用持续，大气水蒸汽与雨水的氧同位素分馏行为曲线。 海水蒸汽压分馏作用：不同海拔高度蒸汽