S同位素地球化学.ppt

第一节、硫同位素组成和分馏 一、基本原理 二、硫同位素的分馏 一、基本原理 硫有4个稳定同位素（32S、33S、34S和36S） 元 素 同位素 百分比（%） 硫 32S 95.02 33S 0.75 34S 4.21 36S 0.02 硫同位素组成表示为d34S： 标准为迪亚布洛峡谷铁陨石中陨硫铁（CDT）。 自然界中硫同位素的分馏十分大，d34S值变化可达180‰。这与硫同位素的质量差和一系列化学性质有关。 硫是一种变价元素，在不同的氧化还原条件下，可形成负价的硫化物（-2价和-1价）、自然硫（0价）和正价的硫酸盐（+4价和+6价）。不同的含硫化合物之间由于价态的不同、化学键强度的强弱不同，会产生明显的硫同位素分馏效应。 各种硫化物和硫酸盐的稳定性和溶解度不同，如硫化物在低温水溶液中极难溶，而硫酸盐的溶解度则相当大，造成富34S硫酸盐被溶解并带走，留下富32S的硫化物，发生两者的机械分离。 第一节、硫同位素组成和分馏 一、基本原理 二、硫同位素的分馏 二、硫同位素的分馏 1、动力学分馏 2、热力学平衡分馏 1. 硫同位素的动力学分馏效应 2. 硫同位素的热力学平衡分馏 在热力学平衡状态下，不同价态的硫的同位素分馏具有如下特征： 2. 硫同位素的热力学平衡分馏 金属—硫键越强的矿物越富集重硫同位素。因此平衡状态下，硫酸盐和硫化物的d34S组成具有如下特征： 对于硫酸盐矿物，d34S值: 铅矾（PbSO4）重晶石（BaSO4）天青石（SrSO4）石膏（CaSO4 .2H2O）。 对于硫化物矿物，d34S值: 辉铋矿（Bi2S3）辉锑矿（Sb2S3）辉铜矿（Cu2S）方铅矿（PbS）斑铜矿（Cu5FeS4）黄铜矿（CuFeS2）闪锌矿（ZnS）黄铁矿（FeS2）辉钼矿（MoS2）。 第二节、不同地质储库的硫同位素组成 一. 大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 二. 地外物质的硫同位素组成 三. 各类地球岩石的硫同位素组成 1 火成岩 2 变质岩 3 沉积岩 4 化石燃料 一.大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 大气中存在两种形式的硫： 气溶胶中硫酸盐 气态的H2S和SO2。 大气中硫的来源有两种： 1天然来源，如: 火山喷发带来的SO2或H2S（δ34S=-10‰ ～ + 10‰）； 海水蒸发盐（δ34S= +20‰）； 生物成因形成的H2S或有机硫（δ34S= -30‰ ～ +10‰）。 1. 大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 大气中硫的来源有两种： 2人工污染源，如: 各种化石燃料燃烧后释放的SO2（δ34S=-20‰～+20‰）； 金属硫化物矿石冶冻产生的SO2（δ34S=-30‰～+20‰）； 石膏加工的粉尘（δ34S=+10‰～+30‰）。 1. 大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 大气中硫同位素组成随物质来源的不同变化很大。 例如: 在加拿大南部，大气δ34S值冬天高，夏天低。其原因是冬天大气中硫的来源以化石燃烧和工业源为主，而夏天有大量富32S的生物成因硫从土壤、植被、沼泽、湖泊和湿土中释放进入大气。 1. 大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 生物体中的硫主要赋存于蛋白质中。生物体通过同化硫酸盐还原作用来合成有机硫化合物。无论是淡水中植物还是海洋中生物，其δ34S值均比水中溶解硫酸盐的低一些。这是因为在生物体内硫酸盐还原过程存在在+0.5‰～-4.5‰的同位素分馏。 1. 大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 水圈中发生的氧化与还原过程相当复杂。 水体中溶解硫酸盐被细菌还原成H2S，d34S值可降低0~50‰。如果反复还原—氧化—还原，则可能形成十分贫34S的H2S， 如: 捷克某地地下水中S2-的d34S值为-62‰。加拿大西部某泉水中水溶的d34S值为+25‰，而与藻类伴生的氧化菌把贫34S的HS-氧化，使产物的d34S值为0‰。 二. 地外物质的硫同位素组成 各类陨石的硫含量不同。铁陨石最富硫，其次是球粒陨石，无球粒陨石硫含量最低。 铁陨石的硫同位素组成变化极小，δ34S值为0.0‰～ +0.6‰。 碳质球粒陨石全岩硫δ34S值接近于铁陨石，