第四章水和水中同位素成分.ppt

Company Logo 4.5 硫同位素成分 一、硫同位素丰度和组成标准 1．丰度 自然界中有四种稳定同位素： 32S—95.1%，33S—0.47% , 34S—4.2% ，36S—0.016% 研究硫同位素，主要是32S和34S。 2. 表示方法与组成 国际标准: CDT,δ34S=0‰ Company Logo 4.5 硫同位素成分 二、硫同位素的分馏作用 1．硫同位素的动力分馏 （1） 硫酸盐无机还原作用中的同位素动力分馏 由于32S-O键和34S-O键断裂时所需要的能量不同 的反应速度也不一样。K1/K2=1.022，即32SO42-的还原速度比34SO42-快22‰从而导致产物H2-S富含32S. Company Logo 4.5 硫同位素成分 二、硫同位素的分馏作用 （2）细菌还原硫酸盐时的动力分馏 在地下水系统中，硫酸盐细菌还原作用引起的硫同位素分馏可分为两种情况： ① 在硫酸盐类数量有限的封闭系统中 对生成物H2S开放 例如：H2S的去气或金属硫化物的沉淀，反应产物H2S开始最大的富集32S，随着反应的进行，34S逐渐的增大，到还原过程结束时，反应产物的δ34S值大大超过硫酸盐的原始 δ34S 值。 Company Logo 4.5 硫同位素成分 二、硫同位素的分馏作用 1．硫同位素的动力分馏 对生成物H2S封闭 也就是说反应产物（H2S）在系统中不断的积累。在这一过程中，刚开始时，生成的H2S富含32S,随后逐渐增高，反应结束时，H2S的δ34S值接近于硫酸盐的原始δ34S值。 Company Logo 4.5 硫同位素成分 二、硫同位素的分馏作用 ② 在有无限数量硫酸盐加入的开放系统中 在含有无限硫酸盐水补给的含水层中，由于被还原的硫酸盐能不断地得到补充，地下水中硫酸盐含量基本稳定，所以还原生成的硫化物 —H2S、黄铁矿等，一般都强烈的富集32S。 （3） 硫化物氧化过程中的同位素分馏 在氧化反应中，富含32S的硫化物分子反应速度较快，生成的产物相对富32S。但这一过程的同位素分馏程度很小。一般生成物的δ34S值很接近。 Company Logo 4.5 硫同位素成分 二、硫同位素的分馏作用 2、 硫同位素交换反应 是硫同位素分馏的主要形式之一，它有以下一些规律： ①同一体系中，当同位素达到交换平衡时，硫的价态越高，含硫化合物越富34S： δ34SSO δ34SSO δ34SSO δ34SH S δ34SS 自然界中的硫酸盐总比共生的硫化物富含34S 。 ② 同一价态化合物，金属－硫键越强的矿物越富含34S： δ34S黄铁矿δ34S闪锌矿δ34S黄铜矿δ34S方铅矿 ③ 温度越低,含硫化合物之间的分馏系数越大,反之越小。 Company Logo 4.6 同位素在水文地质学中的应用 利用水及水中元素的同位素可以解决许多水文地质问题: ① 探讨各类水体的起源; ② 研究大气降水、地表水、地下水之间的关系; ③ 确定地下水的起源、补给区及补给高程; ④ 判断水体的运动规律(流速,流向等); ⑤ 测定地下水的年龄; ⑥ 研究矿床的成因。 这些内容主要在后续课程同位素水文地质学中讲，这里只介绍其中一部分。 Company Logo 4.6 同位素在水文地质学中的应用 一、确定含水层地下水的补给区及补给高程 1、基本公式法 大气降水中的δD和δ18O值具有高程效应，据此可确定含水层中地下水的补给区高程。 如果地下水取样点附近大气降水的δD和δ18O值已知，则可按下式求得补给高程： H= 式中: H－补给高程(m) h－取样点高程(m) δs－取样点地下水的同位素组成(‰)