激光水同位素分析仪测定水中^(17)O-excess的长期稳定性

为验证激光水同位素分析仪测定水中^(17)O-excess的长期稳定性,在过去4年中使用国际标准水样VSMOW2和SLAP2对3种国际标准水GISP、USGS45、USGS47及3种实验室标准水Lab1、Lab2和Lab3进行了标定,得到高精度的^(17)O-excess结果(<10per meg,1SD),并显示2019~2022年间国际标准水样和2019~2021年间实验室标准水样的标定结果均在误差范围内保持一致,2022年重新配制实验室标准水后检测到三氧同位素组成的变化,说明该测试方法具有长期稳定性,并且能够分辨水样的三氧同位素组成变化,为测定不同水样中三氧同位素组成提供了技术支撑。

石笋同位素数据集成与分析

2019年10月14~18日,由西安交通大学同位素实验室主办的第四届石笋同位素数据集成与分析专题研讨会顺利举办。主要参会人员为来自美国、英国、意大利、巴西、印度、西班牙、中国等多个国家从事石笋古气候和气候数值研究的专家和青年学者、西安交通大学人居学院顾兆林教授以及同位素实验室全体师生。与会中、外宾共50人。会议收到英文论文摘要16份,15人作会议口头报告。会上,巴西圣保罗大学Francisco W.Cruz教授、西班牙扎尔阿涅萨大学Ana Moreno副教授、美国加利福尼亚州州立大学Ashish Sinha教授及德国马普化学所Hubert B.Vonhof副研究员分别作了精彩的报告。

非常规同位素在石油地质学中的应用与油气地球化学新进展

近年来,油气地球化学与成藏学科在新技术、新方法和新思路的引领下快速发展,在指导万米深层油气、非常规油气和复杂油气藏的勘探与开发方面发挥了重要作用。其中,金属同位素(非传统稳定同位素)、卤族同位素、高维度稳定同位素(团簇同位素、三氧同位素、多硫同位素及分子内同位素)等非常规同位素体系受到学界高度关注,并成为地球化学学科中发展最为迅猛的方向之一。传统同位素技术进一步升级换代,C、H、O、S、N同位素系列分析技术依然发挥着主要功能;卤族、Si等同位素分析技术正在快速兴起;成藏年代学分析步入油气藏精准定年新时代;新的有机化学分析手段使得新化合物的发现成为可能,而这些新化合物的发现为研究油气成因提供了新证据。随着油气勘探对象的复杂程度提高,对油气地球化学研究的需求将愈加强烈,新技术的研发和应用将是未来油气地球化学与成藏学科科研工作者的重要使命。

非传统石油地质学理论的内涵与外延

非传统石油地质学是指传统石油地质学和非常规石油地质学研究范畴以外的含油气盆地共伴生地质资源的形成机理、分布特征、富集规律等一系列地质学问题的总称,包括地层水、岩石、原油和天然气中相关有价值的元素(氢气、氦气等)或化合物,以及地热、储气库、碳中和等相关的科学问题和资源勘探。含油气盆地作为多种资源汇聚的聚宝盆,是非传统石油地质学研究的重要领域。石油勘探与开发引领了盆地中多种矿产资源协同开发和利用,石油地质学又引领了油气及多种矿产的成因、演化和分布规律的研究。油气勘探开发科技进步促进了石油地质学向深地、深海进发,勘查到的非油气资源越来越多,越发促进石油地质学的扩展和进步。综述了在非传统石油地质学范畴内发现的种类丰富的油气共伴生资源,主要包括油气藏内的原油中贵重元素(金、银和铂族等)、富钾卤水、氦气、氢气、硫化氢、二氧化碳和汞,油气藏外的地热、砂岩型铀矿、盐/碱矿和煤,以及为废弃油气藏再利用提供巨大潜力的储气库和二氧化碳封存等非油气藏工程。复杂的地质作用使各类矿产资源赋存在地壳不同深度,针对油气共伴生矿产资源的综合勘查与评价应基于含油气盆地的复杂地质条件,对油气与共生伴生矿产的共生关系、分布规律、赋存形态、品位数据、地质储量、开采潜力及经济效益等进行综合评价,建立综合开发利用技术体系。含油气盆地常规/非常规油气资源与非油气资源协同共生、共同开发,需以综合勘探开发为原则,持续加大对油气共伴生矿产资源的科研投入,进而有效保障资源需求、加速实现能源转型,并指导盆地内资源的充分勘探与开发。

质谱与光谱技术高精度测试水中三氧同位素的对比

高精度测定水中氧同位素组成对于了解区域和全球水文气候变化过程具有重要意义.近年来,随着测试技术的不断发展,稳定同位素比值质谱(质谱法)和波长扫描光腔衰荡光谱(光谱法)技术均被证明可以获得高精度的水中三氧同位素指标(^(17)O-excess).本研究在国内率先建立了高精度水三氧同位素测试新技术,使用质谱和光谱两种技术测量多个国际标准水样三氧同位素组成,并将数据与已有研究结果对比.结果表明,两种测试技术的精度均能够达到低于10 per meg(1 per meg=10^(-6)),但在样品需求量、测试效率、受外界干扰程度等方面各有优劣.使用质谱法测试GISP的标准化值为δ^(18)O_(VSMOW-SLAP)=-24.82‰±0.04‰、δ^(17)O_(VSMOW-SLAP)=-13.16‰±0.03‰、^(17)O-excess=21±6 per meg(1σ);使用光谱法测定的GISP的标准值为δ^(18)O_(VSMOW-SLAP)=-24.80‰±0.03‰、δ^(17)O_(VSMOW-SLAP)=-13.15‰±0.02‰、^(17)O-excess=26±8 per meg(1σ).两种技术的测定值均与IAEA推荐值或已有研究结果在误差范围内一致.对于USGS 45和USGS 47的测定结果与已有数据或推荐值接近,特别是两者之间大于20per meg的^(17)O-excess值的差异也与已有研究结果一致.本研究使用两种技术测试中国不同气候区的冬夏季节降水,结果显示两种技术所测同一样品的值均具有良好的一致性,并初步观测到不同季节降水样品的^(17)O-excess值的变化,为利用三氧同位素指标研究水文循环过程提供重要的技术支撑.

利用Picarro测试石笋包裹体水氢、氧同位素的方法

基于当前石笋包裹体水提取测试过程中面临的制约条件,本研究设计了用于提取石笋包裹体水的真空装置,将其与水同位素分析仪Picarro L2140-i相连接组成石笋包裹体水氢、氧同位素(δD、δ18O)测试系统.该系统能够快速地提取石笋包裹体中的水,并对其δD和δ18O的值进行测量.包裹体水真空提取装置使用了以高压气缸为驱动的破碎研磨器,具有良好的破碎效果;在120°C真空条件下破碎获得的包裹体水随后被高纯氮气带入到Picarro L2140-i中进行测量分析.为了验证包裹体水测试系统的可靠性和准确性,本研究分别将石笋包裹体水真空提取装置以及Picarro液态水自动进样器与Picarro L2140-i主机连接,对相同的水样品进行了对比测试.两种方法测得的δ18O和δD值在误差范围内接近.使用该系统对东亚季风区石笋样品进行的测试结果显示:石笋包裹体水的δ18O和δD值分布在全球大气降水线附近,表明测试过程中分馏作用较小;包裹体含水量对测试精度有一定影响,对于水汽浓度为2500~50000 ppm(1 ppm=1μL/L)的样品,δ18O、δD的标准差分别为0.5‰、2‰,与同类型系统相当.研究结果表明该系统能如实测量石笋包裹体水的δ18O和δD值,将为利用水-碳酸钙平衡分馏方程重建古温度提供重要的技术支撑.