稀土稳定同位素分析方法及在风化壳淋积型稀土矿研究中的应用展望

稀土元素因其特殊的化学性质和在地球科学研究中的重要价值而受到广泛关注。随着化学纯化方法的发展和质谱测定技术的提高,国内外对稀土稳定同位素体系开展了一系列探索。近年来,逐渐发展起来的稳定Ce和Nd同位素分析方法,为表生地质过程、氧化还原环境示踪以及生态环境演变等方面的研究提供了新的手段,也将为研究稀土矿提供直接证据。本文先系统介绍了稀土元素及其同位素体系的地球化学特征,总结稀土稳定同位素分析方法的发展历程与研究现状,并对其未来可能突破的方向进行评述。在此基础上,对稀土稳定同位素在风化壳淋积型稀土矿床研究中的应用前景进行了展望,指出稀土稳定同位素地球化学手段是深入了解风化壳淋积型稀土矿床形成过程与控矿机制的良好指标,其与稀土元素地球化学指标相结合有望在稀土矿化过程与机制方面取得新的认识。

硫酸盐三氧同位素测试制样新技术——Ag_2SO_4热解法

氧同位素能有效地示踪硫酸盐起源及其形成环境,随着硫酸盐中氧同位素质量不相关分馏现象的陆续发现,三氧同位素的研究已成为热点与前沿。笔者研究了硫酸盐三氧同位素(16O、17O、18O)测试制样的最新技术——Ag2SO4热解法。基本原理是:Ag2SO4在1050℃下热解为O2和SO2,其中O2产额可达(45±7)%,SO2产额接近100%,收集两种气体送作质谱分析可测得δ17O、δ18O和δ34S值。本方法的特殊要求是所有硫酸盐样品都必须转化为Ag2SO4,笔者详细介绍了水样、土样、石膏样品、BaSO4样品的处理方法与步骤。Ag2SO4热解法不再使用传统方法中的氟化试剂,安全可靠、价廉,顺应了环保意识和以人为本的原则。技术先进、适用性强,具有很大的推广应用价值。

微量水δ(^(17)O)和δ(^(18)O)CoF_3法线外同时测试新技术

三氧同位素(16O、17O、18O)组成特征可有效示踪天然水循环及其环境效应,微量水δ(17O)和δ(18O)CoF3法同时测试新技术的建立,可为三氧同位素定量研究提供有效的分析手段,特别是能够捕捉到像光合作用、呼吸作用等生物过程中发生的同位素分馏现象。在国内首次建立了微量水δ(17O)和δ(18O)CoF3法线外同时测试新技术,样品量仅需2μL,整个制样时间约40min。采用在质谱测试前对待测样品在100℃下预热10 min,待O2完全解吸后再进行质谱测试的方法,避免了制样和测试过程中的记忆效应及分馏效应,δ(17O)和δ(18O)的分析精度分别达到±0.07‰和±0.14‰。该法使用固体试剂CoF3替代了剧毒的气态氟化物BrF5,使得制样流程更加安全可靠且样品量少,适用性强,具有很大的推广应用价值。

内蒙古额济纳盆地硫酸盐沉积物中δ^(17)O异常及其指示意义

为探析我国干旱地区地表硫酸盐沉积物中δ17O异常的存在及其变化特征,在西北额济纳盆地采集地表盐结层、现代风尘土、湖底沉积物和盐池土壤四种不同类型的硫酸盐沉积物样品。利用硫酸银(Ag2SO4)热解法同时测定硫酸盐样品中的δ17O和δ18O值,其δ17O、δ18O和Δ17O的分析精度分别为0.5‰、0.3‰和0.1‰。研究发现:(1)四种不同硫酸盐沉积物中均存在δ17O异常,其Δ17O值为0.2‰~1.0‰,这表明具有δ17O异常的硫酸盐能够从大气圈转移到陆壳矿物中,并在特定的地表环境中累积起来;(2)西戈壁的吉格德查盐池土壤剖面上硫酸盐Δ17O值随深度增加而增大,变化范围为0‰~0.6‰,这可能是干旱区极其有限的降水淋滤作用使具有较大Δ17O值的硫酸盐优先淋滤的结果,这种分离效应揭示的是在干旱的气候条件下,硫酸盐在土壤剖面上分离的过程。本研究证明我国干旱沉积环境中的硫酸盐δ17O异常的存在,为大气中臭氧(O3)和过氧化氢(H2O2)的氧同位素异常能够转移到地表矿物中提供新的证据,为地表沉积物中硫酸盐的来源、迁移、混合及沉积后的变化提供有效信息。

硫酸盐中三氧同位素研究进展

氧同位素组成是一个非常有效的示踪硫酸盐的起源和形成环境的工具。过去主要针对硫酸盐中的氧同位素δ(18O)的研究,近年来,随着硫酸盐中氧同位素质量不相关分馏现象的陆续发现,其δ(17O)的研究成为热点与前沿。在综述了硫酸盐三氧同位素测试技术的研究现状及进展情况后,重点介绍了从硫酸盐中直接提取O2供质谱计同时测定δ(17O)与δ(18O)值的CO2-激光氟化法;同时介绍了硫酸盐中氧同位素异常[Δ(17O)]的研究历程,探讨了硫酸盐中氧同位素质量不相关分馏的机理及三氧同位素的应用前景,展望了今后的研究趋势。