过渡族金属元素同位素分析方法及其地质应用

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪 (MC ICP MS)的应用 ,近年来过渡族金属元素 (Cu ,Zn和Fe)同位素地球化学有了长足进步 ,成为国际地学领域的一个前沿研究方向。Cu同位素在自然界中的变化最大 ,δ65Cu值为 - 3.70‰～ +2 .0 5‰ ;Zn和Fe同位素变化比Cu同位素变化小 ,δ66Zn值为 - 0 .6 4‰～ +1.16‰ ,而δ56Fe值为 - 1.6 2‰～ +0 .91‰。自然界中各种无机过程 (从高温到低温 )和生物有机过程均能使Cu ,Zn和Fe同位素发生分馏。Cu、Zn和Fe在自然界中广泛分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中 ,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。因此 ,这些过渡族金属元素同位素已在陨石和宇宙化学、矿床学 ,海洋学和生物学等领域的研究中取得了显著成效 ,并将成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。

过渡族金属元素同位素在海底热液活动研究中的应用

过渡族金属元素(Fe、Cu、Zn等)同位素的地球化学特征研究是近年来新兴起的研究方向,在沉积地球化学、宇宙化学、成矿过程、岩浆作用和生物科学等多个领域都取得了重要进展。主要介绍了过渡族金属元素同位素在现代海底热液活动研究中的应用以及取得的重要成果,指出利用过渡族金属元素同位素研究现代海底热液活动具有广阔的发展前景。在分析总结已有研究工作的基础上,探讨了该领域的研究发展方向,包括:(1)丰富过渡族金属元素同位素组成的分析数据;(2)加强模拟实验工作;(3)探讨海底热液活动对过渡族金属元素在大洋内循环和平衡的作用。

利用油砂和烃源岩抽提沥青质的稀土元素、过渡族金属元素判识油源——以鄂尔多斯盆地延安地区延长组下组合为例

针对鄂尔多斯盆地延安地区延长组长8~长10油层组受多种油源供给,常规烃源岩生物标志化合物难以区分不同油层的油源的问题。本文利用油砂和烃源岩抽提沥青质的稀土元素、过渡族金属元素丰度配分模式,结合饱和烃的C27、C28、C29重排甾烷,对研究区长8~长10油层组的油源进行了综合判识。认为研究区长8~长10油源总体上为长7湖盆中心优质烃源岩和研究区长9烃源岩的混源,而研究区长7暗色泥岩和长10烃源岩基本上没有贡献,吴起、顺宁、西河口3个地区以及不同的层位的油源存在一定的差异性。研究表明,油砂和烃源岩抽提沥青质的稀土元素、过渡族金属元素丰度配分模式对研究区长8~长10油层组油源判识具有良好的效果,该方法是对湖相油源判识的一种有效补充。

中印度洋脊热液活动区多金属硫化物Fe-Cu-Zn同位素组成特征的初步研究

近十多年来,随着非传统稳定同位素分析测试技术的迅猛发展,铁、铜、锌等过渡族金属元素的同位素体系已广泛应用于海洋科学、矿床学、环境地球化学等诸多地学研究领域(Maréchal et al.,1999;Zhu et al.,2000;蒋少涌,2003;王跃和朱祥坤,2010a,b,2012)。

凹山铁矿成矿作用过程的铁同位素初步研究

同位素示踪技术是矿床学研究的重要手段。近代成矿理论的许多重大进展都得益于同位素示踪技术（C、O、S、Pb、Sr、Nd等）的应用。但从成矿学角度讲，传统的H、C、O、S等稳定同位素对成矿物质起源与集聚过程的研究毕竟是间接的，其主要研究对象只是矿化剂元素，而不是矿化元素本身，因此研究仍带有一定的推断性和不确定性。作为矿化元素本身，Fe等过渡族元素同位素高精度测试方法的建立为成矿理论的研究提供了一种新的途径。

AG MP-1阴离子交换树脂元素分离方法研究

在用多接收器等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测定过渡族元素同位素时,需要对待测样品进行分离纯化。目前,人们常用AGMP-1阴离子交换树脂在不同浓度的HCl和HNO3介质中依次分离出Cu,Fe和Zn。为详细了解样品中基体元素与AGMP-1阴离子交换树脂的作用以及它们在该树脂中的淋洗过程,根据金属阳离子与Cl-形成络合物的稳定性及它们与阴离子交换树脂的亲和力,对利用AGMP-1进行Cu和Fe分离过程中基质元素的行为进行了实验研究。结果表明,除Co外,在7mol/LHCl条件下,地质样品中基体元素(包括Cr和Ni)能与Cu,Fe进行很好的分离。不同酸度下的实验研究表明,在6mol/LHCl条件下,可以将Cu和Co进行很好的分离。为此提出,对于基质元素含量较少的样品(如硫化物、氧化物、氢氧化物等),可直接用6mol/LHCl进行样品分离。由于这类样品中K,Na,Ca,Mg,Al等元素含量较低,在Cu被洗脱前已被彻底淋洗,该方法可将Cu和包括Co在内的基质元素进行理想的分离。对于含Co较高的部分硅酸盐等样品,则应先用7mol/LHCl分离出Cu接收液,之后过二遍柱,以6mol/LHCl作淋洗液,去掉Co。建立的分离方法还可应用于Ca,Mg同位素的前期分离纯化。

花岗质岩石中铜铁锌的化学分离方法

过渡族元素同位素研究是近几年才发展起来的研究领域，随着研究的范围日趋广泛，问题日渐深入，需要对更多的地质样品进行同位素组成测定和研究。尽管文献报道的有关用于多接收器等离子体质谱过渡族元素同位素分析的化学分离方法能将Cu、Fe、Zn等元素很好地分离开来，但并未对地质样品中复杂地质基体元素的分离情况进行报道。因此，笔者对花岗岩中Cu、Fe、Zn分离进行了研究。

矿物质，不可少--铜Cu

铜（Copper），化学符号Cu，原子序数29，原子量63．5，过渡金属元素。铜有两个稳定的同位素^63Cu和^65Cu，7个放射同位素。铜具有较强的氧化还原性质，特别适合于释放和接受电子，尤其是将电子直接传递给分子氧。在溶液和活的生物体中，