11月22日至24日,金属稳定同位素全组成员前往福州开启了本年度的快乐秋游之旅。
2024年9月28日,秋风送爽,丹桂飘香,金属稳定同位素实验室于东区篮球场举办了首届“稳同杯”篮球赛。
2024年6月30日,黄方老师课题组于环资楼824顺利举行“第七届掼蛋大赛”。
2024年5月5日下午两点,金属稳定同位素实验室组织对蒋海川、李杏、闫钊、张雅琦四位硕士二年级研究生进行了一年一度的“组内硕转博考核”,考核在环境资源楼824会议室进行。
铷是流体活动元素和不相容元素,其同位素第一次被用来识别俯冲物质的类型。
金伯利岩中不仅产出金刚石,还存在包括地幔榴辉岩在内的各种捕虏体。这些地幔榴辉岩捕虏体能够为克拉通的形成和演化、大陆地壳的生长以及金刚石的形成提供重要信息。关于地幔榴辉岩的成因存在长期争论,其核心问题最终聚焦在两个假说:俯冲模型认为地幔榴辉岩代表经历俯冲变质的古洋壳,而岩浆模型认为地幔榴辉岩是深部地幔熔体高压结晶的产物。
锌(Zn)是生命必须的微量营养元素,在生物的代谢、生殖和遗传信息表达等方面起到关键作用(Maret,2013)。因此,需要了解沙尘活动对Zn生物地球化学过程的潜在影响。Zn同位素是认识Zn地球化学行为的重要工具。然而由于观测资料的匮乏,沙尘的Zn同位素组成(δ66Zn)对源区变化、风力分选以及较干旱区域内化学风化过程的响应尚不够清楚(Schleicheretal.,2020)。本研究测定了黄土高原驿马关黄土-古土壤剖面的Zn含量和同位素组成,结合淋滤实验(pH为5的醋酸铵缓冲溶液),我们考察了δ66Zn与粒度分布(GT32)和磁化率(Xfd)等经典气候指标的内在联系(Haoetal.,2012),厘定了Zn在沙尘与冰期-间冰期气候相互作用过程中的地球化学行为。
铜同位素是研究土壤中铜循环的良好指示剂。铜有两个稳定同位素65Cu和63Cu,铜同位素在氧化还原和吸附作用以及进入矿物晶格取代其他金属离子过程中都可以产生明显的分馏,因此,不同的过程会在土壤中留下不同的铜同位素特征。
矿物间Ca同位素平衡分馏系数是定量解释Ca同位素观测结果的前提,已有不少研究获得了矿物间的Ca同位素平衡分馏系数,但对其控制因素还不清楚。我们利用第一性原理计算了角闪石、黄长石、钠辉石等在高温过程中十分重要的含Ca矿物,并汇总了已发表的矿物Ca同位素平衡分馏系数(数据以Excel表格形式上传到了论文的附件中)。在此基础上,我们探究了力常数(键强)、键长、配位数、阴离子、固溶体成分效应以及压力效应对Ca同位素平衡分馏的影响。
洋岛玄武岩(oceanislandbasalt,OIB)由深源的地幔柱在地球浅部发生部分熔融而形成,OIB为研究深部地幔成分提供了重要窗口,并揭示了地幔中俯冲再循环的地壳物质的存在。基于对OIB的放射成因同位素组成的研究发现,地幔成分高度不均一,可以划分为不同的地幔端元:亏损地幔(DMM)、富集地幔1(EM1)、富集地幔2(EM2)、高μ(μ=238U/204Pb,HIMU)、FOZO(高3He/4He)(WhiteandHofmann,1982;ZindlerandHart,1986;Hartetal.,1992)。虽然普遍认为地幔端元的形成与不同地壳物质的俯冲有关,但是不同地幔端元的明确成因一直以来有所争议
论文信息:Xiao-YunNan*,Hui-MinYu,Jin-TingKang,FangHuang.(2022)Re-visitingbariumisotopecompositionsofmid-oceanridgebasaltsandtheimplications.JournalofUniversityofScienceandTechnologyofChina.Doi:10.52396/JUSTC-2021-0276.
建立高精度同位素分析方法是应用同位素体系研究地质过程的前提。目前国际上仅有几个小组建立了Ba同位素分析方法,已经发现自然界存在较大的Ba同位素分馏。但是,这些分析方法存在的重要问题是,没有一个明确的参考标准来验证不同实验室的分析流程以及进行实验室之间数据的比较。考虑到上述问题,中国科大金属稳定同位素实验室南晓云等人在国内首次建立一个高精度的Ba同位素分析方法。
本研究基于目前国际上Zn同位素标样即将告罄的情况,试图开发一个量足够大,可供世界范围各同类实验室长期使用的Zn同位素标样。为了方便国际上各实验室间数据的比对,需要这类国际标的同位素组成均一。
上地壳铁同位素平均组成对于研究铁在地表过程中的地球化学行为有重要意义。
铜(Cu)是一个中等挥发性的亲硫亲铜元素,具有三个价态(0,+1,+2)。Cu有两种同位素,63Cu(30.83%)和65Cu(69.17%)。Cu同位素分馏已经被用于研究一系列重要的科学问题,例如:太阳系早期演化、地球核-幔分异、壳慢相互作用、大陆风化、生命演化、热液活动和斑岩铜矿成因。近期研究揭示,上地幔的Cu同位素组成非常不均一,δ65Cu(相对于国际标样NIST976)可以从0.68‰变化到1.82‰。前人认为如此巨大的Cu同位素组成是由陆壳物质再循环导致。然而笔者发现,即使没有受到壳源物质改造的橄榄岩同样具有不均一的δ65Cu=0.24~0.19‰,说明一些未被识别的地幔过程影响了地幔的同位素组成。因此,在利用Cu同位素研究壳慢相互作用之前,必须准确制约Cu同位素在地幔熔融和熔体渗滤过程中的分馏方向和分馏尺度。
海洋碳酸盐岩的V同位素组成(δ51V)是示踪全球古海洋氧化还原状态的潜在指标。尽管目前高精度的V同位素分析方法已经建立,多种地质标样的δ51V值已被报道,但现有的V同位素分析方法并不能对碳酸盐岩样品进行分析。这是因为,碳酸盐岩样品的V含量很低(通常低于10ppm),而在V同位素质谱测试时通常需要6-10μgV,因此上样量需高达几克,样品溶液中如此大的离子量会导致树脂过载而无法有效将V与其他基质元素分离。我们在前人建立的方法基础上,增加了铁共沉淀流程(图1)来预富集样品中的V元素,接着通过离子交换树脂除去引入的Fe,样品进一步纯化后,用MC-ICP-MS测量(样品-标样间插法)样品的δ51V值。
重晶石(BaSO4)是Ba的主要矿物之一,其化学性质稳定、分布广泛、保存率高,对于反演古海洋生产力,制约海洋环境变化以及全球Ba循环有重要意义。重晶石的Ba同位素数据可以为古环境的研究提供新的手段,但是重晶石Ba同位素测量很有挑战,其难点在于重晶石难溶于水和酸。虽然碳酸钠置换法能精确地测量重晶石Ba同位素组成,长期外部精度δ137/134Ba好于0.05‰(2SD),但是该方法却非常费时费力,并且需要耗费大量的实验耗材。因此,重晶石的Ba同位素数据一直没有得到很好地开发。
“霞绮浓披翡翠,晨光巧上珊瑚”。翡翠被誉为“玉中之王”,翡翠又称硬玉岩,是俯冲带典型的高压低温变质岩。其中,白色硬玉岩为流体直接沉淀形成,绿色硬玉岩为流体交代超基性岩形成,因而,硬玉岩可以有效的记录俯冲带流体特征。
同位素地球化学应用的先决条件是确定地球重要储库的同位素组成。大陆上地壳强烈富集高度不相容元素Ba,因此是Ba元素最重要的储库之一,研究大陆上地壳的Ba同位素组成特征非常重要。研究大陆上地壳的Ba同位素组成特征非常重要。本研究对71件大陆上地壳具有代表性的样品(包括花岗岩、黄土、河流沉积物和冰碛岩)进行系统性的Ba同位素组成研究。结果显示,大陆上地壳具有高度不均一的Ba同位素组成,其δ137/134Ba变化范围为-0.47~+0.35‰.
本研究分析了经过低温海水蚀变和高温热液蚀变的洋壳样品的硅(Si)同位素。这些样品来自东太平洋洋隆(IODP1256),包括了经过不同蚀变温度、不同水岩作用的玄武岩和辉长岩。结果显示,这些样品的硅同位素较均一,δ30Si的范围从0.38‰到0.27‰,平均值为0.32±0.06‰(2SD,N=50)。该钻孔的硅同位素组成与全球新鲜的洋中脊样品的硅同位素组成在误差范围内一致(0.27±0.06‰,2SD;Savageetal.,2014),与样品的深度和蚀变程度、蚀变温度等都没有关系。这说明,无论在低温海水蚀变过程中还是在高温热液蚀变过程中,在蚀变洋壳的全岩尺度上,硅同位素都没有发生分馏。