铁元素的地球化学研究进展及钙元素对岩浆岩矿床的影响

中国地质大学长城学院课程论文题目：铁元素的地球化学研究进展及钙元素对岩浆岩矿

床的影响系别地球科学与资源系专业地质学学生姓名 母金朋学号03209126指导教师 苏美静铁元素的地球化学研究进展及钙元素对

岩浆岩矿床的影响摘要：铁对生活和地质中岩浆岩矿床的形成有很重要的意义。它不仅仅是我们交通工具，建材的原材料，而且是人体正常的进行代谢所需的重要的微量元素。因而全球对于铁原料的需求很大。这也促使我们地质工作者查明铁元素的同位素及其对矿床的影响。关键词：同位素铁岩浆岩矿床正文：1.1铁元素的简介。铁是一种及其活泼的化学元素处于化学周期表中的第四周期第八族。铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列第四位，仅次于氧、硅和铝在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的铁都以化合物的状态存在。铁天然存在四种同位素：54Fe、56Fe、57Fe、58Fe，其中丰度最大的是56Fe，为91.66%。铁现在还有一些人工合成的同位素，其中最常用于示踪研究工作的是55Fe和59Fe，55Fe是通过54Fe（n，r）合成的，半衰期2.7d，衰变方式为轨道电子俘获，以其能释放出最高能量为5.6keV的软X射线和较长半衰期而成为生物学研究中的理想示踪原子。1.2铁元素的同位素及其丰度测量方法。Fe元素的同位素有54Fe、56Fe、57Fe、58Fe四种，铁同位素在地质、医学、食品安全和营养卫生等领域有广泛的应用，但由于电离电位较高，同位素质量差相对较大，使用IMS进行高精密度、高准确度测量时，灵敏度低，分馏效应较难控制，测量比较困难。在MC-ICP-MS出现后，有关铁同位素测量的报道增加很多。ICP-MS采用Ar作为主要工作气体，过程中产生的ArO+离子对56Fe+产生非常强烈的干扰，双聚焦MC-ICP-MS，通常采用中分辨模式（分辨率2500以上）将两个离子峰分开，但由此引起的灵敏度降低和平顶峰的消失将使测量的准确性和精密性下降；而采用碰撞池MC-ICP-MS，则可以通过碰撞反应，消除Ar。*离子对56Fe+产生的干扰，达到精密测量的目的。本研究中，同时使用浓缩同位素4Fe和56Fe，配制不同丰度的混合样品，用于MC-ICP-MS系统线性的校正，以确保测量结果的准确、可靠。1.3铁元素对人体的作用。1.3.1铁与酶的关系铁参与血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、细胞色素氧化酶及触酶的合成，并激活旅基脱氢酶、黄嘌吟氧化酶等活性。红细胞的功能是输送氧，每个红细胞含2.8亿个血红蛋白，每个血红蛋白分子又含四个铁离子，正是这些亚铁血红素中的铁离子，才是真正携带和输送氧的重要成分。肌红蛋白是肌肉贮存氧的地方，每个肌红蛋白含有一个亚铁血红素，当肌肉运动时，它可以提供和补充血液输氧的不足。近代研究表明急性心肌梗死发作时，血清肌红蛋白显著增加，与上述机制有关。细胞色素酶类，是体内复杂的氧化还原过程所不可缺少的，有了它才能完成电子传递，并在三羧酸循环中使脱下的氢原子与由血红蛋白从肺“运来”的氧生成水，以保证代谢，同时在这一过程中释放出能量，供给机体需要。在氧化过程中所产生的过氧化氢等有害物质，又可被含铁的触酶和过氧化物所破坏而解毒。1.3.2.铁参与能量代谢与造血功能由于铁在人体内存在形式很多，其生理功能也相应广泛，如血红蛋白可输送氧，肌红蛋白可贮存氧，细胞色素可转运电子，结合各种酶又可分解过氧化物、解毒抑制细菌、参与三羧酸循环、释放能量，释放能量的多少与细胞线粒体聚集铁的数量多少有关，线粒体聚集铁越多，释放的能量也就越多。铁影响蛋白质及去氧核糖核酸的合成及造血、维生素代谢。1.3.3铁与免疫功能铁在体内参与造血，并形成血红蛋白、肌红蛋白，参与氧的携带和运输。铁还是多种酶的活性中心。实验表明，缺铁时中性白细胞的杀菌能力降低，淋巴细胞功能受损，在补充铁后免疫功能可以得到改善。在中性白细胞中，被吞噬的细菌需要依赖超氧化物酶等杀灭，在缺铁时此酶系统不能发挥其作用。1.3.4铁缺乏对人体的影响铁缺乏是一个渐进的过程，长期缺铁使体内血红蛋白量合成减少，最终发展为缺铁性贫血。缺铁性贫血对机体的影响是多方面的：含铁酶功能的降低：铁缺乏使重要的含铁酶如细胞色素类、过氧化物酶、过氧化氢酶等功能降低，这些酶在物质和能量代谢中起重要作用。影响行为和智力发育：铁缺乏的婴幼儿表现为对周围事物不感兴趣，易于烦躁，运用智力解决问题的主动性降低，全神贯注时间变短，学习和记忆力差；青少年表现为学习能力和工作耐力降低；成人表现为冷漠呆板。机体抗感染能力降低：临床研究表明，铁缺乏婴幼儿的腹泻/呼吸道感染患病率高，补铁后下降。由于许多自由基代谢环节需要铁的参与，所以缺乏时白细胞杀菌能力降低，感染性疾病患病率有所增加。影响机体的体温调节：美国营养学家研究发现，铁缺乏的妇女即使在体内血红蛋白值在正常范围内，但她们对冷的抵抗能力下降表现为怕冷、寒战、失眠等。影响机体生长发育：缺铁时体重增长迟缓、骨骼异常，这与胶原蛋白合成需要的铁参与脯氨酸羟化有关。1.3.5铁过量与疾病流行病学调查和动物学实验研究都表明，体内铁的贮存过多与许多疾病如心脏病、肿瘤、糖尿病、关节炎、骨质疏松症等有关。人类可由于食用铁强化食品、红肉（含血红素铁），使用铁制炊具、超量服用维生素C、饮用柠檬酸、嗜酒等而摄入过量铁。特别是由于膳食结构的改变、强化食品的过度使用和工艺污染等原因，可通过多种途径使进入体内的铁增加。铁与肝脏疾病的关系肝脏是维护机体内环境稳定的重要器官，是铁贮存的主要部位。因此，肝脏也是铁过多诱导损伤的主要靶器官。肝脏铁过载有两种严重后果，即铁过多引起的肝纤维化和肝细胞肿瘤。肝纤维化可发展为肝硬化，通常发生在严重的遗传性血红蛋白沉着症的男性病人，其最明显的病理特征是在肝细胞内存在有大量的棕褐色含铁血黄素，纤维化主要出现在血管内及其周围，这或许是因为肝脏的这些部位铁过量最严重且时间又长。因为在严重血红蛋白沉着症病人，来自胃肠道的富含铁的血液首先经过门静脉周围的肝细胞。肝纤维化一般被认为是实质细胞的受损及肝细胞死亡后的继发性反应之一。铁与心脏病的关系铁在冠心病发病中具有多方面的作用。铁直接参与心肌缺血-再灌注损伤过程，影响心脏传导系统，损害心功能。同时，铁又参与了动脉粥样硬化的形成。缺铁性贫血病人不易患心血管疾病，而高铁能使血细胞比容升高，并促进动脉硬化的形成。最近，通过全国流行病调查和实验检测发现心脏病患者体内铁的含量明显高于正常人，且与血压、血细胞比容、胆固醇、低密度脂蛋白等城显著正相关。最近的一项研究显示，男子的血清转铁蛋白水平是心肌梗塞死发生的一个强烈的独立的负危险因子。目前认为，体内铁贮存过多增加心脏病发生率的机制可能与生物氧化有关。机体内铁含量降低可能有直接的抗氧化作用。铁与肿瘤的关系大量的流行病学资料显示，体内铁的贮存过多与肝、结肠、直肠、肺、食管、膀胱等多种器官的肿瘤发生有关。如在注射右旋糖酐铁的部位发生肉瘤，且肉瘤的发生与铁的剂量有关。在对36位血红蛋白沉着症病人进行的8年追踪研究发现，有4例发生肝癌，比预期值高7.5倍。在平均追踪10.5年的163位患者中，死亡的53人中有16人死于肝癌，比正常人高219倍。追踪不足10年的208位患者，其中16人死于肝癌，其发生率为普通人群的240倍。在21513名成年男性观察对象中，血清蛋白为200pg/L、转铁蛋白为200pg/L者，8年内癌症的死亡相对危险度是血清铁蛋白为80pg/L、转铁蛋白为400pg/L者的2.9倍。急性淋巴细胞白血病患者中转铁蛋白饱和度小于36%的43名患者中12%的人于2年内死亡。转铁蛋白饱和度大于36%的43名患者中有40%的人于2年内死亡。1.4铁元素对岩浆岩矿床的影响岩浆岩中的岩体对气矿床的形成主要与气中的超镁铁质岩体、超镁铁质-镁铁质岩体、镁铁质岩体有关。下面我们分别讨论。1.4.1超镁铁质岩体。该岩体有纯橄榄岩、斜方辉橄榄岩、单斜辉橄榄岩、和辉岩等组成。纯橄榄岩相经常和斜方辉橄榄岩相伴生，相互渐变过渡。有时出现由单一纯橄榄岩岩相构成的超镁铁质岩。这类岩体形态多呈透镜状、似层状或不规则状，空间上大多成群成带分布，一般平行于区域构造线方向。单斜辉橄榄岩一般不与纯橄榄岩伴生，按单斜辉石的含量多少也可以分为若干个岩相，岩体内有时还伴生一定数量的角闪石。与这类岩体有关的主要为铜-镍硫化物矿床。1.4.2超镁铁质-镁铁质杂岩体。这类岩体常成岩盘、岩床、或似层状岩体产出。岩体的岩相组合复杂，镁铁质岩相往往分布在超镁铁质岩相之上，现实出一定程度的垂直分布。岩体内有时后稳定而显著的似层状构造，火成层理清楚，著名的南非（阿扎尼亚）布什维尔德镁铁质-超镁铁质杂岩便具有这种特征。由纯橄榄岩-辉长岩组合成的这类杂岩长与铬铁矿有关，有辉长岩-苏长岩组合成的这类岩体主要与铜、镍矿床有关。1.4.3镁铁质岩体有辉长岩-苏长岩、辉长岩-斜长岩和单独的斜长岩侵