第06章-稳定同位素地球化学02

1、第四节 碳同位素地球化学,第四节 碳同位素地球化学,碳同位素组成与分馏 不同地质储库的碳同位素组成 碳同位素的地质应用,自然界中的碳同位素 12C = 98.89% 13C = 1.11%,一、碳同位素组成与分馏,碳同位素组成 生物作用过程的动力学分馏效应 光合作用导致动力学分馏 碳同位素交换反应 CO2气体与各种水溶碳酸根离子之间的碳同位素发生交换； 13C值富集顺序： CH4CCOCO2CO32-（最富集）,1. 碳同位素的分馏反应： 氧化-还原反应： CH4 +2H2O CO2+4H2 = 1.010-1.035 光合作用： 6CO2 +6H2O = C2H12O6+6O2 有机物中将富

2、集12C (13C =-25%o),同位素交换反应 13CO2(气) +12CO32-(液) 12CO2(气) +13CO32-(液) = R13/12(液)/R13/12(气)=1.012 一般规律： 13C%o : COCH4CCO2CO32- 即有机物中富集12C, 无机物中富集13C,第四节 碳同位素地球化学,碳同位素组成与分馏 不同地质储库的碳同位素组成 碳同位素的地质应用,二、不同地质储库的碳同位素组成,大气圈和水圈的碳同位素组成 大气中的含碳气体，主要为CO2 大气中CO2含量和13C值受光合作用、呼吸作用、以及有机质氧化（燃烧）等因素影响； 大洋中的13C值较稳定，7； 在乡村

3、中，白天，光合作用，CO2降低， 13C升高；晚上， CO2升高， 13C降低 生物圈的碳同位素组成 植物中的碳同位素组成比它们的光合作用的碳源贫13C； 海洋植物的碳同位素组成比陆地植物富集13C 地外物质的碳同位素组成 碳质球粒陨石的13C值为5.611.6，并随碳含量增高而增高。 但碳质球粒陨石中的含碳相13C值差异十分明显 各类地球岩石的碳同位素组成,第四节 碳同位素地球化学,碳同位素组成与分馏 不同地质储库的碳同位素组成 碳同位素的地质应用,三、碳同位素的地质应用,地幔去气作用 地幔起源物质的碳同位素变化，金刚石13C偏离正常的地幔值； 有的认为有机碳的混杂； 有的认为海相碳酸盐的影

4、响； 地幔去气作用的影响更重： CO2去气 13C值增高 CH4去气 13C值降低 热液矿床的碳同位素组成与成矿环境 随着氧逸度和n(CO2)/n(CH4)比值降低，热液中CO2的13C值增加； 热液全碳13C值为5的岩浆热液可以形成13C值高达20的碳酸盐 区分海相和淡水相沉积碳酸盐岩 碳同位素地层学,第五节 硫同位素的地球化学,硫同位素组成和分馏 不同地质储库的硫同位素组成 硫同位素地质应用,1.硫的同位素 A/A = 6.25% 32S 33S 34S 36S 95.02 0.75 4.21 0.02,标准：迪亚布洛峡谷铁陨石中陨硫铁（CDT）,同位素地球化学基础, 34S %o = (

5、34S/32S)样品- (34S/32S)标准/ (34S/32S)标准,2.硫同位素分馏作用 （1）平衡分馏-交换反应 H234S + 32SO42- H232S + 34SO42- 25oC时，=(34S/32S) SO4/(34S/32S) H2S =1.075,硫同位素分馏十分大，34S值变化达180%。 硫为变价元素，从氧化环境至还原环境，6至2价； 不同硫化物因价态、化学键的差异，产生明显的硫同位素分馏；,硫同位素平衡分溜 价态的影响， 34S值，S2-S22-S0SO2SO42- 金属硫键越强的矿物越富集重硫同位素；,同位素地球化学基础,硫同位素分馏的一般规律： 高价硫富34S，即 SO42- SO32- SO2 Sx H2S S2- 34S %o = 降低,同位素地球化学基础,3.自然环境中的硫同位素,硫同位素动力学分馏 细菌还原、有机质分解、有机还原和无机还原；,自然环境硫同位素特征 岩浆岩具有很窄的34S变化范围，其 34S （%o）约为零； 蒸发硫酸盐和海水具有正的34S值； 沉积岩具有宽广的34S值，与其复杂的来源有关。,2、不同地质储库的硫同位素组成,大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 地外物质的硫同位素组成 各类地球岩石的硫同位素组成,2、不同地质储库的硫同位素组成,大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 地外物质的硫同位素组成