东太平洋隆起13°N热液喷口的同位素组成和气体浓度

对东太平洋隆起13°N热液的气体浓度和同位素组成进行了测定。在大多数贫Mg样品(≌5×10~(3-)mol/kg)中,气体浓度为:(3—4.5)×10~5 cm~3 STP/kg的He,0.62—1.24cm~3 STP/kg的CH_4,(10.8—16.71)×10~(-3) mol/kg的CO_2。样品含有大量由与钛取样瓶反应所产生的H_2(95—126cm~3/kg)和某些CO(0.26—0.36cm~3/kg)。CH_4和CO_2的δ~(13)C(分别为-16.6—-19.5,-4.1—-5.5)表明温度为475—550℃,而δ~(13)C_(co)与在接近取样温度的350℃下CO_2对Ti的还原所形成的一致。~3He/~4He在(7.5±0.1)R_A是非常均一的(~3He/~4He=1.0×10~(-5)),非常类似于已发表的资料以及(14—2.1)x10~6之间的CH_4/~3He比值。水的~(18)O和D显示出富集,分别为0.39—0.69‰,0.62—1.49‰。这些值相当于水/岩比为0.4—7。明显的~(18)O富集表明大洋同位素组成并没有完全被热水循环所缓冲。根据热水通量和地幔~3He通量对~3He-热函关系进行了讨论。     

构造环境对幔源岩中稀有气体同位素比值的制约

稀有气体是地球化学研究中有效的物源示踪剂。在广泛收集资料的基础上,通过对He、Ne、Ar同位素数据的统计分析,总结、对比了不同构造环境幔源物质中轻稀有气体同位素的组成特征。统计表明,大洋中脊玄武岩(MORB)中3He/4He=7 0～10 0Ra者约占统计样品的90%;洋岛幔源物质(OIB)的3He/4He值变化范围大,但>10 0Ra者占65%;消减带幔源岩的3He/4He值总体略低于MORB;大陆幔源岩的3He/4He值主要变化于6 0～10 0Ra间,但环太平洋大陆边缘低于MORB者普遍;大陆热点地幔流体具有类似OIB的3He/4He值分布特征。MORB与OIB的40Ar/36Ar值分布范围类似(主要范围为296～12000),但低于1000者在MORB中仅24 5%,而在OIB中约43 4%;板块俯冲区幔源岩的40Ar/36Ar值总体较低,<1000者约占67%;大陆各类地幔流体的40Ar/36Ar值普遍偏低,主要在4000以下。大陆、大洋幔源岩中20Ne/22Ne值主要介于9 8～12 5间,但<9 8者在各大陆地幔普遍存在。幔源物质的上述组成特征与大气、地壳等源区对其影响有关。我国东部幔源物质稀有气体同位素组成具有大气 地幔混合源区特征。     

中国某些地区温泉气体的氦、碳同位素地球化学(摘要)

基于碳、氦一体的思想，利用C－He同位素示踪体系辨识He、CO2气体的来源和碳的地球化学循环。在我国首次将C－He体系应用于流体地球化学的研究。通过对我国东北温泉出露地区的野外地质调查、气体组分和He、C同位素的分析，以及西藏、云南等地区的He、C同位素数据的系统综合分析，详细地讨论了不同地质构造背景中温泉气体的He、C同位素组成、分布特征以及He和CO2气体的来源。本研究的目的在于通过上述研究，认识地质构造和火山岩浆活动与地球内部气体排放之间的相互关系，为深入探讨“地球排气作用诱发构造、地震活动”和“地球的气体…     

自然界中的氦同位素

本文研究了沉积岩、泥火山及喷出火山中天然气的氦同位素成份。查明了在天然气中 He~3/He~4有广泛的变动范围——10~(-10)—10~(-5),分析了地球深部 He~3及He~4性状的个别规律性。其中查明了在天然气成份中He~3和 He~4浓度之间的线性依赖关系——主要是证明He~3的核物理的来源,以及查明了地层分异:比值较低的是古地台气体的特征;比值较高的是海西后地台年青沉积,特别是深拗陷区的特征。根据喷出火山和陨石的氦同位素成份相近这一点得出结论,认为在地球深部保存有原始的氦。     

湖南康家湾铅锌矿床成因探讨

<正> 硫化矿物的δ~(34)S值变化于-6.27—+3.52‰之间,算术平均值为0.34‰,分布范围狭窄,呈明显的塔式分布。硫同位素组成与一般岩浆热液矿床较接近,但是个别样品显示出富轻硫的特点(一个样品为-6.17‰,另一个样品为-4.93‰)。     

封管法制备有机碳稳定同位素样品存在的问题和改进

有机碳稳定同位素的高精度测定是利用地质样品有机碳同位素研究气候和植被变化等的基础。通过实验发现低有机碳含量样品同位素测定误差相对较大,其中样品收集过程是主要的影响因素之一。本文针对这个问题,主要从杂质气体干扰入手,在一步冷冻分离CO_2和H_2O,或分步冷冻分离CO2和H2O的收集方法,以及改变收样管体积三方面进行条件实验研究,讨论了封管法制备有机碳稳定同位素样品气体收集过程对有机碳稳定同位素组成的影响。结果表明:(1)CO_2气体的纯化收集是封管法制备有机碳稳定同位素样品的一个重要步骤,收集时杂质气体含量越高,对样品有机碳稳定同位素组成的影响越大;(2)在相同的杂质气体背景条件下,与一步冷冻分离CO_2和H_2O的方法相比,分步冷冻CO2和H2O的方法能够显著减小杂质气体对有机碳稳定同位素测定的影响;(3)小体积收样管能够显著提高有机碳稳定同位素样品的离子流强度,进而提高低有机碳含量样品的稳定碳同位素测定精度。     

挥发份在形成地球及某些星球过程中的作用

<正> 在地幔中有许多挥发份,最主要的是H_2O、CO_2和SO_2,它们也是火山喷出的主要组份。此外,还有F、H、He、Ne和Ar等。我的报告主要介绍H_2O和CO_2。 众所周知,压力对硅酸盐的熔化有重要的作用。以钠长石熔融曲线为例,这是一元系,固相线和液相线是一致的。曲线的斜率可用克拉伯龙方程表示:     

2006 年南京冬季浓雾雾水的化学组分

利用2006 年12 月24~27 日南京外场观测试验资料和采集到的雾水样品化学分析资料,从雾水的化学组成及同月采集的雨水的比较、雾水离子间的相关性、雾水离子浓度与污染气体的关系等几方面,分析了南京雾水的化学特征.结果表明,南京雾水pH 值介于4.24~7.27,多呈酸性;雾水离子浓度随时间有较大变化,这与雾的宏观和微物理结构有关;雾水中离子浓度与同时期(2006 年12 月上旬)雨水中的离子浓度以及污染气体的浓度变化趋势有一致性.如,雾水SO4₂^-和NO₃^-的浓度在25 日14:30~19:55 有1 个峰值,而污染气体的峰值则相对提前,大约在13:00~14:00,随后气体和离子的浓度都逐渐降低.     

从显微硫化物包裹体的离子探针分析结果看地幔中硫同位素的变异

用离子探针分析了地幔成因的不同矿物(橄榄石、辉石、钛铁矿和石榴石)或岩石(玄武岩玻璃、橄榄岩、榴辉岩和金伯利岩)中圈闭的、呈液滴或颗粒产出的21个硫化物样品的硫同位素及Cu、Ni、Fe成分。δ~(34)S的测定结果范围很宽,为-4.9±1—+8±1‰。镍含量高(镍黄铁矿可达40％)的硫化物样品(多半产于残留橄榄岩)的δ~(34)S值为-3.2—+3.6‰,最频值为+3±1‰;而镍含量低的硫化物样品(主要产于辉石岩、大洋岛弧玄武岩(OIB)和金伯利岩中),其δ~(34)S值为-3.6——+8‰,最频值为+1±1‰。 源于地幔的硫化物的δ~(34)S值是可变的。镍含量高和δ~(34)S值接近+3‰的硫化物液滴,可能是含硫最高达300ppm、δ~(34)S值为+0.5—±0.5‰的幔源物质发生10—20％的部分熔融产生的。δ~(34)S值的差别说明,在液态硫化物与硅酸盐液体中的硫之间发生过≈+3‰的高温硫同位素分馏。上地幔+大洋壳+大陆壳+海水这种系统中的硫同位素平衡,要求原始上地幔的平均δ~(34)S值为+0.5‰,与球粒陨石的硫同位素值(+0.2±0.2‰)明显不同。     

Ⅱ型金刚石中碳同位素的变化

<正> 碳同位素地球化学的一个基本疑点是,具有30‰的碳同位素值的金刚石迄今被认为是地壳深部或地幔来源的,因而可以作为“原始”或未再循环的碳的样品。金刚石中碳同位素的基本数据来自大量的文献,其中Deines(1980)、Kovalskii和Cherskii(1973)做出了突出的贡献,根据大多数测定值得到的δ~(13)C值为-5—-9‰,据此提     

加拿大米尔克里弗含水层中地下水的化学演化

已观察到米尔克里弗含水层地下水中离子组成有一些明显趋向。来自次露头地区的地下水,其Na~+、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)的浓度比紧邻的下坡的地下水高;在次露头地区之外,地下水的Na~+、Cl~-、HCO_3~-和CO_3~(2-)以及CH_4的浓度有规律地随着其滞留时间的增加而增加,pH值降低,Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度往往偏低(小于0.1mmol/L)。地质变化对产生这些化学模式起了重要作用。第一个主要地质变化是约在5×10~5年前补给区的上覆隔水层被侵蚀,使Na~+和Cl~-浓度低的大气降水能进入含水层并置换了原先存在的水。第二个主要地质变化是在约30000～40000年前米尔克里弗地区出现冰碛物沉积。通过冰碛物向含水层补给的水,其发育特征是Na~+、SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)的浓度高。在次露头地区的下坡,Na~+和Cl~-的变化趋势受从下伏页岩隔水层的扩散所控制。分别对地下水、硫酸盐还原细菌和地下水的气体样品,以及硫化物和H_2S气体样品的分析结果表明,SO_4~(2-)还原不是一个主要过程。地球化学模拟表明,CO_2气体是随着在含水层中滞留时间的增加而不断加入地下水的。CO_2、CH_4和溶解的无机碳的增加可以归因于甲烷发酵。地球化学模拟表明,阳离子交换在该地下水的化学演化中只起次要的作用。     

东南沿海基底杂岩的同位素年代学研究

系统研究同位素年龄结果表明,中国东南中生代火山岩盖层下普遍存在着前寒武系古老地层,变质杂岩最大年龄约为1900Ma,属早元古界晚期——中元古界早期。双溪坞组“底部”的英安质霏细斑岩的年龄,与上墅组的同位素年龄接近。象山石浦的硅质岩“天窗时代”应属震旦系地层,可与“灯影灰岩”对比。同位素年龄还揭示,华南地区有加里东旋回和印支旋回热事件的信息。基底杂岩的Nd同位素表明,前加里东期变质岩,大多数属大洋火山——硅质建造。它们表现出大的富集因子,和高的~(143)Nd/~(144)Nd.因此,不能说凡是有古老基底杂岩存在,就与克拉通或古陆等同。在中国东南板块内基底杂岩大多数在加里东造山褶皱期之前都处于活动“地槽”期,真正形成大陆地壳是在加里东期之后。Nd同位素资料还证明,不同微板块构造区地幔表现出明显的不均一性。     

青岛大气中酸碱气体及PM2.5中水溶性离子的浓度特征和气粒平衡关系

2012年11~12月在青岛采集58套denuder和PM2.5样品,分析了其中酸碱气体及相应的颗粒态组分浓度,探讨了它们的浓度特征和气粒平衡关系.青岛大气中HNO3、HNO2、HCl、SO2和NH3平均浓度分别为1.36、1.64、1.46、27.58和2.95μg·m-3.PM2.5中NO-3、NO-2、Cl-、SO2-4和NH+4浓度分别为6.49、0.12、1.95、9.36和6.04μg·m-3.霾天大气中酸碱气体浓度较之晴天时的增幅明显低于PM2.5中相应离子浓度的增幅;雾天时,除HNO2外其他气体浓度均低于晴天,但PM2.5中相应离子浓度较之晴天时均有明显增加.采样期间青岛大气为富氨环境,PM2.5中NH+4主要以(NH4)2SO4的形式存在,NO-3生成主要受HNO3的限制.利用ISORROPIAⅡ模型探讨了青岛PM2.5中二次离子的控制因子,通过敏感性实验发现NH+4对总NH3(TNH3)变化响应不敏感,但对总H2SO4(TSO4)和总HNO3(TNO3)变化响应敏感;NO-3和SO2-4则分别仅对TNO3和TSO4变化响应敏感,这暗示了减少TNO3和TSO4而不是TNH3的排放对降低青岛大气中PM2.5浓度更有效.     

断层气体中氢气和二氧化碳气体的成因及其与断层活动的关系

<正> 活动断层裂隙带中的气体具有高H_2和(或)高CO_2浓度的特征。主要气体种属(H_2或CO_2)与断层所切割的岩相有关。沉积岩中CO_2的浓度随温度而变化,这一证据及CO_2的δ~(13)C值(约为-20‰)表明,CO_2来自于有机质。含大理石的角砾状片麻岩中的CO_2(δ~(13)C值为-5—-20‰),可能是有机质衍生的CO_2与大理石相互作用而产生的,或者可能是岩浆派     

南昌市PM2.5中结合氨基酸的浓度组成及来源

采集了春季南昌市城市和森林地区的大气PM_2.5样品及潜在大气氨基酸排放源（植物和土壤）样品,测定并分析了样品中结合氨基酸（CAAs）的浓度、组成及甘氨酸（Gly）的氮同位素值.结果表明,城市和森林地区PM_2.5中总CAAs的浓度分别为0.507~3.912和0.497~2.647nmol/m³.通过对PM_2.5中CAAs组成占比分析发现,城市和森林地区CAAs组成成分相似,其中Pro、Gly、Ala、Leu和His是PM_2.5中丰富的CAAs物种.结合Gly的氮同位素值可知,城市地区（+0.62‰~+22.67‰）和森林地区（+1.99‰~+23‰） PM_2.5中δ¹⁵N_C-Gly值表现出较大的变化范围.根据大气CAAs潜在排放源δ¹⁵N值清单,本研究中生物质燃烧、土壤源和植物源是PM_2.5中CAAs的主要来源.贝叶斯稳定同位素模型计算源分配结果表明生物质燃烧、土壤源和植物源对城市地区PM_2.5中CAAs的平均贡献为42%、40%和18%,对森林地区PM_2.5中CAAs的平均贡献为38%、38%和24%.     

干酪根的碳同位素组成及其意义

笔者对南阳、泌阳及倪丘集三个凹陷不同时代、不同沉积环境的62个干酪根样品进行了元素分析、透射和反光镜鉴定及碳同位素分析,结果表明:(1)干酪根的碳同位素组成与其化学类型之间不存在明显的依赖关系;(2)海相碳酸盐岩中的干酪根富含~(12)C(δ~(13)C<-28%),干酪根的δ~(13)C值不能有效地反映海、陆相有机质的相对输入;(3)随沉积-成岩过程中有机质氧化程度的加深,干酪根的碳同位素组成变重(δ~(13)值增大)。     

北京东北部城区大气细粒子与相关气体污染特征研究

于2008年7月~2009年4月的4个季节,在北京市朝阳区北部,利用VAPS通用型大气污染物采样仪(URG3000K)对大气细粒子(PM2.5)和环境空气中相关气体进行了同时采集,并利用IC离子色谱仪(DX-600型)分析了PM2.5中水溶性无机离子成分和环境空气中相关气体的含量.结果表明,PM2.5质量浓度春季>夏季>冬季>秋季;SO42-、NO3-和NH4+是PM2.5中最主要的3种水溶性无机离子,年均质量浓度分别为14.82μg/m3、11.57μg/m3和8.35μg/m3,三者浓度之和占PM2.5中总水溶性无机离子浓度的86.28%.SO42-、NH4+浓度占PM2.5浓度百分比均为夏、秋季高于冬、春季; NO3-浓度占PM2.5浓度的百分比为秋季>春季>夏季>冬季.空气中的SO2、NO2和NH3等气态污染物的含量直接影响PM2.5中二次离子SO42-、NO3-和NH4+的浓度, SO2、NO2浓度的季节特征为冬、春季高于夏、秋季,与SO42-、NO3-的季节变化规律相反; NH3浓度在夏季最高,冬季最低. PM2.5酸度在夏、秋季高于冬、春季,且夏、秋季PM2.5样品全部呈酸性,冬、春季PM2.5样品一部分呈酸性,一部分呈碱性.夏季SOR值和NOR值分别为冬季的4.8倍和3倍,表明夏季SO2和NO2更易转化生成SO42-和NO3-.PM2.5中SO42-、NO3-和NH4+主要以(NH4)2SO4、NH4NO3的形式共存于气溶胶体系中.     

氧、氢同位素数据的标准化

为了消除不同实验室无相关尺度同位素数据表示所产生的混乱,所有物质的氧同位素分析数据都可按δ~(18)O_(SLAP/VSMOW)=-55.5‰标准化过的尺度,用相对于VSMOW或VPDB来表示。氢同位素比值分析中H_3~+的贡献,利用氘含量差异较大的两个气体参考样品可很容易测定。     

冀中及邻近地区地下水同位素特征及其在地震预报研究中的应用

阐述了冀中及邻近地区地下水中氢、氧稳定同位素的分布特征及其成因，并根据氢、氧稳定同位素和~14C、He／Ar比年龄值，讨论了该区地下水的起源和形成时代、地下水的补给径流条件和排泄途径，以及地下水的同位素资料在地震监测预报中的意义。     

运用硫同位素、氮氧同位素示踪里湖地下河硫酸盐、硝酸盐来源

为揭示里湖地下水水质的时空变化规律,结合硫同位素及氮氧同位素分析水质变化原因,为开发和保护岩溶水资源提供科学依据.于2010年1月至12月,2014年5月、10月对里湖地下河进行监测,分析其常规水化学组成及δ34S-SO2-4、δ15NNO-3、δ18O-NO-3特征.结果表明:1地下河水化学类型为HCO3-Ca型,受到大气降水、人类活动等影响,各离子表现出明显的时空变化规律;2自污水处理厂运营以来,地下河中硫酸盐浓度略有降低,但仍然偏高,与2010年相比,硝酸盐污染加剧.受人类活动影响上游拉易洞、南丹河,中游凉风洞、甘田坝等地硫酸盐、硝酸盐浓度较高,下游小龙洞处浓度较低;3地下河δ34S-SO2-4值在-4.12‰~-0.93‰之间,通过与潜在硫源的δ34S比对,推断由工业和居民生活燃煤产生的大量硫氧化物引起雨水酸化,以酸雨的形式向当地地下水输入大量SO2-4;4δ15N-NO-3值在0.26‰~11.58‰之间,平均为7.61‰,δ18O-NO-3在-2.33‰~21.76‰之间,平均为9.38‰,结合硝酸盐氮氧同位素组成分析,认为土壤氮、人畜粪便和污水是研究区硝酸盐的主要贡献者,也是地下水中硝酸盐污染加剧的主要原因.