1、第四節(jié) 碳同位素地球化學(xué),第四節(jié) 碳同位素地球化學(xué),碳同位素組成與分餾 不同地質(zhì)儲庫的碳同位素組成 碳同位素的地質(zhì)應(yīng)用,自然界中的碳同位素 12C = 98.89% 13C = 1.11%,一、碳同位素組成與分餾,碳同位素組成 生物作用過程的動力學(xué)分餾效應(yīng) 光合作用導(dǎo)致動力學(xué)分餾 碳同位素交換反應(yīng) CO2氣體與各種水溶碳酸根離子之間的碳同位素發(fā)生交換； 13C值富集順序： CH4CCOCO2CO32-（最富集）,1. 碳同位素的分餾反應(yīng)： 氧化-還原反應(yīng)： CH4 +2H2O CO2+4H2 = 1.010-1.035 光合作用： 6CO2 +6H2O = C2H12O6+6O2 有機(jī)物中將富

2、集12C (13C =-25%o),同位素交換反應(yīng) 13CO2(氣) +12CO32-(液) 12CO2(氣) +13CO32-(液) = R13/12(液)/R13/12(氣)=1.012 一般規(guī)律： 13C%o : COCH4CCO2CO32- 即有機(jī)物中富集12C, 無機(jī)物中富集13C,第四節(jié) 碳同位素地球化學(xué),碳同位素組成與分餾 不同地質(zhì)儲庫的碳同位素組成 碳同位素的地質(zhì)應(yīng)用,二、不同地質(zhì)儲庫的碳同位素組成,大氣圈和水圈的碳同位素組成 大氣中的含碳?xì)怏w，主要為CO2 大氣中CO2含量和13C值受光合作用、呼吸作用、以及有機(jī)質(zhì)氧化（燃燒）等因素影響； 大洋中的13C值較穩(wěn)定，7； 在鄉(xiāng)村

3、中，白天，光合作用，CO2降低， 13C升高；晚上， CO2升高， 13C降低 生物圈的碳同位素組成 植物中的碳同位素組成比它們的光合作用的碳源貧13C； 海洋植物的碳同位素組成比陸地植物富集13C 地外物質(zhì)的碳同位素組成 碳質(zhì)球粒隕石的13C值為5.611.6，并隨碳含量增高而增高。 但碳質(zhì)球粒隕石中的含碳相13C值差異十分明顯 各類地球巖石的碳同位素組成,第四節(jié) 碳同位素地球化學(xué),碳同位素組成與分餾 不同地質(zhì)儲庫的碳同位素組成 碳同位素的地質(zhì)應(yīng)用,三、碳同位素的地質(zhì)應(yīng)用,地幔去氣作用 地幔起源物質(zhì)的碳同位素變化，金剛石13C偏離正常的地幔值； 有的認(rèn)為有機(jī)碳的混雜； 有的認(rèn)為海相碳酸鹽的影

4、響； 地幔去氣作用的影響更重： CO2去氣 13C值增高 CH4去氣 13C值降低 熱液礦床的碳同位素組成與成礦環(huán)境 隨著氧逸度和n(CO2)/n(CH4)比值降低，熱液中CO2的13C值增加； 熱液全碳13C值為5的巖漿熱液可以形成13C值高達(dá)20的碳酸鹽 區(qū)分海相和淡水相沉積碳酸鹽巖 碳同位素地層學(xué),第五節(jié) 硫同位素的地球化學(xué),硫同位素組成和分餾 不同地質(zhì)儲庫的硫同位素組成 硫同位素地質(zhì)應(yīng)用,1.硫的同位素 A/A = 6.25% 32S 33S 34S 36S 95.02 0.75 4.21 0.02,標(biāo)準(zhǔn)：迪亞布洛峽谷鐵隕石中隕硫鐵（CDT）,同位素地球化學(xué)基礎(chǔ), 34S %o = (

5、34S/32S)樣品- (34S/32S)標(biāo)準(zhǔn)/ (34S/32S)標(biāo)準(zhǔn),2.硫同位素分餾作用 （1）平衡分餾-交換反應(yīng) H234S + 32SO42- H232S + 34SO42- 25oC時，=(34S/32S) SO4/(34S/32S) H2S =1.075,硫同位素分餾十分大，34S值變化達(dá)180%。 硫為變價元素，從氧化環(huán)境至還原環(huán)境，6至2價； 不同硫化物因價態(tài)、化學(xué)鍵的差異，產(chǎn)生明顯的硫同位素分餾；,硫同位素平衡分溜 價態(tài)的影響， 34S值，S2-S22-S0SO2SO42- 金屬硫鍵越強的礦物越富集重硫同位素；,同位素地球化學(xué)基礎(chǔ),硫同位素分餾的一般規(guī)律： 高價硫富34S，即 SO42- SO32- SO2 Sx H2S S2- 34S %o = 降低,同位素地球化學(xué)基礎(chǔ),3.自然環(huán)境中的硫同位素,硫同位素動力學(xué)分餾 細(xì)菌還原、有機(jī)質(zhì)分解、有機(jī)還原和無機(jī)還原；,自然環(huán)境硫同位素特征 巖漿巖具有很窄的34S變化范圍，其 34S （%o）約為零； 蒸發(fā)硫酸鹽和海水具有正的34S值； 沉積巖具有寬廣的34S值，與其復(fù)雜的來源有關(guān)。,2、不同地質(zhì)儲庫的硫同位素組成,大氣圈、水圈和生物圈的硫同位素組成 地外物質(zhì)的硫同位素組成 各類地球巖石的硫同位素組成,2、不同地質(zhì)儲庫的硫同位素組成,大氣圈、水圈和生物圈的硫同位素組成 地外物質(zhì)的硫同位素組成