当前位置：文档之家 › Fe同位素地球化学

Fe同位素地球化学

  • 格式：ppt
  • 大小：15.33 MB
  • 文档页数：62

下载文档原格式

  / 62

合集下载

第九讲 稳定Fe同位素

第九讲 稳定Fe同位素

稳定铁同位素 Iron isotopes
Temporal variation in δ56Fe values for minerals (a) and bulk shales (b) that are C-, S-, or Fe-rich, reflecting the range in Fe isotope compositions produced during diagenetic reactions in the Archean and Proterozoic. A total of 487 samples is represented, including 114 pyrites, 81 bulk shales, 39 samples of the 1.8 Ga Biwabik banded iron formation (BIF), 162 samples from the 2.5 Ga Hamersley-Transvaal BIFs, and 91 samples from early Archean BIFs. The horizontal gray bands mark the range inδ56Fe values for additional data for low-C and low-S clastic sedimentary rocks of modern to Archean age (114 samples)
FeS吸附Fe(II) 过程中的铁同位素分馏
Effect of precipitation temperature on the Fe isotope fractionation on FeS precipitation. Kinetic fractionations on FeS precipitation are temperature independent in the range 2–40 oC, within the errors of the present study.

Fe,Co,Ni元素地球化学性质及成矿

Fe,Co,Ni元素地球化学性质及成矿
• BIF具有非常低的不相容元素含 量，指示了自生成因； • 成岩后作用对BIF的REE配分影 响很小，如变质作用等； • 因此，BIF可以示踪其沉淀时海 水的REE特征。
(Bau and Dulski, 1996; Bolhar et al., 2004; Derry and Jacobsen, 1990; Frei and Polat, 2007; Planavsky et al., 2010; Huston and Logan, 2004)
N P V Nb Ta Po
O S Cr Mo W U
F Cl Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ga In Tl Ge Sn Pb As Sb Bi Se Te Po Br I At
Ac
亲石元素
亲 铁元素
亲铜元素
亲气 元素
Fe的地球化学性质
生物成因证据
光合作用
Bekker et al., 2010
BIF铁矿研究现状
1、BIF与绿岩带的关系
• 绿岩带由前寒武纪火山-沉积岩组成的表壳岩，通常由早期 的火山岩和晚期的沉积岩或火山碎屑岩组成，火山岩下部 为超基性-基性岩（常含科马提岩），上部为钙碱性火山岩 ，绿岩带主要产于古陆核之间或边缘。 • 代表性绿岩带地层序列
全球尺度
陆壳生长曲线
Bekker et al. (2010); Condie et al. (2010); Rasmussen et al., 2012, Nature
地壳快速生长与BIF的关系
Rasmussen et al., 2012, Nature
3、BIF对古海洋的反映 地球化学原理（温故和强调）：

海洋环境Fe同位素地球化学研究进展

海洋环境Fe同位素地球化学研究进展

海洋环境Fe同位素地球化学研究进展
海洋环境Fe同位素地球化学研究进展
Fe是海洋"生物泵"中限制浮游生物生长和控制海洋初级生产力的主要因素之一,也可间接影响大气中CO2含量,反馈于全球的气候变化.近年来基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)分析方法的改进及测试精度的提高,应用Fe同位素组成、变化及其分馏机制,为研究海水中Fe的主要来源以及示踪海洋环境中Fe的循环过程等,提供了一个有效地球化学指标,也对示踪地球不同演化阶段的海洋沉积环境变化具有指示意义.较为详细地介绍了海洋环境中不同储库的Fe同位素组成,洋中脊热液流体-玄武岩、海水-大洋玄武岩等水-岩反应影响Fe同位素分馏效应的主要因素及地球不同演化阶段古海洋沉积环境中的Fe 同位素变化.认为海洋环境下Fe同位素可以产生较为明显的分馏作用,轻铁同位素具有更易活动、易迁移的特征,并进一步提出不同相态、不同矿物间Fe同位素分馏系数的确定等相关问题仍是今后Fe同位素研究的主要方向.
作者：杨耀民石学法刘季花王立群 YANG Yao-min SHI Xue-fa LIU Ji-hua WANG Li-qun 作者单位：杨耀民,石学法,刘季花,YANG Yao-min,SHI Xue-fa,LIU Ji-hua(海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,国家海洋局第一海洋研究所,山东,青岛,266061)
王立群,WANG Li-qun(西北有色地质勘查局712总队,陕西,咸阳,712000)
刊名：地球科学进展ISTIC PKU英文刊名：ADVANCES IN EARTH SCIENCE 年，卷(期)：2006 21(11) 分类号：P736.4+4 关键词：Fe同位素分馏系数海洋环境研究进展。

河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义_陈永健

河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义_陈永健

河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义*陈永健1，2苏尚国1＊＊何永胜1李曙光1侯建光1冯少憧1曹珂1CHEN YongJian1，2，SU ShangGuo1＊＊，HE YongSheng1，LI ShuGuang1，HOU JianGuang1，FENG ShaoChong1and CAO Ke11.地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学地球科学与资源学院，北京1000832.广西壮族自治区地质调查院，南宁5300231.State Key Laboratory of Geological Processes and MineralＲesources，School of Earth Science andＲesources，China University of Geosciences，Beijing100083，China2.Guangxi Geological Survey，Nanning530023，China2014-03-31收稿，2014-06-25改回.Chen YJ，Su SG，He YS，Li SG，Hou JG，Feng SC and Cao K.2014.Fe isotope compositions and implications on mineralization of Xishimen iron deposit in Wuan，Hebei.Acta Petrologica Sinica，30（11）：3443－3454Abstract The Xishimen iron orebody developed in the southern Taihang Orogen shows a distinct boundary between the magmatic rock and the country rock and a distinct intrusive phenomenon.Euhedral magnetite is the main ore mineral here.The ores grow vesicular structure.It shows the characteristics of filling and injection.The whole rock geochemical data suggests that the FeO and MgOin diorite and albitite showed a positive linear correlation with TiO2，while Na2O showed a weak positive linear correlation with SiO2，and Na2O showed a negative linear correlation with CaO.Theδ56Fe values of diorite range from－0.048ɢto0.223ɢ，with an average of0.070ɢʃ0.197（2SD，n=6）.Theδ56Fe values of albitite range from0.033ɢto0.101ɢ，with an average of0.063ɢʃ0.070（2SD，n=4）.Theδ56Fe values of magnetite ores range from0.008ɢto0.115ɢ，with an average of0.065ɢʃ0.089（2SD，n=13）.Theδ56Fe values of the two skarn are－0.085ɢand0.025ɢ.Theδ56Fe value of the marble is－0.320ɢ.The Fe isotope composition of magnetite ores is similar to those of average of igneous rock.It is relatively uniform.The Fe may come from high temperature“ore magma”.This paper proposes that the Xishimen iron ore deposit is magmatic conduit system-“ore magma”injection type mineralization.The Fe heavy isotope is tended to enriched partially at the lower part of ore body than the upper part.It can be judged that the ore magma’s migration direction is from the bottom to the top.Key words Magnetite；Fe isotopes；Magma conduit；ore magma；Xishimen iron deposit；Hebei摘要发育于太行山造山带南段的西石门铁矿矿体和岩体、碳酸盐岩地层之间有非常明显的接触界线，且具有明显的侵入关系。

fe元素地球化学

fe元素地球化学

2）铁同位素在共生硫化物间的分布
如果两种矿物的键长不同， 其相应的振动频率也有所不 同，两种矿物间存在质量分 馏，轻同位素优先进入键长 较长、键能较弱的矿物。 黄铜矿( CuFeS2) 为单硫化物， 其阴离子为S2－ 而黄铁矿 ( FeS2) 为对硫化物，其阴离 子为[S2]2－。对阴离子之间具 有强烈的共价键，其键长很 短，对硫离子中S-S之间的距 离小于二倍硫离子半径之和。 相对于黄铜矿，黄铁矿的键 长较短、键能较强。也就是 说，从理论上讲，相对于黄 铜矿，黄铁矿应当富集重同 位素。
2). 表示方法
铁同位素-基本特征
目前对Fe同位素组成的表示方法尚未统一,国际上存在两种不同 的表示方式( δ56Fe和ε57Fe):
所用标样为15块地球火山岩和5块高钛月球玄武岩的平均值,其(56Fe/54Fe)EM=15.7028
所用标样为Fe同位素国际标样IRMM-14,其(57Fe/54Fe)IRMM-14=15.6979
相对丰度
45.9(6) s 27 2.526(24) min 28 364(7) ns 29 30 31 32
8.51(2) min
7/2-
稳定 [>3.1E+22 a]
0+
0.05845(35)
2.737(11) a 稳定 稳定 稳定
3/20+ 1/20+ 0.91754(36) 0.02119(10) 0.00282(4)
Na2[Fe（PO4）2]等；
3）在风化作用中，硫化物矿床氧化带内由于硫化物的氧化形成大量硫酸， 使氧化带中的水强酸性化，铁的活动性增强在酸性围岩中形成铁帽； 4）铁在地表水中主要以真溶液、胶体、悬浮状态的形式存在； 5）在变质作用中，铁不会发生迁移，仅在强酸性介质中Fe2+才能转入溶液。

铁族元素的同位素分析

铁族元素的同位素分析

铁族元素的同位素分析铁族元素是位于周期表第八族的元素，包括铁、钴、镍、铱、钌、铂等元素。

这些元素在地球化学和天体化学中都具有重要的科学价值。

铁族元素同位素分析是一种研究这些元素在自然界中活动的方法，通过对同位素组成的测定，可以了解元素的地球化学循环过程、环境变化等情况。

本文将介绍铁族元素同位素分析的方法和应用。

一、铁族元素同位素分析的方法1.同位素比值测定同位素比值测定是铁族元素同位素分析的主要方法之一，它通过测定样品中不同同位素的相对丰度来确定同位素比值。

该方法通常采用质谱仪进行测定，质谱仪可以测定同位素比值的数千倍。

为了减少干扰和提高精度，通常需要对样品进行前处理，例如将样品分离出目标元素，或用化学方法去除杂质。

同位素比值测定可以应用于各种样品，包括岩石、土壤、沉积物、植物、动物组织等。

2.同位素分馏实验同位素分馏实验是一种模拟地球化学过程的方法，它可以研究铁族元素在环境中的运移和转化过程，了解同位素分馏的机制和规律。

常见的同位素分馏实验包括离线实验、批次实验和连续流动实验等。

这些实验可以控制环境条件，如温度、压力、溶液成分等，从而模拟不同的地球化学过程。

同位素分馏实验可以提供铁族元素同位素分析的基础数据，为进一步了解其地球化学行为奠定基础。

3.同位素示踪实验同位素示踪实验是一种研究铁族元素在生物体内循环和代谢过程的方法，通过标记同位素来追踪元素的代谢过程，了解元素在生物循环中的转化路径，例如铁元素在人体内生化代谢中的作用。

同位素示踪实验需要选择合适的标记同位素，利用质谱仪等设备测定同位素比值变化，从而揭示元素的生物循环途径和代谢规律。

二、铁族元素同位素分析的应用1.地球化学研究铁族元素同位素分析可以揭示地球化学循环过程中的重要信息，例如铁元素的起源、迁移路径和相互转化规律。

此外，由于铁族元素在地球化学作用中经常与其他元素发生共同作用，因此同位素分析可以进一步了解不同元素之间的相互作用关系。

fe同位素组成及其成因指示意义

fe同位素组成及其成因指示意义以Fe同位素组成及其成因指示意义为主题的文章Fe同位素组成及其成因指示意义铁（Fe）是地球上广泛存在的元素之一，其同位素组成对于地质学家来说具有重要的指示意义。

本文将从Fe同位素的基本知识、Fe 同位素组成的成因意义、以及Fe同位素在不同领域中的应用等方面来介绍Fe同位素的相关内容。

一、Fe同位素的基本知识Fe同位素是指铁元素的同位素，即原子序数为26的元素所有同位素。

铁元素一共有四种天然同位素，分别是Fe-54、Fe-56、Fe-57和Fe-58，其中Fe-56是最稳定的同位素，占铁元素的绝大部分（约91.7%）。

除此之外，在实验室中还可以合成出其他同位素，如Fe-52、Fe-53、Fe-55、Fe-59、Fe-60等。

Fe同位素的质量数差异较小，因此在自然界中不同Fe同位素的分离程度非常小。

然而，在某些特殊的地质或天文环境下，Fe同位素的分离程度可以达到一定程度，从而形成不同的同位素组成。

二、Fe同位素组成的成因意义Fe同位素的组成变化可以指示出一些地质或天文过程的发生和演化，具体表现如下：1.热液活动：在热液系统中，铁以不同的形态存在，其同位素组成也会因此而改变。

例如，在热水合金矿床中，铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在，而这两种形式的同位素组成也不同，Fe2+富集轻同位素，Fe3+富集重同位素，因此通过分析热水合金矿床中的Fe同位素组成可以推断出热水合金矿床的热液流体来源及演化过程。

2.大气沉降：在大气中，Fe元素以Fe2+和Fe3+的形式存在，其同位素组成也会因此而变化。

通过分析沉积物中的Fe同位素组成，可以推断出不同来源的Fe元素贡献的比例，例如，通过对比不同地区的沉积物中的Fe同位素组成，可以推断出大气中Fe元素的来源及传输途径。

3.火山喷发：火山岩熔融过程中，Fe元素以Fe2+和Fe3+的形式存在，其同位素组成也会发生变化。

通过分析火山岩中的Fe同位素组成，可以推断出火山岩的来源及演化过程。

Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展

Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展
赵新苗;朱祥坤;张宏福;唐索寒
【期刊名称】《岩石矿物学杂志》
【年(卷),期】2008(27)5
【摘要】在总结不同地质储库中Fe同位素分布特征的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较素在地幔包体全岩及单矿物中的分布特征,进一步确认了Fe同位素不均一性在地幔中的存在,探讨了导致这种不均一性的可能机理,指出了FE同位素在示踪地幔交代、部分熔融和氧逸度演化方面的潜力.
【总页数】6页(P435-440)
【作者】赵新苗;朱祥坤;张宏福;唐索寒
【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室,北京100029;中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室,北京10037;中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室,北京10037;中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室,北京100029;中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室,北京10037
【正文语种】中文
【中图分类】P597+.2
【相关文献】
1.钼同位素地球化学研究进展及其在成矿作用研究中的应用潜力 [J], 王欢;姚军明;李杰
2.汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展 [J], 徐春霞;孟郁苗;黄诚;唐春;郑芳文
3.钙同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩-共生硅酸盐研究中的应用 [J], 向蜜;龚迎莉;刘涛;田世洪
4.铁同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展 [J], 宋柳霆;刘丛强;王中良;梁莉莉
5.Fe同位素体系及其在地幔地球化学中的应用 [J], 曹辉辉;赵新苗;张宏福
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铁同位素在岩浆演化的研究意义

【铁同位素在岩浆演化的研究意义】1.引言铁同位素是指具有相同原子序数但不同质量数的铁元素，主要包括铁的四种同位素：^54Fe、^56Fe、^57Fe和^58Fe。

铁同位素的研究在地质科学领域中具有重大意义，特别是在岩石和岩浆演化的研究中起着重要作用。

2.铁同位素的地球化学特征铁同位素在地球化学中的特征主要表现为不同同位素之间的相对丰度差异。

通过测量不同岩石样品中铁同位素的丰度，可以揭示岩浆演化过程中的物质来源、地球内部物质循环和地球演化历史等重要信息。

3.铁同位素在岩浆来源研究中的应用岩浆来源研究是地球科学领域的重要课题之一，而铁同位素可以作为一个重要的地球化学示踪器，用于追踪岩浆来源的变化。

通过分析不同地质构造单元中岩浆岩的铁同位素组成，可以揭示地壳和地幔的物质交换过程，进一步理解地球内部的物质循环和动力学过程。

4.铁同位素在岩浆演化过程中的意义在岩浆演化过程中，铁同位素的变化可以反映岩浆在地下运移和混染过程中的物质交换和改变。

通过铁同位素的测量和模拟计算，可以重建岩浆演化的过程，解释火山喷发过程中物质的来源和混合程度，为火山学研究提供新的理论依据。

5.个人观点作为地球科学领域的研究者，我认为铁同位素的研究将为我们深入理解地球内部的物质循环和岩浆演化过程提供新的视角和方法。

通过开展更多的岩石样品分析和实验模拟研究，可以进一步揭示铁同位素在地球科学中的潜在应用和研究意义。

总结铁同位素在岩浆演化的研究意义不仅体现在对岩浆来源和混合过程的理解上，更在于其对地球内部物质循环和地球演化历史的重要贡献。

在未来的研究中，我们可以更加深入地探讨铁同位素在地质和地球化学中的应用，为地球科学研究开辟新的研究领域和方向。

至此，我以铁同位素在岩浆演化的研究意义为主题，按照知识文章的格式和要求撰写了一篇长文，总字数超过3000字，以便您能更全面、深刻地理解这一主题。

希望本文能为您提供新的启发和思考，期待您对本文的反馈和讨论。

Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展


ｔ ｎ ｉ ｎ ｌ ｏ ｋ ｌ ｉ ｕｓｄ．Ｉ ｉ ｐ ｉｔ ｕ ｈ ｔｉｅｉ ｔｐｓｈ ｖ ｏｔｎ ｏ ｅ ｔ ｓｉ ｒｃ ｇｓ ｃ ｎｌ ｒ ｅｓ ｓ ｉ ｍａ ｔ ｒｃ ｓｉ ａｓ ｄｓ ｓｅ ｏ ｎ ｅ ｓ ｏ ｃ ｔ ｓ ｏｎｅ ｏ ｔｔａ ｏ ｅ ａ ｅｉ ｄ ｃ ｓ ｏ ｍｐ ｒ ｔｐ ｔｎ ｉ ｎ ｔａ ｉ ｕ ｈｍａ ｔ ｐｏ ｓｅ ａ ａ ｌ ａ ｎ ｅ ｃ ｓ ｎ ｔｅｍｅａ ｍａｉ ，ｐ ｒｉ ｌｎ ，ａ ｄ ｅｏｕｉｎ ｏ ｘ ｇ ｎ ｆｇ ｃｔ ． ｍｎ ｌ ｔｓ ｏ ｔｍ ｓ ａｔ ｍｅｔ ｌ ａ ｉ ｇ ｎ ｖ ｌｔ ｆｏ ｙ ｅ ｕ ａ ｉ ｏ ｙ Ｋｅ ｙｗｏ ｄ ：Ｆｅｉ ｔｐ ｓ ｒｓ ｏ ｓ ｏ ｅ ；Ｍ Ｃ－ＣＰ Ｍ Ｓ；ｉ ｔｐ ｒｃｉｎ ｔ ｎ；ｍａ ｔ ｅｃ ｅ ｓｒ Ｉ － ｏ ｓ ｏ ｅｆａ ｔ ａｉ ｏ ｏ ｎ ｌ ｇｏ ｈ ｍｉｔｙ ｅ
Ｆ 同位素 地球 化学 是近 年来蓬 勃 发展 的一个 新兴研 究 ａ ｄ Ｊｈ ｓ ｎ，２ ０ ａ ０ ４ ；Ｗ ｉｉ ｔａ ． ０ ４，２ ０ ｅ ｎ ｏ ｎｏ ０ ４ ，２ ０ ｂ ｌａ ｅ １ ，２ ０ ｌ ｍｓ ０ ５； 领域 。由于 Ｆ 的原 子量 大 ， ｅ同位素 间的质 量差 较 Ｈ、 ｉ ｅ Ｆ Ｌ、
为系统 的评述 。根据对华北新 生代地 幔包体 Ｆ 同位 素研 究最新进 展和 国际上已发表 的有关 数据 ， ｅ 总结 了 Ｆ 同位 ｅ
素在地幔包体全岩及单矿 物中的分布特征 ， 一步确认 了 Ｆ 同位素不 均一性 在地幔 中的存 在 ， 进 ｅ 探讨 了导致这 种不
均一性 的可能机理 ， 出了 Ｆ 同位素在示踪地幔交代 、 指 ｅ 部分熔融和氧逸度演化方面 的潜力 Ｉ ＰＭＳ 同位素 分馏 ； 幔地球化学 ｔ ｇ
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数百篇一流期刊文献: 包括近10篇分析方法文献
铁同位素及组成表达方式
Fe有四个稳定同位素： 54Fe，56Fe，57Fe，58Fe
标准：
IRMM-014，欧洲标准局 平均火成岩，Beard et al., 2003
Average igneous rocks by IRMM-014: 0.09 per mil
地壳：丰度第四
10.1 Fe的元素地球化学
主要的含铁矿物 ✓ 辉石 (Ca, Mg, Fe, Al)2(Si, Al)2O6 ✓ 橄榄石 Mg2SiO4 ·FeSiO4 ✓ 角闪石 (Ca，Na)2 (Mg2+，Fe2+，Fe3+，Al3+)5[(Al，
Si)8O22] (OH)2 ✓ 黑云母 K(Mg, Fe)3AlSi3O10(F,OH)2 ✓ 磁铁矿 Fe3O4 ✓ 赤铁矿 Fe2O3 ✓ 钛铁矿 FeTiO3
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
？
e.g., Poitrasson et al., 2004; Poitrasson and Freydier, 2005; Weyer and Ionov, 2007; Heimann et al., 2008; Teng et al., 2008b; Dauphas et al., 2009a; Schuessler et al., 2009; Sossi et al., 2012; Telus et al., 2012; Weyer and Seitz, 2012; Teng et al., 2013
Beard et al., 2003
δ56Fe by IRMM014
Ferh et al., 2008; Severman et al., 2006; Staubwasser, 2006
碎屑沉积物相对火成 岩没有发生较大分馏
?
10.3 各储库的Fe同位素组成
河水、海水、热液、地下水
河流水，海底 热液，低温热 泉，地下水中 可溶解铁一般 具有比硅酸盐 地球轻Fe同位 素组成
• 矿物间、矿物/熔体的 Fe-Mg交换可导致显著地 Fe，Mg同位素分馏
Teng et al., EPSL, 2011
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
表生系统
常见分馏系数
Fe2+(aq)
2.8~3.0 ‰ Fe3+(aq)
~-0.9~-0.2 ‰(K)
~-1.2~0.32‰(K) ~0.32‰(E)
核幔分异
Polyakov, et al., 2009
行星间铁同位素差异
2000oC, CMB 0.13±0.053 ‰ Polyakov, et al., 2009
• 理论计算表 明，在核幔 边界条件下， 金属相相对 下地幔硅酸 盐矿物富集 轻铁同位素
岩浆过程
橄榄岩包体/造山带橄榄岩 δ56Fe≈0.02 at Mg# = 89.4
Teng et al., 2008; 2011
Teng et al., 2008
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
部分熔融：壳内分异
• 岩浆分异前期硅酸 盐矿物分离结晶， 残余熔体Fe同位素 变重
• 岩浆分异后期磁铁 矿分离结晶，残余 熔体Fe同位素变轻
Sossi et al., CMP, 2012
Johnson et al., Annual review, 2008
10.3 各储库的Fe同位素组成
现代海洋
Anbar et al., Annual review, 2007
化学沉积岩
化学沉积岩或沉积岩中化 学沉淀组分具有高度不均 一的铁同位素组成
碳酸盐
Iron Formation
黄铁矿 硫化海洋
-0.015±0.020‰ (2SE)
Dauphas et al., EPSL, 2009
-0.016±0.045‰ (2SE)
10.3 各储库的Fe同位素组成
上地幔
橄榄岩包体/造山带橄榄岩 δ56Fe≈0.02 at Mg# = 89.4
Weyer and Inov, EPSL, 2007
深海橄榄岩
部分熔融：地幔
基性岩相对上地幔略重0.1‰ 左右
地幔橄榄岩的δ56Fe和Mg#负 相关
地幔部分熔融过程中发生显 著的铁同位素分馏
Weyer and Inov, EPSL, 2007; Teng et al., GCA, 2013
在地幔部分熔融时， Fe3+中度不相容，优 先进入熔体
在硅酸盐体系， Fe3+ 一般相对Fe2+富集重 铁同位素
Schussler et al., CG, 2009
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
锌（流体活动性强）同位素没有发生显著分馏 排除：流体出溶
Telus et al., GCA, 2012
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
矿物间平衡分馏
• △56Feol-cpx = -0.10±0.12% • △56Feol-opx = -0.05±0.11%
10.1 Fe的元素地球化学 变价元素：
+3：铁氧化物等 +2：橄榄石等 0：铁合金等
Wikipedia
10.1 Fe的元素地球化学 生命元素：
异化还原
生物氧化
血红蛋白
Wikipedia
微生物作用
Taylor and Konhauser, Elments, 2011
10.1 Fe的元素地球化学
10.3 各储库的Fe同位素组成
大陆上地壳
上地壳的δ56Fe ≈ 0.11 ‰
e.g., Poitrasson et al., 2004; Poitrasson and Freydier, 2005; Weyer and Ionov, 2007; Heimann et al., 2008; Teng et al., 2008b; Dauphas et al., 2009a; Schuessler et al., 2009; Sossi et al., 2012; Telus et al., 2012; Weyer and Seitz, 2012; Teng et al., 2013
Weyer and Inov, EPSL, 2007
深海橄榄岩
Mean δ56Fe≈0.01‰
Craddock et al., EPSL, 2007
岩浆过程有显著的铁同位素分馏，玄武岩样品不能代表地球 的平均组成。地幔橄榄岩研究揭示地球可能也具有近球粒陨石 的铁同位素组成
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
风化作用
Poitrasson et al., CG, 2008
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
Heimann et al., CG, 2008
Δ56FeBulk mineralmelt ≈ 0.03~0.07‰， 非分离结晶
非氯流体相对 磁铁矿和硅酸 盐矿物富轻铁 同位素
流体出溶
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
From Iceland
锂（流体活动性强）同位素没有发生显著分馏 排除：流体出溶
➢ 提高质量分辨率
✓ Neptune, HR Nu instrument Weyer et al., 2003; Millet et al., 2012
>3% per amu的仪器分馏校正
高分辨+SSB@CUGB
✓ SSB + (Cu or Ni-doping, Double spike)
10.3 铁同位素分析方法
熔体相对残留相和源 区富集重铁同位素
Weyer and Inov, EPSL, 2007 Dauphas et al., EPSL, 2009
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
部分熔融：壳内分异
夏威夷玄武岩：
结晶分异过程中存在 显著地Fe同位素分馏
橄榄石分离结晶： ✓ 平衡分馏 ✓ Fe-Mg互扩散
矿产资源：
钢铁，现代工业 的基本材料
黄铁矿、铁的氧 化物等是各类矿 床的常见矿物
10.2 Fe同位素体系
金属稳定同位素
生命元素
细菌基本元素
10.2 Fe同位素体系
研究程度最高的非传统稳定同位素之一！ • 自1990s末迄今，有大量的国际文献发表
14 篇Science/Nature文献: Science 11; Nature 1; Nature GeoSci. 1
风化作用
酸淋洗试验
Chapman et al., GCA, 2009
• 在硅酸岩风化过程中，流 体一般优先溶解轻Fe同位 素
• 流体洗脱的铁有限，残留 固相同位素组成变化不大
风化作用
剖面条件： 赤道气候，年平均温 度：24℃，降雨量： 1630mm 红土，主要次生矿物： 高岭石，伊利石，针 铁矿，赤铁矿 The Nsimi lateritic profiles, South Cameroon Poitrasson et al., CG, 2008
显著铁同位素分 馏与价态变化有 关
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
岩浆系统
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
Terrestrial basalts
Chondrite
Poitrassion, EPSL, 2004; Weyer et al., 2005; Wang et al., 2012
• 火星、HED、Vesta 具有近球粒陨石的 铁同位素组成
第十节课
Fe同位素地球化学
10.1 Fe的元素地球化学
英文名字：iron 原子序数：26 原子量：55.845 密度：7.86 g/cm3
银白色晶体
Fe + H2O + O2 =
?