稳定氧碳同位素在碳酸盐岩成岩环境研究中的应用

碳酸盐碳氧同位素成岩作用(一)碳酸盐碳氧同位素成岩作用什么是碳酸盐？•碳酸盐是一类化合物，由碳酸根离子（CO3）和金属离子组成。

•普遍存在于自然界中的矿物质和岩石中。

什么是碳氧同位素？•碳氧同位素是指碳和氧的同位素，是元素化学中相对原子质量略有差异的同一元素的不同原子。

（如碳12、碳13、碳14）•碳氧同位素在大气、水体和岩石中普遍存在，可以用来研究生物地球化学过程、气候变化等重要问题。

碳酸盐的成岩作用•成岩作用是指岩石在地壳变化过程中经历的物理、化学和生物学变化。

•碳酸盐的成岩作用包括沉积作用、成岩（化学变成）作用和变质作用。

–沉积作用：指碳酸盐沉积物形成的过程，如碳酸盐岩的形成（如石灰岩、白云石）。

–成岩作用：指碳酸盐岩在地壳变化过程中发生的变质、溶解、重结晶等物理、化学变化。

–变质作用：指碳酸盐岩在高温高压条件下发生的物理、化学变化，如大理岩的形成。

沉积作用•沉积作用是指碳酸盐沉积物形成的过程。

•碳酸盐的形成主要通过水体中的生物活动和物理化学作用：–生物作用：如藻类和珊瑚的骨骼形成碳酸盐沉积物。

–物理化学作用：如水体中含碳酸根离子和金属离子浓度增加、酸碱反应等导致碳酸盐的沉积。

成岩作用•成岩作用是指碳酸盐岩在地壳变化过程中发生的变质、溶解、重结晶等物理、化学变化。

•成岩作用主要包括热液作用、蚀变作用、溶解作用等。

•这些作用会改变碳酸盐岩的组成、结构和性质。

变质作用•变质作用是指碳酸盐岩在高温高压条件下发生的物理、化学变化。

•变质作用会导致碳酸盐岩中的矿物质发生相变、矿物组成发生改变。

•大理岩就是一种典型的变质作用下形成的碳酸盐岩。

碳氧同位素的应用•碳氧同位素的比值可以用来研究生物地球化学过程、气候变化等重要问题。

•碳氧同位素地球化学的研究可以追溯到几十年前，是一门关注碳、氧同位素组成的地球化学学科。

岩石和矿物的碳氧同位素•岩石和矿物中的碳氧同位素组成可以提供宝贵的信息，如揭示岩石形成和变质作用的历史。

碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的
应用
碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成在古气候和古海洋环境研究中具有广泛的应用。

这些同位素可以为我们提供关于古代气候条件和海洋环境的重要信息。

碳同位素（C）：
碳同位素（尤其是δ¹³C）的变化可以用来追踪古代生物生产力的变化，因为生物生产力与碳同位素的分布密切相关。

δ¹³C还可以用来推断古代大气中CO₂的浓度，因为海洋碳酸盐岩的δ¹³C值与大气CO₂的δ¹³C 值高度相关。

通过比较碳酸盐岩与同时期有机碳的δ¹³C值，可以评估古代海洋的氧化还原条件。

氧同位素（O）：
氧同位素（尤其是δ¹⁸O）的变化可以反映古代海水的温度，因为氧同位素的分馏与温度有关。

δ¹⁸O还可以用来研究古代冰川活动，因为冰川活动会影响全球海洋的δ¹⁸O值。

通过比较碳酸盐岩与同时期蒸发岩的δ¹⁸O值，可以评估古代海洋的盐度。

锶同位素（Sr）：
锶同位素（尤其是²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb）的变化可以用来示踪古代海水的来源，因为不同来源的海水具有不同的锶同位素组成。

锶同位素还可以用来评估古代海洋的氧化还原条件，因为锶同位素的分布与氧化还原条件有关。

总之，碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成为我们提供了丰富的信息，可以帮助我们理解古代气候和海洋环境的演变。

然而，需要注意的是，同位素研究需要与其他地质、生物和地球化学证据相结合，才能得出更加准确和全面的结论。

碳酸盐岩地球化学特征及其成因解析碳酸盐岩是一种常见的沉积岩，它由碳酸盐矿物主要构成，其中最常见的是方解石和白云石。

碳酸盐岩的地球化学特征及其成因一直以来都是地球科学的研究重点之一。

碳酸盐岩具有三个主要的地球化学特征：高含碳酸盐、平均元素组成和特有的稳定同位素比值。

首先，碳酸盐岩的高含碳酸盐是其最显著的特征之一。

碳酸盐岩通常含有50%以上的碳酸钙或碳酸镁。

这是因为碳酸盐岩主要形成于古代海洋环境中，通过生物作用和化学沉淀堆积而成。

海洋中丰富的溶解性离子，如钙离子和镁离子，与大量的碳酸根离子结合形成碳酸盐，沉积为碳酸盐岩。

其次，碳酸盐岩的平均元素组成也是其重要特征之一。

根据岩石学家的研究，碳酸盐岩的主要元素组成呈现出一定的平均值特征。

相比于其他沉积岩，碳酸盐岩富含镁元素，并且其钙镁比值相对较高。

这是因为碳酸盐岩形成时，镁元素更容易沉积，而钙元素则更容易溶解于海水中，导致碳酸盐岩富含镁元素。

最后，碳酸盐岩的稳定同位素比值也表现出一定的特征。

稳定同位素是指同位素中存在的质量数相同，但是原子核内中子和质子数目不同的同位素。

碳酸盐岩中的稳定同位素有碳同位素、氧同位素和锶同位素等。

通过分析这些稳定同位素的比值，可以揭示岩石的形成环境和成因。

例如，碳同位素比值可以用来判断岩石的生物起源和沉积环境，氧同位素比值可以用来研究古气候变化和水体来源，锶同位素比值可以用来追踪岩石的源区和形成时期。

那么，碳酸盐岩的成因是怎样的呢？碳酸盐岩的形成主要有三种类型：生物作用、化学沉淀和再结晶。

首先，生物作用是碳酸盐岩形成的重要过程之一。

海洋中的生物，特别是珊瑚、贝类和藻类等，通过吸收和利用海水中的溶解钙离子和碳酸根离子，形成自身的骨骼或壳体。

随着这些生物的死亡和沉积，它们的骨骼或壳体逐渐堆积起来，形成了碳酸盐岩。

这种生物作用的碳酸盐岩被称为生物碳酸盐岩，如珊瑚礁和贝古丈岩等。

其次，化学沉淀也是碳酸盐岩形成的重要过程之一。

地下水在地壳中运动时，常常带走了大量的溶解性离子，如钙离子和碳酸根离子。

C和O稳定同位素在矿层沉积环境分析方面的应用瞿 琮（东华理工大学地球科学学院，江西　南昌　３３００１３）摘 要：为了精确恢复地区的矿层性质、沉积环境和沉积特征，对于稳定同位素的地球化学分析研究尤其重要，主要是对Ｃ和Ｏ同位素的分析，从而可推断出当时的沉积环境和气候条件。

对于样品中元素的异常进行了分析，采用多接收电感耦合等离子体质谱仪（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）对同位素比值进行了测定，使用δ（‰）＝（Ｒ样品／Ｒ标准－１）×１０００来表示。

对于碳氧同位素的研究表明，其与沉积环境具有一定的相关性，同时古环境中各类碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素组成也受到沉积作用和成岩作用的影响，随之发生变化，进而我们可以利用碳氧同位素的原始沉积信息来推断当时的沉积环境。

关键词：Ｃ和Ｏ同位素；同位素比值；沉积环境中图分类号：Ｐ６１８．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１９－０１７２－２Application of C and O stable isotopes in the analysis of deposit sedimentary environmentQU Cong（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，　Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｒｅｓｔｏｒｅ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｂｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｒｅａ，　ｉｔ　ｉｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔａｂｌｅ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ，　ｍａｉｎｌｙ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃ　ａｎｄ　Ｏ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ，　ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｉｎｆｅｒ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｔ　ｔｈａｔ　ｔｉｍｅ．　Ｔｈｅ　ａｎｏｍａｌｙ　ｏｆ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｓｏｔｏｐｅ　ｒａｔｉｏ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｕｌｔｉ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ｍａｓｓ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ），　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｂｙ　δ　（‰）　＝　（ｒｓａｍｐｌｅ　／　ｒｓｔａｎｄａｒｄ－１）　×　１０００．　Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．　Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｔｈｅ　ｓｔａｂｌｅ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｎ　Ｐａｌｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉａｇｅｎｅｓｉｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｃｈａｎｇｅ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．　Ｗｅ　ｃａｎ　ｉｎｆｅｒ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ．Keywords:　Ｃ　ａｎｄ　Ｏ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ；　ｉｓｏｔｏｐｅ　ｒａｔｉｏ；　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ对于研究某地区矿层的沉积环境，运用的常规方法有：沉积地质矿物的原生沉积构造、构造、古生物化石的分析、岩芯的观测和测井曲线等，但对于各个层段相似的冲积相特色，不便观察。

碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳酸盐岩是一种重要的地球岩石，其中含有丰富的钙、镁和其他金属碳酸盐。

碳酸盐岩是由生物和非生物过程共同形成的岩石，在地质历史上扮演着重要的角色。

通过分析碳酸盐岩中的氧同位素、碳同位素和锶同位素组成，可以为我们提供关于古气候和古海洋环境的重要信息。

碳酸盐岩中的氧同位素组成可以提供有关古气候的信息。

氧同位素是常见的地球化学元素之一，其在大气和水体中存在着不同的比例。

碳酸盐岩中的氧同位素组成受到大气和水体中的氧同位素比例的影响，在不同的气候和环境条件下，碳酸盐岩中的氧同位素组成也会发生变化。

通过分析碳酸盐岩中的氧同位素组成，可以重建出古气候条件，例如古气温和古降水量等信息。

这对于研究古气候变化和预测未来气候变化具有重要意义。

碳酸盐岩c、o、sr同位素组成在古气候和古海洋环境研究中具有重要的应用价值。

通过对碳酸盐岩中的同位素组成进行分析，可以重建出古气候和古海洋环境的变化过程，为我们深入了解地球历史的大气和海洋环境提供了重要依据。

这些研究对于预测未来气候变化和了解大气海洋环境的变化规律也具有重要的参考价值。

碳酸盐岩同位素组成研究将继续为我们揭示地球历史演化的奥秘，为地球科学研究提供新的视角和方法。

第二篇示例：碳酸盐岩是一种重要的岩石类别，由碳酸盐矿物组成，包括方解石、白云石、菱镁矿等。

碳酸盐岩中的碳、氧、锶同位素组成对古气候和古海洋环境的研究具有重要意义。

本文将重点阐述碳酸盐岩c、o、sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用。

一、碳酸盐岩c同位素组成在古气候研究中的应用碳酸盐岩中的碳同位素组成可以反映古气候的变化。

通过测量碳酸盐岩中的δ13C值可以了解古大气中CO2的浓度变化及碳循环过程。

在古气候研究中，碳同位素组成常用于推断全球气候事件的发生，如古地球温室效应、冰期事件等。

研究表明在早、中侏罗纪发生的数次大规模火山喷发事件导致全球二氧化碳浓度升高，而碳酸盐岩中C同位素组成变化也得到了验证。

浅谈碳氧同位素在碳酸盐岩储层研究中的应用
杨扬
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2016(000)011
【摘要】根据非常规油气勘探的需求,本文提出了基于地球化学测试对白云岩储层进行研究.在白云岩岩石学特征及孔隙特征研究的基础上,通过阴极发光、碳氧同位素分析、锶同位素分析、主微量元素分析和稀土元素分析等地球化学手段对白云岩的成因机理进行探讨,能够准确判断其成岩演化模式,进而对进一步油气勘探打下基础.
【总页数】3页(P10-12)
【作者】杨扬
【作者单位】长春工程学院勘查与测绘工程学院,吉林长春 130021
【正文语种】中文
【中图分类】P581
【相关文献】
1.稳定碳氧同位素在沉积相和成岩环境划分中的应用——以柴西南翼山浅油藏储层研究为例
2.痕量元素和碳氧同位素在塔里木盆地西南缘棋盘组沉积环境研究中的应用
3.激光显微取样技术在川东北飞仙关组鲕粒白云岩碳氧同位素特征研究中的应用
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2017年07月碳、氧同位素测定及在碳酸盐岩储层分析中的应用探讨乔羽(大庆油田勘探开发研究院有机地球化学研究室,黑龙江大庆163000)摘要：碳酸盐岩中的碳、氧同位素组成能够揭示丰富的储层地质信息。

文中介绍了碳酸盐岩中碳、氧同位素的组成特征及测定方法，对碳、氧同位素在古温度测定、碳酸盐岩沉积环境及成岩环境分析方面的应用进行了探讨。

关键词：碳酸盐岩；碳、氧同位素；特征；测定；应用近几年来，大庆油田在塔里木东部地区开辟了油气勘探的新战场，塔东区块地质特征和油气储层条件与大庆区块差别较大，有利的油气储层主要分布在寒武系碳酸盐岩地层中，加强对碳酸盐岩储层地质分析具有重要意义。

碳酸盐岩中碳、氧同位素的组成在古温度测定、沉积环境及成岩环境分析方面具有一定的优势，熟练掌握相关技术具有一定现实意义。

1碳酸盐岩中碳、氧同位素特征碳酸盐岩中的碳基本上是以无机碳(氧化碳)和有机碳(还原碳)的形式储藏的,二者的δ13C 平均值大约相差25‰左右。

有机碳显示出低的δ13C （-24‰PDB ）,远低于氧化形式的CO 2（-7‰）和海洋碳酸盐岩的碳(0‰~4‰)。

δ13C 值的大小通常涉及到甲烷的产生，它们既可以在近地表通过生物的发酵作用产生，也可以在大于100℃温度的地下通过有机质的热化学还原作用（TSR ）来产生[1]。

从发酵作用中产生的甲烷会生产很低的δ13C 值，但是残余有机质显示出高的δ13C 值，当甲烷的氧化作用及随后的胶结作用将造成含有很低δ13C 值的胶结物。

来自热化学作用的甲烷不能直接导致会有很低的δ13C 值的地下胶结物的沉淀。

土壤风化作用与海洋石灰岩的溶解作用，及其后的渗流带和浅的潜流带方解石胶结物的沉淀通常将造成含有中等低的δ13C 成分的胶结物和石灰岩。

δ13C 如果来源于正常海相碳酸盐岩的溶解，那么其产物形成的方解石胶结物就会具有与原始海相碳酸盐岩相似的δ13C ；来自风化壳上有机质氧化来源的13C 加入时,就会引起δ13C 值的偏负,δ13C 偏负的程度决定于水岩反应的强度,水岩反应强度越大,那么来自围岩的13C 比重也就越多,导致方解石胶结物的δ13C 偏负程度变小。

FHZDZTWSDZ0017 同位素地质碳酸盐矿物和岩石中碳氧同位素组成的测定质谱法F-HZ-DZ-TWSDZ-0017同位素地质—碳酸盐矿物和岩石中碳氧同位素组成的测定—质谱法1 范围本方法适用于方解石、文石、白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物和石灰岩等岩石以及由碳酸盐组成的珊瑚、贝壳等化石的碳、氧同位素组成的测定。

2 原理碳酸盐试样在真空条件下与100%磷酸进行恒温反应，用冷冻法分离生成的水，然后收集纯净的二氧化碳气体，用气体质谱计测定碳、氧同位素组成。

3 试剂3.1 去离子水，二次蒸馏水。

3.2 过氧化氢，分析纯。

3.3 汽油。

3.4 无水乙醇。

3.5 真空油脂。

3.6 重铬酸钾，分析纯。

3.7 液氮。

3.8 无水乙醇——液氮冷冻剂：由无水乙醇和液氮配制。

3.9 钢瓶氮气。

3.10 五氧化二磷，分析纯。

3.11 磷酸[ψ（H3PO4）=85%，ρ=1.55g/mL]，分析纯。

3.12 磷酸[ψ（H3PO4）=100%]：由五氧化二磷和磷酸磷酸[ψ（H3PO4）=85%]配制，可采取两种方法配制。

3.12.1 将磷酸[ψ（H3PO4）=85%]装入磨口锥形瓶中，放在电动加热磁力搅拌器上，边搅拌边缓慢加入五氧化二磷，用冷毛巾冷却锥形瓶。

当密度达到1.85时（可视稍过饱和为止），放置过夜，即可使用。

配好的磷酸[ψ（H3PO4）=100%]放入干燥品中保存，以防止吸收空气中的水分.3.12.2 称取367g五氧化二磷置于2000mL烧杯中，缓慢加入500mL磷酸[ψ（H3PO4）=85%]，并不断用玻璃棒搅拌，待五氧化二磷溶解后，再加入少量重铬酸钾，搅拌均匀。

将烧杯敞口放置在电炉上，以可调变压器调节温度至200℃，保持7h后并闭电炉，放置过夜。

第二天，向烧杯中加入1.5mL过氧化氢，搅拌均匀。

再将烧杯敞口放置在电炉上，加热升温至220℃，保持5h 后关闭电炉，待磷酸冷却至60℃～70℃后，倒入磨口锥形瓶中，置于干燥器中备用。

doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2019.010.056氧碳同位素在湖相自生碳酸盐研究中的应用王迪1，李洁2（1.西北大学地质学系，陕西西安710069；2.中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安716000）摘要：在各种湖泊的沉积物研究中，自生碳酸盐氧碳同位素指标得到了广泛的应用。

通过氧碳同位素分析实验，可以利用湖泊次生碳酸盐氧碳同位素恢复湖泊的古气候、古盐度和古温度。

在样品分析测试时也应注意外源碳酸盐岩与湖泊自生生碳酸盐岩的区分。

关键词：氧碳同位素；湖泊自生碳酸盐岩；古沉积环境中图分类号：TE121.3+1文献标志码：A文章编号：1004-275X（2019）010-133-02Application of Oxygen and Carbon Isotope in the Study of Lacustrine AuthigenicCarbonatesWang Di1，Li Jie2（1.Department of Geology,Northwest University,Shaanxi Xi'an710069,China；2.No.1Oil Production plant,Changqing Oilfield Company,PetroChina,Shaanxi Yan'an716000,China）Abstract:In the study of sediments in various lakes,the oxygen and carbon Isotope index of authi-genic carbonate has been widely used.Through the oxygen and carbon isotope analysis experiments,the paleo-climate,paleo-salinity and paleotemperature of the lake can be restored by using the carbon and carbon isotope of the secondary carbonate of the lake.At the time of sample analysis and testing,attention should also be paid to the distinction between exogenous carbonate rocks and Lacustrine Authigenic car-bonate rocks.Key words:Carbon and oxygen isotope;Lacustrine authigenic carbonates;Ancient sedimentary en-vironment氧碳同位素分析，很早以前，就被成功应用于重建地质历史时期中，海洋环境的循环和演化中。