非传统稳定同位素-5-镁同位素-AG

今晚7:00—9:30上课中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES朱祥坤镁同位素地球化学中国地质科学院地质研究所中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES1.镁同位素的研究意义与表达方式2.镁同位素在自然界中的分布3.镁同位素的主要分馏过程4.镁同位素的地球化学循环5.应用举例提纲中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES24Mg（78.992%）25Mg（10.003%）26Mg（11.005%）中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES镁同位素发展历程早期的镁同位素主要应用于天体化学基于MC-ICP-MS的镁测试方法建立后，测试精度达到0.1‰左右（Galyetal.,2001），镁同位素才被广泛应用于地质学研究。中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCESAl-Mg体系26Al-26Mg的半衰期:t1/2=0.73Myr，Al-Mg体系仅能用于太阳系形成早期中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCESAl-Mg体系Al-Mg的半衰期:t1/2=0.73Myr，Al-Mg体系仅能用于太阳系形成早期d25Mg=0.516*d26Mg目前测试的地质样品都为质量分馏中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCESMg的晶体化学R(Li+)R(Mg2+)Coordinatetype4-folds0.73Å8-folds6-folds0.71Å0.90Å0.86Å1.03Å1.06ÅR(Fe2+)0.77Å0.92Å1.06Å与二价Fe和Li的半径相似Fe与Mg可互相交换中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES“Geochemistry”byBillWhiteContinentalcrust•MgO=5wt.%•Bt,Hbl,Px，OlOceaniccrust•MgO=8wt.%•Px,OlMantle•MgO=38wt.%•Ol,PxHydrosphere•Seawater•Riverwater中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES镁的生物化学性质Mg还是植物叶绿素的基本组分Mg是光合作用的催化金属Mg在某些海洋生物中富集（如：海藻、有孔虫等）中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES表示方法与标样其中XMg为25Mg或26Mg，单位为‰。标准为DSM3或SRM980，目前标准主要使用DSM3-1]x103d26Mg=[(26Mg/24Mg)sample(26Mg/24Mg)DSM3-1]x103d25Mg=[(25Mg/24Mg)sample(25Mg/24Mg)DSM3中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES表示方法与标样SRM980在金属颗粒小于10mg时表现出不均一性，故其不适合做参考标准物质(Galyetal.,2003;朱祥坤etal.,2005)δxDSM3Mg样品=δxSRM980-0Mg样品+δxSRM980-0DSM3Mg+0.001×δxSRM980-0Mg样品×δxSRM980-0DSM3Mg相对于DSM3标准,SRM980-0的δ26Mg值为-3.405‰，δ25Mg值为-1.744‰，δxMg值的转换误差为0.001‰中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES1.镁同位素的研究意义与表达方式2.镁同位素在自然界中的分布3.镁同位素的主要分馏过程4.镁同位素的地球化学循环5.应用举例提纲中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES2镁同位素在自然界中的分布球粒陨石与地幔地壳水圈生物圈碳酸盐岩中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES2镁同位素在自然界中的分布董爱国和朱祥坤,2016中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES地幔大于99%的Mg都存在于地幔中。上地幔可由大洋玄武岩和地幔捕虏体代表中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES地幔Pearsonetal.,2006,CG早期的结果表明地幔不均一且变化大，地幔交代过程中存在Mg同位素分馏样品为地幔橄榄石中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES地幔Pearsonetal.,2006,CG早期的结果表明地幔不均一且变化大，地幔交代过程中存在Mg同位素分馏激光剥蚀过程中Mg同位素可能发生分馏样品为地幔橄榄石中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCESHandleretal.,2009,EPSL用溶液法重新测量了地幔橄榄石的镁同位素组成，表明Pearsonetal.,2006的数据是错误的。地幔交代是不能产生大于1‰的镁同位素（δ26Mg）分馏。地幔镁同位素是均一的么？中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCESHandleretal.,2009,EPSL地幔镁同位素是均一的么？实验室之间的测试误差可达0.3‰地幔中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCESTengetal.2010GCA=d26MgMORB=d26MgOIBd26Mgperidotite地幔镁同位素是均一的地幔硅酸岩地幔的镁同位素是均一的Bourdonetal.2010GCAd26Mg=-0.25‰地幔中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES球粒陨石与地幔一致还是不一致？不同实验室的测试差异？Wiechertetal.,2007,EPSLTengetal.,2010,GCA中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES球粒陨石与地幔Tengetal.,2010,GCA长期内精度(±0.07,2SD)δ26MgEarth=δ26Mgchondrites中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES月球Wiechertetal.,2007,EPSL月球玄武岩的镁同位素组成差异较大。镁同位素在月球玄武岩的变化可能反映了岩浆分异过程中镁同位素的分馏，大量橄榄石和辉石的结晶导致使得镁同位素的变化可以被测定。中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES月球Sedaghatpouretal.,2013,GCA钛铁矿可能具较轻的镁同位素组成目前鲜有关于钛铁矿的镁同位素组成中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES上陆壳上部陆壳主要由沉积岩、长英质侵入岩、辉长岩、云母片岩、片麻岩、角闪岩、大理岩等岩石组成估算上部陆壳成份的两种方法：1、地表所暴露的所有岩石的平均值；2、细颗粒碎屑沉积岩或者冰期沉积物中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES上陆壳不均一；平均值比地幔重地幔Lietal.2010GCA中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES上陆壳黄土镁同位素组成不均一；平均值比地幔轻Wimpennyetal.2014CG中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES下陆壳估算下部陆壳成份的两种方法：1、下地壳捕虏体；2、出露的变质岩层下部陆壳主要以不同类型的麻粒岩为主中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES下陆壳可能不均一；平均值比地幔重Tengetal.2013G3中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES水圈-现代海水Fosteretal.2010G3现代海水具有均一的镁同位素组成，δ26Mg=-0.82‰Depth(m)0-1400中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES现代海水Lingetal.2011RCMS现代海水具有均一的镁同位素组成，δ26Mg=-0.83‰中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES河水珂珊等.2012岩石学报河水的镁同位素组成不均一，平均值比海水低RiverwaterAve.=-1.1‰Seawater中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES河水硅酸盐流域的水体具有比硅酸盐更轻的镁同位素组成；碳酸盐流域的水体具有比碳酸盐岩更重的镁同位素组成Tipperetal.2006EPSL中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES高等植物（小麦）Blacketal.2008EST高等植物相对富集镁的重同位素中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES高等植物（黑麦草和苜蓿）Bolou-Bietal.2010GCA高等植物相对富集镁的重同位素中国地质科学院地质研究所INSTITUTEOFGEOLOGY,CHINESEACADEMYOFGEOLOGICALSCIENCES动物肉食动物与草食动物的牙齿、骨骼和残留植物中的镁同位素