海洋环境fe同位素地球化学研究进展

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1、第21卷第11期地球科学进展Vol.21No.112006年11月ADVANCESINEARTHSCIENCENov.，2006文章编号：1001-8166（2006）11-1171-09곘海洋环境Fe同位素地球化学研究进展1112杨耀民，石学法，刘季花，王立群（1.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；2.西北有色地质勘查局712总队，陕西咸阳712000）摘要：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

2、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

3、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。关键词：Fe同位素；分馏系数；海洋环境；研究进展中图分类号：P736.4＋4文献标识码：A［3～5］的分析精度（2σ）可达0.1‰～0.15‰），为应用1引言Fe同位素研究地球物质演化、示踪地球化学变化过地壳中含量位于第四位的Fe元素（FeOT：程提供了基础。6.71％）［1］，在自然界存在4个稳定同

4、位素54Fe自Beard等［6］1999年首次报道Fe同位素的研（5.84％）、56Fe（91.76％）、57Fe（2.12％）、58Fe究成果以来，Fe同位素分馏机制的研究和利用Fe（0.28％）。一般采用δ56Fe＝｛［（56Fe/54Fe/同位素体系示踪地学中的环境变化过程，引起了国Sample）（56Fe/54Fe）－1］×103｝、δ57Fe＝｛［（57Fe/际地球科学家的极大关注［6～10］。据不完全统计，有Standard54Fe）/（57Fe/54Fe）－1］×103｝来表示铁同

5、关Fe同位素研究成果的报道每年呈明显的增加趋SampleStandard位素的组成变化［2］。与其它轻稳定同位素（如H、势。美国地理联合会（AGU）、欧洲地理联合会O、C、S等）相比，Fe元素因具有较大的质量数，同位（EGU）及戈尔德施密特（Goldschmidt）等国际性组素比值在自然界中变化小，常规测试手段难以精确织和会议均设有Fe等非传统型同位素研究的专题测定其微小变化，从而限制了Fe同位素体系在地球分会，现在Fe同位素已开始应用于天体演化、海洋科学中的应用。近5年以来基于多接收电感耦合等

6、学、生物学、早期生命过程等研究领域，并取得了一离子体质谱仪（MC-ICP-MS）分析方法的改进及测试定成效，成为国际地球科学及生命科学领域的一个精度的提高（如MC-ICP-MS方法测定，δ56Fe、δ57Fe新兴研究方向，我国部分学者也对Fe同位素开展了收稿日期：2006-06-20；修回日期：2006-09-21.곘*基金项目：中国大洋协会“十五”开发项目“深海铁锰成矿系统及矿集区研究”（编号：DY105-01-04-02）；国家海洋局青年基金项目“海39Ar/40Ar法年代学探讨”（编号：2

7、006303）资助.山富钴结壳激光显微探针作者简介：杨耀民（1969-），男，陕西蒲城人，副研究员，博士后，主要从事深海成矿作用及同位素地球化学研究.E-mail：yangyaomin＠fio.org.cn1172地球科学进展第21卷［11，12］［17］初步的研究，并取得了一定认识。现有研究显陆架上；海底喷出的热液流体因与海水混合、温示，火成岩的Fe同位素组成基本不变，δ56Fe为度迅速降低，导致大部分的Fe主要沉积在喷口附0‰，方便自然界其他物质与之比较。碎屑沉积岩的近［17］，故大气搬运的

8、风成黄土等颗粒物质和海底洋δ56Fe一般变化在－0.3‰～＋0.3‰［2］范围，而富有壳的低温蚀变作用可能是制约海水中Fe含量变化机质黑色页岩的δ56Fe具较大的变化范围（－2.3‰较为重要的因素。～＋0.7‰）［13］。水溶液常温（22℃）平衡条件下，2.1近海输入物中Fe的同位素组成Fe（Ⅲ）较Fe（Ⅱ）的δ56Fe可以高3‰。而风化过程2.1.1河水的Fe同位素组成中活性Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）的络合物相比其源区富轻河流输入海洋颗粒态和溶解态Fe通量分别大Fe同位素。环境的氧化—还原状态、p