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不同类型黏土矿物吸附作用对镁同位素分馏的影响
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作者 郭元强 黄康俊 +3 位作者 赵燕 王琦 路雅雯 马龙 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期525-535,共11页
明确表生过程中Mg同位素分馏行为是示踪全球Mg循环和大陆风化过程的基础。黏土矿物吸附–解吸附是影响Mg同位素分馏的重要机制,然而这一过程中Mg同位素的分馏行为存在较大争议,尤其是黏土矿物类型和其他阳离子的影响还未有效评估。本研... 明确表生过程中Mg同位素分馏行为是示踪全球Mg循环和大陆风化过程的基础。黏土矿物吸附–解吸附是影响Mg同位素分馏的重要机制,然而这一过程中Mg同位素的分馏行为存在较大争议,尤其是黏土矿物类型和其他阳离子的影响还未有效评估。本研究选择高岭石、伊利石和蒙脱石3种典型的黏土矿物,在解吸附矿物初始吸附的Mg元素之后,加入不同含量的MgCl_(2)溶液和含有其他阳离子的河水中进行吸附–解吸附实验,并测试吸附前、后溶液和吸附组分中的元素含量和Mg同位素组成。结果表明,在相同含量的MgCl_(2)溶液中,蒙脱石对Mg的吸附能力明显高于伊利石和高岭石,这是由于蒙脱石存在层间域吸附。当吸附达到饱和状态时,黏土矿物对Mg的吸附量将不受溶液中Mg含量影响。当有其他阳离子(Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)等)存在时,交换作用会明显降低蒙脱石对Mg的吸附能力,但对高岭石和伊利石影响不大,这是因为交换作用主要发生在层间域。此外,在吸附–解吸附过程中,Mg同位素的分馏不明显(Δ^(26)Mg≈0),主要是由于黏土矿物吸附过程中受平衡分馏影响。 展开更多
关键词 MG同位素 黏土矿物 吸附–解吸附 平衡分馏
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碳酸钙-水体系氧同位素平衡及稳态分馏的低温实验研究 被引量:2
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作者 周根陶 郑永飞 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 2001年第4期468-471,共4页
采用“一步”和“两步”的直接沉淀法和附晶生长法在 5 0℃和 70℃分别合成碳钡矿和文石 ,测定不同条件下合成矿物与水之间的氧同位素分馏 ,结果显示 ,文石—水体系氧同位素分馏机理分两步 :(1) [CO3 ]2 - 与H2 O的氧同位素交换和平衡 ... 采用“一步”和“两步”的直接沉淀法和附晶生长法在 5 0℃和 70℃分别合成碳钡矿和文石 ,测定不同条件下合成矿物与水之间的氧同位素分馏 ,结果显示 ,文石—水体系氧同位素分馏机理分两步 :(1) [CO3 ]2 - 与H2 O的氧同位素交换和平衡 ,此过程是文石 水氧同位素平衡的决速率步骤 ;(2 )与H2 O平衡以后的 [CO3 ]2 - 与Ca2 +]结合生成文石 ,此过程体现矿物形成过程中氧同位素分馏的结构效应。在此基础上 ,采用缓慢沉淀法和“两步”的附晶生长法获得了 0~ 70℃的文石 水体系氧同位素平衡分馏方程。采用“一步”和“两步”的附晶生长法在 5 0℃和 70℃合成文石 ,文石在溶液中经同质多象转变成次生方解石 ;结合文献数据 ,获得 0~ 70℃范围内的方解石 水体系稳态氧同位素分馏方程。 展开更多
关键词 方解石 文石 氧同位素 分馏机理 平衡分馏 稳态分馏
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洞穴滴水-CaCO_3体系氧碳同位素组成的气候意义研究现状和问题 被引量:3
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作者 李玲珑 刘再华 《地球与环境》 CAS CSCD 2015年第2期223-232,共10页
近年来,通过对洞穴滴水-CaCO3体系各项指标的长期监测,以了解现代碳酸钙沉积的形成机制成为了石笋古气候研究的重点。尤其是对滴水-CaCO3体系氧同位素组成(δ18 O)的研究取得了显著的进展。人们在对滴水和CaCO3的δ18 O与古温度关系的... 近年来,通过对洞穴滴水-CaCO3体系各项指标的长期监测,以了解现代碳酸钙沉积的形成机制成为了石笋古气候研究的重点。尤其是对滴水-CaCO3体系氧同位素组成(δ18 O)的研究取得了显著的进展。人们在对滴水和CaCO3的δ18 O与古温度关系的研究中,不断地修改普遍使用的关系式,甚至提出了适合自身研究区石笋δ18 O与温度的关系式。无疑这将增加利用石笋氧同位素组成重建本地区古温度的可信度。在对碳同位素组成(δ13 C)的研究中,学者们更加细致地研究了各种影响滴水δ13 C值的因素(如先期碳酸盐沉积PCP、通风条件等),为更好地利用石笋δ13 C重建古气候环境提供了科学支撑。由于洞穴监测条件的限制,至今大多数洞穴都未能建立起完善的自上而下的监测体系,所以对一些δ18 O、δ13 C变化的解译仍然存在多解性和不确定性,有待未来的研究继续加强。 展开更多
关键词 滴水-CaCO3体系 氧碳同位素组成 先期碳酸盐沉积 平衡分馏 动力分馏 石笋古气候重建
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水镁石-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究 被引量:1
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作者 徐宝龙 郑永飞 +1 位作者 龚冰 傅斌 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期340-349,共10页
在15—120℃的低温范围内分别应用氮化镁法、氯化镁法和氧化镁法3种化学合成方法,对水镁石-水体系氧同位素分馏系数进行了实验测定。所有合成样品的晶体结构均由XRD测定,其形貌特征则由SEM确定。应用3种不同合成方法得到了一致的水镁石... 在15—120℃的低温范围内分别应用氮化镁法、氯化镁法和氧化镁法3种化学合成方法,对水镁石-水体系氧同位素分馏系数进行了实验测定。所有合成样品的晶体结构均由XRD测定,其形貌特征则由SEM确定。应用3种不同合成方法得到了一致的水镁石—水体系氧同位素分馏系数,证明同位素平衡分馏已经达到。在实验温度范围内,水镁石—水体系氧同位素分馏系数主要决定于温度,而溶液的酸碱度、化学组分和陈化时间的影响不明显。由实验数据得到的氧同位素分馏曲线方程为:10~3Inα=1.59×10~6/T^2-14.10(r=0.9921)。结合前人对三水铝石—水体系和针铁矿—水体系氧同位素分馏系数的低温实验测定,可以得到氢氧化物中金属M—OH键的^(18)O富集顺序:Al^(3+)-OH>Fe^(3+)-OH>Mg^(2+)-OH。应用化学合成方法实验测定低温条件下水镁石—水体系氧同位素分馏系数,不仅克服了同位素交换反应实验的一些缺陷(如交换速率缓慢、仪器设备复杂昂贵等),而且可以应用不同的化学合成反应机理来检验同位素平衡是否达到,这为研究低温地球化学过程作用提供了有价值的基本参数。 展开更多
关键词 分馏系数 氧同位素 水镁石 化学合成 低温实验
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Mineral Reaction and Oxygen Isotope Equilibrium——An Experimental Study on the Calcite-Forsterite System
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作者 郑永飞 P. Metz M. Satir 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 1994年第16期1382-1385,共4页
There are few mineral reaction experiments dealing with the stable isotope fractionation factors between the reaction products. The only known example is to determine oxygen isotope fractionations between quartz and m... There are few mineral reaction experiments dealing with the stable isotope fractionation factors between the reaction products. The only known example is to determine oxygen isotope fractionations between quartz and magnetite at 600 and 800℃ by oxidizing fayalite to form quartz and magnetite. This experimental result has been confirmed by the experiments of isotope exchange reaction. In this note, we report the results of an investigation of oxygen isotope fractionation between calcite 展开更多
关键词 MINERAL REACTION equilibrium fractionation oxygen isotopes CALCITE forsterite.
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Laserprobe oxygen isotope analysis of minerals from mantle-derived rocks in eastern China
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作者 Yiliang Li Wiechert Uwe +2 位作者 Yongfei Zheng Xiachen Zhi Jochen Hoefs 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 1999年第8期740-744,共5页
Oxygen isotope analyses were carried out by the laserprobe technique for mineral separates from mantle xenolith and megacryst in Cenozoic basalts, East China. The results not only give the δ I8O range consistent with... Oxygen isotope analyses were carried out by the laserprobe technique for mineral separates from mantle xenolith and megacryst in Cenozoic basalts, East China. The results not only give the δ I8O range consistent with that reported for peridotites in the world, but also yield oxygen isotope equilibrium between coexisting minerals. 展开更多
关键词 equilibrium fractionation oxygen isotopes PERIDOTITE XENOLITH MANTLE MINERALS laserprobe.
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云母族矿物的氧同位素分馏 被引量:1
7
作者 郑永飞 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 1994年第4期321-328,共8页
利用增量方法对云母族矿物的氧同位素分馏进行了系统的理论计算。结果表明,不同化学成分和结构状态的云母之间存在一定的氧同位素分馏,其18O富集顺序在热力学同位素平衡时为:多硅白云母>钠云母>锂云母>白云母=珍珠云母>海绿... 利用增量方法对云母族矿物的氧同位素分馏进行了系统的理论计算。结果表明,不同化学成分和结构状态的云母之间存在一定的氧同位素分馏,其18O富集顺序在热力学同位素平衡时为:多硅白云母>钠云母>锂云母>白云母=珍珠云母>海绿石>铁云母>金云母>黑云母。在400℃以上的高温条件下,云母-水体系的氧同位素分馏与温度之间的相关性不明显,并且云母相对于水亏损18O达1‰-2.5‰。石英-云母体系的氧同位素分馏与温度之间具有显著的负相关性,因此,能够作为灵敏的同位素地质温度计。不过,石英-黑云母对的氧同位素地质测温往往给出岩石冷却过程中的退化再平衡温度,而不是岩石形成温度。 展开更多
关键词 云母 氧同位素 平衡分馏 理论计算 地质测温
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矿物-水体系氢同位素平衡分馏和动力分馏的实验研究
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作者 钱雅倩 郭吉保 《地学前缘》 EI CAS CSCD 1998年第2期251-260,共10页
矿物水体系氢同位素平衡分馏系数和动力分馏系数是同位素地球化学研究中的重要参数。这些参数大多由实验测定。氢同位素分馏的实验研究主要包括矿物水体系氢同位素交换实验,交换实验前后矿物、水的氢同位素分析及分馏机理、平衡分馏、... 矿物水体系氢同位素平衡分馏系数和动力分馏系数是同位素地球化学研究中的重要参数。这些参数大多由实验测定。氢同位素分馏的实验研究主要包括矿物水体系氢同位素交换实验,交换实验前后矿物、水的氢同位素分析及分馏机理、平衡分馏、动力分馏理论研究。为确保氢同位素分馏系数和一系列动力学参数的准确可靠,实验中防止氢透过容器壁扩散,避免空气中水汽污染样品,正确控制实验温度等都很重要。本研究以石英管代替前人常用的金(银、铂)管作反应容器,建立了一套实验研究羟基矿物水体系氢同位素平衡分馏和动力分馏的新方法,并开展了电气石水、黑柱石水体系氢同位素分馏的实验研究。所得一系列参数的精度明显好于国外报道的资料。此研究方法可广泛应用于羟基矿物水体系的氢同位素分馏的实验研究。 展开更多
关键词 氢同位素 平衡分馏 动力分馏 实验研究 矿物
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角闪石族矿物的氧同位素分馏
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作者 郑永飞 《地质科学》 CAS CSCD 北大核心 1995年第1期1-11,共11页
利用增量方法和同位素交换技术,对角闪石族矿物的氧同位素分馏进行了理论计算和实验测定。理论结果表明,不同化学成分的角闪石之间存在一定的氧同位素分馏,其13O富集顺序为:钠闪石>蓝闪石>铁闪石>阳起石=镁铁门石≥直闪石≥... 利用增量方法和同位素交换技术,对角闪石族矿物的氧同位素分馏进行了理论计算和实验测定。理论结果表明,不同化学成分的角闪石之间存在一定的氧同位素分馏,其13O富集顺序为:钠闪石>蓝闪石>铁闪石>阳起石=镁铁门石≥直闪石≥透闪石>普通角闪石>铝直闪石>韭闪石。高温条件下(>500℃),角闪石相对于水亏损18O达1‰至3‰。实验进行在有少量流体存在的条件下,温度为520℃至680℃。所确定的方解石-透闪石氧同位素分馏系数与理论计算值在误差范围内完全一致。理论和实验确定的石英-透闪石分馏曲线均显著低于已知的经验校准曲线,反映了变质岩中含角闪石矿物集合体内部的退化同位素再平衡。 展开更多
关键词 氧同位素 角闪石 平衡分馏 增量法 矿物
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水镁石-水体系氢同位素分馏系数的低温实验研究
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作者 徐宝龙 郑永飞 周根陶 《地质地球化学》 CSCD 北大核心 1998年第2期90-96,共7页
分别以氯化镁和氮化镁作为起始物料,在低温(25~90℃)溶液中采用化学方法合成水镁石.然后分别测定水镁石和水的氢同位素组成,得到水镁石-水体系的氢同位素分馏方程为:103lna=-4.88×106/T2-22.54。由于矿物-水体系氢同... 分别以氯化镁和氮化镁作为起始物料,在低温(25~90℃)溶液中采用化学方法合成水镁石.然后分别测定水镁石和水的氢同位素组成,得到水镁石-水体系的氢同位素分馏方程为:103lna=-4.88×106/T2-22.54。由于矿物-水体系氢同位素分馏的压力效应,本研究通过大气压力下的实验得到的分馏系数值,系统地低于根据高温(510~100℃)高压(100~103MPa)热液交换实验结果向低温方向外推获得的分馏系数值。与已知的其它含羟基矿物-水体系低温氢同位素分馏曲线比较的结果表明,在热力学平衡条件下,水镁石相对于高岭石和伊利石/蒙脱石亏损D,但相对于外铁矿富集D。因此,合羟基矿物存在如下D富集顺序:Al-OH>Mg-OH>Fe-OH。 展开更多
关键词 平衡分馏 压力效应 氢同位素 水镁石
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中国季风区石笋氧同位素气候指示意义:主要争议与几个重要问题 被引量:9
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作者 周厚云 刘淑华 +3 位作者 彭小桃 邓肖敏 陈琼 米小建 《热带地理》 2016年第3期448-456,共9页
对近些年来国内外广泛争议的话题——中国季风区岩溶洞穴沉积氧同位素组成(δ^(18)O)的气候指示意义进行了梳理,简要介绍了有关争议各方的主要观点。同时针对中国季风区洞穴沉积δ^(18)O的研究提出了几个重要问题:同位素平衡分馏的检验... 对近些年来国内外广泛争议的话题——中国季风区岩溶洞穴沉积氧同位素组成(δ^(18)O)的气候指示意义进行了梳理,简要介绍了有关争议各方的主要观点。同时针对中国季风区洞穴沉积δ^(18)O的研究提出了几个重要问题:同位素平衡分馏的检验问题、洞穴沉积δ^(18)O记录的相似性(重复性)与差异性,以及洞穴通风可能对洞穴沉积δ^(18)O记录的影响等。这些问题涉及到洞穴沉积δ^(18)O记录与气候指标之间的联系机制,对其探讨可能有助于解决有关争议。因此,建议在今后的研究中应该重点关注这些问题,因为洞穴沉积δ^(18)O与气候环境指标之间的联系机制是中国季风区内应用洞穴沉积δ^(18)O进行古气候古环境研究的基础。 展开更多
关键词 岩溶洞穴沉积 Δ18O 夏季风 同位素平衡分馏 洞穴通风
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湖水同位素平衡研究中分馏系数和富集系数计算形式的组合选择 被引量:7
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作者 曾承 余俊清 《盐湖研究》 CSCD 2005年第1期7-11,共5页
湖泊自生碳酸盐δ18O(δ18Oc)是研究湖泊水体同位素平衡和气候变化的重要环境同位素指标。由于δ18Oc与湖水δ18O(δ18Ow)密切相关,前人建立了δ18Ow的计算公式,这方面的研究对于δ18Oc环境意义的正确判读十分重要。δ18Ow计算公式中的... 湖泊自生碳酸盐δ18O(δ18Oc)是研究湖泊水体同位素平衡和气候变化的重要环境同位素指标。由于δ18Oc与湖水δ18O(δ18Ow)密切相关,前人建立了δ18Ow的计算公式,这方面的研究对于δ18Oc环境意义的正确判读十分重要。δ18Ow计算公式中的平衡分馏系数α和平衡富集系数ε各有几种计算形式,当两个参数同时出现时,其计算形式须正确组合:当α>1时,ε=α-1或ε=1-1/α;当α<1时,ε=1-α或ε=1/α-1。其中"α>1,ε=α-1"组合最常用。 展开更多
关键词 Δ^18O 环境同位素 分馏 自生碳酸盐 气候变化 判读 环境意义 富集系数 湖水 湖泊水
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Fe(Ⅲ)水解过程中的Fe同位素分馏研究 被引量:6
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作者 李津 朱祥坤 唐索寒 《岩石矿物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期891-896,共6页
三价铁水解是铁地球化学循环中的一个重要过程,在一定程度上控制了铁在水体中的运移和再分配。实验研究了Fe(Ⅲ)在20℃和46℃水解生成沉淀过程中,上清液的存在形态以及该过程导致的Fe同位素分馏。20℃水解实验有两个时间长度,分别是95天... 三价铁水解是铁地球化学循环中的一个重要过程,在一定程度上控制了铁在水体中的运移和再分配。实验研究了Fe(Ⅲ)在20℃和46℃水解生成沉淀过程中,上清液的存在形态以及该过程导致的Fe同位素分馏。20℃水解实验有两个时间长度,分别是95天和130天,水解实验结束时上清液中的Fe(Ⅲ)主要以胶体形式存在。不同的水解时间导致的Fe同位素分馏在误差范围内是一致的。20℃水解实验结束时上清液和沉淀之间56Fe/54Fe的同位素组成之间的差异Δ56FeFe(Ⅲ)sup-Fe(Ⅲ)pre为1.15‰;46℃水解实验的时间长度为95天,结束时上清液中的Fe(Ⅲ)主要以离子形式存在,46℃水解实验结束时Δ56FeFe(Ⅲ)sup-Fe(Ⅲ)pre为1.37‰。通过瑞利分馏的公式计算出20℃和46℃时Fe(Ⅲ)水解过程中沉淀和上清液间的瞬时平衡分馏系数分别为0.999 121和0.999 260。 展开更多
关键词 三价铁 水解 铁同位素 瑞利分馏 瞬时平衡分馏系数
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基于氢氧稳定同位素的地下水循环研究进展
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作者 刘闻明 李征 《黑龙江环境通报》 2024年第1期13-15,共3页
本文简单介绍了氢氧同位素在水文学中的研究进展,氢氧稳定同位素的分馏过程研究和氢氧稳定同位素示踪下水体间水力联系的探究,为氢氧稳定同位素在地下水循环过程提供了研究基础。
关键词 地下水循环 氢氧稳定同位素 端元混合模型 瑞利平衡分馏方程
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正则搜索树的分支因数
15
作者 白治江 杨振亚 王成道 《上海海运学院学报》 北大核心 2003年第3期239-242,共4页
正则搜索树的分支因数对算法的复杂度有决定性影响。尤其在深度优先的启发式搜索中,决定时间复杂度的启发式分布与分支因数紧密相关。本文介绍两种分支因数的计算方法:数值法与解析法。在数码难题及鲁比克魔方这两类实际的问题空间上,... 正则搜索树的分支因数对算法的复杂度有决定性影响。尤其在深度优先的启发式搜索中,决定时间复杂度的启发式分布与分支因数紧密相关。本文介绍两种分支因数的计算方法:数值法与解析法。在数码难题及鲁比克魔方这两类实际的问题空间上,用这两种方法可获得相同结果。这些结果是进一步研究算法时间复杂度的必要基础。 展开更多
关键词 正则搜索树 分支因数 时间复杂度 平衡比率 数码难题 鲁比克魔方 启发式搜索算法 空间树 遍历搜索树
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非传统稳定同位素分馏理论及计算 被引量:9
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作者 刘耘 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1-28,共28页
综述了稳定同位素平衡和动力学分馏的一些主要的理论方法。首先介绍了平衡分馏的理论方法,从平衡分馏的核心理论—Bigeleisen-Mayer公式(或称Urey模型)以及对它的一些高级能量校正开始,介绍了基于路径积分的分子动力学方法和蒙特卡罗方... 综述了稳定同位素平衡和动力学分馏的一些主要的理论方法。首先介绍了平衡分馏的理论方法,从平衡分馏的核心理论—Bigeleisen-Mayer公式(或称Urey模型)以及对它的一些高级能量校正开始,介绍了基于路径积分的分子动力学方法和蒙特卡罗方法对同位素非谐效应的处理,介绍了压力效应的理论计算方法,最后介绍了核体积效应及其理论计算方法,并强调核体积效应是未来重金属同位素研究的重要部分。另外,综述了同位素动力学分馏的主要理论和计算方法,首先介绍了在稳态下因温度梯度引发的同位素分馏,着重介绍了基于局部热力学平衡理论的计算方法和最新结果;然后从如何使用过渡态理论计算化学反应导致的同位素动力学分馏出发,深入介绍了磁同位素效应和由于核体积效应引发的异常同位素动力学分馏;然后对低温下矿物生长的同位素动力学理论模型进行了介绍,尤其是仔细介绍了其中DePaolo的表面动力学模型,并对由吸附和共沉降过程产生的动力学分馏也进行了介绍。最后详细介绍了在气化过程、固体中、高温硅酸洋熔体中由于扩散引起的同位素动力学分馏,以及如何对这些过程进行理论处理,强调了开展固体矿物扩散理论计算的重要性。 展开更多
关键词 平衡分馏 动力学分馏 Bigeleisen-Mayer公式 UREY模型 高级校正 核体积效应 压力效应 磁同位 素效应 表面动力学模型 吸附和共沉降过程 气化过程 扩散同位素效应
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蚀变洋壳的金属稳定同位素研究进展
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作者 胡凌志 康晋霆 黄方 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期577-594,共18页
蚀变洋壳在形成过程中会经历热液蚀变和低温风化,是高温和低温地质系统耦合的产物。通过研究蚀变洋壳的化学组成,可以反演热液对洋壳的改造。结合海水及地幔衍生岩浆岩的研究,可以制约地球内部岩石圈与外部水圈间的化学循环。随着质谱... 蚀变洋壳在形成过程中会经历热液蚀变和低温风化,是高温和低温地质系统耦合的产物。通过研究蚀变洋壳的化学组成,可以反演热液对洋壳的改造。结合海水及地幔衍生岩浆岩的研究,可以制约地球内部岩石圈与外部水圈间的化学循环。随着质谱分析技术的发展,诸多金属稳定同位素体系开始应用于蚀变洋壳的研究。金属稳定同位素的分馏受到地质过程中物理和化学条件的控制,因此金属同位素可以反演水岩相互作用的历史。前人已对蚀变洋壳的Li、Mg、Ca、Cu、Zn、K、Fe、V和Si的同位素特征进行了初步研究。目前取得的认识有:流体活动性强的元素(如Li、Mg、Ca、Si和K)的同位素组成受到温度和水岩比的控制;变价的过渡族金属元素(如Cu、Fe和V)的同位素分馏效应受到氧逸度的控制。随着研究的深入,金属同位素的应用将为探讨蚀变洋壳的形成与演化、洋壳–海洋–地幔相互作用过程提供更多重要的信息。 展开更多
关键词 蚀变洋壳 金属稳定同位素 水岩反应 平衡同位素分馏 动力学同位素分馏
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土壤中有机质镉的同位素组成特征:来自第一性原理计算的约束
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作者 张田迪 邢乐才 +4 位作者 赵浩男 李英 谷一帆 杨阳 何洪涛 《河北工程大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期106-112,共7页
基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法来精确量化有机质表面配合物(OSCs)和金属-有机框架(MOFs)形成过程中产生的镉(Cd)同位素平衡分馏。计算结果表明,25℃下OSCs和水溶液之间的Cd同位素平衡分馏较小且无明显的选择性,Δ114/110 C... 基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法来精确量化有机质表面配合物(OSCs)和金属-有机框架(MOFs)形成过程中产生的镉(Cd)同位素平衡分馏。计算结果表明,25℃下OSCs和水溶液之间的Cd同位素平衡分馏较小且无明显的选择性,Δ114/110 Cd_(OSCs-Cd(aq))=-0.34‰~0.02‰。相反,Cd^(2+)一旦从OSCs转换为MOFs时,Cd同位素将产生极大的分馏,Δ114/110 Cd_(MOFs-Cd(aq))=-1.92‰~-0.29‰。此外,Cd的第一配位层中出现的N和S原子越多,MOFs与水溶液之间的Cd同位素平衡分馏越大。计算结果范围覆盖了实验测定的表层土壤Cd同位素分馏,表明土壤有机质中Cd的不同赋存状态控制着其同位素组成。最后,这些分馏数据丰富了Cd同位素数据库,便于学者们定量地使用Cd同位素手段来限定Cd的迁移转化过程。 展开更多
关键词 镉同位素 同位素平衡分馏 有机质表面络合 金属-有机框架 第一性原理计算
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Equilibrium thallium isotope fractionation and its constraint on Earth’s late veneer 被引量:3
19
作者 Tong Fang Yun Liu 《Acta Geochimica》 EI CAS CSCD 2019年第4期459-471,共13页
Equilibrium isotope fractionation of thallium(Tl) includes the traditional mass-dependent isotope fractionation effect and the nuclear volume effect(NVE). The NVE dominates the overall isotope fractionation, especiall... Equilibrium isotope fractionation of thallium(Tl) includes the traditional mass-dependent isotope fractionation effect and the nuclear volume effect(NVE). The NVE dominates the overall isotope fractionation, especially at high temperatures. Heavy Tl isotopes tend to be enriched in oxidized Tl^3+-bearing species. Our NVE fractionation results of oxidizing Tl^+ to Tl^3+ can explain the positive enrichments observed in ferromanganese sediments. Experimental results indicate that there could be0.2–0.3 e-unit fractionation between sulfides and silicates at 1650 ℃. It is consistent with our calculation results,which are in the range of 0.17–0.38 e-unit. Importantly,Tl’s concentration in the bulk silicate Earth(BSE) can be used to constrain the amount of materials delivered to Earth during the late veneer accretion stage. Because the Tl concentration in BSE is very low and its Tl isotope composition is similar with that of chondrites, suggesting either no Tl isotope fractionation occurred during numerous evaporation events, or the Tl in current BSE was totally delivered by late veneer. If it is the latter, the Tl-contentbased estimation could challenge the magnitude of late veneer which had been constrained by the amount of highly siderophile elements in BSE. Our results show that the lateaccreted mass is at least five-times larger than the previously suggested magnitude, i.e., 0.5 wt% of current Earth’s mass. The slightly lighter 205 Tl composition of BSE relative to chondrites is probable a sign of occurrence of Tlbearing sulfides, which probably were removed from the mantle in the last accretion stage of the Earth. 展开更多
关键词 equilibrium TL isotope fractionation Nuclear volume effect TL fractionations between SILICATES and sulfides LATE VENEER First-principles calculation
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Silicon isotope fractionation during the precipitation of quartz and the adsorption of H_4SiO_(4(aq))on Fe(Ⅲ)-oxyhydroxide surfaces 被引量:4
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作者 Hong-tao He Yun Liu 《Chinese Journal Of Geochemistry》 EI CAS CSCD 2015年第4期459-468,共10页
Equilibrium Si isotope fractionation factors among orthosilicic acid(i.e.,H4 Si O4(aq)), quartz and the adsorption complexes of H4 Si O4(aq)on Fe(III)-oxyhydroxide surface were calculated using the full-electron wave-... Equilibrium Si isotope fractionation factors among orthosilicic acid(i.e.,H4 Si O4(aq)), quartz and the adsorption complexes of H4 Si O4(aq)on Fe(III)-oxyhydroxide surface were calculated using the full-electron wave-function quantum chemistry methods [i.e., B3LYP/6-311G(2df,p)]with a new cluster-model-based treatment. Solvation effects were carefully included in our calculations via water-droplet method combined with implicit solvent models(e.g., PCM).The results revealed that, if it is under equilibrium conditions,heavy Si isotopes would be significantly enriched in quartz in comparison to H4 Si O4(aq). However, most of the field observations suggested that quartz would have identical or even depleted d30 Si values compared to that of H4 Si O4(aq). To explain this discrepancy between the equilibrium calculation results and the field observations, the kinetic isotope effect(KIE) associated with the formation of amorphous silica,which usually is the precursor of crystalline quartz, was investigated using quantum chemistry methods. The KIE results showed that amorphous silica would be significantly enriched in light Si isotopes during its formation. Our equilibrium fractionation results, however, matched a special type of quartz(i.e., Herkimer ‘‘diamond'') very well, due to its nearly equilibrated precipitation condition. Opposite to the case of precipitated quartz, a large equilibrium Si isotope fractionation(i.e.,-3.0 %) was found between the absorbed bidentate Si surface complexes(i.e.,2C [ Fe2O2Si(OH)2) and H4 Si O4(aq). This calculated equilibrium Si isotope fractionation factor largely differed from a previous experimental result(ca.-1.08 %). We found that the formation of transient or temporary surface complexes [e.g.,1V [ Fe2OSi(OH)3] may have accounted for the smaller net fractionation observed.With the equilibrium and kinetic Si isotope fractionation factors provided here, the distributions and changes of Si isotope compositions in the Earth's surface systems can be better understood. 展开更多
关键词 同位素分馏 Fe(Ⅲ) 沉淀条件 硅表面 石英 硅酸 吸附过程 量子化学计算方法
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