检索结果-内蒙古大学图书馆

岩矿测试 2025年第1期44卷 63-74页

作者：徐丽怡于慧敏丁昕黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院岩石圈演化与环境演变全国重点实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心中国科学技术大学安徽合肥230026

随着分析方法的发展和分析精度的提升,钒同位素已经越来越多地被用于各种地质过程研究。为了确保钒同位素分析测试过程中,可以有效地监控数据的准确度和精度,方便国际各实验室之间的数据对比,同时考虑到早期国际上常用美国地质调查局(US... 详细信息

随着分析方法的发展和分析精度的提升,钒同位素已经越来越多地被用于各种地质过程研究。为了确保钒同位素分析测试过程中,可以有效地监控数据的准确度和精度,方便国际各实验室之间的数据对比,同时考虑到早期国际上常用美国地质调查局(USGS)的标准物质面临着库存不足等问题,本文采用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测定了一系列国际地质标准物质和国家地质标准物质的钒同位素组成,δ51V值的测试精度优于0.08‰。本文选取的标准物质主要来自日本地质调查局(GSJ)和中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(IGGE),包括一个安山岩(JA-1),三个玄武岩(JB-3、JB-1b和GBW07105),一个辉长岩(JGb-1),一个辉绿岩(GBW07123)以及一个土壤(GBW07454),钒含量范围为77~635μg/g,涵盖了目前大部分火成岩和部分土壤等天然样品含量的范围。这些标准物质除了土壤GBW07454,其他标准物质的钒同位素组成未曾被报道。经测量表明,辉长岩标准物质JGb-1具有最高δ51V值,为−1.05‰±0.08‰,安山岩标准物质JA-1具有最低δ51V值,为−0.34‰±0.06‰,其余标准物质的δ51V值变化范围为−0.72‰~−0.81‰,均落在MORB范围内。本文对这些标准物质钒同位素组成的报道,丰富了钒同位素研究的标准物质数据库,有助于未来在更多领域开展钒同位素研究。

关键词：钒同位素火成岩 MC-ICP-MS 标准物质高精度分析方法

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从赤铬到钒同位素:钒元素的发现及其定义的发展

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化学教育(中英文) 2025年第6期46卷 119-124页

作者：张洁袁振东河南师范大学化学化工学院河南新乡453007

通过对钒元素定义的发展史考证分析可知,钒元素定义的发展大致可划分为4个时期:一是墨西哥化学家德尔里奥在“棕铅矿”中发现赤铬(erythronium),钒元素的定义开始萌芽。二是瑞典化学家塞夫斯特姆在研究瑞典塔堡出产的铁矿时,进一步预言... 详细信息

通过对钒元素定义的发展史考证分析可知,钒元素定义的发展大致可划分为4个时期:一是墨西哥化学家德尔里奥在“棕铅矿”中发现赤铬(erythronium),钒元素的定义开始萌芽。二是瑞典化学家塞夫斯特姆在研究瑞典塔堡出产的铁矿时,进一步预言了该元素,并将其命名为钒(Vanadium),钒元素的假说正式形成。三是金属钒单质的制取和钒原子量的测定形成了钒元素的宏观和微观表征,促进了钒元素定义的形成和发展。四是钒同位素的发现使人们对钒元素有了新认识。总之,随着科学方法与科学思想的发展,钒元素定义的内涵也在不断发展。

关键词：钒元素钒同位素科学思想科学方法

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钒同位素地球化学综述

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地学前缘 2015年第5期22卷 94-101页

作者：黄方吴非中国科学技术大学地球与空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026

钒是一个重要的第一行过渡族金属元素,由于其独特的多价态性质,且在地球的各个圈层广泛分布,因此钒元素的丰度变化被广泛用来研究和氧化还原反应相关的地球化学过程。随着基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的同位素分析技术... 详细信息

钒是一个重要的第一行过渡族金属元素,由于其独特的多价态性质,且在地球的各个圈层广泛分布,因此钒元素的丰度变化被广泛用来研究和氧化还原反应相关的地球化学过程。随着基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的同位素分析技术的发展,钒同位素地球化学的研究也取得初步进展。目前的观测已经初步确定硅酸盐地球的钒同位素组成及其和陨石钒同位素组成的差异,这个差异为了解地球最初的物质来源和形成过程提供了新的制约。对高温岩石样品的测量发现钒同位素在岩浆分离结晶过程中存在显著分馏,因此钒同位素是潜在的研究高温岩浆过程的物理化学条件特别是氧化还原状态的新工具。推测低温下同位素的分馏应更显著,因此钒同位素在环境和生物地球化学领域也有望得到更广泛的应用。

关键词：钒钒同位素氧化还原过程同位素分馏

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玄武质岩浆作用中的钒同位素地球化学研究

玄武质岩浆作用中的钒同位素地球化学研究

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作者：陈振武中国科学技术大学

学位级别：博士

玄武质岩浆作用是壳幔之间能量转移和物质交换的重要媒介,广泛影响地球内部各圈层之间的演化。玄武岩的化学组成和时空分布特征被认为是理解地球动力学过程的天然探针。随着分析技术的突破,越来越多的金属稳定同位素体系被用于研究地幔... 详细信息

玄武质岩浆作用是壳幔之间能量转移和物质交换的重要媒介,广泛影响地球内部各圈层之间的演化。玄武岩的化学组成和时空分布特征被认为是理解地球动力学过程的天然探针。随着分析技术的突破,越来越多的金属稳定同位素体系被用于研究地幔的物理化学属性,例如氧逸度和俯冲物质再循环导致的地幔不均一性。作为氧化还原敏感元素,V在玄武岩中的价态和浓度受到氧逸度的影响,但对于V同位素能否作为氧逸度示踪剂尚不清楚。应用V同位素示踪氧逸度的前提是了解V同位素在岩浆作用中的分馏机理和主要控制因素。本论文围绕南海火山碎屑和中国东部新生代碱性玄武岩,开展了 V和Fe同位素研究,并结合Fe3+/ΣFe比值,探讨了 V同位素在玄武质岩浆作用中的地球化学行为。首先,本论文对国际大洋发现计划(IODP)第349航次(U1431位点)钻孔采集的南海火山碎屑进行了 V同位素分析,探究了部分熔融、熔体与岩石圈地幔反应、磁铁矿分离结晶过程中的V同位素分馏。南海火山碎屑形成于12.8Ma至7.4 Ma期间的火山喷发,基于喷发时间及化学组成,这些样品被划分为早期火山碎屑(>8.3Ma)和晚期火山碎屑(<8.3Ma)。早期火山碎屑具有碳酸盐化熔体的化学组成,由碳酸盐化榴辉岩部分熔融产生。早期火山碎屑的V同位素组成(δ51V=-0.76‰～-0.67‰)轻微重于全硅酸盐地球(BSE,-0.91‰±0.09‰)和洋中脊玄武岩(MORB,-0.84‰±0.02‰),受到海水蚀变和沉积碳酸盐岩加入的影响可忽略不计,反映了碳酸盐化榴辉岩部分熔融产生的V同位素分馏。晚期火山碎屑具有类似于碱性洋岛玄武岩(OIB)的主微量元素组成,是碳酸盐化熔体与上覆岩石圈地幔反应的产物。晚期火山碎屑的V同位素组成(δ51V=-0.62‰～0.29‰)显著重于早期火山碎屑。碳酸盐化熔体与岩石圈地幔反应过程中,斜方辉石被消耗,单斜辉石和橄榄石沉淀析出,碳酸盐化熔体的化学组成转变为碱性玄武岩。橄榄石几乎不含V,单斜辉石比斜方辉石富集V,且单斜辉石和斜方辉石都比熔体富集50V,消耗斜方辉石和沉淀单斜辉石的净效应导致熔体的V同位素组成略微升高。晚期火山碎屑的δ51V值随SiO2含量的增加显著升高,不能归因于熔体与岩石圈地幔反应。相反,这一趋势是受到了磁铁矿分离结晶的控制。由于磁铁矿富集50V,其分离结晶显著提高了残余熔体的V同位素组成。瑞利分馏模拟表明,结晶相与熔体相间的平均V同位素分馏系数(Δ51Vmineral-melt值)约为-0.35‰。其次,本论文对中国东部新生代碱性玄武岩进行了 V同位素分析,探究了氧逸度和部分熔融程度对V同位素分馏的影响。这些碱性玄武岩由氧化的碳酸盐化地幔低比例部分熔融产生,它们的δ51V值(-0.85‰～-0.61‰)高于BSE和MORB,不是化学蚀变、地壳混染、分离结晶所导致的。碱性玄武岩富集轻Mg和重Zn同位素,指示其地幔源区含有俯冲再循环的沉积碳酸盐岩。由于碳酸盐岩的V含量极低,不足以直接提高地幔的V同位素组成。碱性玄武岩富集51V的特征反映了部分熔融过程中的V同位素分馏。氧逸度和部分熔融程度决定了硅酸盐熔体中V5+、V4+、V3+的相对丰度。高氧逸度的玄武质熔体具有更高的V价态,由于高价V与51V的亲和关系,玄武质熔体中51V的富集程度随氧逸度的升高而增强。碱性玄武岩富集Fe3+/∑Fe(0.21～0.64)和重Fe同位素(δ56Fe=0.11‰～0.27‰),其δ51V和δ56Fe呈正相关,进一步指示了氧逸度对V同位素分馏的影响。此外,在橄榄石、尖晶石、石榴石、单斜辉石、斜方辉石等地幔矿物中,从V3+到V4+再到V5+,不相容性逐渐增强。地幔低比例部分熔融时,熔体中高价V的富集程度更高,导致更显著的V同位素分馏。随着部分熔融程度增加,残余地幔释放的低价V比例升高,稀释熔体中V的平均价态,导致V同位素分馏效应减弱。因此,氧逸度和部分熔融程度可能是控制地幔部分熔融过程中V同位素分馏的两个主要因素。

关键词：岩浆作用钒同位素氧逸度碱性玄武岩碳循环

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橄榄岩、科马提岩和砖红壤的钒同位素地球化学

橄榄岩、科马提岩和砖红壤的钒同位素地球化学

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作者：戚玉菡中国科学技术大学

学位级别：博士

钒(V)在自然界中存在多种价态(0,+2,+3,+4,+5)。由于V的赋存状态和地球化学行为对环境的氧化还原状态非常敏感,因此V元素已被广泛应用于示踪高温和低温地质过程的氧化还原条件的变化。钒有两个稳定同位素51V和50V。已有的实验研究、理... 详细信息

钒(V)在自然界中存在多种价态(0,+2,+3,+4,+5)。由于V的赋存状态和地球化学行为对环境的氧化还原状态非常敏感,因此V元素已被广泛应用于示踪高温和低温地质过程的氧化还原条件的变化。钒有两个稳定同位素51V和50V。已有的实验研究、理论计算和自然观测结果发现V同位素在高温和低温过程中可以发生显著的分馏,显示了V同位素对于示踪宇宙射线照射、核幔分异、壳幔演化、古环境和古气候变化等过程具有重大的应用潜力。开展V同位素研究的基础包括建立高精度的V同位素分析方法、确定重要地质储库的V同位素组成以及查明重要地质过程中V同位素行为。已有的V同位素研究存在以下几个问题:(1)缺乏对高Mg低V含量的超基性岩石样品的V同位素高精度分析方法;(2)硅酸盐全地球(BSE)的V同位素组成是应用V同位素研究地球化学和天体化学过程的基准线。前人对BSE的V同位素组成的估算值的误差很大,不利于各储库的V同位素组成的对比,因此需要对BSE的V同位素组成进行更加精确的制约;(3)洋中脊玄武岩(MORB)和BSE之间的V同位素组成的差别尚不清楚。地幔部分熔融过程中是否会产生V同位素分馏尚不能确定;(4)风化过程是元素从岩石到河流和海洋的重要桥梁,但是岩石风化过程中的V同位素行为尚无工作研究。本论文中,首先对V元素和V同位素的地球化学性质和研究现状进行了详细的总结。然后针对以上问题,建立了一套适用于高Mg低V的超基性岩石样品的高精度V同位素分析方法;利用此方法,测量了一系列典型的地幔橄榄岩包体、科马提岩和苦橄岩的V同位素组成,重新厘定BSE的V同位素组成以及探究地幔部分熔融过程中的V同位素行为;此外,对中国广东湛江的玄武岩强氧化风化剖面进行了V同位素和Fe同位素研究,共同制约强风化过程中的V元素和V同位素行为。在前人建立的V同位素分析流程的基础上,我们增加了两步阴离子和阳离子交换树脂的提纯步骤。通过这两步,可以有效地将样品中的Fe和Mg去除,从而可以对样品中的V进行提纯分析。我们对超基性-基性岩石学标样进行了测量,其δ51V值分别为:PCC-1,-0.99±0.07‰(2SD,n=12);BIR-1,-0.90±0.099‰(2SD,n=3);BCR-2,-0.75±0.05‰(2SD,n=3),与文献中的推荐值在分析误差范围内一致。利用此方法,我们对来自蒙古中部塔里亚特地区的一套地幔橄榄岩包体、五个不同地区的3.48 Ga至2.41 Ga的科马提岩、1.98 Ga的奥涅加高原的苦橄岩的V同位素组成进行了分析。八个饱满的尖晶石二辉橄榄岩的δ51V从-0.85±0.04‰变化至-0.95±0.04‰,平均值为-0.91±0.06‰(2SD,n=8)。三个中高程度亏损的地幔橄榄岩的δ51V从-0.92±0.03‰变化至-0.93±0.03‰,平均值为-0.93±0.01‰(2SD,n=3),与饱满的地幔橄榄岩的V同位素组成没有显著的差别。说明地幔部分熔融过程中残留的地幔橄榄岩的V同位素组成没有发生明显改变。十个科马提岩样品的δ51 V从-0.87±0.07‰变化至-0.95±0.08‰,平均值为-0.91±0.05‰(2SD,n=10)。科马提岩的V同位素组成与饱满的地幔橄榄岩一致,说明地幔高比例部分熔融不会改变科马提岩原始岩浆的V同位素组成。结合饱满的地幔橄榄岩和科马提岩的V同位素组成,我们确定的硅酸盐全地球的V同位素组成为-0.91±0.09‰(2SD,n=18)。四个苦橄岩样品的δ51V从-0.76±0.04‰变化至-0.82±0.06‰,平均值为-0.80±0.05‰(2SD,n=4),与前人发表的MORB的δ51V值一致,都比BSE的值系统偏重,说明地幔低比例部分熔融产生的熔体具有比源区更重的V同位素组成。我们新估算的BSE的V同位素组成与前人报道的月球和火星的V同位素组成在误差范围内有重叠,说明这些星体可能具有相同的V同位素组成。为了研究强风化过程中的V同位素行为,我们测量了中国广东湛江的玄武岩风化产生的砖红壤剖面的V同位素组成。该剖面中的砖红壤样品没有产生显著的V同位素分馏,其δ51V从-0.77±0.06‰变化至-0.94±0.05‰,与风化的玄武岩(-0.88±0.03‰)以及未风化的玄武岩(-0.79±0.06‰)的V同位素组成都在分析误差范围内一致。砖红壤剖面中的V元素含量和Fe元素含量存在很好的相关性,说明V在风化过程中的行为与Fe有关,因此我们分析了该剖面的Fe同位素组成。砖红壤剖面的Fe同位素组成具有较小的变化,砖红壤的δ56Fe从0.04±0.03‰变化至0.14±0.02‰,与母岩(0.08±0.02‰)的Fe同位素组成在误差范围内一致。此外,质量平衡模型计算得出整个剖面的τTh,V为-57%到-11%,τTh,Fe为-61%到

关键词：钒同位素地幔橄榄岩科马提岩砖红壤

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第一性原理计算常见矿物间氧硅钙及溶液中钒同位素平衡分馏系数

第一性原理计算常见矿物间氧硅钙及溶液中钒同位素平衡分馏系数

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作者：秦天中国科学技术大学

学位级别：硕士

稳定同位素地球化学是地球化学学科的重要分支,由于两相(矿物)间稳定同位素平衡分馏系数为两相平衡温度的函数,所以稳定同位素常常用作地质温度计。而准确地标定两相间稳定同位素平衡分馏系数对正确应用同位素地质温度计至关重要。目前... 详细信息

稳定同位素地球化学是地球化学学科的重要分支,由于两相(矿物)间稳定同位素平衡分馏系数为两相平衡温度的函数,所以稳定同位素常常用作地质温度计。而准确地标定两相间稳定同位素平衡分馏系数对正确应用同位素地质温度计至关重要。目前有三种主要的方法来标定稳定同位素分馏系数,即实验直接测定、经验估计、理论计算三种方法。对于特定的矿物体系,可采用其中一种或几种方法来研究。由于不同的方法有各自的优缺点,需要综合考虑方能得到准确的结果。对于某些同位素交换很慢的矿物体系,或者是实验难以达到的高温高压条件下的体系,第一性原理计算稳定同位素分馏的方法提供了很好的解决途径。第一性原理计算可以从原子层面去理解矿物间稳定同位素的分馏机制。可以研究晶格中感兴趣原子与周围原子形成的键长,元素浓度,晶格化学成分,元素价态等对同位素分馏产生的影响。这里我们采用的方法为第一性原理计算。本文研究了不同钙含量的斜方辉石(OPX)和单斜辉石(CPX)间同位素分馏情况,发现了OPX中钙的含量可以影响共存的OPX和CPX之间的钙同位素分馏,尤其在OPX中Ca/Mg比值低于1/15的时候,OPX中钙含量越低,OPX和CPX间钙同位素分馏越大。此变化趋势和Kilbourne Hole和San Carlos橄榄岩中的OPX和CPX之间Ca分馏系数实际测量值随OPX的Ca含量变化的趋势吻合良好。从键长的角度来说,OPX中Ca-O键长随着Ca的含量的降低而变短,从而更富集重Ca同位素。本文计算了地壳和地幔中常见矿物间的硅同位素分馏系数,结果表明30Si富集顺序为：石英>钠长石>钙长石>橄榄石≈锆石>顽火辉石>透辉石。结合岩浆演化模型制约了岩浆演化过程中的硅同位素分馏情况,当玄武质岩浆分离结晶橄榄石时,残余岩浆会富集重硅同位素；而酸性岩浆结晶长英质矿物则对残余岩浆的硅同位素组成影响不大,这说明花岗岩的硅同位素组成主要受源区硅同位素组成影响。通过对变价元素钒(V)在水溶液中不同价态种型(species)司的V同位素分馏系数计算,发现了高价态的V相对富集重V同位素。通过通过模型模拟了+5价态的V种型吸附到针铁矿表面的情况,发现吸附到针铁矿表面的V种型富集轻V同位素,导致残留在水体中的V富集重V同位素。这些结果表明低温氧化还原过程和吸附过程可以导致钒同位素发生较大的分馏。

关键词：同位素分馏系数第一性原理计算分馏机制硅同位素钙同位素钒同位素

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中国东部新生代玄武岩指示地幔部分熔融过程中铁-钒同位素分馏

中国东部新生代玄武岩指示地幔部分熔融过程中铁-钒同位素分馏

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中国矿物岩石地球化学学会第17届学术年会

作者：陈振武丁昕于慧敏黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院

Fe是固体地球最丰富的多价态(Fe、Fe、Fe)元素,具有Fe、Fe、Fe、Fe四个稳定同位素。V在行星、陨石及月球中的分配及种型(V、V、V、V、V)受氧逸度控制,具有50V和51V两个稳定同位素,Fe和V同位素均可用来制约岩浆演化过程中氧化还原条件变... 详细信息

Fe是固体地球最丰富的多价态(Fe、Fe、Fe)元素,具有Fe、Fe、Fe、Fe四个稳定同位素。V在行星、陨石及月球中的分配及种型(V、V、V、V、V)受氧逸度控制,具有50V和51V两个稳定同位素,Fe和V同位素均可用来制约岩浆演化过程中氧化还原条件变化(Wu et al.,2018)。相对于Fe,V在高温过程中分馏行为研究程度不足,Prytulak

关键词：地幔构造熔融过程铁同位素钒同位素分馏行为

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太阳星云存在不均一性性--来自陨石钒同位素的证据

太阳星云存在不均一性性--来自陨石钒同位素的证据

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中国地质学会2017学术年会

作者：薛永丽缪秉魁黄方张兆峰桂林理工大学行星地质演化重点实验室陨石与行星物质研究中心桂林541004 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049 桂林理工大学行星地质演化重点实验室陨石与行星物质研究中心桂林541004 中国科学技术大学地球与空间科学学院合肥230026 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640

星际物质的氧化还原状态与地球的氧化还原状态密切相关.目前关于地球增积的理论认为形成地球的早期星际物质较为还原,而形成地球的晚期星际物质较为氧化.钒元素对氧逸度变化非常敏感,其同位素组成不仅有助于了解地球的物质来源和增生演... 详细信息

星际物质的氧化还原状态与地球的氧化还原状态密切相关.目前关于地球增积的理论认为形成地球的早期星际物质较为还原,而形成地球的晚期星际物质较为氧化.钒元素对氧逸度变化非常敏感,其同位素组成不仅有助于了解地球的物质来源和增生演化历史,制约不同类型陨石的形成过程,而且还能可以揭示太阳系早期辐射历史,检验X-Wnd模式理论.然而目前高精度钒同位素数据非常缺乏，因此本文对收集到的普通球粒陨石和灶神星陨石进行了钒同位素组成测试。本研究结果显示普通球粒陨石钒同位素组成具有不均一性，没有观测到陨石母体热变质及冲击作用对钒同位素产生影响。

关键词：太阳星云不均一性性陨石类型钒同位素

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自然水体中钒同位素方法的初次探讨

自然水体中钒同位素方法的初次探讨

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2012年全国同位素地质新技术新方法与应用学术讨论会

作者：张凡林文芳夏微微王德利厦门大学海洋与地球学院

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中国东北海拉尔盆地双峰式火山岩的钒同位素组成

中国东北海拉尔盆地双峰式火山岩的钒同位素组成

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中国地质学会2017学术年会

作者：刘佳龙彭秀红黄方成都理工大学成都610059 成都理工大学成都610059 成都理工大学地球科学学院地球化学系四川省地学核技术重点实验室成都610059 中国科学技术大学地球与空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026

依托于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),建立了高精度钒同位素分析方法,这使得自然样品中的钒同位素组成的精确测量成为可能.通过硅酸盐地球和陨石样品中的钒同位素组成的研究发现,高温岩浆作用过程中存在1‰的钒同位素分馏,... 详细信息

依托于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),建立了高精度钒同位素分析方法,这使得自然样品中的钒同位素组成的精确测量成为可能.通过硅酸盐地球和陨石样品中的钒同位素组成的研究发现,高温岩浆作用过程中存在1‰的钒同位素分馏,而陨石中的钒同位素组成差别不大,但是目前高硅火成岩样品中的钒同位素组成尚不明确.海拉尔双峰式火山岩化学组成变化很大,为研究陆内岩浆作用产生的钒同位素组成提供了良好的条件,也可以帮助研究大陆地壳的演化过程.测量了玄武粗安岩(δ51V=-0.67‰)、粗面安山岩(δ51V=-0.59‰.)、英安岩(δ51V=-0.61‰)和流纹岩(δ51V=-0.60‰),发现随着SiO2含量的增加,岩石越来越富集重的钒同位素,说明随着大陆地壳岩浆演化的进行,陆壳中越来越富集重的钒同位素.下一步将对所有29个海拉尔双峰式火山岩样品的钒同位素组成分析,确定大陆地壳岩浆作用过程中钒同位素的分馏及其机理.

关键词：双峰式火山岩钒同位素大陆地壳岩浆作用分馏机制

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