硅同位素研究簡介

1、硅同位素地球化學(xué)研究國土資源部同位素地質(zhì)開放實驗室1硅同位素及其豐度 28Si 92.22968(44)% 29Si 4.68316(32)% 30Si 3.08716(32)%2研 究 背 景硅是地球的主要組成元素之一。在各種地質(zhì)作用中均占重要地位。對其三種同位素28Si、29Si和30Si的天然豐度變化，早已引起人們的注意。天然硅同位素組成變化很小，分析難度大，研究進展十分緩慢。八十年代前，國外只在隕石和月巖的研究中取得了一些成果，在地球研究方面未取得實質(zhì)性進展。3研究的歷史1924 -Jaeger and Dijkstra用化學(xué)法測定硅原子量；1953Reynold and Verhoo

2、gen 首次用BaSiF6制備SiF4，在質(zhì)譜上測定礦物與巖石的硅同位素組成；1954Allenby 用HF法制備SiF4，在質(zhì)譜上測定礦物與巖石的硅同位素組成； 1970Epstein and Taylor 用4F2+ HF法制備SiF4 ，在質(zhì)譜上測定月球巖石的硅同位素組成；1978Clayton 等用BrF5法制備SiF4 ，在質(zhì)譜上測定隕石的硅同位素組成； 1982Douthitt 發(fā)表132個地球樣品的硅同位素組成19831987：Hunke，Clayton，Mckeegan，Zinner等用離子探針質(zhì)譜研究隕石中SiC的硅同位素組成4硅同位素地球化學(xué)研究的重要進展改進硅同位素測量方

3、法，將分析精度從國外的0.15-0.3提高到0.03-0.1。分析兩千余個地球樣品，對自然界硅同位素變化做了全面清晰的描述。對硅同位素分餾機制, 特別是硅同位素動力分餾作了開拓性研究。開辟了硅同位素地質(zhì)應(yīng)用的多種途徑，特別在巖石和礦床研究方面取得了一系列重要進展。5硅同位素測量方法常規(guī)SiF4法：14mg Si（0.1) BaSiF6BaF2 +SiF4 SiO2+HF+2F2 O2+HF+SiF4 SiO2+2BrF5 O2+2BrF3+SiF4激發(fā)探針法：30100mg Si （0.1) SiO2+2BrF5 O2+2BrF3+SiF4離子探針質(zhì)譜法：30100ng Si (5-7) Si

4、6硅同位素組成表示方法 d30Si= (30Si/28Si)SA/ (30Si/28Si)ST-1103 d29Si= (29Si/28Si)SA/ (29Si/28Si)ST-11037硅同位素參考物質(zhì)參考物質(zhì) d30Si NBS-28（） NBS-28 0Rose quartz -0.28IRMM-017 -1.3IRMM-018 0.0NBS990 0.5GBW44021 -0.02GBW44022 -2.688自然界硅同位素變化概 況9101112硅同位素在地質(zhì)研究中的應(yīng)用區(qū)分粘土成因恢復(fù)硅質(zhì)巖原巖追溯脈石英硅質(zhì)來源研究硅的地球化學(xué)循環(huán)和歷史演化13地表圈層硅同位素研究的新進展對水圈、

5、生物圈和巖石圈一批重要含硅物質(zhì)的硅同位素組成 做了比較深入的研究, 得到許多新的認識。14長江水硅同位素研究 發(fā)現(xiàn)長江水中夾帶的泥沙的d30Si值為 -0.70.0, 與風(fēng)化粘土和石英砂混合物相似； 長江溶解硅的d30Si值高達0.73.4；證實了在巖石風(fēng)化過程中會產(chǎn)生硅同位素動力分餾，使粘土富集28Si，而溶解硅富集30Si”的論點。 水溶硅的硅同位素組成隨著流經(jīng)地域巖土的變化而波動，從上游往下游d30Si值逐漸增高。 由此推論近岸海水硅同位素組成應(yīng)為正值，可為淺海放射蟲與硅藻提供相對富集30Si的原料。 青島近海d30Si值高達2.0，證實這一推論。15161718放射蟲硅同位素研究 對太

6、平洋CC區(qū)三個鉆孔巖心中沉積物內(nèi)的放射蟲殼體進行了系統(tǒng)的硅同位素研究。 發(fā)現(xiàn)除一個樣品 的d30Si值為 -0.1, 一個樣品 的d30Si值為 2.5外，其它71個樣品 的d30Si值均在0 與 1.2 之間變化，反映其生長環(huán)境的變遷。 將硅同位素研究與氧同位素研究兩方面結(jié)合，可能有廣闊的應(yīng)用前景。1920水稻硅同位素研究 對北京、湖南、江蘇和浙江的水稻做了詳細的硅同位素研究。 觀測到的d30Si值為-1.0- 1.8，隨地點和采樣部位不同而變化。 同一植株中，從莖到葉、殼，d30Si值有依次增高的趨勢，顯示生物動力學(xué)同位素分餾的影響。212223竹子硅同位素研究 對北京、湖南、山東、浙江等

7、地的竹子做了系統(tǒng)的化學(xué)和硅同位素研究。 觀測到的d30Si值變化范圍達4.0(由-2.2到1.8)，隨地點和采樣部位不同而變化。 與水稻一樣，在竹子中，也發(fā)現(xiàn)由竹竿到竹枝、竹葉，d30Si值有依次增高的趨勢，反映顯著的生物動力學(xué)同位素分餾。2425262728海底煙囪硅質(zhì)沉淀物的硅同位素研究 對馬里亞拉海槽和沖繩海槽海底煙囪硅質(zhì)沉淀物做了系統(tǒng)的硅同位素研究。 發(fā)現(xiàn)其d30Si值變化于0 -3.1之間，與熱泉硅華及含鐵石英巖的情況十分一致。反映氧化硅從溶液中沉淀時的化學(xué)動力學(xué)同位素分餾。 結(jié)果對研究沉淀物形成溫度和沉淀速度有重要參考價值，對研究古代海底噴氣礦床尤有意義。29研 究 動 向已建立硅同位素激光制樣裝置, 開展方法研究和標(biāo)樣的研制。對長江、黃河等河流進行