高温地质过程镍同位素地球化学研究进展

唐骏杰

（成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610000）

摘要：南极洲发展的最大方式是从60年代开始在南极洲发生的超高温变质矿物温度非常高，但第一次超高温变质被认为是部分异常，直到80年代，由于极端高温对南极洲的广泛影响，区域地质意义开始受到重视。本文对高温地质过程镍同位素地球化学研究进展进行分析，以供参考。

关键词：镍同位素;非传统稳定同位素;同位素质量分馏

引言

镍(Ni)具有独特的地球化学特征,是中等亲铁和亲硫元素,并且对氧化还原变化不敏感,同时也是生物必不可少的生命微量元素。因此,Ni同位素体系在天体化学、固体地球化学、生物地球化学以及环境地球化学等多个领域具有较大应用潜力。近年来,得益于多接收杯—电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)分析技术的发展,Ni同位素的分析精度得到了显著提高,其在地球科学领域的研究中取得了大量的进展。

1常见地质标准物质的镍同位素组成

δ60/58Ni NIST-SRM-986和NIST-SRM-3136的长期测量值为0.00±0.05′(2 SD)和0.11±0.05′(2 SD)bhvo-2、BCR-2和其他地质样品值为0.03±0.05′(2 SD、N = 5)和0.20±0.06′(2 SD、N = 3)，它们与列出的值完全兼容 其中玄武岩(GSR-3)显着低于其中四个GSD-1、GSD-3、GSD-9、GSD-10和GSD-11的值分别为0.21‰、0.12′、0.45 ′和0.26′，其中GSD-10明显优先于其他样品，并且SGR-1b接近于查看，因此同位素比率作为未来的Delta 60/58Ni标准的GSS-1材料 GSS-8和ace-1在-0.10‰-0.16′至0.16′的标准豆类(GSB-4)和豆类(GSB-12)的δ60/58ni(0.13±0.01)，(2 SD±0.08)，(2 SD，N = 4)由于严重的溃疡流行(GSB-12)我们认为与区域土壤污染有关。

2高温地质样品的钙同位素组成

由于Ca是岩石的典型的非物质元素(lodders，2003年)，因此，钙同位素很难影响原子核后蒸发过程和冷凝过程中的钙同位素，因此，钙同位素记录了有关早期星云物质发展的信息，目前报告的是碳粒子(CO、CM、CV、CR和CI)、常见的球形陨石(OC)、单电子晶体(EH、EL)、火星陨石和月球陨石(Russell tal)(1978年)rhetta piña2018年，2020年，月球(0.65‰-1.06′)和火星(0.71′-1.11′)的钙同位素与BSE相似，0.94′-也就是说，月球、火星和地球上的原始建筑材料(valdesetal)的磁合金(2014年)和2015年的钙同位素相对均匀，以使它们与BSE Simon和depaoo(2010年)相匹配 这些晶体在同位素中的大部分相似于BSE(Valdes al)(2014年)黄andJacobsen，2017薛等2018年，为了解释不同实验室的结果差异，Valdes等人(2014年)对陨石进行了过滤，发现它们富含陨石同位素，这表明实验室结果的差异可能反映出陨石的钙分布不均等。此外，第一个原理表明，陨石的5 44/ 40CA比值低于5 44/ 40CA(黄铁)，2019)，这表明我们之前看到的陨星质量同位素浓度反映了在星云冷凝过程中的优先CaS电容器，先前的研究发现蔡经常含有轻钙同位素，这就解释了碳球形陨星(黄色等。)的钙同位素一般很轻，2012年西蒙妮·塔尔-2017年。

3不同地质储库的镍同位素组成

3.1地幔包体及其组成矿物的镍同位素组成

地幔橄榄岩包体被认为是地幔发生不同程度部分熔融之后的残留,其中方辉橄榄岩经历了较高程度的部分熔融,而二辉橄榄岩经历了相对较低的部分熔融程度。研究表明,地幔橄榄岩全岩的Ni同位素组成变化明显,δ60Ni在-0.08‰~0.28‰之间(Gall-et-al.,2017;Klaver-et-al.,2020;Saunders-et-al.)。其中,二辉橄榄岩的δ60Ni为0.02‰~0.15‰,均值为0.10‰±0.06‰(2SD,n=32),与二辉橄榄岩类似,方辉橄榄岩的δ60Ni为0.04‰~0.23‰,均值为0.13‰±0.12‰(2SD,n=8)。与未遭受交代作用影响的地幔橄榄岩相比,受到交代作用影响的地幔橄榄岩具有更大的Ni同位素变化,其中交代二辉橄榄岩的δ60Ni为-0.08‰~0.26‰,均值为0.16‰±0.16‰(2SD,n=34);交代方辉橄榄岩的δ60Ni范围为-0.08‰~0.28‰,均值为0.14‰±0.16‰(2SD,n=11)。与地幔橄榄岩相比,地幔辉石岩具有更大的δ60Ni变化范围(-0.38‰~0.36‰,均值为-0.02‰±0.54‰(2SD,n=6)(Galletal.,2017;Klaveretal.,2020;Saunders-et-al.,2020)。

3.2地壳

尽管地壳中镍仅占整体地球镍的0.03%(Mc-Donough-and-Sun,1995),但地壳Ni同位素储库的调查对理解Ni的地球化学循环至关重要。目前只有一项研究报道了花岗岩样品的Ni同位素组成,岩浆岩成因的I型花岗岩(δ60Ni=0.18‰±0.16‰,n=2)与沉积岩成因的S型花岗岩(δ60Ni=0.16‰±0.08‰,n=3)之间没有明显Ni同位素差异(Gall,2011)。此外,还有一些火成岩标样包括安山岩(JA-1、AGV-2)、花岗岩(G-2)和花岗闪长岩(GSP-2)数据发表其δ60Ni值为-0.03‰~0.43‰,这些岩石标样δ60Ni值的显著变化暗示Ni同位素在岩浆演化晚期阶段可能会发生较明显的分馏。

4总结

南极不同地区的高温变质综合研究表明，它们具有不同的特征:①超高温变质分布在恩德培抗生素的不同区域，超高温变质是有限的，但具有渐进演化特征，从高度变质的两栖动物到花岗岩和超高温花岗岩，目前森林曼海姆的超高温变质只有在高级变质区域才知道，该区域才可能经历强烈的变质。 仅部分被揭示，由于雪在未知范围内大小和特征的不同，所揭示的热变形可能意味着不同的原因和热量源。②超热矿物多样性，因此，在南极超热矿物组合开发了丰富多样的矿物组合，为深入研究矿物(熔融)反应机理和超高温成分的演化提供了重要依据。

结束语

随着国内外越来越多的实验室具备钙同位素分析的前提条件,钙同位素在地球科学中的应用越来越广泛。此外,几种同位素系统的联合跟踪可以补充地质过程中存在的地球化学工具的优势,钙同位素与目前高度发达的金属同位素系统Mg,Fe,Cu,Zn,Li的结合也是未来钙同位素地球化学发展的趋势。

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作者简介：唐骏杰（1998.12-），男，汉，四川德阳人，2021年7月毕业于成都理工大学地球科学学院，资源勘查专业，本科学历；现在成都理工大学地球科学学院硕士在读。