Geochemistry Of Non-Traditional Stable Isotopes pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

出版者:Mineralogical Society of Amer

作者:Johnson, Clark M. (EDT)

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:36

裝幀:Pap

isbn號碼:9780939950676

叢書系列:

圖書標籤:

• Geochemistry
• Stable Isotopes
• Non-Traditional Isotopes
• Isotope Geochemistry
• Earth Sciences
• Environmental Science
• Geochemistry Applications
• Analytical Chemistry
• Cosmochemistry
• Tracer Studies

地球化學前沿探索：非傳統穩定同位素的應用與展望 導言：理解地球的化學指紋 地球科學的進步在很大程度上依賴於我們解析物質組成和演化曆史的能力。在眾多分析工具中，穩定同位素地球化學以其對物理、化學和生物過程的敏感性，成為瞭揭示地球係統復雜動態的關鍵技術。傳統穩定同位素，如氧、碳、氫、硫等，已經在地質學、水文學、古氣候學等領域取得瞭輝煌成就。然而，隨著研究的深入，科學傢們逐漸認識到，為瞭解決更精細、更復雜的地球化學問題，需要更廣泛的同位素體係。 本書聚焦於近年來快速崛起的研究領域——非傳統穩定同位素地球化學（Non-Traditional Stable Isotopes, NTSIs）。這一領域涵蓋瞭一係列比傳統同位素質量更大的元素，如鎂（Mg）、鈣（Ca）、鐵（Fe）、銅（Cu）、鋅（Zn）、矽（Si）、鋇（Ba）、硒（Se）、鋰（Li）等。這些元素的同位素分餾效應雖然微小，但它們對物質在不同溫度、壓力、氧化還原條件下的反應具有獨特的指示意義。NTSIs不僅提供瞭對傳統方法的有力補充，更開闢瞭全新的地球化學研究範式，尤其在解析生物地球化學循環、岩石圈-地幔過程、以及行星演化等前沿課題上展現齣無與倫比的潛力。 第一部分：非傳統穩定同位素的基礎理論與分析技術 非傳統穩定同位素地球化學之所以具有吸引力，在於其背後的物理化學基礎——同位素質量效應。NTSIs的研究挑戰在於，相對於傳統同位素（如 $delta^{18} ext{O}$ 變化可達數百‰），NTSIs的質量數差異較小，導緻同位素分餾數值通常在零點幾個‰的範圍內，極大地考驗瞭分析方法的精度和準確性。 精確測量的基石：儀器與方法學創新 本部分首先係統闡述瞭NTSIs研究的基礎理論，包括質量依賴性（Mass-Dependent Fractionation, MDF）和質量非依賴性（Mass-Independent Fractionation, MIF）分餾的機製。MIF過程，特彆是對於 $ ext{Fe}$、$ ext{Cr}$、$ ext{Mo}$ 等元素，與早期地球大氣氧化還原狀態的建立、紫外綫輻射的強度評估密切相關，是探究地球早期生命起源和環境演化的重要綫索。 為實現對這些微小分餾的精確捕捉，對分析技術的精進是必不可少的。本書深入探討瞭多接收器電感耦閤等離子體質譜儀（MC-ICP-MS）在NTSIs分析中的核心地位。詳細介紹瞭從樣品前處理（高純度化學分離技術，如離子色譜、溶劑萃取法）到儀器優化（減少質量歧視、背景乾擾、提高儀器靈敏度和精度）的全流程技術路綫。特彆關注瞭近年來發展的激光燒蝕（LA-MC-ICP-MS）技術，它使得對微小礦物顆粒、流體包裹體甚至生物組織進行原位（in-situ）同位素分析成為可能，極大地擴展瞭應用的範圍。 第二部分：關鍵元素體係的地球化學示蹤 非傳統穩定同位素的應用是多維度展開的。本書挑選瞭幾個在地球科學中具有關鍵指示意義的元素體係，詳細闡述其分餾機製及其在不同地質環境中的應用。 鎂（$ ext{Mg}$）和鈣（$ ext{Ca}$）：地幔過程與生物礦化 $ ext{Mg}$ 同位素（$delta^{25} ext{Mg}$, $delta^{26} ext{Mg}$）因其在岩漿岩和變質岩中的非綫性分餾行為而受到關注。岩漿分異、地幔部分熔融和熱液蝕變都會在 $ ext{Mg}$ 同位素組成上留下印記。當前的研究正緻力於利用 $ ext{Mg}$ 同位素區分地幔源區物質的差異，並追蹤上地殼物質（如沉積岩）的再循環過程。$ ext{Ca}$ 同位素（$delta^{44} ext{Ca}$, $delta^{48} ext{Ca}$）則在生物礦化、碳酸鹽沉積的記錄以及古海洋化學循環中展現齣巨大潛力，尤其是在早期生命代謝活動留下的礦化證據方麵。 鐵（$ ext{Fe}$）和鉻（$ ext{Cr}$）：氧化還原曆史的守護者 $ ext{Fe}$（$delta^{54} ext{Fe}$）和 $ ext{Cr}$（$delta^{53} ext{Cr}$）同位素是解析早期地球氧化還原條件的“金標準”之一。$ ext{Fe}$ 同位素分餾與微生物的鐵還原/氧化過程緊密相關，是追蹤古太古代海洋生物地球化學循環、識彆早期生命代謝活動的重要工具。$ ext{Cr}$ 同位素研究的重點在於其質量非依賴性分餾（MIF-$ ext{Cr}$）。大氣中 $ ext{UV}$ 輻射導緻含 $ ext{Cr}( ext{VI})$ 的氣溶膠生成，沉降到海洋後形成獨特的 $ ext{MIF-} ext{Cr}$ 信號，這使得 $ ext{Cr}$ 同位素成為重建太古代和古元古代大氣氧化態變化的最可靠指標之一。 過渡金屬（$ ext{Cu}, ext{Zn}, ext{Mo}$）：成礦作用與生物地球化學 $ ext{Cu}$（$delta^{63} ext{Cu}$, $delta^{65} ext{Cu}$）和 $ ext{Zn}$（$delta^{66} ext{Zn}$, $delta^{68} ext{Zn}$）同位素在淺源礦床形成過程中錶現齣顯著的分餾。例如，熱液成礦作用、硫化物沉澱以及微生物活動都會導緻 $ ext{Cu}$ 和 $ ext{Zn}$ 同位素的漂移。通過對不同時代和類型礦床的分析，可以更好地約束成礦流體的來源、物理化學條件以及金屬的遷移路徑。$ ext{Mo}$ 同位素（$delta^{95} ext{Mo}$, $delta^{98} ext{Mo}$）則因其對海洋氧化還原環境的極端敏感性，成為重建中元古代海洋“氧化事件”和解析沉積岩地球化學分餾過程的強有力探針。 第三部分：跨學科應用與未來展望 NTSIs研究已不再局限於傳統的岩石地球化學範疇，其應用已滲透到行星科學、環境地球化學、乃至生命科學的交叉領域。 行星科學與地外物質 在行星科學領域，NTSIs為理解太陽係內不同天體的形成和演化提供瞭新的視角。例如，利用 $ ext{Fe}$ 或 $ ext{Ti}$ 同位素可以探討早期太陽星雲中物質的混閤、吸積過程以及小行星撞擊事件的記錄。對隕石和火星岩石的研究錶明，NTSIs記錄瞭不同於地球的演化路徑。 環境地球化學與生物示蹤 在環境應用中，NTSIs被用於識彆和追蹤汙染物源頭。例如，利用 $ ext{Zn}$ 或 $ ext{Cu}$ 同位素區分自然背景下的金屬釋放和人為活動（如采礦、工業排放）造成的汙染。此外，在生物地球化學中，研究人員正嘗試利用 $ ext{Se}$, $ ext{Te}$ 等高原子序數元素的同位素來追蹤特定微生物群落對生物地球化學循環的貢獻，揭示微量元素在食物網中的富集機製。 展望：新挑戰與新機遇 非傳統穩定同位素地球化學正處於一個激動人心的發展階段。未來的研究重點將集中於以下幾個方麵： 1. 更廣泛元素的拓展： 探索更多具有地球化學意義元素的同位素體係，如稀土元素（$ ext{REEs}$）的同位素（如 $ ext{Nd}, ext{Sm}$）及其在深部地球過程中的應用。 2. 提高原位分析能力： 進一步優化 $ ext{LA-ICP-MS}$ 的空間分辨率和精度，以實現對微小結構（如單細胞、微米級礦物晶麵）的同位素成像。 3. 深化生物-地球化學耦閤： 建立更完善的同位素動力學模型，精確量化生物過程對NTSIs分餾的貢獻，從而更準確地從地質記錄中反演齣古代生物的代謝模式和環境條件。 總結而言，非傳統穩定同位素地球化學以其高靈敏度和對復雜過程的特異性響應，正在為我們理解地球係統從深部地幔到地錶生物圈的物質循環提供前所未有的分辨率。本書旨在為該領域的研究人員提供一個全麵、深入且前沿的知識體係，促進跨學科的交流與閤作，共同推動地球科學邁嚮新的高度。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆