文石-水体系氧同位素分馏机理的实验研究

发采用“附晶生长法”分别在50℃和70℃下合成文五型碳酸钙矿物，获得了两种不同的文石与水之间的氧同位素分馏关系。结果证明，文石与水之间氧同位素分馆的化学动力学机理分为两步：（1）碳酸根与水之间进行氧同位素交换和平衡，即：［C16O3］2-＋2H218O［C18O216O］2＋2H216O；（2）与水平衡以后的［CO3］2-离子与Ca2+”结合生成文石，即：Ca2＋+［C18O216O］2－＋H218OCaC18O3（s）＋H216O，这一过程体现了矿物形成过程中氧同位素分馏的结构效应。其中［CO3］2-与H2O之间的氧同位素交换和平衡过程是控制文正与水之间氧同位素平衡分馏的速率限制步骤。在此基础上，采用不同方法合成文五和碳钡矿，测定了文石-水和碳钡矿-水体系的氧同位素分馏系数。实验结果不仅与增量方法理论计算结果相一致，而且也获得了内部一致的碳酸盐矿物与水之间的氧同位素分馏关系。