文石-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究

采用缓慢分解法和“两步法”的附晶生长法 ,在低温 (0℃～ 70℃ )下实验合成纯文石型碳酸钙矿物 ,以XRD和SEM技术对合成矿物的相组成和形貌进行了鉴定。将XRD与SEM及氧同位素分析技术相结合 ,研究了文石的生成速率与氧同位素分馏之间关系。对 0℃、2 5℃和 50℃条件下采用缓慢分解法合成的文石进行SEM观察发现 ,随着温度升高 ,矿物生成速率加快 ,氧同位素分馏逐渐趋于不平衡 ,导致 50℃条件下获得的文石 水体系氧同位素分馏是一种不平衡分馏 ,而0℃和 2 5℃条件下获得的低值代表平衡分馏。将 0℃和 2 5℃以下采用缓慢分解法获得的文石 水体系分馏低值与采用“两步法”的附晶生长法在 50℃和 70℃条件下获得的文石 水体系平衡分馏数据相结合 ,得到 0℃～ 70℃范围内文石 水体系氧同位素平衡分馏方程为 :10 3lnα =2 0 4 1× 10 3T -4 1 4 2。这个实验结果不仅与增量方法理论计算结果一致 ,而且与前人低温实验获得的文石或文石与方解石混合相碳酸钙 水体系 ,以及生物成因文石 水体系的氧同位素分馏结果相近。这是首次根据实验确定的无机成因文石 水体系热力学平衡氧同位素分馏系数 ,因此对于无机成因文石在古沉积环境和古气候研究中的应用具有重要参考价值。