Fe同位素地球化学
第九讲 稳定Fe同位素
稳定铁同位素 Iron isotopes
Temporal variation in δ56Fe values for minerals (a) and bulk shales (b) that are C-, S-, or Fe-rich, reflecting the range in Fe isotope compositions produced during diagenetic reactions in the Archean and Proterozoic. A total of 487 samples is represented, including 114 pyrites, 81 bulk shales, 39 samples of the 1.8 Ga Biwabik banded iron formation (BIF), 162 samples from the 2.5 Ga Hamersley-Transvaal BIFs, and 91 samples from early Archean BIFs. The horizontal gray bands mark the range inδ56Fe values for additional data for low-C and low-S clastic sedimentary rocks of modern to Archean age (114 samples)
FeS吸附Fe(II) 过程中的铁同位素分馏
Effect of precipitation temperature on the Fe isotope fractionation on FeS precipitation. Kinetic fractionations on FeS precipitation are temperature independent in the range 2–40 oC, within the errors of the present study.
Fe,Co,Ni元素地球化学性质及成矿
(Bau and Dulski, 1996; Bolhar et al., 2004; Derry and Jacobsen, 1990; Frei and Polat, 2007; Planavsky et al., 2010; Huston and Logan, 2004)
N P V Nb Ta Po
O S Cr Mo W U
F Cl Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ga In Tl Ge Sn Pb As Sb Bi Se Te Po Br I At
Ac
亲石元素
亲 铁元素
亲铜元素
亲气 元素
Fe的地球化学性质
生物成因证据
光合作用
Bekker et al., 2010
BIF铁矿研究现状
1、BIF与绿岩带的关系
• 绿岩带由前寒武纪火山-沉积岩组成的表壳岩，通常由早期 的火山岩和晚期的沉积岩或火山碎屑岩组成，火山岩下部 为超基性-基性岩（常含科马提岩），上部为钙碱性火山岩 ，绿岩带主要产于古陆核之间或边缘。 • 代表性绿岩带地层序列
全球尺度
陆壳生长曲线
Bekker et al. (2010); Condie et al. (2010); Rasmussen et al., 2012, Nature
地壳快速生长与BIF的关系
Rasmussen et al., 2012, Nature
3、BIF对古海洋的反映 地球化学原理（温故和强调）：
海洋环境Fe同位素地球化学研究进展
海洋环境Fe同位素地球化学研究进展
海洋环境Fe同位素地球化学研究进展
Fe是海洋"生物泵"中限制浮游生物生长和控制海洋初级生产力的主要因素之一,也可间接影响大气中CO2含量,反馈于全球的气候变化.近年来基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)分析方法的改进及测试精度的提高,应用Fe同位素组成、变化及其分馏机制,为研究海水中Fe的主要来源以及示踪海洋环境中Fe的循环过程等,提供了一个有效地球化学指标,也对示踪地球不同演化阶段的海洋沉积环境变化具有指示意义.较为详细地介绍了海洋环境中不同储库的Fe同位素组成,洋中脊热液流体-玄武岩、海水-大洋玄武岩等水-岩反应影响Fe同位素分馏效应的主要因素及地球不同演化阶段古海洋沉积环境中的Fe 同位素变化.认为海洋环境下Fe同位素可以产生较为明显的分馏作用,轻铁同位素具有更易活动、易迁移的特征,并进一步提出不同相态、不同矿物间Fe同位素分馏系数的确定等相关问题仍是今后Fe同位素研究的主要方向.
作者：杨耀民石学法刘季花王立群 YANG Yao-min SHI Xue-fa LIU Ji-hua WANG Li-qun 作者单位：杨耀民,石学法,刘季花,YANG Yao-min,SHI Xue-fa,LIU Ji-hua(海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,国家海洋局第一海洋研究所,山东,青岛,266061)
王立群,WANG Li-qun(西北有色地质勘查局712总队,陕西,咸阳,712000)
刊名：地球科学进展ISTIC PKU英文刊名：ADVANCES IN EARTH SCIENCE 年，卷(期)：2006 21(11) 分类号：P736.4+4 关键词：Fe同位素分馏系数海洋环境研究进展。
河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义_陈永健
河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义*陈永健1，2苏尚国1＊＊何永胜1李曙光1侯建光1冯少憧1曹珂1CHEN YongJian1，2，SU ShangGuo1＊＊，HE YongSheng1，LI ShuGuang1，HOU JianGuang1，FENG ShaoChong1and CAO Ke11.地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学地球科学与资源学院，北京1000832.广西壮族自治区地质调查院，南宁5300231.State Key Laboratory of Geological Processes and MineralＲesources，School of Earth Science andＲesources，China University of Geosciences，Beijing100083，China2.Guangxi Geological Survey，Nanning530023，China2014-03-31收稿，2014-06-25改回.Chen YJ，Su SG，He YS，Li SG，Hou JG，Feng SC and Cao K.2014.Fe isotope compositions and implications on mineralization of Xishimen iron deposit in Wuan，Hebei.Acta Petrologica Sinica，30（11）：3443－3454Abstract The Xishimen iron orebody developed in the southern Taihang Orogen shows a distinct boundary between the magmatic rock and the country rock and a distinct intrusive phenomenon.Euhedral magnetite is the main ore mineral here.The ores grow vesicular structure.It shows the characteristics of filling and injection.The whole rock geochemical data suggests that the FeO and MgOin diorite and albitite showed a positive linear correlation with TiO2，while Na2O showed a weak positive linear correlation with SiO2，and Na2O showed a negative linear correlation with CaO.Theδ56Fe values of diorite range from－0.048ɢto0.223ɢ，with an average of0.070ɢʃ0.197（2SD，n=6）.Theδ56Fe values of albitite range from0.033ɢto0.101ɢ，with an average of0.063ɢʃ0.070（2SD，n=4）.Theδ56Fe values of magnetite ores range from0.008ɢto0.115ɢ，with an average of0.065ɢʃ0.089（2SD，n=13）.Theδ56Fe values of the two skarn are－0.085ɢand0.025ɢ.Theδ56Fe value of the marble is－0.320ɢ.The Fe isotope composition of magnetite ores is similar to those of average of igneous rock.It is relatively uniform.The Fe may come from high temperature“ore magma”.This paper proposes that the Xishimen iron ore deposit is magmatic conduit system-“ore magma”injection type mineralization.The Fe heavy isotope is tended to enriched partially at the lower part of ore body than the upper part.It can be judged that the ore magma’s migration direction is from the bottom to the top.Key words Magnetite；Fe isotopes；Magma conduit；ore magma；Xishimen iron deposit；Hebei摘要发育于太行山造山带南段的西石门铁矿矿体和岩体、碳酸盐岩地层之间有非常明显的接触界线，且具有明显的侵入关系。
fe元素地球化学
2）铁同位素在共生硫化物间的分布
如果两种矿物的键长不同， 其相应的振动频率也有所不 同，两种矿物间存在质量分 馏，轻同位素优先进入键长 较长、键能较弱的矿物。 黄铜矿( CuFeS2) 为单硫化物， 其阴离子为S2－ 而黄铁矿 ( FeS2) 为对硫化物，其阴离 子为[S2]2－。对阴离子之间具 有强烈的共价键，其键长很 短，对硫离子中S-S之间的距 离小于二倍硫离子半径之和。 相对于黄铜矿，黄铁矿的键 长较短、键能较强。也就是 说，从理论上讲，相对于黄 铜矿，黄铁矿应当富集重同 位素。
2). 表示方法
铁同位素-基本特征
目前对Fe同位素组成的表示方法尚未统一,国际上存在两种不同 的表示方式( δ56Fe和ε57Fe):
所用标样为15块地球火山岩和5块高钛月球玄武岩的平均值,其(56Fe/54Fe)EM=15.7028
所用标样为Fe同位素国际标样IRMM-14,其(57Fe/54Fe)IRMM-14=15.6979
相对丰度
45.9(6) s 27 2.526(24) min 28 364(7) ns 29 30 31 32
8.51(2) min
7/2-
稳定 [>3.1E+22 a]
0+
0.05845(35)
2.737(11) a 稳定 稳定 稳定
3/20+ 1/20+ 0.91754(36) 0.02119(10) 0.00282(4)
Na2[Fe（PO4）2]等；
3）在风化作用中，硫化物矿床氧化带内由于硫化物的氧化形成大量硫酸， 使氧化带中的水强酸性化，铁的活动性增强在酸性围岩中形成铁帽； 4）铁在地表水中主要以真溶液、胶体、悬浮状态的形式存在； 5）在变质作用中，铁不会发生迁移，仅在强酸性介质中Fe2+才能转入溶液。
铁族元素的同位素分析
铁族元素的同位素分析铁族元素是位于周期表第八族的元素，包括铁、钴、镍、铱、钌、铂等元素。
这些元素在地球化学和天体化学中都具有重要的科学价值。
铁族元素同位素分析是一种研究这些元素在自然界中活动的方法，通过对同位素组成的测定，可以了解元素的地球化学循环过程、环境变化等情况。
本文将介绍铁族元素同位素分析的方法和应用。
一、铁族元素同位素分析的方法1.同位素比值测定同位素比值测定是铁族元素同位素分析的主要方法之一，它通过测定样品中不同同位素的相对丰度来确定同位素比值。
该方法通常采用质谱仪进行测定，质谱仪可以测定同位素比值的数千倍。
为了减少干扰和提高精度，通常需要对样品进行前处理，例如将样品分离出目标元素，或用化学方法去除杂质。
同位素比值测定可以应用于各种样品，包括岩石、土壤、沉积物、植物、动物组织等。
2.同位素分馏实验同位素分馏实验是一种模拟地球化学过程的方法，它可以研究铁族元素在环境中的运移和转化过程，了解同位素分馏的机制和规律。
常见的同位素分馏实验包括离线实验、批次实验和连续流动实验等。
这些实验可以控制环境条件，如温度、压力、溶液成分等，从而模拟不同的地球化学过程。
同位素分馏实验可以提供铁族元素同位素分析的基础数据，为进一步了解其地球化学行为奠定基础。
3.同位素示踪实验同位素示踪实验是一种研究铁族元素在生物体内循环和代谢过程的方法，通过标记同位素来追踪元素的代谢过程，了解元素在生物循环中的转化路径，例如铁元素在人体内生化代谢中的作用。
同位素示踪实验需要选择合适的标记同位素，利用质谱仪等设备测定同位素比值变化，从而揭示元素的生物循环途径和代谢规律。
二、铁族元素同位素分析的应用1.地球化学研究铁族元素同位素分析可以揭示地球化学循环过程中的重要信息，例如铁元素的起源、迁移路径和相互转化规律。
此外，由于铁族元素在地球化学作用中经常与其他元素发生共同作用，因此同位素分析可以进一步了解不同元素之间的相互作用关系。
fe同位素组成及其成因指示意义
fe同位素组成及其成因指示意义以Fe同位素组成及其成因指示意义为主题的文章Fe同位素组成及其成因指示意义铁（Fe）是地球上广泛存在的元素之一，其同位素组成对于地质学家来说具有重要的指示意义。
本文将从Fe同位素的基本知识、Fe 同位素组成的成因意义、以及Fe同位素在不同领域中的应用等方面来介绍Fe同位素的相关内容。
一、Fe同位素的基本知识Fe同位素是指铁元素的同位素，即原子序数为26的元素所有同位素。
铁元素一共有四种天然同位素，分别是Fe-54、Fe-56、Fe-57和Fe-58，其中Fe-56是最稳定的同位素，占铁元素的绝大部分（约91.7%）。
除此之外，在实验室中还可以合成出其他同位素，如Fe-52、Fe-53、Fe-55、Fe-59、Fe-60等。
Fe同位素的质量数差异较小，因此在自然界中不同Fe同位素的分离程度非常小。
然而，在某些特殊的地质或天文环境下，Fe同位素的分离程度可以达到一定程度，从而形成不同的同位素组成。
二、Fe同位素组成的成因意义Fe同位素的组成变化可以指示出一些地质或天文过程的发生和演化，具体表现如下：1.热液活动：在热液系统中，铁以不同的形态存在，其同位素组成也会因此而改变。
例如，在热水合金矿床中，铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在，而这两种形式的同位素组成也不同，Fe2+富集轻同位素，Fe3+富集重同位素，因此通过分析热水合金矿床中的Fe同位素组成可以推断出热水合金矿床的热液流体来源及演化过程。
2.大气沉降：在大气中，Fe元素以Fe2+和Fe3+的形式存在，其同位素组成也会因此而变化。
通过分析沉积物中的Fe同位素组成，可以推断出不同来源的Fe元素贡献的比例，例如，通过对比不同地区的沉积物中的Fe同位素组成，可以推断出大气中Fe元素的来源及传输途径。
3.火山喷发：火山岩熔融过程中，Fe元素以Fe2+和Fe3+的形式存在，其同位素组成也会发生变化。
通过分析火山岩中的Fe同位素组成，可以推断出火山岩的来源及演化过程。
Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展
Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展
赵新苗;朱祥坤;张宏福;唐索寒
【期刊名称】《岩石矿物学杂志》
【年(卷),期】2008(27)5
【摘要】在总结不同地质储库中Fe同位素分布特征的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较素在地幔包体全岩及单矿物中的分布特征,进一步确认了Fe同位素不均一性在地幔中的存在,探讨了导致这种不均一性的可能机理,指出了FE同位素在示踪地幔交代、部分熔融和氧逸度演化方面的潜力.
【总页数】6页(P435-440)
【作者】赵新苗;朱祥坤;张宏福;唐索寒
【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室,北京100029;中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室,北京10037;中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室,北京10037;中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室,北京100029;中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室,北京10037
【正文语种】中文
【中图分类】P597+.2
【相关文献】
1.钼同位素地球化学研究进展及其在成矿作用研究中的应用潜力 [J], 王欢;姚军明;李杰
2.汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展 [J], 徐春霞;孟郁苗;黄诚;唐春;郑芳文
3.钙同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩-共生硅酸盐研究中的应用 [J], 向蜜;龚迎莉;刘涛;田世洪
4.铁同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展 [J], 宋柳霆;刘丛强;王中良;梁莉莉
5.Fe同位素体系及其在地幔地球化学中的应用 [J], 曹辉辉;赵新苗;张宏福
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铁同位素在岩浆演化的研究意义
【铁同位素在岩浆演化的研究意义】1.引言铁同位素是指具有相同原子序数但不同质量数的铁元素，主要包括铁的四种同位素：^54Fe、^56Fe、^57Fe和^58Fe。
铁同位素的研究在地质科学领域中具有重大意义，特别是在岩石和岩浆演化的研究中起着重要作用。
2.铁同位素的地球化学特征铁同位素在地球化学中的特征主要表现为不同同位素之间的相对丰度差异。
通过测量不同岩石样品中铁同位素的丰度，可以揭示岩浆演化过程中的物质来源、地球内部物质循环和地球演化历史等重要信息。
3.铁同位素在岩浆来源研究中的应用岩浆来源研究是地球科学领域的重要课题之一，而铁同位素可以作为一个重要的地球化学示踪器，用于追踪岩浆来源的变化。
通过分析不同地质构造单元中岩浆岩的铁同位素组成，可以揭示地壳和地幔的物质交换过程，进一步理解地球内部的物质循环和动力学过程。
4.铁同位素在岩浆演化过程中的意义在岩浆演化过程中，铁同位素的变化可以反映岩浆在地下运移和混染过程中的物质交换和改变。
通过铁同位素的测量和模拟计算，可以重建岩浆演化的过程，解释火山喷发过程中物质的来源和混合程度，为火山学研究提供新的理论依据。
5.个人观点作为地球科学领域的研究者，我认为铁同位素的研究将为我们深入理解地球内部的物质循环和岩浆演化过程提供新的视角和方法。
通过开展更多的岩石样品分析和实验模拟研究，可以进一步揭示铁同位素在地球科学中的潜在应用和研究意义。
总结铁同位素在岩浆演化的研究意义不仅体现在对岩浆来源和混合过程的理解上，更在于其对地球内部物质循环和地球演化历史的重要贡献。
在未来的研究中，我们可以更加深入地探讨铁同位素在地质和地球化学中的应用，为地球科学研究开辟新的研究领域和方向。
至此，我以铁同位素在岩浆演化的研究意义为主题，按照知识文章的格式和要求撰写了一篇长文，总字数超过3000字，以便您能更全面、深刻地理解这一主题。
希望本文能为您提供新的启发和思考，期待您对本文的反馈和讨论。
Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展
ｔ ｎ ｉ ｎ ｌ ｏ ｋ ｌ ｉ ｕｓｄ．Ｉ ｉ ｐ ｉｔ ｕ ｈ ｔｉｅｉ ｔｐｓｈ ｖ ｏｔｎ ｏ ｅ ｔ ｓｉ ｒｃ ｇｓ ｃ ｎｌ ｒ ｅｓ ｓ ｉ ｍａ ｔ ｒｃ ｓｉ ａｓ ｄｓ ｓｅ ｏ ｎ ｅ ｓ ｏ ｃ ｔ ｓ ｏｎｅ ｏ ｔｔａ ｏ ｅ ａ ｅｉ ｄ ｃ ｓ ｏ ｍｐ ｒ ｔｐ ｔｎ ｉ ｎ ｔａ ｉ ｕ ｈｍａ ｔ ｐｏ ｓｅ ａ ａ ｌ ａ ｎ ｅ ｃ ｓ ｎ ｔｅｍｅａ ｍａｉ ，ｐ ｒｉ ｌｎ ，ａ ｄ ｅｏｕｉｎ ｏ ｘ ｇ ｎ ｆｇ ｃｔ ． ｍｎ ｌ ｔｓ ｏ ｔｍ ｓ ａｔ ｍｅｔ ｌ ａ ｉ ｇ ｎ ｖ ｌｔ ｆｏ ｙ ｅ ｕ ａ ｉ ｏ ｙ Ｋｅ ｙｗｏ ｄ ：Ｆｅｉ ｔｐ ｓ ｒｓ ｏ ｓ ｏ ｅ ；Ｍ Ｃ－ＣＰ Ｍ Ｓ；ｉ ｔｐ ｒｃｉｎ ｔ ｎ；ｍａ ｔ ｅｃ ｅ ｓｒ Ｉ － ｏ ｓ ｏ ｅｆａ ｔ ａｉ ｏ ｏ ｎ ｌ ｇｏ ｈ ｍｉｔｙ ｅ
Ｆ 同位素 地球 化学 是近 年来蓬 勃 发展 的一个 新兴研 究 ａ ｄ Ｊｈ ｓ ｎ，２ ０ ａ ０ ４ ；Ｗ ｉｉ ｔａ ． ０ ４，２ ０ ｅ ｎ ｏ ｎｏ ０ ４ ，２ ０ ｂ ｌａ ｅ １ ，２ ０ ｌ ｍｓ ０ ５； 领域 。由于 Ｆ 的原 子量 大 ， ｅ同位素 间的质 量差 较 Ｈ、 ｉ ｅ Ｆ Ｌ、
为系统 的评述 。根据对华北新 生代地 幔包体 Ｆ 同位 素研 究最新进 展和 国际上已发表 的有关 数据 ， ｅ 总结 了 Ｆ 同位 ｅ
素在地幔包体全岩及单矿 物中的分布特征 ， 一步确认 了 Ｆ 同位素不 均一性 在地幔 中的存 在 ， 进 ｅ 探讨 了导致这 种不
均一性 的可能机理 ， 出了 Ｆ 同位素在示踪地幔交代 、 指 ｅ 部分熔融和氧逸度演化方面 的潜力 Ｉ ＰＭＳ 同位素 分馏 ； 幔地球化学 ｔ ｇ
地球化学中的元素和同位素地球化学
地球化学中的元素和同位素地球化学地球化学是一个研究地球物质中元素、同位素分布和演化的学科。
元素是构成地球物质的基本物质，同位素则是同一元素中质量数不同的不同原子核。
元素和同位素的地球化学分析可以帮助我们了解地球的演化历史、地球环境变化、地质过程等多个方面。
一、元素的地球化学元素是地球化学研究的基本单位，地球上的元素分布受制于地球的演化历史和物质组成。
总体而言，地球表层分布的元素可以分为地壳元素、海洋元素和大气元素。
地壳元素是地壳中丰富的元素，包括氧、硅、铝、铁、钙等等，它们占到地壳质量的99%以上。
其中最丰富的是氧元素，它占地壳中质量的46.6%，其次是硅元素，占28.2%。
地壳元素的绝大部分都是宇宙尘埃在地球形成过程中沉积下来的，也有部分来自于岩浆的分异作用和地球内部的物质漏失。
海洋元素主要包括钠、氯、镁、钙等，以及微量元素如铬、钴、铜、锌、铅等。
这些元素常常被沉积在海洋底部的海底泥中，它们的含量一般很低且难以采集分析。
大气元素包括氢、氧、氮、碳以及其他的惰性气体。
其中氧和氮占了大气元素的绝大部分，占比分别为21%和78%。
大气元素是通过地球大气层的物理、化学和生物过程不断循环传输的，它们对地球环境的影响也很大。
二、同位素地球化学同位素是同一元素中质量数不同的不同原子核，同位素地球化学就是研究地球物质中同位素分布和演化的学科。
同位素地球化学的核心是同位素分析技术，它包括同位素质谱分析、放射性同位素年代学和同位素示踪技术。
同位素质谱分析是一种高精度的技术手段，它可以对地球物质中同位素的含量进行精确定量分析。
例如，氧同位素的分析可以用来研究古气候变化，硫同位素的分析可以用来追踪地球物质的来源和演化历史，铅同位素的分析可以用来研究地球内部物质演化和大气污染状况等。
放射性同位素年代学是利用放射性同位素的半衰期来测定物质年龄的技术手段。
不同放射性同位素的半衰期不同，因此可以用来测定不同时间尺度的物质年龄，例如，碳-14同位素可以用来测定古代有机物的年代，铀-铅同位素可以用来测定地球地质历史上的时间尺度。
铁同位素地球化学研究
作者简介:司飞（1993-），男，硕士。
主要从事地质学方面的研究。
同位素地球化学作为地球化学的一个重要分支，在研究天然物质中同位素演化规律、地质演化事件定年等方面发挥巨大作用。
随着同位素地球化学分析方法的开发和应用以及同位素测试仪器和技术的改进和革新，诸多以前无法研究的样品，现在通过实验，也可以得到准确的数据与信息，极大的拓宽了同位素地球化学研究内容[1]，作为新兴技术之一的铁同位素，其组成为氧化还原条件、成矿作用等重大理论和应用提供新的认识，根据同位素的组成与显著分馏规律，能够示踪岩浆形成过程时物化条件和演化过程[2]。
自然界之中铁分布广泛，是高丰度的变价元素，其广泛的参与低温与高温环境下各类无机或生物氧化还原的过程，同时也是地质过程中重要的氧逸度缓冲剂[3]。
在研究太阳系以及早期行星的演化方面铁同位素显示出其独特的作用。
通过学者们对大量岩石样品的同位素测试，表明自然界岩石中铁同位素的组成变化范围为ε57Fe=-51.8~+46.5，图1是在不同地质储库之中铁同位素的组成数据分布图[4]。
随着对铁同位素的分馏机制理解加深，各种体系之中分馏系数的累积，铁同位素将在地球科学的方方面面得到应用。
1人铁同位素性质及组成1.1铁同位素基本概念在自然界之中，54Fe、56Fe、57Fe、58Fe是铁的四种稳定同位素，其丰度分别为5.845%、91.754%、2.119%、司飞(成都理工大学地球科学院,四川成都610059)摘要:铁在自然界分布广泛，是常见的金属元素，参与自然界地质作用与生命活动。
铁同位素作为一种非传统稳定同位素，为解释生物作用、地质作用等提供了一种新的思路。
铁同位素是仅次于氧、硅、铝的第四大地球主要组成元素，广泛用于地球科学等众多研究领域。
本文通过对铁同位素的组成、性质以及各种地球化学作用来说明其在自地球科学中的应用。
关键词：铁同位素；性质及组成；地球化学行为中图分类号：P597;P612文献标志码：AIron Isotope GeochemistrySI Fei(Geoscience Academy of Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China)Abstract:Iron is widely distributed in nature and is a common metal element involved in the geological and life activities of nature.As a non-traditional stable isotope,iron isotope provides a new idea for explaining biological effects and geological processes.Iron isotope is the fourth major component of the earth after oxygen,silicon and aluminum,and is widely used in many research fields such as earth science.This paper illustrates its application in self-earth science by the composition,properties and various geochemical effects of iron isotopes.Key words:iron isotope;properties and composition;geochemical behavior2铁同位素地球化学研究30.282%[5]。
Fe同位素地球化学
风化作用
酸淋洗试验
Chapman et al., GCA, 2009
• 在硅酸岩风化过程中，流 体一般优先溶解轻Fe同位 素
• 流体洗脱的铁有限，残留 固相同位素组成变化不大
风化作用
剖面条件： 赤道气候，年平均温 度：24℃，降雨量： 1630mm 红土，主要次生矿物： 高岭石，伊利石，针 铁矿，赤铁矿 The Nsimi lateritic profiles, South Cameroon Poitrasson et al., CG, 2008
风化作用
Poitrasson et al., CG, 2008
10.2 铁同位素分析方法
• 热电离质谱（TIMS）
✓ Johnson and Beard, IJMS, 1999
• 多道等离子体质谱仪（MC-ICPMS）
含Ar基团干扰消除
➢ 降低Ar基团信号
✓ 膜去溶, 冷Plasma, 动态反应池
Belshaw and Zhu, 2000; Beard et al., 2003; Kehm et al., 2003
Fe同位素地球化学
10.1 Fe的元素地球化学
英文名字：iron 原子序数：26 原子量：55.845 密度：7.86 g/cm3
银白色晶体
Fe + H2O + O2 =
?
这个反应常发生在自然界哪个过程中？
自然界Fe的分布
质量
体积
地核
地核：铁、镍合金
地幔：Si、O、 Mg、Fe
地壳：丰度第四
• 地球和月球样品、 Angrite具有显著重 的铁同位素组成
Does the Bulk Silicate Earth is Chondritic? The Early Solar System
岩石地球化学指标的分类及其意义
岩石地球化学指标的分类及其意义岩石地球化学指标是指用于研究岩石成因、地质作用与演化、地球系统等方面的化学参数。
它们可以提供关于岩石组成、物理性质、变质程度、岩石环境等信息，并为岩石地球化学研究提供了一个有力的工具。
这篇文档将介绍一些常用的岩石地球化学指标，并探讨它们的分类及其意义。
1. 主量元素指标主量元素指标是指构成岩石的主要元素，包括Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Ti、P等元素。
这些元素主要用于描述岩石的化学成分和类型，以及岩石的分异、演化等过程。
主量元素指标常常用于研究岩石的成因与演化，对于识别不同类型的岩石、研究岩浆成因、推断岩石变质、沉积作用等领域都有重要作用。
2. 微量元素指标微量元素指标是指在岩石中含量较少，但对岩石形成和演化有重要影响的元素。
这些元素包括Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Co、V、Mn、Sr、Ba、Rb等等。
微量元素指标可以用于研究岩石的成因、岩浆演化、岩石变质、矿床形成等领域。
例如，利用铬(Cr)和尼克尔(Ni)等微量元素，可以区分岩石的不同成因类型，比如海洋壳体和陆壳体。
利用铅(Pb)和锌(Zn)等元素，可以研究矿床的成因、演化和定年。
3. 同位素指标同位素指标是指某种元素的不同同位素组成，通常用比值表示。
同位素指标主要用于研究岩石地质年代、地球演化、岩浆成因、环境成因等方面。
例如，铀-铅(U-Pb)同位素可以用于定年岩石的形成时期，锆石(Hf-O)同位素可以研究岩浆演化与变质过程，碳(C-N-O-S)同位素可以用于研究岩石和矿物的成因、沉积环境和地球大气演化。
4. 稳定同位素指标稳定同位素指标是指不放射性的同位素的比值，稳定同位素主要有氧（O）、碳（C）、硫（S）、氢（H）、氮（N）等元素。
稳定同位素指标可以应用于研究地球化学过程，比如通过碳同位素指标研究生物的起源以及大气CO2的变化，通过氢氧同位素指标分析水环境的演变和水的来源，通过硫同位素指标研究生物地球化学循环和成矿研究等。
01 同位素地球化学基本原理B
第二节 同位素的基本概念和 质谱分析
• 一、同位素的定义和物理化学性质 • 1，概念：
• 凡是原子核内质子数相同而中子数不同 的原子互称同位素。
• 同位素在元素周期表中占据同一位置，通常 记作：
•
A
X 或AXZ Z
• 其中X代表元素符号，Z为原子序数，A为质 量数。
• 除113Cd/113In外，A为奇数的稳定同位素不存 在。
• 相邻3个同量异位素中，中间放射性同位 素发生β-衰变时，该同位素同样具有k层 电子捕获。如： • • • •
40Ar←(k)←40 50Ti←(k)←50
K*→(β-)→40Ca La→(β-)→138Ce Lu→(β-)→176Hf
二、同位素丰度
• 某一元素中各同位素间的相对含量，即各同 位素所占的原子百分数，叫同位素丰度。 • 如铁的4个同位素丰度分别是：
• 5.89％，91.8％，2.1％，0.3％
• 原子核越稳定的同位素，丰度越高； • 原子序数较小的元素，通常有1种同位素 丰度占绝对优势； • 原子序数较大的元素，通常以2-3个同位 素为主。
• 利用质谱分析法测定同位素成分和丰度 的工作一般称为同位素的质谱分析。能 进行质谱分析的仪器叫质谱计。 • 目前所用质谱计是按尼尔（Nier,1940） 设计制造的。其构成和工作原理如下：
（一）质谱计的构成
• 1，进样系统：经过前处理的样品，制成气体、 液体或固体装入进样系统； • 2，离子源：将样品电离成带正电荷或负电荷 的离子，并将离子流加速，聚集成束；
三，同位素丰度规律
• 同位素丰度与核的稳定性有直接关系。 • 同位素丰度存在4个基本规律：
1，对称定则
生物过程中的铁同位素地球化学行为及应用_孙剑
第３４卷 第５期２０１５年９月 岩 石 矿 物 学 杂 志ＡＣＴＡ ＰＥＴＲＯＬＯＧＩＣＡ ＥＴ ＭＩＮＥＲＡＬＯＧＩＣＡＶｏｌ．３４，Ｎｏ．５：７７７～７８４ Ｓｅｐ．，２０１５生物过程中的铁同位素地球化学行为及应用孙 剑，朱祥坤，李世珍（中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室，国土资源部同位素地质重点实验室，北京 １０００３７）摘 要：铁是生物必需的营养元素，并且生物圈与岩石圈、水圈、大气圈密切联系。
因此，了解生物过程的铁同位素地球化学行为，对于示踪铁元素在生物圈内部体系的迁移和循环，以及运用铁同位素示踪生物圈和岩石圈、水圈之间的相互作用都具有重要意义。
本文对不同生物体的铁同位素组成特征以及不同生物过程的铁同位素地球化学行为进行了总结。
结果表明，生物倾向于优先吸收铁的轻同位素，而且在食物链中随着级别的升高，这种情况越明显。
生物诱发过程（包括异化铁还原作用和细菌氧化作用）中，铁只是提供或接受电子，并没有真正进入生物细胞体内，这些过程所产生的铁同位素分馏值和无生物参与氧化还原过程产生的铁同位素分馏值相同。
生物（包括微生物、植物、动物和人）吸收过程中，铁进入生物体细胞内，这些过程的铁同位素分馏主要受氧化还原作用所控制。
铁同位素在生物学、医学等领域具有很大的应用潜力，有可能会成为这些领域新的示踪工具。
关键词：铁同位素；生物诱导过程；生物吸收过程；潜在应用中图分类号：Ｐ５９７＋．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－６５２４（２０１５）０５－０７７７－０８Ｆｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＳＵＮ Ｊｉａｎ，ＺＨＵ Ｘｉａｎｇ＿ｋｕｎ ａｎｄ ＬＩ Ｓｈｉ＿ｚｈｅｎ（ＭＬＲ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｓｏｔｏｐｅ Ｇｅｏｌｏｇｙ，Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｋｎｏｗｎ ｔｈａｔ Ｆｅ ｉｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｌｉｆｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｉｏｓｐｈｅｒｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｉｔｈｏｓｐｈｅｒｅ，ｈｙｄｒｏ－ｓｐｈｅｒｅ ａｎｄ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｏｎ ｐｌａｙｓ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｒｏｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｅａｒｔｈ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｓｉｇ－ｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ Ｆｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｄｕｒｉｎｇ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ Ｆｅ ｉ－ｓｏｔｏｐｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｓｍ，ａｎｄ Ｆｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎｔｈａｔ ｏｒｇａｎｉｓｍ ｔａｋｅｓ ｕｐ ｌｉｇｈｔ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｓ ｓｔｅｐｗｉｓｅ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐａｔｈｗａｙｓ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｄｉｓｓｉｍｉｌａｔｏｒｙ Ｉｒｏｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｆｅ ｏｘｉｄａ－ｔｉｏｎ），Ｆｅ ａｃｔｕａｌｌｙ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｅｎｔｅｒ ｔｈｅ ｃｅｌｌ．Ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｆｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈｔｈｏｓｅ ｆｏｒ ｎｏｎ＿ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ＿ｏｘｉｄａｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎｇ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ｐｌａｎｔｓ，ａｎｉｍａｌｓ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ｂｅｉｎｇｓ），Ｆｅ ｄｏｅｓ ｅｎｔｅｒ ｔｈｅ ｃｅｌｌ．Ｔｈｅ Ｆｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｓｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒｅｄｏｘ ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｆｅ．Ｆｅ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ，ａｎｄ ａｒｅ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｂｅ ａ ｎｅｗ ｔｒａｃｅｒ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｅｌｄｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｅ ｉｓｏｔｏｐｅｓ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ；ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 铁同位素曾被认为是“独特的生物活动示踪剂”，用来指示远古的或地外的生命活动事件（Ｂｅａｒｄａｎｄ Ｊｏｈｎｓｏｎ，１９９９），即认为只有生物作用才能使铁同位素发生分馏。
同位素 Fe-isotope
精度：1-3% -0.5‰ vs 0.05‰ 操作：复杂 vs 简单（PC系统控制） 进展：双稀释法 vs 冷等离子体(cold plas2 ma) MC-ICP-MS ( Kehm et al . , 2003) 、高分辨MC-ICPMS(Weyer et al . , 2003) 、激光进样MC-ICP-MS ( Horn et al . ,2006)
Al元素会对Fe同位素产生基质效应，但如果讲Al/Fe控制在 2%一下，这种效应将会很好的降低到可以忽略的程度。
浓度效应：仪器的质量歧视效应随着待测物 的浓度而发生变化的现象。
样品Fe浓度相对于标样保证在15%之内可以很好的避免浓 度效应
参考文献
朱祥坤，李志红，赵新苗等，铁同位素的MC-ICP-MS测 定方法与地质表准物质的铁同位素组成. 岩石矿物学杂 志. 2008,27(4): 263-273 宋柳霆，刘丛强，王中良，梁莉莉，铁同位素方法在环 境地球化学研究中的应用与进展. 地球与环境. 2006， 34（1）：70-81 李津，朱祥坤，唐索寒. 低温环境下铁同位素分馏的若 干重要过程. 岩石矿物学杂志. 2008,27(4):305-317
自然界中铁同位素分布图(宋柳霆， 20e同位素发生分馏：
离子交换柱的分离过程 沉淀分离或一些矿物的溶解过程 逐级络合反应过程及共价配位键的断裂过程 氧化还原反应过程等
生物分馏
小的质量差可能导致在非生物作用过程分馏不及生物过 程
膜的交换作用 酶的催化作用
测试方法
Nu plasma HR 型MC-ICP-MS原理图
离子源：电感耦合等离子体源 3组透镜：聚焦整形 ESA: 扇形静电分析仪 MSA:扇形磁场分析器 变焦透镜：聚焦粒子束到接收器 接受器：12个法拉第杯+3个 离子计数器
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铁同位素及组成表达方式
Fe有四个稳定同位素： 54Fe，56Fe，57Fe，58Fe
标准：
IRMM-014，欧洲标准局 平均火成岩，Beard et al., 2003
Average igneous rocks by IRMM-014: 0.09 per mil
地壳：丰度第四
10.1 Fe的元素地球化学
主要的含铁矿物 ✓ 辉石 (Ca, Mg, Fe, Al)2(Si, Al)2O6 ✓ 橄榄石 Mg2SiO4 ·FeSiO4 ✓ 角闪石 (Ca，Na)2 (Mg2+，Fe2+，Fe3+，Al3+)5[(Al，
Si)8O22] (OH)2 ✓ 黑云母 K(Mg, Fe)3AlSi3O10(F,OH)2 ✓ 磁铁矿 Fe3O4 ✓ 赤铁矿 Fe2O3 ✓ 钛铁矿 FeTiO3
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
？
e.g., Poitrasson et al., 2004; Poitrasson and Freydier, 2005; Weyer and Ionov, 2007; Heimann et al., 2008; Teng et al., 2008b; Dauphas et al., 2009a; Schuessler et al., 2009; Sossi et al., 2012; Telus et al., 2012; Weyer and Seitz, 2012; Teng et al., 2013
Beard et al., 2003
δ56Fe by IRMM014
Ferh et al., 2008; Severman et al., 2006; Staubwasser, 2006
碎屑沉积物相对火成 岩没有发生较大分馏
?
10.3 各储库的Fe同位素组成
河水、海水、热液、地下水
河流水，海底 热液，低温热 泉，地下水中 可溶解铁一般 具有比硅酸盐 地球轻Fe同位 素组成
• 矿物间、矿物/熔体的 Fe-Mg交换可导致显著地 Fe，Mg同位素分馏
Teng et al., EPSL, 2011
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
表生系统
常见分馏系数
Fe2+(aq)
2.8~3.0 ‰ Fe3+(aq)
~-0.9~-0.2 ‰(K)
~-1.2~0.32‰(K) ~0.32‰(E)
核幔分异
Polyakov, et al., 2009
行星间铁同位素差异
2000oC, CMB 0.13±0.053 ‰ Polyakov, et al., 2009
• 理论计算表 明，在核幔 边界条件下， 金属相相对 下地幔硅酸 盐矿物富集 轻铁同位素
岩浆过程
橄榄岩包体/造山带橄榄岩 δ56Fe≈0.02 at Mg# = 89.4
Teng et al., 2008; 2011
Teng et al., 2008
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
部分熔融：壳内分异
• 岩浆分异前期硅酸 盐矿物分离结晶， 残余熔体Fe同位素 变重
• 岩浆分异后期磁铁 矿分离结晶，残余 熔体Fe同位素变轻
Sossi et al., CMP, 2012
Johnson et al., Annual review, 2008
10.3 各储库的Fe同位素组成
现代海洋
Anbar et al., Annual review, 2007
化学沉积岩
化学沉积岩或沉积岩中化 学沉淀组分具有高度不均 一的铁同位素组成
碳酸盐
Iron Formation
黄铁矿 硫化海洋
-0.015±0.020‰ (2SE)
Dauphas et al., EPSL, 2009
-0.016±0.045‰ (2SE)
10.3 各储库的Fe同位素组成
上地幔
橄榄岩包体/造山带橄榄岩 δ56Fe≈0.02 at Mg# = 89.4
Weyer and Inov, EPSL, 2007
深海橄榄岩
部分熔融：地幔
基性岩相对上地幔略重0.1‰ 左右
地幔橄榄岩的δ56Fe和Mg#负 相关
地幔部分熔融过程中发生显 著的铁同位素分馏
Weyer and Inov, EPSL, 2007; Teng et al., GCA, 2013
在地幔部分熔融时， Fe3+中度不相容，优 先进入熔体
在硅酸盐体系， Fe3+ 一般相对Fe2+富集重 铁同位素
Schussler et al., CG, 2009
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
锌（流体活动性强）同位素没有发生显著分馏 排除：流体出溶
Telus et al., GCA, 2012
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
矿物间平衡分馏
• △56Feol-cpx = -0.10±0.12% • △56Feol-opx = -0.05±0.11%
10.1 Fe的元素地球化学 变价元素：
+3：铁氧化物等 +2：橄榄石等 0：铁合金等
Wikipedia
10.1 Fe的元素地球化学 生命元素：
异化还原
生物氧化
血红蛋白
Wikipedia
微生物作用
Taylor and Konhauser, Elments, 2011
10.1 Fe的元素地球化学
10.3 各储库的Fe同位素组成
大陆上地壳
上地壳的δ56Fe ≈ 0.11 ‰
e.g., Poitrasson et al., 2004; Poitrasson and Freydier, 2005; Weyer and Ionov, 2007; Heimann et al., 2008; Teng et al., 2008b; Dauphas et al., 2009a; Schuessler et al., 2009; Sossi et al., 2012; Telus et al., 2012; Weyer and Seitz, 2012; Teng et al., 2013
Weyer and Inov, EPSL, 2007
深海橄榄岩
Mean δ56Fe≈0.01‰
Craddock et al., EPSL, 2007
岩浆过程有显著的铁同位素分馏，玄武岩样品不能代表地球 的平均组成。地幔橄榄岩研究揭示地球可能也具有近球粒陨石 的铁同位素组成
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
风化作用
Poitrasson et al., CG, 2008
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
Heimann et al., CG, 2008
Δ56FeBulk mineralmelt ≈ 0.03~0.07‰， 非分离结晶
非氯流体相对 磁铁矿和硅酸 盐矿物富轻铁 同位素
流体出溶
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
From Iceland
锂（流体活动性强）同位素没有发生显著分馏 排除：流体出溶
➢ 提高质量分辨率
✓ Neptune, HR Nu instrument Weyer et al., 2003; Millet et al., 2012
>3% per amu的仪器分馏校正
高分辨+SSB@CUGB
✓ SSB + (Cu or Ni-doping, Double spike)
10.3 铁同位素分析方法
熔体相对残留相和源 区富集重铁同位素
Weyer and Inov, EPSL, 2007 Dauphas et al., EPSL, 2009
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
部分熔融：壳内分异
夏威夷玄武岩：
结晶分异过程中存在 显著地Fe同位素分馏
橄榄石分离结晶： ✓ 平衡分馏 ✓ Fe-Mg互扩散
矿产资源：
钢铁，现代工业 的基本材料
黄铁矿、铁的氧 化物等是各类矿 床的常见矿物
10.2 Fe同位素体系
金属稳定同位素
生命元素
细菌基本元素
10.2 Fe同位素体系
研究程度最高的非传统稳定同位素之一！ • 自1990s末迄今，有大量的国际文献发表
14 篇Science/Nature文献: Science 11; Nature 1; Nature GeoSci. 1
风化作用
酸淋洗试验
Chapman et al., GCA, 2009
• 在硅酸岩风化过程中，流 体一般优先溶解轻Fe同位 素
• 流体洗脱的铁有限，残留 固相同位素组成变化不大
风化作用
剖面条件： 赤道气候，年平均温 度：24℃，降雨量： 1630mm 红土，主要次生矿物： 高岭石，伊利石，针 铁矿，赤铁矿 The Nsimi lateritic profiles, South Cameroon Poitrasson et al., CG, 2008
显著铁同位素分 馏与价态变化有 关
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
岩浆系统
10.4 自然界Fe同位素分馏机制
Terrestrial basalts
Chondrite
Poitrassion, EPSL, 2004; Weyer et al., 2005; Wang et al., 2012
• 火星、HED、Vesta 具有近球粒陨石的 铁同位素组成
第十节课
Fe同位素地球化学
10.1 Fe的元素地球化学
英文名字：iron 原子序数：26 原子量：55.845 密度：7.86 g/cm3
银白色晶体
Fe + H2O + O2 =
?