氢氧同位素

六、优缺点
古高程计的热动力模式适用地域范 围广，应用便捷。热动力模式的计算中， 现代值只须有一个数值大概的趋势，起 到矫正古高程值作用就行，模式本身就 可以提供普适性(纬度低于35o的地区)的 古高程的计算公式(公式1)。
热动力模式这种方法的局限 性也很明显，即误差较大。由于 它是一个理想化的模型，无法针 对不同地方的气候、地形等影响 氢氧同位素的因素矫正误差。
另外，造成计算误差的还有两类因素： （1）方解石形成时由于气候干旱，水体大 量蒸发，会导致方解石中δ18O值升高， 低估古海拔值。 （2）方解石在成岩过程中，由于温度、压 力和生物的作用改变方解石的δ18O值。 为避免这种误差，须对样品进行地 球化学和矿物学的分析，判断样品是否 受到蒸发作用和成岩作用的影响。
三、热动力学模式
通过对现代大气在冷凝过程中物 理学和热动力学的研究，得到气团 随海拔的升高过程中影响降水中氢 氧同位素分馏递变的相关参数，推 导出高程(h)与随地形而改变的氢、 氧同位素变化值（Δ（δ18Op）)的 近似关系(图2)。
根据Rowley的高程（h）与Δ（δ18Op） 的关系图推导出以下关系式：
热动力模式关键是要得到样品的 △(δDkaol)，也就是知道在始新世海岸处 δDkaol值。但古河流海拔为零的沉积地 层没有暴露，无法得到始新世海岸参考 值δDkaol，因此只能根据已有样品所得 到的曲线截距，δDkaol =（-75±5）‰ （r2=0.76）。为使推测更为稳妥，取其 最小值，海岸δDkaol=-80‰，这样取值 会导致低估高程。
当气团沿高地形抬升时水汽 冷凝，会导致氢氧同位素的动力 学分馏。高程越高，降水中越贫 18O和D。这种分馏符合瑞利分 馏规律，属于开放系统中动力系 统分馏(图1) 。
若地史时期山间的河湖主要靠当 地的降水补给，河湖水就能记录下 降水中氢氧同位素含量随高程而变 化这个规律。河湖中自生矿物沉淀 过程中往往能够与河湖水达到氢氧 同位素含量的平衡，这样就可以利 用岩石中自生矿物研究古高程变化。
Δ（δ18Op）是某处降水的氢氧同位素 含量与海平面降水同位素含量的差பைடு நூலகம்。
四、应用实例
为了了解美国西部内华达山脉的 演化历史，Mulch等用氢同位素作 古高程计，恢复山脉在始新世(约 40- 50 M a)的高程。所用的样品是 始新世河流沉积物中自生高岭石， 记录了从上游沿河流走向的地表降 水的氢同位素含量。
研究中沿河流15个不同的地 点取了44个样品(图3)，样品分 为2类：一类是取自花岗岩碎屑 的原地高岭石(图中用圆点和三 角表示)；一类是取自河道砂岩 中的碎屑高岭石(用黑色方块表 示) 。
经过对样品的分析，原地高岭 石δDkaol的值随地形高程的升高而 减少，而相同高程的碎屑高岭石的 δDkaol值与原地高岭石的δDkaol值 无法对应，不能作为样品值推测古 高程。但2类样品的δDkaol值都随 高程有规律的变化，说明始新世后 的风化和其他成岩后作用没有影响 到高岭石δDkaol值。
古高程计：氢氧同位素的应用
Paleohypsom etry：Application of Hydrogen Isotope and Oxygen Isotope
学生：任来君 葛贤发 程鹏 彭三曦 张群利 苏玲燕 刘伟 王在敏 指导老师：谢先军 2009年3月19日
主要内容
一、简介 二、基本原理 三、热动力学模式 四、应用实例 五、误差分析 六、优缺点
谢谢！ 欢迎批评指导
一、简介
地史时期上，地表起伏的状态能为地壳、岩石 圈和上地馒动力学的研究提供第一手资料，用定量 的方法精确刻画高大地形的古海拔演变，研究方法 主要有3种： （1）古植物化石中叶片的形状特征与古气候多指标 过程。 （2）利用熔岩流气孔推测。 （3）山间盆地沉积的自生矿物氢氧同位素含量。
二、基本原理
为了恢复内华达山脉的始新世的 高度，取河流上游样品的δDkaol值， 得到ΔδDkaol的平均值为 -25‰，根据Rowley等的热动力模 式，推测始新世的内华达的高程约 为1500 m。用河流的高度与山脉实 际高度的关系校准认为内华达山脉 在始新世高度已达到2200 m 。
五、误差分析
地史时期在山间盆地沉积的自生矿物 如方解石、高岭石、蒙脱石和针铁矿都 可以作为方法的样品，就其分馏温度的 敏感程度而言，蒙脱石和高岭石两种矿 物可更准确地反映大气降水中同位素的 含量。 4种矿物形成时与河湖水或土壤水 (它们的同位素含量近似等于降水)之间的 氢氧同位素分馏的结果不同。