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组会:现代大洋的铷(Rb)循环及Rb同位素的指示意义——张兴超

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现代大洋的铷(Rb)循环及Rb同位素的指示意义——张兴超

张雅琦,Sept. 25, 2022

铷(Rb)位于元素周期表第一主族,是一个典型的亲石分散稀有碱金属元素,能为各种地质过程和物质源区提供制约在自然界中只能以+1价存在Rb也是一个强不相容元素,在地幔中丰度仅为0.6μg/g,而地壳平均丰度约为49μg/g赋存了地球上约32.7%的Rb元素。从下地壳、中地壳到上地壳,Rb的丰度依次从11μg/g65μg/g上升到84μg/g,使其具有良好的示踪潜力。Rb半凝结温度为800中度挥发性特征可以帮助我们理解相关的行星演化过程。在表生地质过程中,Rb极易溶解迁移,但又非常容易被次生黏土矿物吸附,化学风化过程的研究可以帮助我们了解表生Rb循环。

大洋中的Rb的输入主要为河流、地下水、大气,输出主要为碳酸盐自生黏土、有机物、Fe-Mn氧化物、蒸发岩、硫化物等等,高温热液系统、低温热液系统、沉积物-孔隙水可作为输入和输出。Rb通常具有较均匀的海水组成,碱金属元素受到硅酸盐矿物的显著影响。

 

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通过海水的Rb同位素分析,发现海水具有相对岩石圈偏重的RbK同位素组成,沉积物形成的低温蚀变过程至关重要。大陆风化会导致Rb残留偏重,但是目前缺乏河流的Rb同位素组成,并且热液流体组成的波动、控制因素与时间尺度不清楚。低温热液蚀变过程中,低温蚀变的洋壳表现出K/Ti的升高,以及相对海水偏轻的特征不同区域的样品存在差异,难以用温度、次生矿物等差异来解释可能与海水输入过程中,不同程度的化学扩散程度有关孔隙水与早期成岩过程整体上K含量随深度增加降低,向下的扩散影响离子交换过程自生黏土矿物形成过程可能有影响,但是只考虑扩散的影响,在快速沉积区域难以解释,应该是扩散和内部过程一起作用。

 

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沉积物的Rb同位素组成位于海水和UCC之间整体变化有限Rb含量变化是驱动Rb/Al等变化的原因水岩反应过程对Rb的移除,以及化学梯度扩散引起的动力学分馏,可能是海水Rb(K)同位素组成偏重的重要原因

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