海洋沉積物中粘土礦物和碳酸鹽的硼的含量和同位素組成的研究為闡明硼在海洋環(huán)境中的地球化學循環(huán)奠定了基礎。但目前的研究方法在進行實際沉積物樣品研究時很難將兩者區(qū)分開,這種由碳酸鹽沉積相硼和粘土礦物吸附相硼所反映的綜合信息與它們各自所反映的信息是否一致將受到質(zhì)疑。為確定粘土礦物和碳酸鈣中硼信息是否一致,本文在同一母液中同時進行了相互獨立的無機碳酸鈣沉積和粘土礦物吸附實驗,比較了兩者之間的差異,同時探究了母液硼濃度、溫度和pH值對硼摻入碳酸鈣和粘土礦物行為的影響。通過酸溶法提取粘土礦物和碳酸鈣中的硼,并用硼特效樹脂以及陰陽離子混合樹脂進行硼的分離、純化,用Triton熱電離固體同位素質(zhì)譜儀進行硼同位素組成測定。硼濃度實驗結(jié)果表明,粘土礦物和碳酸鈣硼含量均隨母液硼濃度增加而增加,當母液硼濃度由21.82ppm增加到148.84ppm時,粘土礦物混合物硼含量由20.14ppm增加到107.91ppm,而碳酸鈣硼含量則由115.76ppm增加到510.77ppm。同一硼濃度母液中,碳酸鈣硼含量明顯高于粘土礦物,碳酸鈣的硼含量約為粘土礦物的5倍。粘土礦物和碳酸鈣的硼同位素組成均不隨母液硼濃度改變而改變,但碳酸鈣硼同位素組成(-27.08～-27.99)要明顯高于粘土礦物混合物(-35.00～-35.47),表明摻入碳酸鈣中的B(OH)3分數(shù)大于粘土礦物。溫度實驗結(jié)果表明,碳酸鈣的硼含量隨母液溫度升高而降低,當母液溫度由10℃增加到33℃時,碳酸鈣硼含量由54.75ppm降低到40.09ppm。而母液溫度對粘土礦物的硼含量影響則很小,粘土礦物混合物的硼含量變化范圍為10.69ppm～12.36ppm。同一溫度母液中,碳酸鈣硼含量明顯高于粘土礦物。碳酸鈣的硼同位素組成隨母液溫度升高而降低,由10℃的-29.29降低到33℃的-31.38,表明高溫會抑制B(OH)3摻入碳酸鈣。粘土礦物的硼同位素組成則隨溫度升高而升高,粘土礦物混合物的硼同位素組成由-34.36增加到-32.20,則可能是由于溫度影響了母液中B(OH)3和B(OH)4-間的硼同位素分餾造成的。同一溫度母液中,碳酸鈣的硼同位素組成高于粘土礦物,表明摻入碳酸鈣中的B(OH)3分數(shù)大于粘土礦物。pH值實驗結(jié)果表明,粘土礦物和碳酸鈣硼含量均隨母液pH增加而增加,但碳酸鈣硼含量(15.96ppm～104.76ppm)增量明顯高于粘土礦物混合物(16.61ppm～35.60ppm)。粘土礦物和碳酸鈣的硼同位素組成均隨母液pH增加而增加,盡管兩者差距并不明顯,但碳酸鈣的硼同位素組成(-30.67～-23.80)依然高于粘土礦物混合物(-32.35～-25.26)。由此可見,粘土礦物吸附相與碳酸鈣沉積相中的硼行為存在差異,它們的綜合硼信息不能反映真實的環(huán)境信息。本研究結(jié)果為在利用沉積物中硼同位素進行古氣候和古環(huán)境研究是否需要進行沉積相硼和吸附相硼的分別提取提供科學依據(jù)。
【學位單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P736.4
【部分圖文】：

圖１－１粘土礦物晶格的兩種基本結(jié)構(gòu)單元和結(jié)構(gòu)層??（ａ＞硅氣四面體及其四面體層；（ｂ＞鋁氫氧八面體及其八面體層Ｗ??Ｆｉｇｕｒｅ?１－?ｌＴｗｏ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｕｎｉｔｓ?ａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｌａｙｅｒｓ?ｏｆ?ｃｌａｙ?ｍｉｎｅｒａｌ?ｌａｔｔｉｃｅｓ??（ａ）?Ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｘｙ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ?ｌａｙｅｒ；?（ｂ）?Ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ?ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ?ａｎｄ?ｉｔｓ?Ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ?ｌａｙｅｒ??ｎＨ２０?（ｇ）?？?｜?｜??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??圖丨－２粘土礦物構(gòu)造單元示意圖??（ａ）蒙脫石；（ｂ）伊利石；（ｃ）高嶺石１８１??Ｆｉｇｕｒｅ?ｌ－２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｅｃｔｏｎｉｃ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｃｌａｙ?ｍｉｎｅｒａｌｓ??（ａ）Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ?；?（ｂ）?Ｉｌｌｉｔｅ；?（ｃ）Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ??１．２．２粘土礦物在氣候環(huán)境變化研究中的應用??現(xiàn)如今，粘土礦物的應用非常廣泛，除了傳統(tǒng)的礦物、建材等領域外，粘土礦物的研宂??

標準與技術研宂所（ＮＩＳＴ）提供的ＳＲＭ９５１?（硼酸），其推薦的ｎＢ／１ＧＢ比值為４．０４３６２?土??０．００１３７１＾。由于硼的兩種同位素之間質(zhì)量差異較大，而且化學性質(zhì)比較活潑，因此在不同的??地質(zhì)環(huán)境下，硼具有不同的同位素組成（見圖１－３）?［５５】。因此，硼同位素可以作為一種示??蹤劑用于解決一些地球、地質(zhì)科學以及環(huán)境科學等方面的問題。海水是地表硼的主要匯集地，??其硼濃度約為４．５ｍｇ／Ｌ，?＜５＂Ｂ值為３９．５±１．０％〇，海水中硼主要以Ｂ（ＯＨ）３和Ｂ（ＯＨ）４－的形式存??在。在海洋中由于海洋沉積物優(yōu)先吸附富集１（）Ｂ的Ｂ（ＯＨＶ，使得海洋中的硼存在較大的同位??素分餾，從而使海水具有較高的＜５＂Ｂ值。??Ｉ?中國黃土?丨??地面地熱流體￣?｜??海底地熱流體??—：?——??電氣石??￣－＝＝Ｔ?花崗巖???１??三■?■?玄武巖??Ｔ?＿＿■■第四紀海洋碳疲＠??＝３＂＾現(xiàn)代海洋碳酸＾?｜??治）Ｔ：沉彳：丨心?—；??＿?＿?■?非海相蒸發(fā)硼酸鹽??海相蒸發(fā)硼酸鹽｜??中國鹽湖??澳大利亞現(xiàn)代鹽湖?＿一?????死海???雨水??＝＿＝??????地下水?＿??－一??海水￣＾??■?１１

??＾?調(diào)節(jié)池??？調(diào)節(jié)池?］??沉積池??圖２－２實驗裝置原理簡圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ??２．３無鎂人工海水配制與粘土礦物預處理??人工合成海水按照美國材料檢驗學會（ＡＳＴＭ）提供的美國國家標準“Ｓｔａｎｄａｒｄ?Ｐｒａｃｔｉｃｅ?ｆｏｒ??ｔｈｅ?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆＳｕｂｓｔｉｔｕｔｅ?Ｏｃｅａｎ?Ｗａｔｅｒ”（Ｄ１１４１）的方法進行配制丨ＩＭＵ?為了防止在高?ｐＨ?值??下形成Ｍｇ（ＯＨ）２沉淀而富集ｎＢｌ９７］，配制過程中不加鎂鹽。人工海水中的硼和鈣的濃度大約??是天然海水的５倍，以便在樣品中有足夠數(shù)量的硼進行分析。無鎂人工海水組成見表２－３。??將粘土礦物用１Ｍ的平衡后ＨＣ１浸泡，直到粘土礦物中幾乎所有的硼都被去除千凈（約??４８小時ｈ然后用去硼水（硼濃度小于０．４ｎｇ／ｍｌ）反復漂洗并在低溫下千燥（６０±０．５°Ｃ）。??－１２－??
【參考文獻】

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本文編號：2865369