铁同位素何永胜ppt课件.ppt

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1、铁同位素地球化学,何永胜2014.7.21,主要内容,铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,铁同位素体系简介,1.1 Fe元素,铁，第八族原子序数：26质量数：56,铁同位素体系简介,1.1 Fe元素,高丰度地核：铁、镍合金地幔：Si、O、Mg、Fe地壳：丰度第四,铁同位素体系简介,1.1 Fe元素,变价元素：+3：铁氧化物等+2：橄榄石等0：铁合金等,Wikipedia,Poulton and Canfield,Elements,2011,

2、铁同位素体系简介,生命元素：,1.1 Fe元素,血红蛋白,微生物作用,异化还原,生物氧化,Wikipedia,Taylor and Konhauser,Elments,2011,铁同位素体系简介,1.1 Fe元素,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,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数百篇一流期刊文献:包括近10篇分析方法文献,1.1 Fe元素,铁同位素体系简介,1.1 Fe元素,铁同位素体系简介,铁同位素体系简介,Fe有四个稳定同位素：

3、54Fe，56Fe，57Fe，58Fe,标准：IRMM-014，欧洲标准局平均火成岩，Beard et al.,2003Average igneous rocks by IRMM-014:0.09 per mil,1.2 铁同位素及组成表达方式,1.3 Fe同位素平衡分馏的一般规律,Fe的价态物相晶格、基团结构、化学键类型e.g.,Johnson et al.,2002;Heimann et al.,CG,2008,铁同位素体系及分析技术简介,显著铁同位素分馏与价态变化有关,1.4 各种地质储库的铁同位素组成,铁同位素体系简介,平均球粒陨石的56Fe在0附近上地幔的平均组成和球粒陨石相近火成岩

4、和大陆地壳的铁同位素组成比上地幔略重水体可溶铁一般具有轻铁同位素组成碎屑沉积物的铁同位素组成和火成岩相近化学沉积物具有高度变化的铁同位素组成,Dauphas et al.,EPSL,2009,Schoenberg,EPSL,2006,-0.0150.020(2SE),-0.0160.045(2SE),地球,铁同位素体系简介,橄榄岩包体/造山带橄榄岩56Fe0.02 at Mg#=89.4 Weyer and Inov,EPSL,2007,上地幔,深海橄榄岩Mean 56Fe0.01Craddock et al.,EPSL,2007,铁同位素体系简介,MORB具有均一的铁同位素组成，56Fe0.

5、105OIB，Mean 56Fe0.121目前分析精度下相对不均一Teng et al.,GCA,2013,洋中脊和洋岛玄武岩（MORB&OIB）,铁同位素体系简介,岛弧玄武岩具有比MORB和OIB轻的铁同位素组成,岛弧玄武岩,Dauphas et al.,EPSL,2009,铁同位素体系简介,下地壳的铁同位素组成不均一，Mean LCC 56Fe 0.05 He et al.,unpublished,大陆下地壳,铁同位素体系简介,大陆上地壳,上地壳的56Fe 0.11,e.g.,Poitrasson et al.,2004;Poitrasson and Freydier,2005;Weyer

6、 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,铁同位素体系简介,碎屑沉积物相对火成岩没有发生较大分馏,56Fe by IRMM014,Ferh et al.,2008;Severman et al.,2006;Staubwasser,2006,Beard et al.,2003,河流水，海底热液，低温

7、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,Johnson et al.,Annual review,2008,河水、海水、热液、地下水,铁同位素体系简介,Anbar et al.,Annual review,2007,De Jong et al.,2007;John and Adkins,2010;Lacan et al.,2008,2010;Radic et al.,2011,现代海洋,铁同位素体系简介,Iron Formation,Planavsky et al.,GCA,2012,黄铁矿,碳酸盐,化学沉积岩或沉积岩中化学沉淀组分具有高度分异的铁同位素组成,Craddoc

8、k et al.,EPSL,2011,主要内容,铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,自然样品中的铁同位素分馏有限，例如：高温岩浆过程的铁同位素分馏尺度56Fe0.3；应用研究需要高精确度的分析方法 目前国际上多个实验室均可进行铁同位素高精度分析，56Fe日常分析精度优于0.03 例如：University of Chicago,University of Adelaide,University of Wellington,Universit

9、y of Oxford,Durham University,Australian National University,ETH-Zentrum,CUGB,铁同位素分析技术要点,溶样,化学分离目的：在不引入人为偏差的情况下，溶解样品、提纯分离目标元素的纯溶液可能引起人为偏差的因素：实验室本底（来自环境、试剂的目标元素）不完全溶样化学分离回收率不足残余基质元素,铁同位素分析技术要点,2.1 化学流程,不完全溶样溶液和残余固体间可能存在显著分馏难溶矿物和其他矿物间可能有较大的同位素差异，例如：石榴子石的56Fe比单斜辉石系统低0.3 此时，溶液的同位素组成不等同于样品,铁同位素分析技术要点,2.1

10、 化学流程,Chapman et al.,GCA,2009,Beard et al.,GCA,2004,化学分离回收率不足 实验证明，在阴离子交换树脂中淋洗Fe时，会产生56Fe7.0的分馏因此，在化学分离过程中，回收率不足时，分析结果会明显偏离真值,铁同位素分析技术要点,2.1 化学流程,Anbar et al.,Science,2000,检查溶样情况空白：10 ngug样品回收率99.8%，平均值为:99.950.13%(2SD,n=5),After Dauphas et al.,2004;2009,He et al.,GGR,in Revision,铁同位素体系及分析技术简介,2.1 化

11、学流程CUGB,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提高质量分辨率Neptune,HR Nu instrumentWeyer et al.,2003;Millet et al.,20123%per amu的仪器分馏校正SSB+(Cu or Ni-doping,Double spike),铁同位素分析技术要点,2.2 质谱分析,高分辨+SSBC

12、UGB,Neptune Plus CUGB,MR,0.005质量数范围内可获得精确的数据,分析方法简介：基团干扰消除,理论斜率：平衡分馏，1.475动力学分馏，1.488Young et al.,2002,分析方法简介：仪器分馏校正,影响仪器分馏的因素：基质元素溶液的浓度介质，酸度等等e.g.,Belshaw and Zhu et al.,2000;Schoenberg and Blanckenburg,2005;Dauphas et al.,2009,基质元素效应,基质元素/Fe 0.1时，对仪器分馏影响不明显为保证基质元素完全分离，两次过柱,浓度匹配,MR,HR消除含Ar基团干扰Onlin

13、e peak zero correction,酸度匹配,酸度越大，得到的结果越偏重酸度差别大时，非质量分馏用同一批酸配空白、样品、标样溶液Dauphas et al.,2009,实际岩石标样（BHVO-2）,标样数据对比,Data from 10 of 11 labs are perfectly consistent,休息Question?,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,高丰度:太阳系起源；行星形成与演化变价元素:岩浆过程中的氧逸度计表生过程氧逸度变化,制约Fe循环模式、海洋/大气氧含量变化生命元素:古生物化学活动遗迹Fe矿：成矿过程与机制 王跃老师报告,Fe同位素的研究现状,主要内容,

14、铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,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地球和月球样品、Angrite具有显著重的铁同位素组成,大碰撞 VS 核幔分异,Poitrasson，2004，2009,Polyakov,et al.,2009,行星间铁同位素差异,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

15、富集轻铁同位素,2000oC,CMB0.130.053 Polyakov,et al.,2009,行星间铁同位素差异,岩浆过程,橄榄岩包体/造山带橄榄岩56Fe0.02 at Mg#=89.4 Weyer and Inov,EPSL,2007,深海橄榄岩Mean 56Fe0.01Craddock et al.,EPSL,2007,行星间铁同位素差异,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,主要内容,铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素

16、响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,基性岩相对上地幔略重0.1左右地幔橄榄岩的56Fe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,岩浆体系铁同位素分馏,Weyer and Inov,EPSL,2007;Teng et al.,GCA,2013,4.1部分熔融：地幔,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+富集重铁同位素熔体相对残留相和源区富集重铁同位素,岩浆体系铁同位素分馏,4.1部分熔融：地幔,Weyer and Inov,EPSL,2007Dauphas et al.,EPSL,2009,混

17、合岩中的淡色体比暗色体的铁同位素组成系统偏重，表明地壳物质部分熔融过程中也可能发生显著的铁同位素分馏,4.1部分熔融：壳内,Telus et al.,GCA,2013,岩浆体系铁同位素分馏,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Teng et al.,2008;2011,Teng et al.,2008,4.2 岩浆分异,岩浆体系铁同位素分馏,堆晶分离结晶,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,斜方辉石等,磁铁矿,4.2 岩浆分异

18、,斜方辉石等,磁铁矿,岩浆体系铁同位素分馏,Sossi et al.,CMP,2012,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.,2013,4.2 岩浆分异,岩浆体系铁同位素分馏,4.

19、2 岩浆分异,Heimann et al.,CG,2008,56FeBulk mineral-melt 0.030.07，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,岩浆体系铁同位素分馏,4.2 岩浆分异,Schussler et al.,CG,2009,锂（流体活动性强）同位素没有发生显著分馏 非流体出溶,From Iceland,岩浆体系铁同位素分馏,4.2 岩浆分异,Telus et al.,GCA,2012,锌（流体活动性强）同位素没有发生显著分馏 非流体出溶,岩浆体系铁同位素分馏,56Feol-cpx=-0.100.12%56Feol-opx=-0.050.11%

20、(2SD,n=18)Huang et al.,GCA,2011,4.3 矿物间平衡分馏,岩浆体系铁同位素分馏,赤铁矿、磁铁矿、黑云母角闪石单斜辉石、斜方辉石、橄榄石、石榴子石(次序：由重到轻),Beard et al.,2004,Heimann et al.,2008；Sossi et al.,2012,岩浆体系铁同位素分馏,4.3 矿物间平衡分馏,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 Dauphas et al.,GCA,2010,4.4矿物熔体间非平衡分馏,岩浆体系铁同位素分馏,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

21、 al.,EPSL,2011,4.4矿物熔体间非平衡分馏,岩浆体系铁同位素分馏,Weyer et al.,CG,2012,岩浆体系铁同位素分馏,橄榄石-熔体间分馏受橄榄石同位素组成的控制锂同位素在岩浆过程中不分馏，反映橄榄石斑晶的同位素变化可能是扩散的结果,Schussler et al.,CG,2009,磁铁矿一般比全岩重火山岩斑晶磁铁矿与全岩几乎无分馏,Heimann et al.,2008;Millet et al.,2012;Sossi et al.,2012;Telus et al.,2012,4.5 矿物与熔体间平衡分馏,Weyer et al.,CG,2012,4.5 矿物与熔体

22、间平衡分馏,岩浆体系铁同位素分馏,锂同位素显著分馏的橄榄石与熔体间Li含量不符合平衡分配，存在浓度梯度。含过量Li的橄榄石，具有轻的Li同位素，符合Li从熔体向橄榄石扩散的趋势锂同位素处于平衡分馏状态的橄榄石斑晶和熔体间的铁同位素分馏系数为-0.1，橄榄石相对熔体富集轻铁同位素,主要内容,铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,现代表生体系的铁同位素研究,常见分馏系数风化水圈沉积/沉淀作用成岩作用,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,Johns

23、on et al.,2002,2005;Weltch et al.,2003;Wiesli et al.,2004;Beard and Johnson,2004;Balci et al.,2006;Dauphas and Rouxel,2006,Fe2+(aq),Fe3+(aq),2.83.0,Fe2O3,-0.14(E),-0.1-0.8(K),-0.4-1.7(B),-0.9-0.2(K),FeS,FeS4,0.32(E),-1.20.32(K),FeCO3,-0.48(E),-2.1(K),5.1 常见分馏系数,现代表生体系的铁同位素研究,优先富集轻同位素,优先富集重同位素,PH=7，常

24、温,水溶液为例,Fe3+：2.097e-11 g/g,0.374 nM 现今海水的溶解Fe含量：0.011 nM量级（Radic,EPSL,2011）Fe2+:5.255e-7 g/g,9.38 uMFeSm:uM级（Rickard and Luther,Chem.Rev.,2007）,溶解行为,现代表生体系的铁同位素研究,5.2 风化,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,Chapman et al.,GCA,2009,酸淋洗试验,5.2 风化,The Nsimi lateritic profiles,South Cameroon,Po

25、itrasson et al.,CG,2008,现代表生体系的铁同位素研究,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,5.2 风化,Poitrasson et al.,CG,2008,现代表生体系的铁同位素研究,整个剖面的铁含量有巨大的变化，然而全岩铁同位素组成在分析误差范围内和平均大陆地壳一致解释：整个剖面以三价铁为主，溶解度有限，同位素分馏有限,风化,NW,Germany,SW,Germany,Wiederhold et al.,GCA,2007,灰土,雏形土,Dark Organic surface layer,Gray

26、 depleted Eluvial horizon,Enriched illuvial B hor.,Fe,Al,灰土一般形成于酸性基岩（石英砂岩、花岗岩等）、冷+潮湿、针叶林条件下，有机酸性物质向下淋滤（Fe、Al）形成剖面排水良好，干体系，氧化条件灰土基岩：砂沉积物，砂岩；雏形土基岩：火山岩,PH4,PH5.55.9,现代表生体系的铁同位素研究,灰土：残积层(E)铁含量最低，淀积层(Bh,Bs)富集铁；淀积层(Bh,Bs)的铁同位素相对基层显著偏轻。铁富集的峰值位置为Bs,最轻的铁同位素组成出现于Bh，反映有机络合物富轻铁。雏形土：铁含量和同位素组成均无变化,风化,Wiederhold e

27、t al.,GCA,2007,现代表生体系的铁同位素研究,铁组分：0.5 M HCl（室温，24 h）无定形铁1M NH2OH-HCl+1M HCl(90,4h)氧化物残渣单个土壤样品内不同库间的铁同位素存在显著分馏(57Fe=3)Bh层负57Fe的峰值反映轻铁富集和有机质富集间的关系无定形铁相对于硅酸盐富轻铁，风化过程释放轻铁,风化,Wiederhold et al.,GCA,2007,现代表生体系的铁同位素研究,风化,Poitrasson et al.,CG,2008,菲律宾,苏里高,喀麦隆,喀麦隆和菲律宾风化剖面都贫有机质，风化产物以Fe3+为主，反映氧化条件下，无生物作用参与时风化导致

28、的全岩铁同位素分馏有限轻铁同位素组成土壤富含有机质；大的同位素分馏也可发生于还原条件下的化学风化；有生物参与或还原条件时，风化可以导致显著的铁同位素分馏,现代表生体系的铁同位素研究,5.3 水圈,Fantle and DePalo,2004,低铁含量河水（可溶铁端元）总体上同位素组成偏轻,现代表生体系的铁同位素研究,河水颗粒物,Bergquist and Boyle,EPSL,2006Pinheiro et al.,JSAES,2013,虽然单个河流携带的颗粒物铁同位素组成有差异，但流域上总体携带的颗粒物铁同位素组成和平均陆壳相近,现代表生体系的铁同位素研究,Negro river:黑水河 流

29、经雨林盆地，有机质高,Negro,dis.Fe,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,Johnson et al.,Annual review,2008,热液、地下水,De Jong et al.,2007;John and Adkins,2010;Lacan et al.,2008,2010;Radic et al.,2011,现代海洋,5.4 沉积,56Fe by IRMM014,碎屑沉积物相对火成岩没有发生较大分馏;总体上，全岩尺度风化残留物的分馏不显著,Beard et al.,2003;Fantle and Depalo,2004,现代表生体系的铁

30、同位素研究,化学沉积，亚铁溶液连续氧化（平衡分馏）,平衡分馏水铁矿与溶液始终平衡瑞利分馏水铁矿一旦结晶，立即离开体系,现代表生体系的铁同位素研究,沉淀水铁矿,残余溶液,海底热液，低温热泉，地下水部分氧化时，随着富重铁同位素的氧化物沉淀，残余水体Fe含量越低，同位素组成越轻,Johnson et al.,Annual review,2008,实例1：热液、地下水,现代表生体系的铁同位素研究,砂岩中的铁氧化物结核记录了热液沉淀氧化物铁同位素从重到轻的演化序列，指示了流体运移的方向,Busigny and Dauphas,EPSL,2007,实例2：美国犹他州砂岩,5.5 成岩作用(diagenes

31、is),现代表生体系的铁同位素研究,Planavsky et al.,GCA,2012,概念:沉积物在它初始沉淀以后、岩化以后，经历的任何还没达到变质作用程度的化学、物理和生物的改变（不包括地表风化）利用铁同位素研究海洋-大气的氧化还原条件是通过沉积岩进行的,样品：沿北太平洋California海岸(Monterey Bay,Santa Barbara Basin)Santa Barbara Basin，California，水深498m，高生产力，富有机质，有区域最低的海底水O2浓度Fe同位素：Feporewater，Fepyrite，FetotalFe0.5N HCl:无定形Fe(3)氧化

32、物，FeS,non-S Fe(2),粘土矿物FeHR=Feaq+Fe(2)HCl+Fe(3)HCl+Fepy+Femagnetite,5.5 成岩作用,现代表生体系的铁同位素研究,Severmann et al.,GCA,2006,5.5 早期成岩作用,现代表生体系的铁同位素研究,Severmann et al.,GCA,2006,总Fe的同位素组成和火成岩一致，活性Fe的同位素组成总体偏负，残余Fe略重,Severmann et al.,GCA,2006:,总Fe的同位素组成和火成岩一致，活性Fe的同位素组成总体偏负，残余Fe略重，各个活性铁组分有非常大的铁同位素分馏这些铁氧化物、黄铁矿能记

33、录海水的信息吗？,Severmann et al.,GCA,2006,FeHCl中组分的Fe同位素,FeS比黄铁矿显著重，FeSPy有分馏水铁矿具有异常负的Fe同位素，指示非海水直接沉淀，多次循环,HCl,Severmann et al.,GCA,2006:,休息Question?,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,主要内容,铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,氧化的海洋：（定量）铁氧化物缺氧的海洋：假设海水56Fe-0.2 O2输入：铁

34、氧化物HS-输入：硫化物,原理,大气氧含量演化与铁同位素响应,太古代BIF，贫氧海洋,Li et al.,GCA,2013,澳大利亚西北部 Duffer formation沉积时代：3.46 Ga,大气氧含量演化与铁同位素响应,太古代BIF，贫氧海洋,Li et al.,GCA,2013,56Fe从1.532.63，显著重于其他时代的BIF,大气氧含量演化与铁同位素响应,太古代BIF，贫氧海洋,Li et al.,GCA,2013,大气氧含量演化与铁同位素响应,太古代BIF，贫氧海洋,Li et al.,GCA,2013,这些BIF形成于低比例氧化，反映当时的海水透光层还存在大量过剩的Fe2+

35、，水体含氧量很低。经估算，可能仅为现今透光层海水氧含量的0.0003%,大气氧含量演化与铁同位素响应,部分硫化海洋,火成岩，海底热液,结晶Fe氧化物，水体变轻,Rouxel et al.,Science,2005,元古代海洋,结晶黄铁矿，水体变重,大气氧含量演化与铁同位素响应,主要内容,铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,Iron isotope biosignatures?Beard et al.,Science,1999,火成岩：(56

36、Fe=0.0+/-0.3)Sediments:(+0.9-1.6)Fe还原菌可以产生1.3的分馏Fe同位素可以示踪生物作用,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,古老生命活动遗迹,Anbar et al.,Science,2000,生物氧化过程：Fe3+-Fe2+2.9 和无机过程测定的分馏系数无差别,Balci et al.,GCA,2006Welch et al.,GCA,2003Johnson et al.,EPSL,2002,Fe，C，S同位素协变？Johnson et al.,Ann Rev,2008,沉积物中干酪根C同位素的负值越大，S的质量相关分馏开始增大，S的非质量分馏越明显，F

37、e同位素的分馏也越大Johnson et al.,2008,Fe同位素与C，S同位素协变,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,古老生命活动遗迹,Heimann and Johnson,2010,The 2.5 Ga Kuruman and Gamohaan BIFs,South Africa,IF中碳酸盐的Fe-C同位素,与推测海水直接沉淀物的预测值相比较：贫Fe碳酸盐同位素组成相近富Fe碳酸盐富集重Fe，轻CFe(3)氧化物近乎完全的生物还原，伴随生物C转化的CO2，形成碳酸盐Heimann and Johnson,2010,高放射成因Sr同位素支持早期成岩作用中的生物活化,非传统稳定同位素

38、:铁同位素地球化学,古老生命活动遗迹,Johnson et al.,Geology,2013,Craddock and Dauphas,EPSL,2011,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,古老生命活动遗迹,太古代早期存在微生物作用,主要内容,铁同位素体系简介分析技术要点行星间铁同位素差异岩浆体系铁同位素分馏现代表生体系的铁同位素研究大气氧含量演化与铁同位素响应铁同位素示踪生命活动遗迹展望与启示,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,和其他同位素（如C,O,Sr等）可以用来还有很多问题值得深入研究（比如，矿物与熔体的分馏系数；利用铁同位素示踪大气氧水平波动等）,非传统稳定同位素:铁同位素地球化

39、学,8.1 铁同位素高温体系,岩浆过程中矿物-矿物间，矿物-熔体间的铁同位素分馏系数及分馏机理,8.2 大气-海洋-沉积物体系的氧逸度演化,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,Poulton and Canfield,Elements,2011,原理：地层样品-海水铁循环模式-海洋含氧量变化-大气研究对象：沉积岩=化学沉淀+硅酸盐碎屑（成岩作用）沉岩作用、矿物沉淀自身产生的分馏、海水的同位素梯度,总Fe的同位素组成和火成岩一致，活性Fe的同位素组成总体偏负，残余Fe略重孔隙水中56Fe的最低值出现在低Fe(2)aq，表层,Severmann et al.,GCA,2006:,C,早期成岩作用,

40、Recorder vs.contributor?,Pyrite:Fe2+(aq)+S2-FeSFeS FeS0(aq)+S2-FeS2,K,E,pyrite,Guilbaud,Science,2011,不同深度的样品 or 考虑水深变化的影响,Lake Nyos,Cameroon,Teutsch,EPLS,2009,各种现代环境的样品研究地层剖面的工作铁的物相分析和全岩、物相铁同位素的结合不同水深样品的对比研究,8.3 铁同位素示踪古老生命活动,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,Johnson et al.,Geology,2013,Craddock and Dauphas,EPSL,2011,Question?,非传统稳定同位素:铁同位素地球化学,