碳酸盐沉淀过程中Zn同位素分馏的实验研究及其应用

The concentrations and isotopic compositions of zinc (Zn) in marine carbonates vary with the precipitated conditions of seawater, which has been used to reconstruct the paleomarine environment or paleoclimate. Zn is well known to be biologically-active and plays a key role in life activity. Therefore, Zn isotopes of marine carbonates have been applied as a proxy for marine primary productivity. However, large Zn isotope variation is commonly observed in natural carbonates, for which the reason is still unclear. In order to ascertain the mechanisms and controlling factors of Zn isotope variation during carbonate precipitation, this application aims to experimentally determine the Zn isotope fractionation factor between carbonates and seawater under various controlled conditions. The results will help explain the Zn isotope variation during carbonate precipitation from seawater and thus improve the application of Zn isotopes as a tracer of primary productivity.

海洋碳酸盐岩中的微量元素含量及同位素组成会随沉积环境的变化而变化，并有效地记录当时的沉积环境，因此有望用来重建古海水和古气候环境。锌作为生命活动必需的营养元素对生命活动起着至关重要的作用，海洋碳酸盐岩的Zn同位素变化已经被用来重建古海洋的初级生产力。然而，自然碳酸盐岩的Zn同位素组成变化很大，导致其变化的原因仍不清楚，这严重制约了Zn同位素在古环境中的应用。为了查明碳酸盐从海水沉积过程中的Zn同位素分馏及其控制因素，本申请拟通过实验测定在不同的沉淀条件下碳酸盐与海水之间的Zn同位素分馏系数，从而为更好地应用Zn同位素示踪古海洋初级生产力奠定基础。

锌作为生命活动必需的营养元素对生命活动起着至关重要的作用，海洋碳酸盐岩的锌同位素变化已经被用来重建古海洋的初级生产力。然而，自然界碳酸盐岩的Zn同位素组成变化很大，导致其变化的原因仍不清楚，这严重制约了Zn同位素在古环境中的应用。本研究旨在实验测定在不同的沉淀条件下碳酸盐与海水之间的Zn同位素分馏系数，并拓展Zn同位素在古环境的应用，申请人在项目执行的三年期间，开展了系统的工作，取得了重要成果：.1. 实验测定不同沉淀条件下碳酸盐与海水之间的Zn同位素分馏系数，结果表明碳酸盐沉淀过程中沉淀相Zn同位素组成不会随着沉淀条件的变化而改变，为Zn同位素能够更好地指示古环境变化提供实验基础。相关论文正在撰写中。.2. 对沉积碳酸盐剖面开展了Zn同位素研究，建立了细致可靠的分步淋滤方法，并获得准确的碳酸盐岩Zn同位素特征。对陈家园子陡山陀组一、二段的Zn同位素研究，结合碳同位素，Zn和碳同位素的正漂指示了有机碳埋藏增加，表明此时海洋的环境有利于初级生产力的升高和有机碳的埋藏。相关论文发表在GCA上。