玄武岩化学风化过程中Sr-Nd-Hf同位素体系的变化特征及控制机理研究

本项目拟在海南岛北部选取系列代表性的新生代玄武岩风化剖面，对剖面中不同风化程度的产物进行系统的矿物学、主微量元素和化学活动性差异明显的Sr、Nd和Hf同位素组成进行分析，以此了解化学风化过程中上述同位素体系的变化特征以及控制机理，对利用这些同位素组成指示沉积物物质源区的可靠性和适用性进行评估。利用弱酸淋滤分离技术浸取上述风化产物提取REE及Hf，分别测定其强结合和弱结合态组份的Nd和Hf含量及其同位素组成，了解溶解态和颗粒态输出风化产物中Nd-Hf同位素相关情况，探讨陆壳化学风化对全球Nd-Hf同位素相关性中"海水演化线"与"陆地演化线"差异的贡献。这些研究有助于更好认识表生过程同位素体系的演变特征，对拓展同位素地球化学方法在地表物质循环和气候环境演变中的应用研究具有重要意义。

本项目对海南岛澄迈地区的一个新生代玄武岩风化剖面进行了矿物成分，主/微量元素以及传统与非传统Sr-Nd同位素的全面分析。此剖面完整的记录了从弱风化到强风化过程中的矿物，元素与同位素的变化。在弱风化剖面的底部可见原生长石矿物，过渡矿物蒙脱石和蛋白石，无石英矿物，随着风化程度的增强，长石逐渐减少，过渡矿物逐渐增加，并出现大量石英，在强风化阶段长石消失，高岭石，三水铝石等粘土类矿物增加。石英的出现说明了上层风化剖面层受到过外来物质的扰动。依照传统的元素活动性的分类，相对于原岩样品，易活动性元素K-Na-Ca-Mg随着风化程度的增强，逐渐被迁移出风化剖面；中等活动性的Si在风化初期明显被迁移出剖面，在强风化剖面的上层相对稳定，REE在不同剖面中有不同程度的富集；不活动性元素Al, Fe, HFSE以及Th等都明显富集。传统的87Sr/86Sr同位素比值随着风化程度的加强在逐渐的增高，143Nd/144Nd同位素比值在逐渐的降低，非传统的δ88Sr, δ145Nd,δ146Nd和δ148Nd均在风化过程中有明显的变化，这些同位素的分馏都与质量数的差异呈现极好的正相关性，表明了化学风化过程会对不同质量的同位素将会产生有效的分馏作用。