碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法研究——以白云鄂博矿床赋矿白云岩为例.pdf

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1、2013年2月岩矿测试Vol_32．No．1February2013R0CKANDMINERALANALYSIS28—33文章编号：0254—5357(2013)01—0028—06碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法研究——以白云鄂博矿床赋矿白云岩为例孙剑，朱祥坤，陈岳龙(1．大陆构造与动力学国家重点实验室，国土资源部同位素地质重点实验室，中国地质科学院地质研究所，北京100037；2．中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083)摘要：碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法包括稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法，已应用于一般地质样品。但是对于白云鄂博矿床这类矿物组成复杂的特

2、殊样品，这两种方法能否适用仍需要进一步研究。本文在常温下对白云石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、钠闪石和黑云母等白云鄂博矿床中常见的含铁矿物进行稀盐酸(0．5～1mol／L盐酸)溶解条件实验。结果显示，稀盐酸在短时间内(约3h)能够有效地溶解碳酸盐矿物中的铁，而铁氧化物、硫化物、硅酸盐矿物的铁溶解率基本都<1％。实验选取典型的白云鄂博矿床赋矿白云岩，对比了稀盐酸溶解法、稀醋酸溶解法与分离白云石单矿物进行全部溶解所获得的铁同位素组成：赋矿白云岩E一16的Fe值分别为一0．69％。、一0．62％。、一0．69‰；赋矿白云岩E一26的6Fe值分别为一0．19％e、一0．18％e、一0．12‰，三

3、种方法在误差(不确定度)范围内结果一致。此外，稀醋酸对碳酸盐的部分溶解过程中没有观察到明显的铁同位素分馏现象，表明稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法都能用于提取白云鄂博矿床样品碳酸盐矿物的铁同位素信息。本研究对于碳酸盐矿物的选择性提取技术在地质上的应用具有借鉴和指导意义。关键词：白云鄂博矿床；白云岩；碳酸盐矿物；稀盐酸溶解；稀醋酸溶解；铁同位素中图分类号：P578．6；0652．4；O614．81l文献标识码：AFe同位素分馏受不同矿物中Fe的价态分布控碳酸盐矿物Fe同位素测试的选择性溶解方法制，因此研究不同矿物中Fe同位素的组成具有重要需要确保：①溶剂能将大部分碳酸盐矿物的Fe溶意义。而碳

4、酸盐矿物的Fe同位素组成在地质、地球解，同时不会溶解出过多其他矿物的Fe；②如果碳化学、古环境等研究领域中的应用尤其广泛¨J。酸盐矿物无法被全部溶解，在部分溶解过程中Fe同例如，沉积碳酸盐岩中的碳酸盐部分是海水信息的位素不发生分馏。目前，碳酸盐矿物Fe同位素测试有效载体，通过Fe同位素研究可以反映海水中Fe的选择性溶解方法是主要有两种：稀盐酸溶解法和的主要来源以及示踪海洋环境¨J。然而，由于许多稀醋酸溶解法。前者使用0．5～1mol／L盐酸在常地质样品的矿物组成复杂，矿物颗粒非常细小，尤其温下对样品进行溶解，溶解时间一般在几小时；是碳酸盐矿物中有时还有其他含铁矿物的包裹体，后者使用约

5、10％的醋酸在常温下对样品进行溶解，难以进行碳酸盐单矿物的分离挑选。因此有必要利溶解时间一般为24—48h¨。研究表明，稀盐酸用选择性溶解的方法提取碳酸盐矿物的Fe同位素溶解法所用时问短，相对更加简便实用，并且盐酸是信息。一种无机酸，对矿物的部分溶解过程中不发生Fe同收稿日期：2012—09—12；接受日期：2012—11—06基金项目：国家自然科学基金项目(40973037)；国土资源公益性行业科研专项经费项目(200911043—14)作者简介：孙剑，博士研究生，地球化学专业。E—mail：suoiantc@163．corn。通讯作者：朱祥坤，研究员，主要从事同位素地球化学研究。

6、E—mail：xiangkun@cags．ac．cn。一28—第1期孙剑，等：碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法研究——以白云鄂博矿床赋矿白云岩为例第32卷位素的分馏J。但是稀盐酸的酸性相对较强，在国Elga公司)纯化，电阻率18．2MQ·cm。溶解碳酸盐矿物的同时是否会溶解出过多的非碳酸醋酸、盐酸、硝酸、氢氟酸：均为优级纯试剂，盐矿物需要进一步检验。对于稀醋酸溶解法，由于再用DST一1000亚沸蒸馏装置双瓶亚沸蒸馏器稀醋酸是弱酸，对碳酸盐矿物进行选择性溶解时一(美国Savillex公司)纯化备用。般不会破坏铁氧化物、黏土等其他矿物的晶体结构，过氧化氢(35％，美国AlfaAes

7、ar公司)。可以获得较纯的碳酸盐信息¨。但是稀醋酸通常IRMM一014：铁同位素标准物质(铁丝，欧盟参无法完全溶解碳酸盐矿物，且作为一种有机酸，稀醋考物质及测量研究所IRMM制备)。酸对矿物的部分溶解有可能会造成Fe同位素分CAGS—Fe：实验室内部标准溶液(GSB单元素馏，该方法的可行性受到一些学者的质标准溶液，北京钢铁研究总院制备)。疑I4J。因此有必要开展详细的研究，进行综合对实验所需的器皿为聚四氟乙烯材质。器皿经过比。严格的清洗，清洗方法如下：将器