方解石-白云石混合物碳、氧同位素組成的Gasbench-IRMS選擇性酸提取法研究

韓 娟，劉漢彬，金貴善，張建鋒，李軍杰，張 佳，石 曉

(核工業北京地質研究院，北京 100029)

碳酸鹽礦物在自然界中分布廣泛，主要為外生成因，可形成大面積的沉積地層，對該類碳酸鹽碳、氧同位素組成的研究可用于沉積相的判斷[1-4]、古水溫及鹽度的推斷[5-7]、地層劃分[8]；其次為內生成因，分布常與深斷裂有關，分析此類碳酸鹽碳、氧同位素組成可以示蹤流體來源[9-11]、反映成礦流體的熱力學演化[12-13]。砂巖中碳酸鹽常以膠結物形式存在，方解石、白云石經常交叉伴生，采用物理方法很難分離，可行的方法是制成薄片后采用微區原位技術[14]測試其同位素組成。微區原位技術存在測試精密度差的缺點，較為成熟的方法是化學分離法，該方法根據不同碳酸鹽礦物與100%磷酸在不同溫度下完全反應的時間差，采用選擇性酸抽提法[15-24]，實現同一樣品中不同碳酸鹽礦物碳、氧同位素組成的分析。

影響方解石、白云石與磷酸反應速率的因素主要為粒度和反應溫度。對于粒度約為75 μm[15,17,19]的方解石與白云石混合物樣品，25 ℃時與100%磷酸反應，反應1 h或者2 h生成的CO2代表方解石的碳、氧同位素組成，4 h方解石反應完全，反應4～72 h生成的CO2代表白云石的碳、氧同位素組成；而在50 ℃時，24～28 h白云石反應完全。一般認為，反應溫度25 ℃時，粒度越小，方解石與100%磷酸反應越迅速；5～44 μm[16,20]的方解石、白云石混合物樣品，反應1 h生成的CO2代表方解石的碳、氧同位素組成，反應1～3 h生成的CO2代表方解石與白云石共同產生的CO2，3 h后至反應完全生成的CO2代表白云石的碳、氧同位素組成；……