硼掺入Mg(OH)2过程中的硼同位素分馏

作     者：肖军 肖应凯 刘丛强 赵志琦 贺茂勇 梁重山 

作者机构：中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源与化学重点实验室西宁810008 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2009年第54卷第16期

页      面：2363-2371页

核心收录：

学科分类：070702[理学-海洋化学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:40573013,40776071) 中国科学院海外合作伙伴计划资助项目 

主　　题：硼 同位素分馏 掺入 Mg(OH)2 

摘      要：为确定B掺入Mg(OH)2时的形式及掺入过程中硼同位素组成的变化,进行了不同设定pH(pH设定)的人工合成无Mg海水中B掺入Mg(OH)2的实验.结果表明,B掺入Mg(OH)2非常迅速,4h能达到平衡,平衡后Mg(OH)2中B浓度[B]固和固相与溶液相间的分配系数Kd随pH设定的升高而降低.而且最高的[B]固和Kd均远高于B被金属氧化物或黏土矿物吸附时的对应值,表明B具有很强的掺入Mg(OH)2的能力.平衡时溶液相的δ11B液f均低于原始溶液的δ11B液i,计算的Mg(OH)2与平衡溶液间的硼同位素分馏系数α固-液变化范围为1.0186～1.0220,平均值为1.0203.这充分表明,B掺入Mg(OH)2时11B优先进入固相,这是B(OH)3优先掺入的结果.B(OH)3与Mg(OH)2间的沉积反应是B(OH)3掺入的直接原因.B(OH)3与Mg(OH)2间的沉积反应和B(OH)4-在Mg(OH)2上吸附可能同时存在,并以沉积反应为主,它们决定了B掺入Mg(OH)2时硼同位素特征.与B只以B(OH)4-形式掺入生物碳酸盐不同,B以B(OH)3和B(OH)4-两种形式同时掺入Mg(OH)2,并以B(OH)3优先掺入为主,pH设定越低掺入的B(OH)3比例越高.由于Mg(OH)2普遍存在于石珊瑚中,这将严重影响珊瑚的硼同位素组成δ11B与海水pH的定量对应关系,因此会给δ11B作为古海水pH的代用指标带来极大的不确定性.