【摘要】：B、Cl同位素因其在地球化学原产地的一致性、同位素分馏的单向性及携带信息,使其在地域或过程上显著分异,具有表征特定环境和过程指纹的特性,可作为原位或过程的标记,用于示踪物质来源、环境迁移转化规律的研究。在岩石风化和成土的过程中,容易产生B、Cl同位素分馏,不同物质、不同条件影响下会产生独特的B、Cl同位素特征值。岱崮地貌是沂蒙山地区特有的一种奇特地貌景观,岱崮地貌是经构造、沉积、风化剥蚀作用以及各种不同的内外营力相互作用形成的一种新型地貌类型。在岱崮地貌形成的漫长海相沉积过程中,在流水、风化以及重力等外力作用下,岱崮地貌地区形成了大量的沉积层。本文选择临沂市天宝山国家天然林场的沉积剖面作为研究对象,采用人工纵向挖掘,剖面深度达275 cm,采集55个土壤样品用于B、Cl同位素地球化学特征及环境意义研究。通过研究沉积层样品中B、Cl同位素组成变化、地球化学元素等指标分析,揭示岱崮地貌地区沉积剖面B、Cl同位素的地球化学特征,为进一步研究B、Cl同位素地球循环和植物体内B、Cl同位素迁移转化及其生物分馏机理提供可靠的科学依据。通过本次研究,获得了如下结果:(1)在此研究剖面中,pH与B含量之间主要表现为负相关性变化,尤其在130~245 cm处、250~275 cm处,表现更为强烈。pH与δ~(11)B之间在10~80cm、130~245 cm处,表现为负相关关系,在85~125 cm、250~275 cm处,呈现出一定的正相关关系。剖面土壤整体呈弱碱性,pH的变化范围为7.49~7.93,pH的变化影响着土壤中B元素被吸附的形态,随着pH的增大,土壤溶液中B(OH)_4~-的相对含量升高,B(OH)_3和B(OH)_4~-含量的变化,导致B同位素的分馏。(2)B元素的分布与有机质含量之间有着密切的关系,有机质与B含量之间总体上呈现出一定的正相关性,在0~75 cm、130~185 cm、190~275 cm处,其相关性表现更为明显。有机质与δ~(11)B之间也呈现出较强的正相关关系,在0~25 cm、190~275 cm处,表现出极强的相关性。在不考虑其他因素的影响下,δ~(11)B值的变化可能是由于有机质与B不同形态的螯合作用和有机质类型差异引起的的,导致B同位素分馏过程中~(11)B和~(10)B的富集量差异。(3)粘土矿物类型也影响B的吸附量,研究结果表明,蒙脱石和伊利石为吸附B元素的主要粘土矿物类型,绿泥石相对含量的增加在一定程度上也会造成B含量的增加。不同类型的粘土矿物所带电荷不同,这决定了对B(OH)_4~-吸附量的多少,同时粘土矿物表面会对B(OH)_3产生吸附作用,这从而导致了B含量随各种粘土矿物相对含量变化的变化,产生不同的B同位素分馏。在10~130 cm处,风化沉积作用较为明显,135~275 cm,风化作用较弱,其δ~(11)B的变化范围分别为-2.10‰~+1.99‰和+3.07‰~+7.78‰。(4)粒度也是造成B吸附量差异的因素之一,研究结果表明,在此剖面中,粒度组成以砂粒粉粒粘粒为主,粘粒的相对含量随深度加深呈现减小的趋势,砂粒呈现增大的趋势。粉粒相对含量的大幅升高也会造成B含量的升高。粒度是通过粒径和透水性的差异影响B的吸附以及B同位素的分馏,粒径越小,吸附性越强,粒径越小,透水性越差。(5)B含量变化范围为64.37~131.30 mg/kg,沉积剖面表层到深层,B含量呈现增大的变化趋势;δ~(11)B的变化范围为-10.02‰~+10.73‰,在5~80 cm处,δ~(11)B值以δ~(11)B0‰为主,且变化较大,在85~275 cm处,δ~(11)B0‰,B含量和δ~(11)B之间存在一定的相关关系,主要以正相关关系为主,在10~40 cm、125~245 cm和250~275 cm处,B含量与δ~(11)B之间变化一致,呈现强的正相关性;在45~125 cm处,表现为负相关关系。(6)对样品的色度、磁化率与B含量和δ~(11)B数值特征进行分析得出,亮度(L*)值变化总体呈现先减小后增大的变化趋势,红度(a*)值变化总体呈现先减小后增大的变化趋势,黄度(b*)值变化总体呈现先减小后增大的变化趋势,频率磁化率变化总体呈现先增大再减小的变化趋势。通过对比分析得出,寒冷干燥的成土过程具有频率磁化率和δ~(11)B较低的地化特征,而温暖湿润的成土过程具有频率磁化率和δ~(11)B较高的地化特征。从表层到深层,Ca、Sr、Ba、Cu、Pb和Fe含量整体上呈现增大的变化趋势,这与B含量和δ~(11)B数值整体变化特征具有一致性,δ~(11)B可以在一定程度上指示Ca、Sr、Ba含量的垂向变化特征。(7)Cl含量的变化范围为5.72 mg/kg~42.67 mg/kg,Cl含量变化总体随深度的增加呈现出先减小后增加的变化趋势。δ~(37)Cl的变化范围为-0.20‰~+4.36‰,δ~(37)Cl的变化总体上表现为增加的变化趋势。Cl含量和δ~(37)Cl之间存在的相关关系如下:5~80 cm、130~80 cm处,呈现出负相关关系,85~125 cm、235~275cm处,表现出较强的正相关性。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S153.6
【图文】：
传统稳定同位素，自然界中 B 有 19.82%和 80.18%。Cl 的同位究价值的有 3 种，分别为35Cl然界中 Cl 的两种稳定同位素为%[19]。在岩石风化和成土过程中同条件下会产生独特的 B、Cl 间存在着较大的质量差（10B 素在许多地质环境条件下会发 值变化范围为 -70.0‰[21]～+75-25]（图 1-2）。
2 自然界不同地质载体中 Cl 同位素组程中表现为不相溶元素，同时 Cl 是随水体的迁移而在湖泊、围岩发生交换和沉积作用，这着相应的地质体演化条件变化程示踪剂，在探讨海相沉积环境及其沉积环境的变迁，地壳、大环境污染等领域表现出了特殊研究进展数、不同的中子数或不同质量数 Frederick Soddy 证实了同位素
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10 徐文p
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