1 理論依據
古鹽度是指某一地質歷史時期的水體中所含的鹽度, 該鹽度被地質歷史時期的沉積物所記錄, 因而古鹽度可以定量化的指示沉積物的形成環境, 所以古鹽度是區別沉積物形成于海相或者陸相沉積環境的代用指標之一[1]。自從20世紀50-60年代西方學者提出定性、定量恢復沉積物古鹽度的理論依據和方法體系以來, 目前學術界恢復沉積物古鹽度的方法主要有定性法和定量法兩種, 即以沉積物中出露的古生物的屬性來定性描述水體的古鹽度為代表的定性法和以測量沉積物中 (粘土礦物) 的元素地球化學方法 (常量和微量元素) 為代表的定量法來計算沉積物的古鹽度。本文介紹近年來廣泛使用的定量測量粘土礦物中微量元素B來恢復古鹽度的方法。
B元素為易溶元素, 在自然界中有兩種穩定的同位素10B和11B, 其豐度分別為19.9%和80.1%[2]。該元素主要賦存于水圈及上地殼中, 海水和大洋中遭受熱液蝕變的玄武巖是B元素最主要的物質來源。自從20世紀80年代以Swihart和Vengosh等為代表的西方學者的不斷努力, 完善了B同位素的分離方法, 進而建立了高精度定量測量B同位素的方法以來[3,4], 利用沉積物中的B元素來定量反演、計算其古鹽度的方法獲得了廣泛的應用。代表性的工作主要有:1986年Swihart[3]通過對不同沉積環境沉積物的B同位素進行大量的野外調查, 調查表明海相、陸相沉積環境中蒸發巖礦物中的B同位素的含量截然不同, 即海相沉積環境中B酸鹽的δ11B=+13‰~+25‰, 平均值為+20‰, 而陸相沉積環境中B酸鹽的δ11B=-31‰~+5‰, 平均值為-10‰。除此之外, Vengosh[4]還研究了海水蒸發過程不同階段B同位素的分餾特征, 即在海水蒸發、濃縮的不同階段, B同位素隨著鹵水濃度增高而不斷富集, 因此在海水蒸發、濃縮導致不同蒸發巖富集的階段, B同位素含量的變化可以作為反演蒸發巖成礦層位的定量指標之一。綜上所述, B同位素可以作為反演沉積物形成環境的代用指標以及判斷蒸發巖礦物的定量指標之一。
2 B元素測定方法
目前B元素的測定方法主要有: (1) 滴定法; (2) 電化學分析法; (3) 分光光度法; (4) 原子光譜測定法。佛倫德奇首先提出了粘土礦物中B同位素和古鹽度之間的定量關系, 即佛倫德奇吸收方程:lg B=C1lg S+C2[5] (式中B為吸收硼、S為古鹽度、C1和C2為常數) 。隨后因為對B元素吸附能力最強的是伊利石, 沃克則利用純伊利石所含的理論K2O濃度與實測K2O濃度之比值, 對沉積物中的硼元素含量進行了校正, 該工作的實質是求取伊利石含量為100%時B元素的含量, 即沃克校正公式[6]為B=8.5×B樣品/K2O樣品 (式中B指“相當硼”含量, 8.5為純伊利石中的理論K2O濃度, B樣品和K2O樣品指樣品的實測結果) 。
3 結語
微量元素地球化學特征研究表明, B元素含量可以定量反演、評價和示蹤不同蒸發巖礦物的形成環境、物質來源和成礦階段, 劃分不同蒸發巖礦物的沉積演化、旋回階段和古鹽湖演化歷史[3]。還需要指出的是在定量計算古鹽度時, 不同的計算方法均有其適用條件和適用范圍。因此, 在定量計算古鹽度時需要綜合多種方法來進行對比研究。
摘要：如何定量恢復蒸發巖的古鹽度, 是評價否能形成鉀鹽的重要因素。本文介紹了近年來廣泛利用粘土礦物中的微量元素B來恢復古鹽度的基本方法。微量元素B在蒸發巖的形成過程中會以多種方式進入到不同的鹽類沉積物中, 因此定量的研究不同蒸發巖礦物中微量元素B的含量, 對于闡明不同蒸發巖礦物的沉積環境和物質來源等具有重要意義。
關鍵詞：粘土礦物,微量元素B,古鹽度
參考文獻
[1] Ramakumer K.L.Parab A.R., Khodade P.S., 1985.Determination of isotopic composition of boron[J].J.Radioanal, Nucl.Chem.Lett., 94:53-62.
[2] Agye E.K.and Mucmullen C.C.1968.A study of the isotopic abundance of boron from various sources[J].Canadian J.Earth Sci., 5:921-927.
[3] 肖應凱, 王蘊慧, 曹海霞.1983.離子交換法分離B用于鹽湖海水中B同位素豐度比值的普法測定[J].分析化學, 11:604-606.
[4] Swihart G H., Moore P B., 1986.Boron isotopic composition of marine and nonmarine evaporite borates[J].Geochim Cos-mochim Acta., 50:1297-1301.