硼同位素古海水pH指标机理研究

摘要

近年来,依据硼同位素-古海水pH指标(11B-paleo pH Proxy)体系研究全球环境变化和生物地球化学循环等热点问题取得了很大进展(Wei et al.,2009;Trotter et al.,2011;Uchikawaet al.,2015).这一指标应用的前提是B同位素分馏在碳酸盐-海水系统中的主要控制因素为海水pH以及硼在固液两相间的分配规律.碳酸盐晶体中H3BO3和B(OH)4-的分配比例不同,在文石中只存在B(OH)4-,在方解石中则同时存在H3BO3和B(OH)4-,且方解石中δ11B值更高.大多数人认为，B进入碳酸盐晶体中的机制是晶格取代机制，为了更好地理解自然环境中硼与碳酸盐的结合机理，对在稳定条件下碳酸盐一海水体系中的界面反应和硼同位素分馏进行了研究。在海水中，即使当溶液达到饱和时，无机碳酸盐晶体也不会发生沉淀，碳酸配酶促进碳酸盐矿化动力学，这表明海水中碳酸盐晶体沉淀十分缓慢。理论和实验证据都表明，B进入方解石晶体的过程是一种吸附一共同沉淀的过程，而不是CO2-在晶格中被HBO2-取代。