陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的选择性提取方法

摘要

本发明涉及陆源碎屑沉积物中反映海陆相沉积环境差异的沉积成因锶钡的选择性提取方法。该方法为：采集适量的松散沉积物，捡除肉眼可见的生物屑，低温烘干后粉碎到不大于100目，称适量样品以合适的固液比加入含一定浓度醋酸的醋酸溶液或者醋酸‑醋酸盐的缓冲溶液作为提取剂，在常温常压条件下搅拌或振荡（超声振荡亦可），待反应结束后进行固液分离，清液用于仪器分析（ICP‑OES或者ICP‑MS等）测定锶钡,所获得的锶钡比就能较好地反映沉积物沉积时的海陆相沉积环境。

说明书

技术领域

本发明涉及陆源碎屑沉积物中反映海陆相沉积环境差异的沉积成因锶钡的选择性提取方法。

背景技术

锶钡同属于碱土金属，在内生地质作用过程中具有很多相似的地球化学行为，但在外生的沉积作用过程中由于其化学性质的差异，地球化学行为发生分异。陆源碎屑沉积物自河流向海洋的搬运沉积过程中，由于地球化学环境(Eh、pH、盐度及其他离子浓度等)的改变，特别是在发生海、陆相互作用的河口地区，水体中呈离子状态搬运的锶、钡的地球化学行为发生了分异，使得陆相沉积物中富钡、海相沉积物中富锶，因而我们可以利用锶钡比来判别碎屑沉积物的海陆相沉积环境。

目前大家进行现代陆源碎屑沉积物海陆相沉积环境判别时通常采用的是全样总量分析（Whole-rock chemical analysis or the bulk samples analyses）获得的锶钡比来判别沉积环境，由于全样总量分析的锶钡既包含有赋存于碎屑矿物中搬运而来的反映物源区的各种地质作用的信息的部分锶钡、也包含有在沉积作用过程中形成的反映沉积环境变化的沉积成因的部分锶钡，因而目前判别的效果不尽如意。究其原因主要是我们目前多数研究者在分析测试时使用的样品前处理方法不合适的缘故。

目前大家常用的碎屑沉积物中锶钡的分析方法主要有两类方法，一类是X荧光光谱法（简称XRF法，包括粉末压片法和熔片法）；另一类为等离子光谱或质谱法（ICP-OES or ICP-MS，简称ICP法）。XRF法是将全样粉碎后压片或加入助熔剂后熔融成玻璃片后进行全样总量分析的测试方法；ICP法是将全样粉碎后的所有元素全部消解（digestion）到溶液中后利用ICP仪器进行测试的方法，目前消解地质样品的办法主要有酸消解法（盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸）和熔融法（四硼酸锂或偏硼酸锂熔融、稀酸提取），但都属于全样总量分析。从上述分析方法可知目前全样总量分析的分析结果是全部样品中锶与钡的总量，而我们判别沉积环境所需要的是碎屑沉积物中沉积成因那部分的锶与钡含量而不是锶钡的总量。显然，我们需要一种全新的样品前处理方法来选择性的提取陆源碎屑沉积物中沉积成因的锶与钡，从而达到利用锶钡比判别海陆相沉积环境的目的。

发明内容

本发明的目的是要从陆源碎屑沉积物中多种成因、多种来源、多种赋存形式的锶钡中选择性提取出能反映海陆相沉积环境变化的沉积成因的锶钡、剔除占总量50%以上的非沉积成因锶钡的干扰，从而达到利用锶钡比判别海陆相沉积环境的目的。

陆源碎屑沉积物中锶钡的赋存形式多种多样，既可存在于钾长石、斜长石、角闪石等造岩矿物中，也可呈吸附态或离子态赋存于风化搬运过程形成的粘土矿物中，还可存在于沉积作用过程形成的自生矿物中；这些不同来源与成因的锶钡主要以离子可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机还原结合态以及硅酸盐结合态等形式赋在于陆源碎屑沉积物中；但无论其成因、来源与赋存形式如何，对我们应用锶钡比判别海陆相沉积环境而言，我们需要的是尽量只提取与沉积环境相关的沉积成因的锶钡，尽可能减少非沉积成因的和与沉积环境不相关的锶钡。由于沉积物中元素成因与赋存形式的复杂性，要完全做到这一点是非常困难的，但我们可以尽量减少非沉积成因的锶钡对沉积环境判别的干扰，选择性提取方法是比较好的解决方案。

本发明需要解决的关键技术问题就是需要从多种成因、多种来源、多种赋存形式的陆源碎屑沉积物中提取出能反映沉积物沉积时海陆相沉积环境特征的沉积成因的锶钡的分离提取试剂与提取方法。

研究发现，陆源碎屑沉积物中锶的50%左右赋存于钾长石、斜长石、角闪石等造岩硅酸盐矿物中，40%左右以可交换态和碳酸盐态存在；钡则有80%以上赋存于钾长石、斜长石、角闪石等造岩硅酸盐矿物中，只有不足10%赋存于可交换态、碳酸盐态和铁锰氧化物态中。钾长石、斜长石、角闪石等造岩硅酸盐矿物一般不能被除氢氟酸之外的常用酸所分解，这就使得我们能从碎屑沉积物中尽量选择提取沉积成因的锶钡、剔除物源性等非沉积成因的锶钡成为可能。

为了更好地利用锶钡比来判别海陆相沉积环境，通过利用多种常用酸、络合剂及其组合的试验，我们获得了提取沉积成因锶钡的选择性提取试剂与提取方法；选择性提取的锶钡比的海陆相沉积环境判别的效果比较令人满意。

本发明所采用的技术方案如下：

采集适量具有代表性的陆源碎屑沉积物样品，捡除肉眼可见的生物屑（贝壳等）并低温烘干后粉碎至不大于100目备用；准确称取适量样品，以固液比1：50～1：500加入含醋酸质量浓度为5～50%的醋酸溶液或者醋酸-醋酸盐的缓冲溶液作为提取剂，在常温（20～30℃）常压条件下搅拌或振荡（超声振荡亦可）60分钟以上，然而进行固液分离留取清液备用；清液稀释到合适浓度用于仪器分析（ICP-OES或者ICP-MS等）测定锶钡，所获得的锶钡比就能较好地反映沉积物沉积时的海陆相沉积环境。

有益效果：与传统的总量分析方法相比，本发明选择了更有效的提取试剂与提取方法只提取了陆源碎屑沉积物中沉积成因的锶钡用来判别碎屑沉积物沉积时的海陆相沉积环境，避免了碎屑沉积物中非沉积成因的锶（占总量50%以上）和钡（占总量80%以上）对沉积环境判别的干扰，提高了利用锶钡比判别沉积物沉积时的海陆相沉积环境的分辨率、有效性和准确性，解决了一直困扰国内外沉积地质学界和沉积地球化学界的一个基本理论问题并提供了简捷快速的分析测试方法。

附图说明

图1为本发明与传统方法的对比实验数据图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的选择性提取方法，该方法包括如下步骤：采集具有代表性的适量松散沉积物样品，捡除肉眼可见的生物屑（贝壳等）并烘干后粉碎至不大于100目备用；准确称取适量样品，以固液比1：50加入含醋酸质量浓度为50%的醋酸溶液或者醋酸-醋酸盐的缓冲溶液作为提取剂，在常温（20～30℃）常压条件下搅拌或振荡（超声振荡亦可）60分钟以上，然而进行固液分离留取清液备用；清液稀释到合适浓度用于仪器分析（ICP-OES或者ICP-MS等）测定锶钡，所获得的锶钡比就能较好地反映沉积物沉积时的海陆相沉积环境。

实施例2：

陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的选择性提取方法，该方法包括如下步骤：采集具有代表性的适量松散沉积物样品，捡除肉眼可见的生物屑（贝壳等）并烘干后粉碎至不大于100目备用；准确称取适量样品，以固液比1：500加入含醋酸质量浓度为5%的醋酸溶液或者醋酸-醋酸盐的缓冲溶液作为提取剂，在常温（20～30℃）常压条件下搅拌或振荡（超声振荡亦可）60分钟以上，然而进行固液分离留取清液备用；清液稀释到合适浓度用于仪器分析（ICP-OES或者ICP-MS等）测定锶钡，所获得的锶钡比就能较好地反映沉积物沉积时的海陆相沉积环境。

实施例3：

陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的选择性提取方法，该方法包括如下步骤：采集具有代表性的适量松散沉积物样品，捡除肉眼可见的生物屑（贝壳等）并烘干后粉碎至不大于100目备用；准确称取适量样品，以固液比1：100加入含醋酸质量浓度为40%的醋酸溶液或者醋酸-醋酸盐的缓冲溶液作为提取剂，在常温（20～30℃）常压条件下搅拌或振荡（超声振荡亦可）60分钟以上，然而进行固液分离留取清液备用；清液稀释到合适浓度用于仪器分析（ICP-OES或者ICP-MS等）测定锶钡，所获得的锶钡比就能较好地反映沉积物沉积时的海陆相沉积环境。

实施例4：

陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的选择性提取方法，该方法包括如下步骤：采集具有代表性的适量松散沉积物样品，捡除肉眼可见的生物屑（贝壳等）并烘干后粉碎至不大于100目备用；准确称取适量样品，以固液比1：200加入含醋酸质量浓度为30%的醋酸溶液或者醋酸-醋酸盐的缓冲溶液作为提取剂，在常温（20～30℃）常压条件下搅拌或振荡（超声振荡亦可）60分钟以上，然而进行固液分离留取清液备用；清液稀释到合适浓度用于仪器分析（ICP-OES或者ICP-MS等）测定锶钡，所获得的锶钡比就能较好地反映沉积物沉积时的海陆相沉积环境。

实施例5：

陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的选择性提取方法，该方法包括如下步骤：采集具有代表性的适量松散沉积物样品，捡除肉眼可见的生物屑（贝壳等）并烘干后粉碎至不大于100目备用；准确称取适量样品，以固液比1：400加入含醋酸质量浓度为20%的醋酸溶液或者醋酸-醋酸盐的缓冲溶液作为提取剂，在常温（20～30℃）常压条件下搅拌或振荡（超声振荡亦可）60分钟以上，然而进行固液分离留取清液备用；清液稀释到合适浓度用于仪器分析（ICP-OES或者ICP-MS等）测定锶钡，所获得的锶钡比就能较好地反映沉积物沉积时的海陆相沉积环境。

下面通过对比实验来进一步阐述本发明的有益效果。

以黄河三角洲ZK5为例，传统方法的锶钡比从钻孔上部的陆相→钻孔中上部的海陆过渡相→钻孔中下部的海相→钻孔下部的陆相，锶钡比值最大0.50，最小0.39，比值的变化与沉积环境无明显对应关系，无法判别海陆相沉积环境；采用本方法实施例1至实施例5中任一实施例进行实验得到的锶钡比最小1.40，最大5.00，锶钡比值随海陆相沉积环境变化明显，可以很好地区分出陆相、海陆过渡相和海相沉积环境（见图1）。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。