| Mo 含量和 Mo 同位素对古海洋氧化还原环境演化的指示作用 |
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| 引用本文：高剑峰,凌洪飞,赵葵东.2005.Mo 含量和 Mo 同位素对古海洋氧化还原环境演化的指示作用[J].地球学报,26(z1):203-204. |
| DOI：10.3975/cagsb.2005.s1.68 |
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| 基金项目:大洋协会“十五”项目（编号：DY105-01-04-6）和自然科学基金项目（编号：40232020，40172041）资助 |
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| 中文摘要:目前大多数研究者认为太古代地球大气中缺氧，到2400～1800Ma的时候，大气中的氧含量有了巨大的增长，大气已经处于氧化环境（Canfied 等，2000；Kasting，2001）。然而海洋从还原状态转变到以氧化为主的时间还有很大的争论（Amold等，2004；Siebert 等，2005）。Mo 元素在氧化条件下主要呈稳定的溶解态 MoO42－形式存在，故在现代氧化海洋中 Mo 有很长的存留时间（0.8 Ma；Morford 等，1999），但在还原条件下特别是在有 H2S 存在的条件下，Mo 呈硫化物形式迅速沉淀。因此，Mo 元素能够很灵敏地反映海洋的氧化还原状态（Emerson 等，1991；Crusius 等，1996；Helz等，1996；Morford 等，1999）。随着同位素分析技术的发展，Mo 同位素的分析精度可达0.2‰（Wieser等，2003；2005；Arnold 等，2004）。现代大洋海水的 Mo 具有均一的同位素组成，δ97Mo/95Mo 值为（1.56±0.13）‰。海洋沉积环境依据氧化还原状态可以分为3个部分，即氧化部分、缺氧部分和还原部分。氧化部分的代表样品为铁锰结壳，铁锰结壳吸附的 Mo 的δ97Mo/95Mo 值为（－0.47±18）‰，与海水溶解的 Mo 同位素［（1.56±0.13）‰］之间存在稳定的、很大的同位素分馏；还原部分的代表为现在黑海沉积物，δ97Mo/95Mo 值为（1.28±0.42）‰，还原性沉积样品 Mo 同位素组成变化较大，与还原程度有关，强还原条件下（存在游离 H2S），进入海水的 Mo 几乎全部沉淀，其 Mo 同位素组成与海水的相接近，弱还原条件下，沉积物与海水 Mo 同位素有一定的分馏。因此，可以用其来推测古海水 Mo 同位素的变化；缺氧环境的样品比较复杂，其δ97Mo/95Mo 同位素值约为介于海水值和大陆岩石样品值之间。在地质历史上某个时期，随着海洋的氧化δ97Mo/95Mo 值升高。虽然有研究者尝试用二元模型来研究中元古代的海洋（Arnold 等，2004），但是，目前 Mo 同位素的测试精度以及样品性质决定了仅仅使用 Mo 同位素进行海洋的氧化还原状态的研究还存在很大困难，甚至得出错误的结论。最近有研究者（Sibert 等，2005）在进行 Mo 同位素研究的同时，测定了样品的 Mo 含量，对于揭示海洋氧化还原状态的改变提供了较为可靠的信息。在太古代的黑色页岩等样品中，Mo 的含量范围 为（0.62～6.01）×10－6，但大多数样品都低于3.5×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（－0.14～＋0.60）‰；早元古代的黑色页岩样品中 Mo 含量范围为（0.56～3.72）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（－0.22～+0.40）‰；1700 Ma 的黑色页岩样品 Mo 含量突然增大到（42～52）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（＋0.4～＋0.6）‰；1400 Ma 的黑色页岩样品中 Mo 含量为（11～60）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（＋0.3～＋0.6）‰；现在黑海的海相页岩中的 Mo 含量为（1～127）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（1.14±0.08）‰ 至 （1.52±0.23）‰ （Arnold 等，2004）。从以上 Mo 含量及同位素的分析可邮（图1），早元古代样品的 Mo 含量及同位素特征与太古代的样品类似，既没有 Mo 元素的富集，也没有产生明显的 Mo 同位素分馏，推测在早元古代的时候，海洋还基本处于还原状态，到1700Ma 左右时，由于空气已经处于氧化状态，所以大陆风化过程中，氧化态 Mo 开始大量进入海洋中，此时海洋也已经不是大面积处于还原状态，其中的 Mo 含量已经升高，可是局部沉积的黑色页岩提供充足的 Mo，因此此后沉积的黑色页岩中 Mo 的含量明显升高，当然，沉积速率也会影响黑色页岩 Mo 含量，但这是相对次级的因素；与此同时，海洋中开始出现铁锰氧化物等氧化性沉积物，它们携带轻 Mo 同位素从海水中沉淀出来，导致海水中的 Mo 同位素变重，δ97Mo/95 Mo 值升高，并且这种升高趋势持续今。由此，可以推断，大气氧化主要发生在1700Ma 以前，而海洋氧化似乎是一个从1700Ma 或1400Ma 至今的持续的过程。 |
| 中文关键词:Mo 同位素 氧化还原环境 |
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| Mo Concentration and Mo Isotope as A Proxy For Oceanic Paleoredox Conditions |
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| Abstract:With the advent of MC-ICPMS, it has become possible to use Mo isotope as a proxy for oceanic paleoredox conditions. Mo concentrations in the ocean had prominent increase in Middle Proterocoic, but Mo isotope compositions of the ocean showed no significant fractionation relative to the continental input from Archean to Middle Proterazoic. Mo isotope compositions of the ocean became continuously heavier from Middle Proterozoic to the present day. The increase of Mo concentration indicates oxidation of the atmosphere, whereas the increase of 97Mo implies the oxidation of the ocean. All this suggests that the atmosphere became oxidative in Late Archean and the ocean became more oxidized from Middle Proterozoic. |
| keywords:Mo isotope redox conditions |
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