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张颖,张辉,王小静,刘季花,汪虹敏,朱爱美,胡宁静.海洋沉积物不同相态中Sr、Nd同位素提取方法研究[J].海洋学报,2020,42(2):155-166
海洋沉积物不同相态中Sr、Nd同位素提取方法研究
Sequential extraction of Sr and Nd isotope from Fe–Mn oxyhydroxide and detrital in marine sediments
投稿时间:2019-01-29  修订日期:2019-04-09
DOI:10.3969/j.issn.0253-4193.2020.02.016
中文关键词:  海洋沉积物  相态提取  铁锰氧化物  残渣态  87Sr/86Sr  143Nd/144Nd
英文关键词:marine sediment  extraction  Fe-Mn oxyhydroxide  detritus  87Sr/86Sr  143Nd/144Nd
基金项目:国际海域资源调查与开发“十三五”规划项目(DY135-R2-1-01,DY135-R2-1-03);国家自然科学基金项目(41676053);国家自然科学基金青年科学基金项(41706068,41606075)。
作者单位E-mail
张颖 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
海洋沉积与环境地质自然资源部重点实验室, 山东 青岛 266061
青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237 
 
张辉 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
海洋沉积与环境地质自然资源部重点实验室, 山东 青岛 266061
青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237 
 
王小静 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
海洋沉积与环境地质自然资源部重点实验室, 山东 青岛 266061
青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237 
 
刘季花 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
海洋沉积与环境地质自然资源部重点实验室, 山东 青岛 266061
青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237 
jihliu@fio.org.cn 
汪虹敏 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
海洋沉积与环境地质自然资源部重点实验室, 山东 青岛 266061
青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237 
 
朱爱美 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
海洋沉积与环境地质自然资源部重点实验室, 山东 青岛 266061
青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237 
 
胡宁静 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
海洋沉积与环境地质自然资源部重点实验室, 山东 青岛 266061
青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237 
 
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中文摘要:
      海洋沉积物中Fe-Mn氧化物相和残渣态的Sr、Nd同位素组成能够敏感地指示洋流循环及物质来源,但实验室对沉积物中上述相态的Sr和Nd同位素的提取易产生过量或提取不完全,进而影响同位素测定结果的准确性,因此制定有效的提取流程显得非常重要。本文采用不同浓度盐酸羟胺(Hydroxylamine Hydrochloride,HH)与醋酸(Acetic Acid,HAc)混合溶液对中印度洋海盆深海沸石黏土、北极半深海沉积物以及安达曼海近海沉积物的Fe-Mn氧化物相进行提取,残渣态用HNO3-HF高压密闭消解法溶融,测定了各相态的主微量元素含量及Sr、Nd同位素组成,通过分析不同实验条件下得到的Fe-Mn氧化物相与残渣态的稀土元素(REE)配分模式、Al/Nd含量比值及Sr、Nd同位素组成,建立了3种不同成因类型海洋沉积物不同相态的化学提取方法。提取深海沸石黏土中Fe-Mn氧化物相的理想试剂条件为0.25 mol/L HH和15% HAc,北极半深海沉积物和安达曼海近海沉积物的试剂条件为0.5 mol/L HH和15% HAc。该方法可以准确获得沉积物中Fe-Mn氧化物相与残渣态的Sr、Nd同位素组成信息,为古海洋学的研究提供方法支持。
英文摘要:
      The radiogenic isotope composition of neodymium (Nd) and strontium (Sr) extracted from Fe-Mn oxyhydroxide and detrital in marine sediments indicated potential for investigate present and past oceanic circulation or input of terrigenous material. However, the isotope compositions of elements obtained from the Fe-Mn oxyhydroxide fraction and detrital are easily disturbed by each other originating from the extraction process, will affect the isotope composition of these fractions. Therefore, it is very important to establish a rigorous leaching procedure that can be used to separate both Fe-Mn oxyhydroxide and the detrital fraction from the same marine sediment sample for Nd and Sr isotopic analysis. In this study, the mixture reagent of hydroxylamine hydrochloride (HH) and acetic acid (HAc) at 12 different concentrations were used to extract Fe-Mn oxyhydroxide fraction and detrital from zeolite clay of the Central Indian Ocean Basin, bathyal sediment of Arctic and offshore marine sediment of the Andaman Sea. Detrital was dissolved by HF-HNO3 system with high-pressure closed digestion method. Elements concentration and Sr and Nd isotope ratios in these fractions were measured. To corroborate the reliability of the extracting methods, REE patterns, Al/Ca ratios, as well as Sr and Nd isotope compositions were applied to assess the absence of detrital contributions to the extracted solutions and to support the seawater origin of the Nd isotope ratios in the Fe-Mn oxyhydroxide fraction. The result showed that different genetic types of sediments have different extraction reagents. The ideal reagent concentration for extraction of Fe-Mn oxyhydroxide fraction from zeolite clay is 0.25 mol/L HH in 15% acetic acid, for bathyal sediment of Greenland Sea and offshore marine sediment is 0.5 mol/L HH in 15% acetic acid. This method can accurately obtain the Sr and Nd isotopic composition of Fe-Mn oxyhydroxide and residue state in marine sediments, providing method support for the study of paleoceanography.
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