尸位素餐的历史典故

尸位素餐的历史典故（精选6篇）

篇1：尸位素餐的历史典故

【解释】：尸位：空占职位，不尽职守;素餐：白吃饭。空占着职位而不做事，白吃饭。

【出自】：《汉书·朱云传》：“今朝廷大臣，上不能匡主，下亡以益民，皆尸位素餐。”

【示例】：在我们这里既没有“老虎”可打，也没有“苍蝇”可欺，所以简直有“～”之嫌，心里很觉得不安。

◎邹韬奋《经历·临时的组织》

篇2：尸位素餐的历史典故

“尸位素餐”是一句成语。别看这句成语只有4个字，文化深厚，历史悠久。一般人从字面上也能够大概明白其含义，但要了解透彻，就需要查一下来源、出处。有了“百度一下”，真是方便极了，省去不少翻书的时间。

百度一下的成语资料说，尸是古代祭礼中的一个代表神像端坐着而不需要做任何动作的人。“书经”有句“太康尸位”就源出于此，用来比喻一个有职位而没有工作做的人。“素餐”出于《诗经》“彼君子兮，不素餐兮”一句诗，后人用“素餐”来比喻无功食禄的`人。“尸位”与“素餐”合成一句成语，最早出自东汉班固《汉书·朱云传》：“今朝廷大臣，上不能匡主，下亡以益民，皆尸位素餐。”古代汉语里，亡与无相通，“亡以益民”便是“无以益民”。有一阵子，工厂起名益民食品厂，商店起名益民商店，人们争做一个有益于人民的人，“益民”二字也有文化、有历史。这句成语释义：空占着职位不做事，白吃饭不干活。

尸位素餐的成语故事也很有意思：汉成帝登基后任命他的老师张禹为丞相，官员们不服这个没有真才实学的人，学问高深的朱云直接面谏汉成帝，要求诛杀不能为百姓谋福利而尸位素餐的张禹，汉成帝恼羞成怒要杀朱云。大臣辛庆忌力保朱云，汉成帝才赦免了他的死罪。限于篇幅，我这里不能把故事全抄过来，建议有兴趣的读者自己“百度一下”去看一看。故事有两个细节给我留下深刻印象：一是辛庆忌为朱云求情免死把头磕得都流出血来;二是汉成帝当场要杀朱云，两个武士架不出去朱云，又来两个武士，朱云扳住门框继续要求杀张禹，竟然扳下一块门框。事后有人建议修复，汉成帝说：“忠臣直言进谏，这个门框就作为这件事的纪念。留着不用修了。”

篇3：同位素在油气方面的运用

1 同位素在地球化学中的应用

1.1 碳氧同位素在油气成藏中的应用

油气藏的形成实际上是含油气盆地在地球动力学背景上, 油气从生成、运移、直至聚集于圈闭成藏的一系列过程[1,2]。

傅强, 周祖翼, 刘永斗[3]在曹台潜山中的裂缝方解石中观察到大量的荧光烃类包裹体分布在碎裂变质岩的矿物颗粒间。由于烃类浸染, 有的方解石δ13C值明显偏负 (-0.5839%～-0.8593%) 。方解石δ18O古地温和包裹体古地温一致显示了方解石的高温沉淀机制。由于在沙二-东营期有明显的烃类注入, 潜山至少在沙一期-东营期业已成藏, 为定型成藏期;根据曹台潜山变质岩裂缝方解石碳、氧同位素分析和其内包裹体古地温测定, 推测此期间曹台潜山的2次抬升时期是潜山圈闭捕获油气成藏的最关键时期, 为油气藏的发展期。

1.2 利用流体包裹体中CO2的碳同位素值分析CO2成因和油气演化阶段

有机包裹体记载了油气从生成、运移、聚集到成藏的整个过程, 提供了大量的油气生成、运聚和温压等物化条件以及油气成分与演化等信息。因此, 有机包裹体研究在油气成藏史研究中具有不可替代的作用。

戴金星认为[4]:气藏中CO2含量达60%或更高时, 该气藏的CO2就是无机成因的;CO2含量低于15%时, 则是有机成因。当δ13CCO2>-8‰时, CO2是无机成因;当δ13CCO2<-10‰时, 则是有机成因。关效如认为[5], 在高纯CO2气藏中, CO2含量与δ13CCO2值呈正相关, 即CO2含量越低, δ13CCO2值就越小。

1.3 用碳同位素研究原油的成熟度

一般认为, 成熟度可由镜质体反射率 (R0) 测定, 也可通过碳同位素组成确定。成熟度低时, δ13C值约为-50‰, 镜质体反射率 (R0) 约为0.5%;成熟度高时, δ13C值约为-30‰, R0约为3%。

1.4 用碳同位素对天然气的成因进行分类及成熟度判断

在天然气的分类判识上存在很多划分标准, 现在普遍接受的观点是将天然气按来源分为有机成因气和无机成因气, 按有机成因中母质的不同分为油型气和煤型气, 按其生成演化阶段分为生物气、热解气、生物热催化过渡带气、裂解气。1983年, Schoeu[6]率先使用乙烷碳同位素讨论天然气成因。戴金星[7]提出用甲烷、乙烷、丙烷碳同位素来鉴别天然气是否是煤型气和判别有机烷烃气的成因, 并提出了区分不同成因天然气的方法和鉴定图表。黄汝昌[8]则提出用δ13C1-△13C2-1, δ13C1-△13C3-2, △13C3-2--△13C2-1, δ13C1-△13C2-1, △13C1-3-δ13C1来对天然气分类, 把天然气分为油型气、煤型气、生物低温降解气、陆源有机气和细菌降解气。

根据天然气CH4的δ13C值可将天然气按不同成熟阶段划分为四个阶段, 即a.早期微生物成因的干气阶段, 其CH4的δ13C值为-55～-80‰或更低;b.成熟期与油伴生的天然气阶段, δ13C值为-42～-55‰;c.成熟后期与凝析油有关的天然气阶段, δ13C值为-36～-42‰;d.过成熟的干气阶段, δ13C值为大于-36‰。James[9]绘制了甲烷及其同系物的理论碳同位素值图。根据此图只要依据甲烷与其同系物的δ13C差值就可以判断油气生成时源岩所处成熟阶段。

1.5 用钾氩同位素研究油气成藏史

油气储层自生伊利石K-Ar同位素测年是国外20世纪80年代中后期发展起来的一项新技术, Hamilton, Kelly[10]对此进行过系统论述, “九五”期间, 张有瑜, 董爱正, 罗修泉[11]对此进行过系统研究。此技术可以更加准确地分析油气成藏期, 但得到的油气注入时间应是最早成藏期, 形成油气藏后不可能再有自生伊利石的形成, 因此伊利石同位素年龄给出了油气藏形成时期的最早地质年龄。一般来说, 油气大规模注入期应略晚于K-Ar法测年结果[12,13,14]。

1.6 用铅锶钕研究油田油源

张景廉, 朱炳泉[15]对辽河油田原油、有机质的Pb, Sr, Nd同位素进行了研究。原油、有机质的Pb, Sr, Nd同位素资料和分析表明:在辽河油田, 有相当一部分原油的形成与深部作用有关, 仅有极少部分原油与老第三系有机质热解有关, 大部分原油为地幔流体与古生界、震旦系海相碳酸盐岩壳幔相互作用而生成, 另一部分则为地幔流体的CO, CO2与H2的合成反应生成。油源对比表明:老第三纪以下的古生代前陆盆地有更大的油气前景。

2 讨论

同位素地球化学现在已被广泛地应用于油气研究领域。但是作为新兴的研究技术和方法, 不可避免的存在问题, 比如在用同位素进行油气源对比研究时, 很多研究没有考虑天然气分段俘获聚集。根据同位素分馏原理, 在低成熟阶段生成的油气的同位素值较低, 而高成熟阶段油气的同位素值较高。因此, 如果圈闭把同一干酪根生成的油气全部和部分俘获, 其碳同位素值会不同。

摘要：随着现代分析测试技术的提高, 碳、氧、钕等同位素在油气地球化学中的应用也越来越广泛。综述了碳、氧、钕等同位素在油气地球化学中的应用, 这些应用包括:分析油气成藏特征, 分析CO2成因和油气演化阶段, 研究原油的成熟度, 对天然气的成因进行分类及判断其成熟度, 研究油气成藏史、油气运移及油田油源。

篇4：金属矿床的同位素直接定年方法

由于很多专家学者对于成矿事件的年龄存在不同的认识或者无法确定具体的年龄, 导致他们会形成很多不同的成矿模式。例如, 由于没有找到较为恰当的确定成矿年龄方法, 导致对于广西大厂锡多金属矿床的成因一直有两种不同的争论, 第一种是泥盆纪海底热液喷流型, 第二种是燕山期花岗岩浆热液夕卡岩型, 截止到现在, 也没有得出一个统一的结论。

传统的矿床定年方法存在着较多的缺陷, 由于采用不同的间接方法, 可能会测出该矿床具有不同的年龄。近年来, 随着实验方法的改进和高灵敏度、高精度的同位素测试仪器大量投入, 使得矿床定年方法逐步转变为直接定年方法, 在实践中, 应用效果较好。金属矿床的同位素直接定年方法对于矿床学起到了巨大的推动, 能够便于我们确定矿床的成因。

1 金属矿床的同位素直接定年方法概述

金属矿床的同位素直接定年方法在近年来已经取得了较为深入的发展。直接定年方法得益于新一代高灵敏度、高精度的同位素测试仪器的利用和开发。它是指直接对成矿流体或者矿石矿物来确定它们的同位素年代, 得出成矿年龄。常用的测试仪器有新一代Triton Tl (表面热电离质谱) , 在对Nd、Sr等同位素进行测试的过程中, 测试的精度可以达到5×10-6。正是有了这些测试仪器, 才使得可以将过去很难测试年龄的矿物进行测试, 如可以采用Sm-Nd和Rb-Sr同位素来测试Sm-Nd、Rb-Sr等含量较低的硫化物。目前我们已经在三方面取得了较大的进展。第一, 单矿物的Pb逐步淋滤法定年。第二, 采用Re-Os、Sm-Nd、Rb-Sr同位素来对矿石矿物进行直接定年。第三, 采用Ar-Ar和Rb-Sr同位素来对流体包裹体进行直接定年。

2 几种金属矿床的同位素直接定年方法

2.1 金属矿床Re-Os同位素定年方法

在金属矿床上, Re-Os同位素主要有两个方面的应用, 分别是定年和示踪, 它是最近几年才逐步发展、成熟起来的一门地球化学方法。众所周知, 地壳岩石的γOs (t) 值和187Os/188Os比值均较高, 与之对应的原始地幔却具有较低的γOs (t) 值和187Os/188Os比值。正是由于地壳岩石和原始地幔具有截然不同的γOs (t) 值和187Os/188Os比值, 所以利用金属矿床Re-Os同位素组成能够对大洋底块状硫化物矿床、斑岩铜矿、金矿床、Cu-Ni硫化物矿床的矿物质来源进行有效地揭示。根据赋矿超基性岩石、硫化物矿石的Os同位素组成不同, 对各矿床中不同来源物质所占份额能够进行有效地估测, 还可以直接定年。金属矿床Re-Os同位素定年方法无论对于年轻的金属矿床, 还是对于古老的金属矿床, 都能够精确地测定矿床的成矿年龄。

而我们都知道, 在自然界中Os和Re两种元素都属于强亲铁元素, 主要富集在硫化物相和金属中。Os有7个同位素, 分别是192Os (41.0%) 、190Os (26.4%) 、187Os (1.6%) 、189Os (16.1%) 、188Os (13.3%) 、186Os (1.58%) 、184Os (0.02%) 。Re有两个同位素, 分别是187Re (62.6%) 、85Re (37.4%) 。在这里面通过β衰变而成是187Re (62.6%) 和187Os (1.6%) , 衰变常数λ为1.666×10-11/a, 半衰期为4.35×1010年。

随着金属矿床Re-Os同位素定年方法的逐步进步, 它可以对不同端元组分物质的混合比例进行有效地估测, 也能够对成矿物质的来源进行示踪, 同时对于金属矿床的成矿年龄也可以直接确定, 已经取得了极为重要的优越性, 是一种具有很大的应用前途的地球化学方法, 被大规模应用于硫化物矿床、斑岩铜矿床、金矿床等矿床中。

2.2 矿石矿物的Sm-Nd同位素定年

对于成矿事件的年龄也可以通过对矿石矿物的Sm-Nd同位素进行精确的测定来确定。Sm-Nd同位素比Rb-Sr同位素体系的抗扰动能力更强, 且后期的变质事件和热事件对于Sm-Nd同位素的影响几乎很小, 较为适用于古老矿床的定年。

在许多脉状钨矿床和夕卡岩型矿床中经常可以发现白钨矿 (CaWO4) , 白钨矿是绿岩带金矿的常见伴生矿物。由于白钨矿具有低含量的Rb和高含量的Sr, 测试其Sr同位素组就可以对流体来源进行示踪。又由于白钨矿具有高的Sm/Nd值, 其稀土含量也很高, 所以也可以采用Sm-Nd定年。

但是有优点, 必然就会有确定, 较Rb-Sr同位素定年的缺点相比, Sm-Nd同位素定年有着相似的确定, 因为对于每种不同的矿床, 只有真正去测试了之后, 才知道是否能够真地测定其年龄, 且矿石矿物由于Nd元素和Sm元素的相似性而不利于定年, 很容易得出相同的Sm/Nd值。

2.3 闪锌矿和石英矿中流体包裹体的Rb-Sr同位素定年

这种方法是淋滤出闪锌矿和石英矿中包裹的成矿流体, 然后在对其Rb-Sr同位素组成进行有效地测定, 最后的成矿年龄在结合残余物的Rb-Sr同位素组成的情况下测定。

因为在矿物晶格中和流体中Sr元素和Rb元素具有不同的分配系数, 所以残余物和淋滤出来的流体也会具有各自不同的Rb/Sr比值, 完全可以满足定年的需要。目前主要是采用高温爆破法和压碎法两种方法来破裂石英中包裹体, 然后再将成矿流体用酸来淋滤, 要尽量避免出现污染事件。高温爆破法一般来说所造成的污染程度要低于压碎法, 但是压碎法的效率要更好一些。

摘要：近年来, 随着实验方法的改进和高灵敏度、高精度的同位素测试仪器大量投入, 使得矿床定年方法逐步转变为直接定年方法, 在实践中, 应用效果较好。金属矿床的同位素直接定年方法对于矿床学起到了巨大的推动, 能够便于我们确定矿床的成因。本文结合笔者的实际工作经验, 就金属矿床的同位素直接定年方法进行了深入的探讨, 具有一定的参考价值。

关键词：金属矿床,同位素,直接定年

参考文献

[1]张振海, 张景鑫, 叶素芝.胶东招-掖金矿带金矿化蚀变带Rb-Sr等时线的研究及测定[J].贵金属地质, 2003.

[2]李永峰, 毛景文, 白凤军, 李俊平, 和志军.东秦岭南泥湖钼 (钨) 矿田Re-Os同位素年龄及其地质意义[J].地质论评, 2003.

篇5：尸位素餐的历史典故

目前,对HP感染的诊断已发展许多方法,包括细菌学、病理学、血清学、同位素示踪和分子生物学等多种检测手段[1]。其中同位素示踪法是目前最常用的HP无创检测方法。

1 原理

HP能够产生大量的尿素酶(urease),该酶具有很高的活性,能够在很短的时间内大量水解尿素,生成氨和二氧化碳,其中氨能在HP菌体周围形成一层“氨云”,对抵御胃酸的杀菌作用具有重要意义。同位素示踪法检测HP正是充分利用其特殊的自身保护机制,无创、定量地检测这一致病细菌的。

患者口服经特定同位素标记的尿素,当尿素达到胃、十二指肠中HP存在区域时,HP分泌的大量高活性尿素酶会迅速将其分解成氨及二氧化碳,此时从病人的呼出气体中就可以检测到经特殊同位素标记的二氧化碳,或者能够从尿液中检测到特殊标记的氨。通过比较服用尿素前后呼出气体或排出尿液中特定同位素含量的变化,即可明确有无HP感染及感染的程度。

2 检测方法

根据标记尿素的同位素的不同,有以下3种HP检测方法可供选择:

2.1 13C尿素呼气试验(13C-UBT)

这一方法以稳定性同位素13C标记的尿素作为示踪剂,利用气相质谱仪作为检测手段。患者口服13C标记的尿素,尿素如果在胃、十二指肠中接触到HP,则会被其尿素酶迅速分解后产生13CO2,部分13CO2经血液运送到肺后呼出体外。收集呼出气体,用气相质谱仪测定其中13CO2的比例,就可以判断胃中是否感染HP和感染的程度。如果按5mg/Kg体重口服13C-尿素,随后每10min收集一次呼气标本,连续收集3h,那么有HP感染者在20min时即可出现13CO2升高,且在100min内持续升高;而无HP感染者应无明显的13CO2呼出。

13C-UBT主要有以下优点:(1)这是一种完全无创的检查方法。而且13C是一种稳定性同位素,不会对机体产生辐射损伤。(2)这一方法测定的是胃肠道内感染HP的总体情况,与用胃镜活检标本测定HP比较,可避免由于HP分布不均造成的假阴性。(3)除定性诊断以外,还可以进行定量测量。13C-UBT的最大不足之处是需用气相质谱仪进行测定。这种贵重、精密的仪器设备尚难在中小医院普及。而且,13C是稀有同位素,其标记试剂相对较贵。

2.2 14C尿素呼气试验(14C-UBT)

为克服13C-呼气试验操作复杂、费用昂贵的缺点,可以采用带放射性的同位素14C标记的尿素来代替13C-尿素,而检测14C只需使用相对简便、稳定的液体闪烁计数设备即可。此法中,患者口服14C-尿素110~400KBq,收集呼出气体的时间一般从30min至2h。这一方法的敏感性约89%~100%,特异性达92%~94%。14C-UBT试剂相对便宜,检测技术和仪器设备也相对简便,适合在中小医院普及。但14C有一定的放射性,虽然使用的放射性剂量很低,完全在安全范围之内,但特殊人群如孕妇、哺乳期妇女和儿童仍不宜使用。

2.3 15N尿氨排出试验

此法使用的是稳定同位素15N标记的尿素,患者口服后,收集2h尿液,用质谱法检测尿中15N-氨的排出率,以判断胃内HP的感染程度。这一试验具有13CO2呼气试验同样的优点:无创,无需胃镜检查,亦无放射性损伤;敏感性、特异性高,可以做定量分析;反映整体感染情况,克服活检标本时HP分布不均的问题;而且采样比呼气试验更方便,测定的准确性也较高。主要不足之处也与13C-呼气试验相同:检测需用质谱仪,检测费用相对较高。但毕竟15N-尿素比13C-尿素要便宜得多,有国产的试剂,质量也不错,因此仍然是一种值得推广的方法,特别适用于孕妇、儿童等不能做14C-呼气试验者,以及用于鉴定抗HP药物的临床疗效等。15N尿氨排出试验是一种检测15N-尿素在胃内分解后,15N-氨经吸收通过肾脏由尿液排出的试验,另外肝脏是氨的主要代谢器官,因此有严重肝肾功能损害者不宜使用。

3 影响因素

因为以上3种检测方法的基本原理相同,所以检测结果也会受到相似的因素影响。

3.1 药物和食物的影响

在检测前7天内使用治疗幽门螺杆菌感染的药物,如抗生素、抑酸剂、胃黏膜保护剂、质子泵抑制剂和H2受体阻滞剂等,都会导致假阴性的结果[2,3,4,5,6]。其他一些药物和某些食物也会对幽门螺杆菌的同位素示踪检测结果造成影响:(1)益生菌类:能一定程度上抑制HP[7],尤其是具有明显的降氨作用[8],对15N尿氨排出试验可能比对其他试验的影响更大。(2)黄连素:有消炎抗菌作用,能抑制幽门螺杆菌的生长[9]。(3)思密达:和胃黏膜保护剂一样,会在胃肠道上形成一层覆盖膜[10]。思密达除增强消化道黏膜屏障功能、促进消化道上皮细胞恢复和再生外,还能通过增加胃内表皮生长因子和氨基己糖的水平来加速创面的修复。这一药物本身可能对HP或尿素酶没有直接抑制作用,但对UBT结果却有一定的影响[2]。(4)一些对幽门螺杆菌有抑制作用的中药:胃得安[2]、胃舒胶囊[11]、胃灵丹[12]、黄连、太子参[13]和许多其他中草药[14,15]对幽门螺杆菌都有抑制作用,在检查前使用对HP检测会有影响。(5)某些食物:大蒜能抑制HP的生长[16]。茶为碱性,会升高胃内p H值而影响尿素酶的活性[17]。还有蜂蜜、生姜及含乳酸杆菌的酸奶也会对HP的检测造成影响。

3.2 疾病的影响

上消化道出血会严重影响依赖于尿素酶的HP检测。HP为微需氧菌,上消化道出血急剧地改变HP的生存环境,胃内积血一方面中和胃酸,提高p H值,另一方面释放大量的氧气,导致HP尿素酶的活性受到抑制,造成假阴性结果[18,19]。

任何能引起胃内p H明显上升的因素均可导致假阳性,如胃酸缺乏、胆汁返流和严重萎缩性胃炎等[20]。研究表明萎缩性胃炎患者胃酸缺乏,胃内存在产生尿素酶的其他细菌,从而导致14C-尿素呼气试验容易出现假阳性[21]。胃动力减弱者UBT的峰值延迟,如果存在幽门梗阻及胃轻瘫,则可能出现UBT假阴性;胃部分切除术后的病人由于胃排空过快,在14C呼气试验中有较高的假阴性率[1]。肾功能不全者做15N尿氨排出试验可致假阴性。

常规胃内酸化可以减小某些误差。以柠檬酸水代替白开水,可以纠正因胃酸过少、急性上消化道出血、重度萎缩性胃炎、胃癌、使用质子泵抑制剂和H2受体阻断剂以及非HP的尿素酶等因素对14C和13C尿素呼气试验准确性的影响[22]。

3.3 其他因素的影响

未将标记尿素底物混入试餐、底物量或试餐量不足、患者未配合试餐和呼气收集不足等因素均可导致UBT呈假阴性反应[23]。做UBT的病人呼气时用力过大,导致集气瓶内药液溢失,也会影响测试结果[20]。检验人员操作经验不足也是导致误差的一大原因[24]。

4 结论与展望

胃癌是最常见的恶性肿瘤之一,在我国的发病率远高于西方国家。慢性胃病和HP感染是引发胃癌的重要原因。准确检测和监测HP感染并及时控制,可能是治疗各种慢性胃病和减少胃癌发病率的有效途径。而利用同位素示踪技术检测HP具有无创、简便、快速、全面、准确和可以定量分析等优点,将逐步成为HP诊断和治疗评估的最有力手段。

利用稳定同位素,如13C和15N,示踪检测HP没有辐射损伤,用质谱法检测也非常精确,无疑是未来的发展方向。但在现阶段,我国人口众多,整体医疗水平比较低下,医疗资源有限,因此,检测仪器更简便、检测试剂相对低廉、灵敏度和特异性仍非常高的14C-呼气实验不失为各基层医院的最佳选择。虽然具有一定的放射性,但其剂量很低,远小于放射安全允许的限值。

值得注意的是,我国药物和食物使用的种类非常丰富,其中很多都可能会影响HP检测的准确性;患者并发的其他疾病对不同的检测方法也会有不同的影响;操作者和患者在检测过程中也有许多应注意的事项。因此,正确认识和避免这些影响因素,是仪器操作和检测结果报告者、相关医生和患者都必须高度重视的问题。

摘要：幽门螺旋杆菌是胃、十二指肠溃疡和胃癌的高致病因子,对其进行快速、无创检测和监测对于指导临床治疗具有重要的意义。本文介绍三种同位素示踪检测方法——13C呼气试验、14C呼气试验和15N尿氨排泄试验,比较各自的优势与不足,并重点对影响检验结果的各种因素进行综述。

篇6：稳定硫同位素在沉积学中的应用

关键词：稳定硫同位素,硫酸盐浓度,古环境,沉积矿床,沉积学

稳定硫同位素地球化学自出现到现在得到了迅速的发展。加拿大的H.Thode和苏联的M.Trofimcv较早致力于硫同位素的研究。五十年代末期, Epstein及其科研团体研究了高温岩石中共生矿物对之间的同位素分馏作用, 指出了它们在古温研究中的用途, 进一步扩大了稳定同位素的研究领域。

迄今为止, 国内外有很多专家在从事稳定硫同位素的研究, 稳定硫同位素在沉积学中有着广泛的用途 (Claypool et al., 1980;May nar d, 1983;郑永飞和陈江峰, 2000;Farquhar et al., 2000;Riccardi et al., 2006;Bottrell et al., 2006;汪建国等, 2009) , 但主要集中在以下三个方面: (1) 以稳定硫同位素反演古海水硫酸盐浓度; (2) 以稳定硫同位素作为古环境的指标; (3) 利用稳定硫同位素研究各种沉积矿床成矿条件。

本文在前人研究的基础上主要介绍了稳定硫同位素在沉积学中的应用, 指出了稳定硫同位素在沉积学应用中存在的问题、不足以及今后研究的展望, 以推动这方面的研究。

1 稳定硫同位素组成和分布

在自然界中, 硫分布广泛, 硫可以呈气态、液态和固态等多种形式存在于地球的各圈层中。硫有4种稳定同位素, 分别为32S (原子丰度为95.02%) 、33S (原子丰度为0.75%) 、34S (原子丰度为4.21%) 和36S (原子丰度为0.02%) (Tuli, 1985) 。由于33S和36S的丰度低, 因此硫同位素研究中主要考虑分布最广泛、丰度较大的34S和32S这两种同位素的组成变化。当研究地外物质时才考虑33S和36S, 但目前我们逐步认识到并非只有地外物质中才存在33S和36S (Farquhar et al., 2000;侯可军等, 2007;Mathi et al., 2008) 。

稳定硫同位素在自然界中广泛分布, 自然体系中稳定硫同位素在沉积岩中的组成有着自身的特征。在沉积岩中, 由于低温无机和细菌还原硫酸盐以及沉积物来源和环境条件的复杂性, 使得沉积岩中的硫稳定同位素变化最为明显, δ34S的变化丰度可达90‰。在开放系统中, 由于细菌还原消耗的硫酸盐可以从上覆的海水中通过扩散而得到不断地补充, 使得硫酸盐的同位素组成基本保持不变, 由这种硫酸盐还原形成的硫化物的δ34S值也相对稳定, 一般比同期海水的δ34S值低40‰~60‰。不同的地质时期海水硫酸盐的δ34S值变化为10‰~30‰, 因此还原硫酸盐形成的硫化物的δ34S值变化于-10‰~-50‰。当沉积物中的细菌还原硫酸盐的速度很快时, 即硫酸盐还原消耗的速度大于补给的速度时, 局部细菌还原硫酸盐形成的硫化物的δ34S值发生明显的变化。在封闭体系中, 还原消耗的硫酸盐得不到补充, 随还原作用的进行, 硫酸盐中的δ32S优先富集在还原形成的硫化物中, 剩余的硫酸盐便相对富集δ34S (Canfield et al., 2001;韩吟文和马振东, 2003) 。

2 稳定硫同位素在沉积学中的应用

2.1 古海水硫酸盐浓度

在地质历史过程中, 硫循环主要集中在两种储库之间, 一种是蒸发硫酸盐 (如C a S O4) 以及溶解在海水中的硫酸盐硫储库, 另一种是生物成因的黄铁矿储库。在地质历史演化过程中, 海水硫酸盐硫同位素值的变化具有阶段性, 如Claypool等 (1980) 利用海相蒸发岩中硫酸盐的硫同位素勾画出了元古代以来海水硫酸盐硫同位素和氧同位素的变化曲线, 在前寒武海水硫酸盐硫同位素具有比较低的值为+15‰~+20‰ (CDT) , 而到了早寒武世快速增大至+30‰~+35‰ (CDT) , 之后逐渐下降到二叠纪末, 达到最低11‰ (CDT) , 而后逐渐增大到现今大洋的+21‰ (CDT) (Claypool et al., 1980) 。这种变化可以是输入 (硫化物的氧化、硫酸盐的溶解、火山岩的风化) 和输出 (蒸发岩的沉积、黄铁矿的埋藏) 海洋的硫酸盐通量发生变化的结果, 也可以是硫酸盐和沉积黄铁矿的硫同位素分馏发生变化的结果, 或者是两者共同作用的结果 (Claypool e t a l., 1980;郑永飞和陈江峰, 2000;Bottrell et al., 2006) 。

由于蒸发岩形成于特定的环境中, 同时易于受到风化作用的影响, 因而也就很难提供连续的高分辨率海水硫酸盐硫同位素, 而且蒸发岩几乎不含有化石, 也就缺少生物地层来限定硫同位素变化时间, 而通过提取碳酸盐中结构硫酸盐可以很好的克服这一缺点。结构硫酸盐 (CAS) 指在碳酸盐岩结晶过程中取代CO32﹣而进入晶格中的微量硫酸盐。它在这一过程中的同位素分馏几乎可以忽略不计, 反应同期海水硫酸盐浓度的特征 (Paytan et al., 1998;Kampschulte and Strauss, 2004;Bottrell et al., 2006) 。由于碳酸盐岩分布极为广泛, 因此, 目前运用碳酸盐岩中的结构硫酸盐硫同位素来分析硫循环已经趋于成熟。如Newton等 (2004) 运用意大利的Siuisi剖面建立了二叠纪-三叠纪之交结构硫酸盐硫同位素变化趋势。在二叠纪末期, δ34S C A S值从+13‰明显快速增加到+27‰ (V C D T) , 随后又快速下降到+15‰ (V C D T) , 而后主要徘徊在+18‰ (±3‰) (VCDT) , 而到了三叠纪, 硫酸盐硫同位素从+16‰逐步增加到+28‰ (VCDT) 。这个时期 (约250M a) 海水硫酸盐的浓度维持在一个比较高的水平, 为约19m M和约22m M (现代海洋的65%和75%) (Horita et al., 2002) , 并认为这种快速降低的海水硫酸盐岩硫同位素并不是由于低的海水硫酸盐浓度所致。此外, 许多学者通过对海相岩盐的流体包裹体的研究结果与上述结果一致 (Kovalevych et al., 2002;Horita et al., 2002;Lowenstein et al., 2005) 。但最近, Luo等 (2010) 通过对Cili剖面中结构硫酸盐硫同位素和碳同位素研究表明, 在二叠纪-三叠纪之交, 海水硫酸盐的浓度特别低, 低于现代海洋的15%, 甚至可达到当今海洋的3%, 并认为这种快速降低的海水硫酸盐岩硫同位素是由于低的海水硫酸盐浓度所致。

2.2 古环境

沉积岩中δ34S常为大的负值和大的正值, 这是由硫的沉积地球化学循环所决定的, 地表硫几乎全部经过了这种循环。造成此循环中硫同位素分馏的最主要原因是细菌还原, 这种作用受到古气候和氧化还原条件的制约, 其次受到不同时代地表不同硫储库 (最主要是海洋硫酸盐) 相对量变化的制约 (郑永飞和陈江峰, 2000) 。

晚二叠世末期δ34SCAS的快速变化以及三叠纪δ34S C A S的全面上升与该时期大洋缺氧的沉积学证据相吻合, 表明在晚二叠世可能仅深部的水体缺氧, 而到了早三叠世的最早期缺氧水体已扩张到浅海陆架 (汪建国等, 2009) 。二叠纪末期, 生物灭绝层位之后的δ34S C A S的急剧降低 (从+27‰到+15‰) 则可能反映了轻硫物质进入到海水中。通过质量平衡计算, 在晚二叠世δ34S C A S从最轻的11.5‰增加到最重的+27‰需要30%海水硫酸盐库 (以二叠纪最小18m M) 发生还原作用。这个过程所形成的H2S远远超过δ34SCAS从+27‰下降+15‰所需H2S再氧化的量, 因此造成硫同位素负偏最有可能的原因就是BSR过程产生的大量H2S进入到表层水体甚至大气中 (汪建国等, 2009) 。这些深部来源的H2S在透光带和 (或) 大气中被重新直接氧化, 进入到硫酸盐储库中, 结构硫酸盐中的氧同位素变化与硫同位素变化相似, 这也进一步佐证了这种H2S释放再被氧化的模式。在这个过程中硫同位素分馏很小, 从而造成该时期硫酸盐硫同位素负偏, 同时这种大量的H2S进入到表层水体和大气也毒害了海相和陆相环境, 从而造成生物灭绝。在晚二叠世末期到早三叠世最早期, δ34SCAS多次来回摆动, 说明该时期这种缺氧水体中形成的H2S释放和再氧化的过程比较频繁, 具有多期特征, 说明当时环境不稳定, 变化频繁。而Riccardi等 (2006) 通过中国的煤山和上寺剖面硫酸盐硫同位素、黄铁矿硫同位素以及Δ34S值研究, Grice等 (2005) 通过西澳大利亚Perth盆地Hovea-3以及中国煤山-1钻孔所获得样品中生物标志化合物的研究, Huang等 (2007) 通过对中国煤山剖面中生物标志化合物的研究均得出了相似的结论。

2.3 沉积矿床

沉积物堆积中硫化物的硫同位素决定于盆地与外海之间水的交换程度。如果水的交换迅速、完全 (开放系统) , 这时, 由于细菌的还原作用只能影响到硫的一部分, 而且尤以32S为主, 所以, 硫的同位素就较轻。相反, 水的交换程度低 (封闭系统) , 细菌就能使进入盆地中的S全部还原, 形成与同期海水相似的正值 (Maynard, 1983;郑永飞和陈江峰, 2000) 。

(1) 静海沉积矿床

静海沉积矿床形成于具有缺氧的水和海底沉积物 (海泥) 盆地内。此时海水中的硫酸盐源源不断地扩散进入海泥, 是一种对硫酸盐开放的体系。曼斯费尔德含C u页岩就是此类矿床的典型实例, 其主要含矿岩石为上二叠统上部沥青泥灰质页岩, 在准平原化和缓慢海侵条件下沉积。其硫化物的δ34S为-25‰~-35‰, 伴生海相硫酸盐的δ34S约为11‰~16‰, 与二叠纪海水的δ34S (约11‰) 相一致, 且整个矿床硫化物的δ34S相当集中, 与图4.a一致 (Maynard, 1983;郑永飞和陈江峰, 2000) 。

(2) 浅海相沉积矿床

浅海相沉积矿床包括各种形成于近海、湖相、泻湖相、三角洲等半咸水和淡水环境的沉积矿床, 其沉积硫化物的δ34S分部具有封闭条件下沉积特征。例如美国密歇根州的白松C u矿床, 根据矿石特点及矿床与地层岩相之间的紧密联系, 以确定为微咸水或咸水中的细菌同生矿床。其δ34S=-10‰~18‰, 且在δ34S=-10‰处有一峰值, 与图4.b十分相似 (Maynard, 1983;郑永飞和陈江峰, 2000) 。

但需要指出, 一个硫化物矿床中并非所有的硫均已同样的方式沉淀。例如Mc Arthur河矿床中, 大部分黄铁矿由海水硫酸盐经细菌还原形成, 但方铅矿、闪锌矿和一部分黄铁矿确是由后期热液形成的, 因此在应用硫同位素技术示踪物质来源时, 要区分不同成因的硫化物。

3 结束语

近年来, 稳定硫同位素已经发展成为地球化学的一个重要分支, 特别在恢复古沉积环境方面已经远远超出了许多传统的方法。它在沉积学中有着广泛的用途, 本文主要探讨了其在反映硫酸盐浓度、古环境以及沉积矿床方面的应用。但仍然存在许多问题。

(1) 硫同位素广泛参与地球物质循环过程, 分馏机制与过程较为复杂多变, 并且由于沉积作用本身的复杂性及成岩、后生阶段的改造作用, 硫稳定同位素组成也势必发生变化, 应用中可能造成与地质事实不相符合或缺乏明确的地质意义。因此应采用多种研究方法, 并结合基础地质资料对比分析以便分析结果更加接近地质事实。

(2) 对于硫还原细菌的活动年代底限仍然存在不确定性, 目前比较共识的看法是硫酸盐还原细菌可能在大约3.5Ga前已经出现, 而全球又一次的大气氧增加事件大约始于新元古代冰期, 可能直到埃迪卡拉纪晚期全球的深部海水才氧化。因此硫还原细菌出现的确切年代还需要进一步的证据支持。