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碱性水蒸发过程Mg同位素行为及其对前寒武纪海洋化学组成的指示

2、地球化学 > 专题14：表生过程的金属元素和同位素地球化学

地质历史时期的海水化学组成是探寻地球生命与环境协同演化过程的一扇重要窗口。海相蒸发岩是记录过去海水化学组成的良好载体。通过对显生宙海相蒸发岩的矿物相、流体包裹体和Ca同位素研究，显生宙关键时期的海水化学组成可以被大致恢复。前寒武纪海洋被认为是富含HCO3-([HCO3-] > [Ca2+])的碱性海水，在早期生命的起源过程中扮演了重要的角色。地球海洋如何从早期的碱性海水逐渐演化为显生宙海洋([HCO3-]< [Ca2+])的化学组成，对认识前寒武纪海水组成与生命的起源和演化尤为关键。然而到目前为止，对于如何示踪前寒武纪碱性海水化学组成还缺乏相关研究。
青海湖是我国最大的内陆湖泊，其湖水[HCO3-]浓度很高（0.68‰），而Ca2+浓度很低（0.01‰），pH为9.2，属于碱性水体([HCO3-] > [Ca2+])，可以与前寒武纪碱性海水化学组成类比。本次研究采用青海湖湖水进行蒸发模拟实验，探究碱性水蒸发过程中沉积的蒸发岩矿物组成特征以及Mg同位素行为，拟据此探索通过蒸发岩镁同位素组成来示踪前寒武纪海水化学组成。蒸发实验结果显示，在碱性湖水蒸发过程中，蒸发早期沉淀的矿物中有大量的水合Mg碳酸盐矿物，如水菱镁矿和三水菱镁矿；并且由于大量Mg的沉淀，岩盐沉淀之前的卤水和蒸发岩Mg同位素组成变化都很大。这些矿物组成和镁同位素组成特征可以用来识别和恢复碱性海水化学组成，对前寒武纪海水的化学组成演变过程将具有重要指示意义。