地化所開展云南臨滄超大型鍺礦床沉積物的鍺同位素研究

　　作為一個新的非傳統同位素，鍺同位素目前積累的研究資料非常有限。已有工作主要集中在兩個方面：（1）地質體和天體物質的鍺同位素組成研究，分析對象包括火成巖、海洋沉積物、海底熱液、熱水沉積鐵氧化物、高溫地熱流體和鐵隕石；（2）鍺同位素分餾參數的理論預測。這些研究初步奠定了鍺同位素應用的基礎，但由于分析對象的有限性以及實際測試過程中使用的標準不統一，應該說，這些研究遠遠不能滿足對自然界地質和環境鍺同位素端元儲庫調查的需求，急需建立復雜水-巖反應體系中鍺同位素的分餾理論，拓展鍺同位素在地球化學示蹤領域中的應用范圍。

　　2010年6月至12月，中科院地球化學研究所戚華文副研究員在中國科學院普通訪問學者項目資助下，與法國海洋開發研究院布雷斯特中心Olivier Rouxel博士合作，系統開展了臨滄超大型鍺礦床不同類型沉積物（含鍺煤、無礦煤、熱水沉積硅質巖和含碳硅質灰巖、含鍺煤層中的砂巖和粘土巖夾矸）、區域花崗巖和含鍺煤燃煤產物（含鍺煤低溫煤灰、高溫燃煤煙塵和煤渣）的鍺同位素組成研究。

　　結果表明：（1）臨滄臨滄鍺礦的含鍺煤及不同樣品具有較大的鍺同位素分餾；含鍺煤中的鍺同位素(δ74Ge)分餾可達7.31‰，且鍺含量與鍺同位素分餾程度(δ74Ge)呈明顯負相關；含鍺煤層中部富集重鍺同位素；（2）模擬計算證實開放體系瑞利分餾和混合作用控制不同樣品鍺同位素組成的總體變化，含鍺煤與熱水成因硅質巖演化自同一源區(δ74Ge約為1.84-1.97‰.)；（3）低溫(600°C)灰化不會導致明顯的鍺同位素分餾，可作為分析鍺含量較低的富有機質地質樣品時，提高鍺含量和克服大量碳基質的替代方式；但高溫燃煤過程可導致鍺同位素分餾，煙塵或飛灰中富集輕鍺同位素，煤渣或底灰中富集重鍺同位素；煙塵或飛灰中鍺與環境有害元素(Zn、Pb、As、Tl和Cd等)的同步富集，暗示鍺同位素有可能成為環境中人為重金屬污染的示蹤劑。

　　研究成果于發表在Chemical Geology上（Qi, H W, Rouxel, O, Hu, R Z, Bi, X W, Wen, H J., 2011. Germanium isotopic systematics in Ge-rich coal from the Lincang Ge deposit, Yunnan, Southwestern China. Chemical Geology 286, 252–265）。

　　研究成果得到了兩位審稿人的一致好評，例如，一位審稿人認為：“這項工作對鍺同位素地球化學知識具有極大的重要性，提供的數據質量頂級，應當發表”；另一位審稿人明確指出，“總體而言，我喜歡這篇論文，我認為它將為地球化學文獻做出好的貢獻，特別是鍺同位素地球化學文獻，這在目前相當有限”。

　　論文鏈接

圖1 臨滄超大型鍺礦床區域地質簡圖

圖2 臨滄超大型鍺礦床不同地質樣品（a）鍺同位素組成與文獻中數據對比

圖3 臨滄超大型鍺礦床含鍺煤含量與δ74Ge散點圖

圖4 臨滄超大型鍺礦床含鍺煤層鍺含量與δ74Ge垂向變化圖解

圖5 含鍺煤低溫灰與原煤鍺同位素組成對比

圖6 含鍺煤高溫煅燒產生的煙塵(soot)與煤渣(Cinder)的鍺同位素組成對比

圖7 瑞利分餾導致的煤吸附鍺和石英沉淀過程中的鍺同位素分餾