溶液中铁同位素平衡分馏参数的量子化学计算确定
摘要
铁同位素研究作为地质过程示踪(包括氧化还原条件变化、可能的生物作用鉴别等)的新工具,得到越来越多的重视,比如从1999年左右的几个开创性工作(Anbar等,2000;Beard和Johnson,1999;Beard等,1999;Polyakov,1997;Polyakov和Mineev,2000;Zhu等,2000),猛增长为现在的200多篇SCI文献,被ISI科学数据库中的ISI Essential Science Indicators列为整个地球科学领域排名第8的前沿领域(researchfront)(注:2007年9月19日的查询),说明了铁同位素研究已成为“热点”之一. 正如Clark Johnson等人(2004)在《Reviewsin Mineralogy&Geochemistry》第55卷—《非传统同位素地球化学》的前言中指出:“扩充同位素分馏系数库的工作仍然是同位素〔地球化学〕领域的首要任务”( expanding the database of isotope fractionation factors remains a high priority forthe isotope community)。目前铁同位素地球化学的开展的“瓶颈”,正是基本分馏参数的缺乏,在对各种地质体系铁同位素成分的“普查”之后,紧接着的应该是分馏机制的详细解释、平衡和非平衡过程的判定、以及复杂动力学变化的探索等,而所有这些方面,都需要基本的平衡分馏参数为基础,但是目前铁同位素基本分馏参数的工作很少,多是对具体地质体系的铁同位素成分测定,因为实验上精确测定平衡分馏很困难,需要严格控制的实验条件、彻底区分开的物种,这些限制使目前实验上获得的参数较少,有些结果的精度存在较大问题。 基于此,本文详细论述了铁在溶液中的各物种之间的平衡分馏参数。