低温地球化学系统中水溶液与石英之间同位素交换的机制
化学物理
2025-09-16 v1
摘要
当前认为固态扩散在低温下可忽略的观点受到了实验室中天然石英晶体与水溶液之间快速硫和钡同位素交换的挑战。该假设依赖于从高温实验外推的扩散系数。本文在 50°C 和 80°C 下，对含有 137Ba 和 32S 同位素标记的溶液测量了同位素交换速率，持续时间不超过 10,360 小时。SIMS 深度轮廓显示 137Ba 富集至约 75 nm，呈现经典扩散特征的形状。石英表面与水溶液之间的同位素失衡意味着来自内部的持续供应。这些结果表明，石英及类似低温矿物中的缺陷和空位允许有效的固态扩散，对古环境重建、材料科学和工程学具有深远的影响。
引用
@article{arxiv.2509.11428,
title = {Mechanisms of isotope exchange between aqueous solutions and barite in low-temperature geochemical systems},
author = {Chen Zhu and Youxue Zhang and Donald J. DePaolo and Kaiyun Chen and Honglin Yuan and Tao Yang and Lei Gong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.11428},
year = {2025}
}