海水氯同位素的分馏：来自海水成分的影响
地球历史上的海水成分，并不是一成不变的。根据石盐包裹体分析，显生宙期间海水成分发生了显著的变化：海相石盐包裹体内卤水成分在富Ca的Na-K-Mg-Ca-Cl体系（“方解石海”期间）和富SO4的Na-K-Mg-Cl-SO4体系（“文石海”期间）之间波动（Kovalevich et al., 1998; Lowenstein et al., 2001）。在方解石海时期，海相碳酸盐岩主要为方解石沉积；海相蒸发岩的钾盐中缺乏MgSO4矿物，主要为钾石盐；在文石海时期，海相碳酸盐岩主要为文石沉积；海相蒸发岩钾盐中的含钾矿物，为硫酸盐为主的矿物。Kovalevich等（1998）通过石盐包裹体恢复了各个地质时代的海水成分，奥陶纪、石炭纪早期、侏罗纪早期和古新世等地质时代缺乏数据。孟凡巍等（2018）通过石盐包裹体恢复了奥陶纪的海水成分，证明该时期也属于“方解石海”。
整个海水成分的变化，海相蒸发岩底部石盐（盆地卤水首先开始沉积的石盐）的Br含量，也随着“方解石海和 “文石海”成分的波动而变化。石盐和卤水之间，已经发表的文献认为稳定氯同位素的分馏系数（αhal-br）接近1.0003。然而，令人困惑的是在方解石海时期，石盐中的氯同位素数据，与文石海时期沉积的石盐氯同位素数据相比，更加偏负。
整个地球历史时期，海水的氯同位素δ37Cl基本不变，都在0‰左右。因此，另外一种解释，就是石盐和卤水之间氯同位素的分馏系数（αhal-br），实际上还受到海水成分的影响。显生宙海水化学的长期变化，影响了氯同位素的分馏系数；从而造成了地质历史时期海相蒸发岩的氯同位素的变化。
图1. 海相蒸发岩中石盐相δ37Cl与海相钾盐和海相碳酸盐岩矿物学变化 (Hardie, 1996)，基底盐岩中Br含量变化之间的关系(Siemann, 2003)。
中国矿业大学孟凡巍教授与美国亚利桑那大学地球科学系Eastoe C.J.教授合作的该相关研究成果，近期发表在国际知名地球科学杂志Chemical Geology上。
论文信息如下：
C.J. Eastoe, Fanwei Meng. 2024. Is Cl isotope fractionation in the seawater-evaporite system dependent on seawater chemistry? Chemical Geology Volume 644: 121832
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254123005338?dgcid=coauthor
本研究得到了中国科学院基础前沿科学研究计划（项目号：ZDBS-LY-DQC021）和青海省科技计划项目(项目号:2022-ZJ-Y08)的资助。
