玄武岩风化过程中的Rb同位素分馏

       化学风化是地壳物质进入地表循环的主要方式，与造山作用、气候、营养元素循环等息息相关。因此，对地球宜居性的研究，需要选择灵敏且稳定的地球化学指标来示踪化学风化强度。近期，对花岗岩风化剖面的Rb同位素[δ⁸⁷Rb = [(⁸⁷Rb/⁸⁵Rb)_sample/(⁸⁷Rb/⁸⁵Rb)_SRM984 - 1] × 1000 (‰) ]研究表明其具有示踪化学风化强度的潜力。但是，玄武岩风化过程中的Rb同位素分馏的研究仍未开展。
       为此，我们分析了广东湛江砖红壤剖面（新鲜玄武岩、半风化玄武岩、残余土和土壤）中的主、微量元素、Rb同位素组成，以及不同形态的Rb元素含量。结果显示，随着风化程度增加，土壤中Rb的残余量逐渐减少，可低至基岩的5%；δ⁸⁷Rb值介于–0.36‰至0.56‰之间，有三个层位较基岩（-0.15‰）发生明显的分馏，其深度分别为50cm（-0.36‰）、320cm（0.56‰）、400cm（0.16‰）。剖面浅层（~50cm）的Rb含量轻微升高和Rb同位素组成偏轻可能与大气输入、K肥添加、植物作用有关。用简单的瑞利分馏模型模拟剖面Rb同位素组成，发现分馏样品并没有恒定的分馏系数，因此简单的瑞利分馏（假设岩石和流体之间的分馏系数恒定）并不能解释砖红壤中所有的分馏，自然风化过程更为复杂。连续提取土壤中交换态、易还原 Fe-Mn氧化物/氢氧化物结合态以及残余态的Rb，可交换态的Rb含量占比与深层Rb同位素组成有线性相关性，说明黏土矿物对重Rb同位素的吸附可能是剖面同位素偏重的以及最重层位产出的原因。但是可交换态Rb占比最高的层位（~400cm）并不对应Rb同位素组成最重的层位（~320cm）。玄武岩风化剖面中，400cm至250cm为过渡层，残余相的Rb同位素组成差异较大，导致全岩Rb同位素组成被干扰。

铷,同位素分馏,玄武岩风化