塔里木盆地东部地区天然气地球化学特征及成因探讨(之二)

天然气的组分和碳、氢同位素组成特征研究表明塔里木盆地已发现的天然气均为热解气。通过气源对比可知,该盆地东部地区的天然气主要有两种类型 :1)是来自震旦纪到下古生界海相腐泥型母质的油型气,其甲烷、乙烷、丙烷δ13C值,分别为-44.5‰～-33.8‰、- 42‰～-2 8.1‰和-35.4‰～-2 8.4‰,其甲烷的氢同位素组成大于- 2 0 0‰;2 )是产自中生代陆相腐殖型源岩的煤型气,其甲烷、乙烷、丙烷的δ13C值分别为-40.5‰～-33.1‰、- 2 9.7‰～-2 1.3‰和-2 6.3‰～-2 0.3‰,其甲烷的氢同位素组成小于-2 0 0‰。将天然气的地化特征与地质背景相结合判断可知,在塔北隆起地区一些天然气藏是由成熟 (高成熟 )阶段的油型气与过成熟阶段的油型气混合形成,另一些天然气藏是由成熟阶段的油型气和成熟阶段的煤型气混合形成.     

Carbon and hydrogen isotope variation of plant biomarkers in a plant-soil system

Stable carbon (δ¹³C) and hydrogen (δD) isotopic compositions of n-alkanes, anteiso-alkanes, n-alkanoic acids, n-alkanols, phytol and sterols in raw leaves of Acer argutum and Acer carpinifolium, their fallen leaves, mold and soils from a natural Acer forest were measured in order to: (1) understand isotopic variation of the plant biomarkers in a plant-soil system and (2) evaluate which biomarker is the most effective recorder of soil vegetation. Long-chain (> C₂₄) n-alkanes, n-alkanoic acids and n-alkanols are gradually enriched in ¹³C up to 12.9‰ (average of 4.3‰) and depleted in D up to 94‰ (average of 55‰) from raw leaves to soils. However, anteiso-alkanes, phytol and sterols show little variation in both δ¹³C (< ± 1‰) and δD (< ± 2‰) from raw leaves to soils. These isotope signatures in a plant-soil system indicate that isoprenoid plant biomarkers such as sterols in soils faithfully preserve the isotopic compositions of dominant higher plants growing on the soils without a diagenetic effect upon the isotopic compositions. In contrast, long-chain n-alkyl molecules in soils undergo specific isotopic modification during biodegradation associated with early diagenesis and/or a significant contribution from heterotrophic reworking.     

雅鲁藏布江蛇绿岩中地幔柱型岩浆作用——来自氦、氩同位素的证据

雅鲁藏布江蛇绿岩的氦、氩同位素组成分别是：蛇绿岩中变质橄榄岩的^3He/^4He比值为1．104-3．384Ra，平均为2．383Ra；玄武岩的He同位素组成比较均一，^3He/^4He平均值为5．359 Ra；辉绿岩的^3He／^4He比值变化较大，为1—5Ra。由于各岩石样品有不同程度的蚀变，造成放射性成因He的加入，因此大多数样品He同位素组成比低于亏损地幔大洋中脊玄武岩的值(MORB≈8Ra)，不能真实反映源区特征。而采自吉定的辉绿岩样品^3He/^4He比值平均高达31．57Ra，与夏威夷发现的热点地幔源区的样品比值接近；分步加热法进一步测试，其高比值的He是在低温区段释放的。这种高^3He/^4He比值He的捕获，表明雅鲁藏布江蛇绿岩形成时存在地幔柱型富集地幔岩浆作用。     

海水的氯同位素组成特征

本研究采用基于Cs2 Cl+离子的正热电离质谱法测定了海水中的氯同位素组成。结果表明海水的3 7　Cl 3 5Cl值基本上是均一的 ,平均值为 0 .3190 93,变化范围为 0 .318782～ 0 .3192 2 1。相对于某一标准海水的表面海水的δ3 7Cl值与包括海水温度、盐度、经纬度在内的所有因素基本无关。但不同深度的海水的δ3 7Cl值随深度而降低 ;δ3 7Cl值也显然与大陆注入水和区域有关。     

胶东金青顶和邓格庄金矿床的同位素组成及其地质意义

本文主要研究了胶东金青顶和邓格庄金矿床蚀变体系的氧、硅同位素组成、硫化物矿物的硫同位素组成，方解石的碳、氧、锶、钐、钕同位素组成，结果表明金矿床早阶段成矿热液中水以非大气降水为主，晚阶段成矿热液中大气降水增加；成矿物质来源于地壳。推断金矿床由地壳物质在燕山期大规模低程度熔融出的富K、Na的流体交代改造岩石并汲取成矿元素形成的矿化热液和岩浆热液共同作用形成。     

新疆博尔塔拉河流域花岗质岩石的Pb同位素组成

作者对新疆博尔塔拉河流域花岗质岩石长石的Pb同位素组成研究表明，花岗质岩石是壳幔物质相混合的结果。相对来说流域东部岩体中地幔物质较多，西部岩体则混入较多地壳物质。     

我国生物气藏碳、氢同位素特征、形成途径及意义

生物气碳、氢同位素组成是探讨其形成途径和成藏特征的基本手段,研究基于我国10个生物气气藏31个气样的碳、氢同位素组成资料探讨了这些气藏的形成途径和成藏特征。研究表明:这些气藏的氢同位素组成可以分为三个区间,即δDCH4>-200‰;δDCH4值在-250‰～-200‰之间和δDCH4<-250‰。前人认为在陆相淡水条件下生物气的形成途径主要是乙酸发酵作用,我国10个气藏31个气样碳、氢同位素研究表明,海相及盐湖相条件下生物气形成途径为典型的CO2还原途径,具有重的氢同位素组成,其δDCH4>-200‰,而陆相条件下成藏的生物气也主要为CO2还原途径,但氢同位素组成较典型海相成因生物气轻,其δDCH4值在-250‰～-200‰之间。其值可能与古湖泊水介质的咸化程度有关。从柴达木的资料来看,随水介质咸度增大,生物甲烷氢同位素组成也具有相应增大趋势。陆相条件下有处于CO2还原和乙酸发酵两种作用过渡区形成的生物气气藏,其形成可能与古水介质无咸化过程和地温梯度较高有关,如保山盆地。该区形成的生物气具有轻的氢同位素组成,δDCH4<-250‰,碳同位素组成则相对较重,其碳、氢同位素组成之间具有较好的负相关。生物气碳、氢同位素组成的成气机理及途径有可能成为判识自然界采集的生物气气样是否具有工业意义,一般而言,乙酸发酵途径形成的生物气不利于成藏。     

青海湖地区生物中正构烷烃及其氢同位素组成与影响因素

青海湖是我国最大的内陆咸水湖泊。本文应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,对青海湖水生生物和周围地区陆生生物中正构烷烃及其氢同位素进行了分析,研究了生物中正构烷烃及其同位素组成。结果显示了不同生物中正构烷烃碳数分布范围在C1 5~C33之间,呈单峰型分布;主峰碳数是水生生物(除海韭菜外)相对较低,主要为C23和C25,陆生木本植物次之,为C27;陆生草本植物较高,为C27和C29;CPI值分布在4.0~29.7之间;ACL值为26.0~29.6,分布与植物类型有关。青海湖水生生物中正构烷烃氢同位素组成分布在-209.8‰~-85.6‰之间,平均值为-169.2‰~-121.2‰;陆生植物的正构烷烃δD值为-196.7‰~-84.3‰之间,平均值为-173.0‰~-108.6‰。青海湖不同水生生物和不同陆生生物之间的正构烷烃氢同位素组成差别显著。研究发现,湖泊的含盐量对水生植物的正构烷烃氢同位素具有显著影响,环境湿度和降水量明显影响了陆生植物的正构烷烃氢同位素组成;植物的正构烷烃平均氢同位素组成随着其ACL值增加,具有变轻的趋势;不同种类植物的正构烷烃合成期间具有不同的氢同位素分馏效应,与陆生植物相比较,水生植物的正构烷烃相对于环境水更富集轻氢同位素,并且随着ACL值增加,环境水和正构烷烃之间的氢同位素分馏增大。     

凡口铅锌矿床海底热泉喷溢成矿的地质地球化学特征

凡口铅锌矿是发育于海相碳酸盐岩建造中的海底热泉喷溢沉积矿床。在研究矿床地质特征和地球化学特征的基础上,总结了发育于同沉积断裂两侧的矿体的形态、产状,矿石组构,成矿元素、微量元素、稀土元素的组成与分布,成矿温度和流体的性质,提出了热泉成矿作用与海相碳酸盐沉积作用同时演化的结论。     

若干以沉积岩为容矿围岩的热液矿床硫同位素地球化学研究

文章对与沉积岩容矿有关的热液广西高龙微细浸染型金矿、新疆霍什布拉克铅锌矿、广西盘龙铅锌矿和下雷锰矿等矿床硫化物进行硫同位素测定,硫同位素组成分别为-15.3‰~+15.6‰,-18.8‰~+24.2‰,-21.0‰~+26.4‰,-32.6‰~+32.2‰。硫同位素可以达到平衡(高龙、霍什布拉克、下雷),也可以没达到平衡(盘龙)。δ34SΣS值在+13‰~+28‰之间,表明与沉积岩容矿热液矿床中硫来源于海水硫酸盐还原硫,但不排除有岩浆硫的加入。     

夏杖子金矿床同位素组成及其地质意义

夏杖子金矿床中矿物包裹体水的氢、氧同位素分别为：δD=-91.7‰——73.1‰,δ¹⁸O_H2o=5.68‰-6.23‰,说明读矿床的成矿溶液是来源于岩浆水和大气降水;矿物的硫同位素组成基本上全是负值,且变化范田较小,同位素平衡温度平均为208-240℃,成矿溶液总硫平均同位素组成-19.70‰——20.64‰,证明成矿热液中H₂S原子团占优势,其硫源可能为本区结晶基底;石英中流体包裹体Rb-Sr同位素等时年龄为105±7.2Ma,说明其成矿时代为燕山晚期。综合分析认为,该矿床为与岩浆热液有关的中-低温热液脉型金矿床。     

Isotopic composition of xenon in petroleum from the shell bullwinkle field

We have measured the abundance and isotopic composition of xenon in petroleum samples from the Shell Bullwinkle Field off the coast of Louisiana. We used an oxidation and purification procedure designed to insure complete extraction and clean up of xenon from the petroleum. The xenon isotopic composition was found to be similar to the atmospheric value for one petroleum sample. While the results of the second sample suggest possible enrichment of the heavier isotopes, the errors associated with these excesses preclude a definitive statement to that effect. No monoisotopic enrichment in¹²⁹Xe was detected in either sample, the presence of which might have allowed us to deduce the petroleum age. Our results represent only the second xenon measurement from petroleum, and the concentrations are within the range of values published in the earlier report.     

俯冲的大陆岛弧--柴北缘片麻岩的地球化学和同位素证据

柴北缘早古生代高压—超高压变质带的片麻岩分为花岗质片麻岩和副片麻岩 ,花岗质片麻岩的原岩形成于新元古代 (90 0～ 10 0 0 Ma) ,岩石类型为英云闪长岩 -奥长花岗岩 -石英二长岩 -花岗岩 ,非活动性元素的特征类似于岛弧环境形成的花岗岩。副片麻岩的原岩可能为富铝的沉积岩 ,其稀土元素特征类似于 PAAS(后太古宙澳大利亚的平均页岩 )的稀土元素分布 ,非活动性元素的特征与大陆岛弧沉积岩的特征类似。根据花岗质片麻岩与副片麻岩的共生关系结合其地球化学特征推测它们的原岩形成于岛弧环境。鱼卡河花岗质片麻岩的εNd(t) =3.2 (t=1.0 Ga) ,TDM=1.3Ga,表明岩浆源区有大量起源于亏损地幔的初始地壳物质。而落凤坡、锡铁山、沙柳河的花岗质片麻岩与副片麻岩的 Sm - Nd同位素组成类似 ,εNd(t) =- 3.4～ - 7.3(t=1.0 Ga) ,TDM=1.8～ 2 .2 Ga,表明岩浆源区为先存的大陆地壳 ,两类片麻岩地球化学特征的相似性说明岩浆源区的成分类似于变质沉积岩的组成。这项研究说明柴北缘早古生代的深俯冲卷入了大量的大陆岛弧岩石。     

新生代古海洋Nd同位素演化及其古环境意义

本文对当前在新生代古海洋Nd同位素演化及其古环境意义研究方面的最新成果进行了简明的阐述，说明在巴拿马海峡于5－3Ma关闭前后，太平洋和大西洋洋流的变化与其海水Nd同位素的变化相对应。但同期的印度洋Nd同位素没有明显变化，其原因需要进一步研究。     

湖北铜绿山矿床石英闪长岩的矿物学及Sr-Nd-Pb同位素特征

铜绿山是长江中下游鄂东南矿集区最重要的、大型夕卡岩型Cu-Fe(Au)矿床。本文对该矿区中与成矿密切的石英闪长岩进行了详细的矿物成分、地球化学及Sr-Nd-Pb同位素研究。结果表明:岩石中斜长石主要为更长石(An=21～31);角闪石贫Ti(0.2),高Mg/(Mg+Fe)(0.5),属于富镁角闪石;而黑云母为镁质黑云母。岩石的地球化学具有高硅(58.86%～67.71%),富碱(Na2O+K2O=5.67%～9.63%),富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),并强亏损元素Nb、Ta、Ti等特征。岩石的(87Sr/86Sr)i为0.7055～0.7069,εNd(t)为-7.65～-3.44;(206Pb/204Pb)i=17.66～18.00,(207Pb/204Pb)i=15.49～15.56,(208Pb/204Pb)i=37.73～38.19。矿物成分、地球化学和同位素特征说明,铜绿山岩体与阳新岩体为同源岩浆的产物,源区为深度大于40km的富集地幔,经下地壳的混染及分离结晶作用形成。岩浆熔体形成的温度应大于889℃。角闪石和黑云母的温度计估算岩浆结晶温度分别为650～800℃和500～630℃,黑云母开始结晶温度略低于角闪石结晶结束温度,压力为1.49kbar,对应侵位深度约4.9km。岩浆具有利于Cu、Fe、Au等成矿元素进入熔体的条件,可能与板块俯冲作用相关。     

应用大地热流和地下流体氦同位素组成资料计算中国大陆地壳生热元素丰度

根据能量守恒原理和中国大陆实测热流数据,给出中国大陆地壳生热率上限值为1.3μWm-3。根据热流值和地下流体氦同位素组成资料,估算出中国大陆地壳生热率为0.58～1.12μWm-3,中位数为0.85μWm-3,相应的铀、钍、钾丰度范围分别是0.83～1.76μg/g、3.16～6.69μg/g和1.0%～2.12%。中国陆壳铀、钍、钾元素整体丰度值明显高于太古宇地壳,反映中国陆壳成分演化程度较高。同时,中国大陆地壳成分具有明显的横向非均匀性特征:东部地壳相对西北部富集铀、钍、钾等强不相容元素,褶皱带相对克拉通地区富集铀、钍、钾元素。基于大陆地壳SiO2含量与地壳生热率之间的正相关关系推断,中国东部地壳较西部富长英质组分,褶皱带地壳成分较克拉通富长英质组分。此区域性变化特征与基于地震波速资料推断的结果相符。基于中国大陆地壳生热率变化范围以及地震波速低于全球平均值的特征,推断Rudnick和Fountain(1995)、Rudnick和Gao(2003)、Weaver和Tarney(1984)、Shaw等(1986)以及Wedepohl(1995)的全球陆壳成分模型均高估了铀、钍、钾等强不相容元素丰度。     

Lithium isotopic disequilibrium of minerals in the spinel lherzolite xenoliths from Boeun,Korea

Spinel lherzolite xenoliths found in Boeun, Korea, have protogranular to porphyroclastic textures and are enclosed in a Miocene alkali basalt. The lithium concentration and isotopic compositions of olivine, clinopyroxene, and orthopyroxene separates from the spinel lherzolite, and whole rocks of the spinel lherzolites and alkali basalt were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry (MC-ICP-MS). The lithium concentrations of the olivines and orthopyroxenes range from 2.2 to 5.0 ppm and from 2.1 to 6.4 ppm, respectively. In contrast, the clinopyroxenes have larger lithium concentrations, from 2.0 to 8.4 ppm, which reflect their preferential lithium enrichment. The lithium isotopic compositions (δ⁷Li) of olivines (-5.4 to + 3.5‰), orthopyroxenes (-11.4 to -0.1‰), and clinopyroxenes (-14.4 to -4.7‰) range far beyond the average mantle composition of + 4 ± 2‰. The lithium isotopic composition of the host rock, alkali basalt (3.4‰), is within the range of the intraplate and oceanic island basalts. The spinel lherzolites from Boeun exhibits strong elemental and isotopic disequilibria due to the different lithium and lithium isotope diffusion velocities in the olivine, orthopyroxene, and clinopyroxene minerals after eruption and magma cooling.     

论接触交代矽卡岩型多金属矿床的矿质来源—以铅同位素组成为依据

本文以铅同位素组成为线索，讨论了与中酸性侵入岩有关的接触交代矽卡岩型铜铅锌多金属矿床的矿质来源，得出了该类矿床矿质的岩浆源、岩浆与围岩混合源及多源混合源三种来源。     

麦哲伦海山富钴结壳的稀有气体丰度及He、Ar同位素组成

使用MM5400质谱计对麦哲伦海山富钴结壳和结壳基岩进行稀有气体同位素分析,以此示踪结壳形成期间的海洋环境。富钴结壳的He、Ne、Ar、Kr、Xe稀有气体同位素丰度模式与ASW(air-saturated water,饱和空气的海水)的变化趋势一致,说明结壳是在与海水交换平衡的流体环境中形成的。结壳的分馏因子F_3比饱和空气的海水的F_3高2～3个数量级,表明其相对于海水而言是富集~3He的。其相对于空气亏损~3He、富集Kr和Xe的模式与高度富集~3He、亏损Kr和Xe的星际尘粒的模式完全不同,暗示地球外物质并不是支配富钴结壳稀有气体同位素丰度模式的主要因素。结壳中高的R值甚至超过上地幔代表MORB(大洋中脊玄武岩)的典型值8R_a(R_a为地球大气中~3He/~4He比值,R为样品中~3He/~4He比值),揭示了热点型地幔热液对西太平洋海洋环境的局部贡献。圈层结壳的各结壳层之间的R值差异明显,各结壳层之间的尺值的变化趋势是"较高→最高→较高",结壳中层具有高达15.60R_a的R值,明显有深部地幔流体的加入,这进一步表明滋养结壳生长的热液环境本质上是源于地幔柱型的热点热液。玄武质基岩具有较低的R值,说明该类基岩在形成时严重混染有地壳物质,也说明结壳的物源并非来自玄武质基岩。结壳的~(40)Ar/~(36)Ar比值接近于饱和空气的海水值,也表明结壳的成矿流体与周围海水发生了充分的交换。     

Noble gas components in planetary atmospheres and interiors in relation to solar wind and meteorites

We discuss observed xenon isotopic signatures in solar system reservoirs and possible relationships. The predominant trapped xenon component in ordinary chondrites (OC) is OC-Xe and its isotopic signature differs from Xe in ureilites, in carbonaceous chondrites, in the atmospheres of Earth and Mars, and in the solar wind. Additional minor Xe components were identified in type 3 chondrites and in the metal phase of chondrites. The OC-Xe and ureilite signatures are both consistent with varying mixtures of HL-Xe and slightly mass fractionated solar-type Xe. Xenon in the Martian atmosphere is found to be strongly mass fractionated by 37.7‰ per amu, relative to solar Xe, favoring the heavy isotopes. Xenon in SNC’s from the Martian mantle show admixture of solar-type Xe, which belongs to an elementally strongly fractionated component. The origin of the isotopic signatures of Ne and Xe in the terrestrial atmosphere are discussed in the light of evidence that the Xe isotopic fractionations in the Martian and terrestrial atmospheres are consistent. However, in the terrestrial atmospheric Xe component excesses are observed for¹³²Xe and also for^129,131Xe, relative to fractionated solar Xe. The suggested chemically fractionated fission Xe component (CFF-Xe) seems to closely match the above excesses. We discuss models of origin for planetary volatiles and possible processes driving their evolution to present day compositions.