碾子山晶洞碱性花岗岩矿物-水氧同位素交换反应动力学

对黑龙江碾子山碱性花岗岩的全岩及其主要单矿物进行了氧同位素分析，结果表明，全岩和单矿物不仅δ^18O 值变化范围较大（全岩－2．4－2．0‰，石英0．0－5．8‰，碱性长石－3．8－0．1‰，磁铁矿－8．5－1．0‰），而且强烈亏损^18O。共生矿物之间表现出明显不平衡的氧同位素分馏特征，指示在花岗岩侵位之后与水之间发生了同位素交换，根据锆石和现代大气降水的氧同位素组成，对岩石与外来流体的δ^18O值进行了估计，多维矿水－岩反应时限约为0．3－3Ma，水／岩比（氧摩尔比）介于0．11－1．02之间。水－岩反应温度较高（约400度）和反应时间较长是导致石英δ^18O值降低的主要原因。     

硫酸盐17O和18O同时测试新技术：CO2-激光氟化法

目前的发现指出，硫酸盐的δ17O和δ18O值，特别是Δ17O值（＝δ17O-0.52δ18O）能够提供关于大气圈中和地表环境中硫酸盐的起源、混合和迁移的独特的信息，仅仅使用δ18O的测量结果不能圆满地解决相关间题。现有的分析硫酸盐的δ17O和δ18O的方法极其辛苦，而且要求高纯的BrF5。文中报道了从重晶石（BaSO4）中直接产生O2供同位素比值质谱计（IRMS）同时分析δ17O和δ18O的新方法。该方法使用了CO2-激光氟化系统，该系统也可用于从硅酸盐和氧化物中定量的产生O2。对于样品大于4 mg来说，可以获得部分的但是一致的来自BaSO4的氧的产量。每个工作日用该系统可以处理12个以上的样品。Δ17O的分析误差为±0.05‰, δ18O的分析误差为±0.8‰。该方法可有效和准确地研究硫酸盐的Δ17O值。     

西南大别榴辉岩和麻粒岩的氧同位素地球化学

报道了大别造山带西南部湖北红安榴辉岩和罗田麻粒岩的氧同位素组成，并讨论了氧扩散作用对矿物氧同位素平衡的影响，结果得到，红安榴辉岩的全岩δ^18O值为6．4－7．3‰，罗田黄土岭麻粒岩的全岩δ^18O值为6．6－7．8‰，罗田惠兰山麻粒岩的全岩δ^18O值为3．9‰，这些榴辉岩和麻粒岩全岩的氧同位素组成保持了峰期变质条件下的平衡分馏特征，得到的氧同位素温度对于红安榴辉岩425－620度，对于罗田麻粒岩为740－945度。根据快速颗粒边界扩散模型计算的矿物对氧同位素温度不仅与大多数实测氧同位素温度一致，而且与岩石学测温结果相吻合，因此，这些岩石与东大别榴辉岩一样在形成后经历了快速冷却过程，退变质反应过程中没有外来流体加入。     

新疆吐-哈地区硝酸盐矿床的氧同位素非质量效应

随着分析测试技术的提高以及同位素分馏理论的进步,氧同位素非质量分馏的应用范围已经从太空拓展到地球,逐渐发展成为研究行星和地球早期演化、地球表面各圈层相互作用的重要途径和手段.硝酸盐和硫酸盐是地球上少数几个具有明显氧同位素非质量分馏效应的矿物.本文测定了新疆吐-哈地区硝酸盐矿床中硝酸盐和硫酸盐矿物的氧同位素组成,结果显示,硝酸盐的氧同位素存在明显的非质量分馏效应,△17O高达14‰,δ18O高达40‰.为该超大型硝酸盐矿床的大气沉积成因提供了可靠依据.     

安徽贵池地区二叠纪孤峰组含锰岩系稳定同位素特征

安徽贵池地区沉积锰矿床赋存于二叠纪孤峰组。该矿床包括沉积作用形成的碳酸锰矿和经后期氧化作用形成的氧化锰矿。稳定同位素分析表明，含锰岩系的O、C稳定同位素具有较大的变化范围，δ^13C为-4．1‰-5．0‰，δ^18O为-3．40‰-21．40‰。古温度普遍偏高，一般在50-65℃之间，说明其时沉积水体较深，古盐度分析结果（Z=124-133）显示均为正常海相沉积，氧化环境下氧同位素分馏作用表明形成氧化锰矿需要大量的大气降水。     

钙同位素地球化学研究进展

钙同位素是非传统稳定同位素,近年来已成为国际同位素地球化学领域的研究热点。钙同位素测定采用TIMS或MC-ICP-MS,并表示为δ^44/40Ca或δ^44/42Ca。自然界的δ^44/40Ca变化范围从-2.0‰到2．0‰,仅跨越4．0‰。虽然动力学分馏与平衡分馏假说能各自解释一些分馏现象,但钙同位素分馏机理仍不清晰,值得进一步研究。目前钙同位素的地质应用集中于以下方面：（1）根据有孔虫G．sacculifer的钙同位素组成重建古海洋温度;（2）海洋中钙的地球化学循环;（3）利用海水[Ca^2＋]评估大气pCo2。     

中旬红山矽卡岩铜矿稳定同位素特征及其对成矿过程的指示

红山铜矿床位于三江地区义敦岛弧南端的中甸弧,是在晚三叠世甘孜-理塘洋盆向西俯冲过程中形成的一个中型规模的矽卡岩矿床。通常,矽卡岩体就是铜矿体或铜矿化体,主要呈似层状、层状、脉状及透镜体状产于大理岩与角岩接触带或局部在角岩中,未见其与侵入岩直接接触。通过对不同成矿阶段所形成的石榴石、磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、方解石等典型矿物以及大理岩的稳定同位素特征研究,发现矽卡岩的最主要组成矿物石榴石的δ^18OSMOW范围为6．2—8．3‰,反映了矽卡岩可能直接继承隐伏斑岩体的氧同位素组成。根据磁铁矿的氧同位素组成（5．5—7．1‰）所计算的磁铁矿化阶段成矿流体的δ^18OSMOW为13．1—14．7‰（400℃）或12．5—14．1％。（500℃）,暗示有富集δ^18O的CO2溶入到成矿流体中。硫化物的δ^34SCDT范围4．45—6．20‰,说明矿床具有高度均一的硫源,并且在硫化物的结晶沉淀过程中,流体中硫同位素分馏很弱。由此推测主成矿期成矿流体的δ^34S∑S为5．6±0．6‰。矿床中的大理岩的δ^13CPDB为2．0—2．2‰,δ^18OSMOW为24．0—24．8‰,说明大理岩是由海相碳酸盐岩经重结晶作用而成。成矿晚期阶段形成的方解石脉的δ^13CPDB范围是-2．4—1．7‰,δ^18OSMOW范围是16．3—22．4‰,表明其C和O主要来源于大理岩。总之,我们推测红山矽卡岩很可能主要是由中酸性岩浆浅成侵位时局部同化碳酸盐围岩所形成的一种富含钙质成分的次生岩浆就位于碎屑岩与碳酸盐岩之间的构造薄弱带冷凝固结而成,矽卡岩型矿化与深部斑岩型矿化具有共同的成矿物质和成矿流体来源。     

济阳拗陷第三纪玄武岩的氧同位素

研究了山东刘阳拗陷29个第三纪玄武岩样品的氧同位素组成。结果表明，这些玄武岩的全岩氧同位素组成变化明显，δ^18○值为6．3‰－12．2‰。其中，蚀变轻微的晚第三纪玄武岩的δ^18○值为6．3‰－7．9‰，与正常大陆玄武岩的值（5．0‰－7．4‰）相似；而蚀变明显的早第三纪玄武岩的δ^18○值为6．3‰－12．2‰，并且90％以上样品的δ^18○值都大于7．5‰。结合岩石学与岩石化学研究，是第三纪玄武岩δ^18○值不同程度升高是由低温雨水热液蚀变（碳酸盐化）作用造成的。     

云南腾冲地块北部空树河组一个菱铁矿结核中的C、O同位素变化特征

空树河组是滇西腾冲地块北部的石碳－二叠纪冈瓦纳相沉积。菱铁矿结核见于该组顶部的黑色泥岩中。将一个结核通过中心切开，在切面上由中心向边缘用牙钻等间隔提取10个样品。同位素测试结果显示，δ^13C自中心向边缘逐渐由－8．09％减为－16．12％，最外一个样例外（－15．39‰），而δ^18O自中心向边缘逐渐由－10．64‰增加为0‰左右。δ^13C的变化情况表明，菱铁矿结核可能形成于硫酸盐还原带。在解释δ^18o的变化情况时，推测在结核开始生长时可能有δ^18O亏损的大气降水掺入，随着埋藏深度的逐渐加大，孔隙水的O同位素逐渐趋近正常海水的值（0‰）。     

华东南相山铀矿田的氢氧同位素地球化学研究

矿物及包裹体水的氢氧同位素组成的研究结果表明，相山铀矿田成矿热液的δ^18O与δD值分别变化于－67‰－－7．2‰（SMOW）和－44．1‰－－5．2‰，属大气降水成因流体，蚀变体系δ^18O的变化情况显示，与岩石作用的流体具低δ^18O的降水特征，不同水／岩比值条件下的水－岩同位素平衡交换反应的理论计算和综合分析揭示，本矿田的铀成矿热液起源于大气降水与相山主要岩石的相互作用，岩浆水对成矿热液的贡献不大。     

碳还原法分析硫酸盐的氧同位素组成

硫酸盐矿物是自然界最常见矿物,也是自然界少数具有氧同位素非质量分馏效应的矿物之一.硫酸盐矿物的氧同位素组成可以为研究其形成过程和生成条件提供大量信息.目前,在国内外分析硫酸盐氧同位素的3种方法中,碳还原方法乃是分析硫酸盐中氧同位素组成的最精准方法.本次研究建立了分析硫酸盐中氧同位素组成的碳还原方法,介绍了硫酸钡的分析流...     

湖北峡东地区牛坪剖面埃迪卡拉系碳同位素组成及地质意义

对湖北宜昌埃迪卡拉系牛坪剖面碳酸盐岩进行了高精度的碳、氧同位素分析,微量元素测定。碳同位素演化趋势研究表明,牛坪剖面陡山沱组与灯影组下部存在2 次碳同位素负漂移和3 次显著的碳同位素正漂移。负漂移分别位于陡山沱组底部( EN1) 和陡山沱组中部( EN2) ,δ13C 值分别降低到－ 3. 6‰、－ 2‰。正漂移分别位于陡山沱组下部( EP1) 、上部( EP2) 以及陡山沱组和灯影组界线处( EP3) ,δ13C 分别上升到6. 7‰、7. 1‰、8. 2‰。牛坪剖面埃迪卡拉系δ13C 的演化趋势可与黄陵背斜周缘埃迪卡拉系碳同位素演化趋势对比,表明至少区域上碳同位素化学地层学在埃迪卡拉系划分和对比中具有重要意义。     

硼同位素分馏的实验理论认识和矿床地球化学研究进展

硼是一种中等挥发性元素,具有¹¹B和¹⁰B两个稳定同位素。两个同位素间高达10%的相对质量差使其在地质过程中引起高达-70‰至+75‰的硼同位素变化。硼在自然界主要与氧键合形成三配位(BO₃)和四配位(BO₄)结构,因而¹¹B和¹⁰B间同位素分馏主要受控于三配体(BO₃)和四面体(BO₄)间配分。本文综述了低温和高温地质过程的硼同位素分馏的理论和实验研究进展。在溶液中B(OH)₃和${B(OH)^{-}_{4}}$间硼同位素分馏受pH和热力学p-T条件控制,实验和理论表征获得常温常压条件下的B(OH)₃和$B(OH)^{-}_{4}$间同位素分馏系数(α_3-4)变化范围为1.019 4至1.033 3。低温条件下矿物(如碳酸盐、黏土矿物(蒙脱石和伊利石)、针铁矿、水锰矿、硼酸盐)与溶液间硼同位素分馏行为除了受p-T-pH影响外,矿物表面吸附引起的分馏效应十分显著。在中高温过程(蒙脱石伊利石化、富硼电气石和白云母矿物与热液流体,以及硅酸盐熔体与流体)中硼同位素分馏行为受到硼配位构型、化学成分以及物理化学条件的控制。随着硼同位素分馏机理研究的深入以及越来越完善的地质储库硼同位素端员特征表征,硼同位素地球化学指标可以灵敏示踪成矿物质来源、探究成矿作用与成因模式和重建成矿过程物理化学条件。目前矿床硼同位素地球化学研究的难点在于实现不同赋存相(如流体、矿物和熔体)中硼配位键合结构和硼同位素组成的精细化表征。     

Fluid migration and vein formation during deformation and greenschist facies metamorphism at Ormiston Gorge, central Australia

During the Alice Springs Orogeny, deformation at Ormiston Gorge, central Australia, occurred under lower- to middle-greenschist facies conditions. Dolomites of the Bitter Springs Formation and quartzites. metagreywackes, and metapelites of the Heavitree Quartzite contain abundant early-, syn-, and post-tectonic veins. However, though vein densities locally approach 15%, the distribution of veins and the oxygen isotope geochemistry of wallrocks and veins suggest that fluid movement was on a local scale. The Heavitree Quartzite contains quartz veins that, even along the main thrust plane, have similar δ¹⁸O values (13.5–16.9%o) to those of their wallrocks (13.6–16.9%o), with Δ¹⁸O(vein-wallrock) values of -0.6 to 0.4%o. In contrast, the Bitter Springs Formation contains predominantly dolomite veins that have δ¹⁸O values of 23.4 to 27.7%o. These differences are observed even at the boundary between the Heavitree and Bitter Springs rocks, implying that significant fluid exchange between these rocks has not occurred, or that fluid flow was channelled through areas outside those sampled for this study. By contrast with the Heavitree Quartzite, δ¹⁸O values of wallrocks in individual samples of the Bitter Springs Formation are significantly higher (23.3–29.1%o) than those of the veins, with δ¹⁸O(vein-wallrock) values up to -4%o (average of -2.1%o). These systematic differences in δ¹⁸O values most likely result from oxygen isotope fractionation caused by fluid immiscibility or disequilibrium dissolution. Smaller differences in δ¹³C values between some dolomite veins and wallrocks [δ¹³C(vein-wallrock) up to -1.9%o, average of -0.5%o] are also explained by these processes. This study indicates that large volumes of veins may be produced by repeated fracturing and fluid migration within particular rock units, without involving large volumes of externally derived fluids.     

Iron isotope fractionation during skarn-type metallogeny: A case study of Xinqiao Cu–S–Fe–Au deposit in the Middle–Lower Yangtze valley

Fe isotope compositions of mineral separates and bulk samples from Xinqiao Cu–S–Fe–Au skarn type deposit were investigated. An overall variation in δ⁵⁷Fe values from − 1.22‰ to + 0.73‰ has been observed, which shows some regularity. The δ⁵⁷Fe values of endoskarn and the earliest formed Fe-mineral phase magnetite are ca.1.2‰ and ca. 0.3‰ lower, respectively, relative to the quartz–monzodiorite stock, indicating that fluid exsolved from the stock is enriched in light Fe isotopes. Moreover, spatial and temporal variations in δ⁵⁷Fe values are observed, which suggest iron isotope fractionation during fluid evolution. Precipitation of Fe-bearing minerals results in the Fe isotope composition of residual fluids evolving with time. Precipitation of Fe (III) minerals incorporating heavy iron isotopes preferentially leaves the remaining fluid enriched in light isotopes, while precipitation of Fe (II) minerals preferentially taking-up light iron isotopes, and makes the Fe isotopic composition of the fluid progressively heavier. The regularity of Fe isotope variations occurred during fluid exsolution and evolution indicates that the dominant Fe source of Xinqiao deposit is magmatic. Overall, this study demonstrates that Fe isotope composition has great potential in unraveling ore-forming processes, as well as constraining the metal sources of ore deposits.     

神农架石笋氧同位素的海拔效应

作为古气候代用指标,石笋氧同位素为亚洲季风演化研究提供了一系列可靠的证据。然而,关于石笋氧同位素指示的气候意义一直存在争论。本文选取了位于神农架地区海拔1250～2250m的黑龙洞、青天洞和三宝洞3个洞穴进行对比分析,发现不同海拔洞穴石笋δ18O在波动形式上相同,但绝对值存在约-0.1‰/100m的系统差,而大气降水的在该地的海拔效应约为-0.2‰/100m。为此,我们认为,石笋δ18O除了受季风降雨的影响外,不同海拔的温度梯度也对石笋δ18O具有较大的贡献。结合洞穴年均温度,初步估算石笋δ18O的温度效应约为-0.25‰/℃,与O’Neil的同位素平衡分馏计算结果相同。      

西安凹陷热储流体环境同位素研究

为了了解西安凹陷地下热水的补给循环及其赋存环境特征,对西安凹陷地下热水D、^18O、^13C、^14C、^34S分布特征进行了测定与分析。研究表明：西安城区地下热水中环境同位素δ（^180）、δ（^13C）、δ（^34S）的分布规律与其所在的关中盆地存在相反趋势,指示西安城区地下深部存在欠压实作用,表明西安是一个年轻的快速沉积盆地或其深部存在开启性断裂。通过水化学分析表明西安地区主要水化学类型为SO4-Na型,咸阳主要为Cl—Na型,指示咸阳地区的地质环境更为封闭。根据补给高程计算,西安、咸阳城区地下热水补给来源分别为秦岭和北山末次冰期高山雪水补给。     

硼同位素在矿床学中的应用研究

硼在自然界有两种稳定同位素11B和10B,常采用δ(11B)/10-3来表示不同地质体的同位素组成。由于硼同位素在不同地质体中的分馏作用大,在较大温度范围内岩浆-热液流体中的高活动性和化学性质稳定等方面的优势,使硼同位素在地球科学研究中的作用越来越广泛。控制硼同位素分馏的主要因素是硼源。一般情况下,非海相的硼酸盐矿物和与之相关的电气石的δ(11B)值为负值,而在某些盐湖卤水和与海相环境有关的硼酸盐矿物的δ(11B)值则为正值。目前,硼同位素示踪主要应用于块状硫化物矿床、与花岗岩有关的热液矿床以及盐湖矿床的研究。随着硼同位素分馏机制及其在不同环境地质样品中分布特征的深入研究,硼同位素在解决矿床的成矿物质来源、矿床成因和成矿作用等方面将发挥更大的作用。     

应用稳定同位素示踪琥珀的产地

利用稳定同位素比值质谱仪（IRMS）对波罗的海琥珀、多米尼加琥珀、墨西哥琥珀、缅甸琥珀及不同产地的柯巴树脂的13C,D,18O稳定同位素进行了高精度测定.研究结果表明：（1）不同产地琥珀的δ13C值分布在一个较为稳定的范围内,缅甸琥珀δ13C=-19.38‰～-22.90‰,平均值为-21.15‰;波罗的海琥珀δ13C=-22.76‰～-25.76‰,平均值为-24.35‰;多米尼加琥珀δ13C=-23.57‰～-26.63‰,平均值为-24.99‰,且均值无交叉;（2）不同产地琥珀的δ13C值与琥珀形成的地质时代存在较好的线性关系.具体表征为随着天然树脂石化地质年代（琥珀化程度）的增加,13C值有规律地增大,据此可推断不同产地琥珀成熟度由高到低的相对顺序为缅甸＞波罗的海＞多米尼加、墨西哥;（3）柯巴树脂的δ13C值为-26.82‰～-29.94‰,平均为-28.55‰,比琥珀的明显贫δ13C,依据实验测试统计数据,推荐参考临界值为-27.00‰（＋0.18,-3.00）,这为界定琥珀与柯巴树脂提供了稳定同位素依据;（4）缅甸琥珀δD=-195.90‰～-244.40‰,平均为-226.00‰;波罗的海琥珀δD=-235.90‰～-270.10‰,平均为-25δ.80‰;多米尼加琥珀δD=-202.80‰～239.40‰,平均为-219.90‰;墨西哥琥珀δD=-218.90‰.不同产地琥珀中δD的同位素变异反映了环境水（大气降水）与古纬度之间的变化规律,即随着琥珀产地古纬度的增加,δD逐渐减小;（5）不同产地琥珀在13C-18O,D-18O同位素之间及13C,D,18O同位素在二维图解、三维空间中具有很好的分区性,表明碳、氢、氧稳定同位素综合分析可以示踪琥珀的产地信息.     

Non-biological fractionation of stable Ca isotopes in soils of the Atacama Desert, Chile

We measured Ca stable isotope ratios (δ^44/40Ca) in an ancient (2 My), hyperarid soil where the primary source of mobile Ca is atmospheric deposition. Most of the Ca in the upper meter of this soil (3.5 kmol m⁻²) is present as sulfates (2.5 kmol m⁻²), and to a lesser extent carbonates (0.4 kmol m⁻²). In aqueous extracts of variably hydrated calcium sulfate minerals, δ^44/40Ca_E values (vs. bulk Earth) increase with depth (1.4 m) from a minimum of −1.91‰ to a maximum of +0.59‰. The trend in carbonate-δ^44/40Ca in the top six horizons resembles that of sulfate-δ^44/40Ca, but with values 0.1-0.6‰ higher. The range of observed Ca isotope values in this soil is about half that of δ^44/40Ca values observed on Earth. Linear correlation among δ^44/40Ca, δ³⁴S and δ¹⁸O values indicates either (a) a simultaneous change in atmospheric input values for all three elements over time, or (b) isotopic fractionation of all three elements during downward transport. We present evidence that the latter is the primary cause of the isotopic variation that we observe. Sulfate-δ³⁴S values are positively correlated with sulfate-δ¹⁸O values (R² = 0.78) and negatively correlated with sulfate δ^44/40Ca_E values (R² = 0.70). If constant fractionation and conservation of mass with downward transport are assumed, these relationships indicate a δ^44/40Ca fractionation factor of −0.4‰ in CaSO₄. The overall depth trend in Ca isotopes is reproduced by a model of isotopic fractionation during downward Ca transport that considers small and infrequent but regularly recurring rainfall events. Near surface low Ca isotope values are reproduced by a Rayleigh model derived from measured Ca concentrations and the Ca fractionation factor predicted by the relationship with S isotopes. This indicates that the primary mechanism of stable isotope fractionation in CaSO₄ is incremental and effectively irreversible removal of an isotopically enriched dissolved phase by downward transport during small rainfall events.