浙西邵家山埃迪卡拉纪地层的碳同位素特征及其地层对比意义

埃迪卡拉纪普遍缺乏有效的同位素年龄和生物地层资料,碳同位素(δ~(13)C_(carb))常用来作为其内部地层划分与对比的标准。目前,关于埃迪卡拉纪扬子地台δ~(13)C_(carb)地层的研究多集中在中上扬子区,扬子地台东缘下扬子区的研究则较少。本文详细分析了扬子地台下扬子区邵家山剖面地层序列和δ~(13)C_(carb)特征,发现邵家山剖面以碳酸盐岩为主,为该时期典型的浅水相沉积;δ~(13)C_(carb)值分布范围为–2.6‰～5.7‰,均值为0.9‰±0.3‰。剖面的下部、中下部、中上部以及上部的δ~(13)C_(carb)负漂移幅度分别为1.6‰、4.1‰、7.6‰和3.2‰,可分别对应峡东地区的EN1/CANCE、EN2/BAINCE、EN3/DOUNCE和EN4/BACE。对比分析扬子地台典型的8个浅水相剖面发现:盖帽白云岩广泛发育EN1/CANCE,δ~(13)C_(carb)分布在–6‰～0‰之间;EN3/DOUNCE在各剖面均有发育,漂移幅度均大于4‰,最大可达15.6‰; EN2/BAINCE仅在峡东地区的剖面发育,漂移幅度可达8.2‰; EN4/BACE在大多数剖面发育,漂移幅度为1.2‰～8.7‰。其中, EN4/BACE可作为广泛采用的埃迪卡拉系—寒武系界线的划分依据,而EN1/CANCE和EN3/DOUNCE可作为扬子地台埃迪卡拉系内部地层划分对比的重要标志。     

胶北地体荆山群大理岩碳氧同位素地球化学特征及其对Lomagundi-Jatuli事件的指示

古元古代大气圈快速大量充氧,地球表生系统发生一系列重要变化,其中之一是23～206Ga碳酸盐岩碳同位素正异常现象,称Lomagundi-Jatuli事件,颇受瞩目,成为当前国际研究前沿。胶北地体荆山群普遍经历高角闪岩相-麻粒岩相变质作用,其下部禄格庄组碳酸盐地层发育。本文研究了山后地区荆山群禄格庄组26件大理岩和7件白云质石英岩样品,获得δ~(13)C_(carb)值在-08～+34‰(V-PDB),平均+14‰,其中大理岩δ~(13)C平均值为+16‰,白云质石英岩δ~(13)C平均值为+09‰。氧同位素值变化于93‰～202‰(V-SMOW),平均140‰。样品碳-氧同位素值之间具有很好的正相关性,且有13件样品Mn/Sr比值大于6,说明高角闪岩相的变质作用可能使δ~(13)C_(carb)下降了3‰～5‰,原始沉积碳酸盐的δ~(13)C_(carb)值高达+84‰,明显正异常,是全球性Lomagundi-Jatuli事件的响应。     

熊耳地体南侧中晚元古代地层碳氧同位素组成：CMF模式的证据

前人运用 CMF 模式(碰撞造山成岩成矿与流体作用模式)推断熊耳地体金银矿床的成矿流体主要来自其南侧中晚元古代地层(官道口群和栾川群)的陆内俯冲变质脱水作用,并推测该套地层富放射成因铅和锶,δ~(13)C 和δ~(18)O 值较高。为检验该推论和 CMF 模式正确与否,作者对该套地层开展了研究,本文报道了碳氧同位素研究结果。13件岩石样品δ~(18)O 值变化于9.1‰～16.7‰,平均13.3‰;4件δ~(13)C_(CaCO_3)值为-2.8‰～0.8‰,平均-0.9‰,计算表明,该套地层在320～373℃(熊耳地体多数矿床早阶段成矿温度范围)变质脱水所形成流体的δ~(18)O值为2.6‰～14.6‰,与推测结果一致,覆盖了熊耳地体已有早阶段成矿流体的δ~(18)O值(5.1‰～12.6‰),计算的中晚元古代地层变质流体的δ~(13)C_(CO_2)随介于-0.7‰～4‰,也与熊耳地体成矿流体的δ~(13)C_(CO_2)值(-2.1‰～4‰,成矿早阶段一般δ~(13)C_(CO_2)>0)一致。如此以来,我们的研究结果证明了前人的推论和 CMF 模式的科学性与实用性,CMF 模式可以用于指导熊耳地体或类似构造环境的矿床勘查和地质研究。     

华北克拉通几个地区古元古代碳酸盐岩地层C-O同位素特征

对华北克拉通古元古代辽河群、中条群和湾子群的碳酸盐岩进行了C、O同位素研究。辽河群王家沟组条带状大理岩的δ13CPDB变化于-1.02‰~3.14‰之间,大部分在0.16‰~1.79‰之间,平均值为1.07‰,稍高于海相碳酸盐岩的δ13C平均值0.5‰,δ18OPDB变化于-17.2‰~-10.1‰之间,大部分在-13.4‰~-10.1‰之间,20组数据的均值为-11.9‰。中条群余家山组大理岩的δ13CPDB变化于-0.2‰~0.8‰之间,大部分在0~0.3‰之间,前14个样品的δ13C平均值为0.34‰,稍低于海相碳酸盐岩的δ13C平均值,后16个样品的δ13C平均值为0.54‰,与海相碳酸盐岩的δ13C平均值基本一致,其δ18OPDB变化于-7.9‰~-6.1‰之间,大部分在-7.3‰~-6.1‰之间,前14个样品的δ18O平均值为-6.80‰,后16个样品的δ18O平均值为-6.68‰,两个剖面上的δ18O值没有明显差别。阜平宋家口南湾子群大理岩δ13CPDB变化于1.0‰~3.8‰之间,平均值为2.65‰,明显高于海相碳酸盐岩的δ13C平均值0.5‰,其δ18OPDB变化于-8.8‰~-5.7‰之间,平均值为-6.97‰。研究结果表明所研究的大理岩均形成于一个比较稳定而又相对波动的气候环境,大理岩沉积期间存在海平面和气温旋回变化但没有突变事件。湾子群宋家口剖面大理岩对Jatulian事件有响应,中条群余家山组大理岩对Jatulian事件没有响应,辽河群王家沟组是否存在对Jatulian事件响应还不确切。     

湘西花垣地区铅锌矿床C、H、O同位素特征及其对成矿流体来源的指示

湘西花垣地区铅锌矿床是铅锌矿资源储量超过千万吨的世界级超大型矿床之一。对该矿床主矿化期的方解石和闪锌矿进行了系统的C、H、O同位素研究。分析结果显示,花垣地区铅锌矿床主成矿期方解石样品的δ~(13)C_(PDB)值范围为-2.71‰~1.21‰,δ~(18)OSMOW值范围为16.09‰~22.48‰,团结、李梅、土地坪、蜂塘和大石沟各铅锌矿床中主成矿期方解石的13C、18O同位素依次表现出逐渐降低的特征,在δ~(18)O_(SMOW)-δ~(13)C_(PDB)图上主要介于原生碳酸盐岩与海相碳酸盐岩之间,该地区铅锌矿床成矿流体中的碳主要来源于海相碳酸盐岩的溶解作用。花垣矿区围岩的δ~(13)C_(PDB)值范围为0.15‰~1.17‰,δ~(18)O_(SMOW)值范围为19.79‰~23.89‰,指示沉积成因海相碳酸盐岩的特征。方解石和闪锌矿样品中流体的δD_(SMOW)变化于-91.1‰~-15‰之间,δ18Ofluid变化范围为-4.1‰~9.25‰,在矿区范围内流体的迁移方向是由北向南,δ~(18)O_(fluid)-δD_(SMOW)图显示,矿床成矿流体的主要来源是建造水和大气降水。成矿流体与围岩间的水-岩反应是导致湘西花垣地区铅锌矿床中方解石和闪锌矿矿物发生沉淀的主要机制。     

白云鄂博赋矿白云岩与微晶丘和碳酸岩墙的碳氧同位素对比研究

本文通过方解石和白云石的碳和氧同位素分析,对比研究了白云鄂博赋矿白云岩、黑脑包微晶丘、北京西山微晶丘、宽沟北正常沉积灰岩和白云鄂博碳酸岩墙,从而探讨了赋矿白云岩的成因及其与超大型Fe-Nb-REE矿床的成因关系。结果为:①黑脑包腮林忽洞群顶部微晶丘和北京西山寒武系顶部微晶丘碳酸盐的δ~(13)C值都在0±2‰左右,δ~(18)O值为18.3‰～25.1‰,均具有典型海相沉积碳酸盐岩的特点;②白云鄂博东矿采场δ~(13)C值为-7.9‰～-1.1‰,δ~(18)O值为9.1‰～20.9‰;矿区东西两端δ~(13)C值-7.9‰～-0.6‰,δ~(18)O值8.6‰～25.7‰;均介于地幔流体与典型沉积碳酸盐岩之间。部分赋矿白云岩样品中白云石与方解石之间的碳氧同位素分馏△~(13)C和△~(18)O值均小于0‰,表明其受到过次生蚀变作用,低δ~(18)O值白云石样品所对应的负△~(18)O值反映了地幔镁质流体对沉积碳酸盐岩的强烈交代作用;③矿区—富稀土碳酸岩墙的δ~(13)C值为-7.2‰～-4.7‰,δ~(18)O价值为11.9‰～16.4‰,表明其碳酸岩岩浆并非原始地幔来源,而可能与俯冲板块携带的沉积碳酸盐岩与地幔流体在深部的高温混合熔融有关。碳酸岩墙中白云石与方解石之间的碳和氧同位素分馏均小于0‰,说明该碳酸岩墙中的白云石与方解石并非同成因矿物,至少其中之一为     

东秦岭上宫金矿流体成矿作用:稳定同位素地球化学研究

上宫金矿是典型的断控脉状造山型金矿床，成矿过程包括早、中、晚3个阶段。蚀变岩和矿石的δ^18O明显高于未蚀变岩石，指示岩石在水岩作用过程中从流体中汲取^18O。19件早阶段流体δ^18Ow变化于4．2‰～13．4‰(平均8．1‰)，8件δDw介于-66‰～-88‰之间(平均-78％。)，1件δ^13C铁白云石1．5‰。指示流体来源于含碳酸盐地层的变质脱水作用；晚阶段δ^18Ow为-2．0‰～-0．6‰，1件δDw=-56‰，3件δ^13C铁白云石为-1．6％o～-2．2‰，指示流体以大气降水为主要成分；3件中阶段样品δ^18Ow为1．9‰～4．5‰，δ^13CCO2为-1．2‰～0．5‰，均介于早、晚阶段之间，指示中阶段为变质热液与大气降水热液的混合流体作用。大量硫化物沉淀导致中阶段流体(δDw=-113‰～-94‰)，显著低于早、晚阶段。28件中阶段硫化物δ^34S为显著的负值(-19．2‰～-6．3‰)，指示成矿流体系统中存在大量生物硫。理论分析表明，尽管熊耳地体的太华超群、熊耳群、燕山期花岗岩类和下伏地壳、地幔被前人解释为成矿流体的来源，但它们之一或其任意比例的混合物均不可能成为上宫金矿成矿流体的主导性物源，唯一可能是熊耳地体南侧的管道口群-栾川群CSC(含碳质碳酸盐-页岩-硅质岩)建造；在中生代华北与扬子板块的碰撞造山过程中，管道口群-栾川群沿马超营断裂A型俯冲到熊耳地体之下，经变质脱水、脱气作用，提供了上宫金矿流体成矿系统的主导性流体；流体成矿过程适于CMF模式解释。     

CMF模式的排他性依据和造山型银矿实例：东秦岭铁炉坪银矿同位素地球化学

河南熊耳山区的铁炉坪银矿定位于高级变质基底中的NE向断裂带中,是熊耳山脉状造山型金、银、铅锌矿床的重要组成部分。成矿作用包括了早、中、晚3个阶段,分别形成石英-黄铁矿,多金属硫化物和碳酸盐脉3类矿物组合。早阶段成 矿温度大约为373℃左右,成矿流体δD=-90‰,δ~(13)C_(co_2)=2.0‰,δ~(18)O=9‰,来源较深;晚阶段流体温度<203℃,δD=70‰,δ~(13)C_(co_2)=-1.3‰,δ~(18)O=-2‰,属于浅源大气降水热液;中阶段流体均一温度210～249℃,δD=-109‰,δ~(13)C_(co_2)=0.1‰,δ~(18)O=2‰,是深源与浅源流体的混合。对比讨论表明,熊耳山区的早前寒武纪变质基底、熊耳群火山岩和燕山期花岗岩类的三者之一或它们的混合物,均无法提供具有早阶段流体D-O-c同位素组成(高δ~(18)O和δ~(13)C,低δD)的成矿流体,表明早阶段流体来自栾川群和管道口群的碳酸盐-页岩-硅质岩建造的变质脱水作用。矿石硫同位素组成较低,铅同位素比值较高,同样不可能来自熊耳山的主要地质体,更不可能来自其下伏的地幔和下地壳,指示成矿物质和流体应主要来自栾川群和管道口群。尽管栾川群和管道口群地层的同位素地球化学研究尚待补充,铁炉坪银矿的同位素地球化学特征似乎只能借助碰撞造山成岩成矿与流体作用模式才能合理解释。即华南与华     

小秦岭东桐峪金矿床稳定同位素地球化学及成矿物质来源

东桐峪金矿位于小秦岭金矿田中西部,矿体受韧性剪切构造带控制。为了确定矿床成矿流体和成矿金属来源,笔者系统研究了该矿床的3个成矿阶段S、C、H、O同位素组成特征。结果显示12件石英中包裹体水的δDH_2O变化范围为-78.1‰~-42.2‰;12件石英样品中第Ⅰ阶段δ~(18)OH_2O值为9.76‰~13.16‰;Ⅱ阶段δ~(18)OH_2O值为6.30‰~8.10‰;Ⅲ阶段δ~(18)OH_2O值为6.76‰~7.26‰。流体包裹体中CO_2的δ~(13)C值为-1.8‰~-2.5‰。16件硫化物δ~(34)S值为-3.7‰~+8.2‰。H、O、C同位素组成特点表明,水兼有变质水和岩浆水的特征,是太华群基底深熔作用蒸汽相的产物,其运动与长期的糜棱岩带活动有关。成矿流体中C主要来自地幔。S同位素组成特征表明矿石中S来自太华群或深部重熔的岩浆岩。     

湘西寒武系鼓山阶底界附近碳同位素组成演化趋势

湘西王村剖面寒武系鼓山阶(Drumian)底界附近碳酸盐岩的δ~(13)C值分布于0.5‰~–3.0‰之间,δ~(18)O值分布于–4.0‰~–12.0‰之间,少数碳酸盐岩样品的δ~(18)O值低于–10.0‰,指示岩石经历成岩期后蚀变作用影响,但δ~(13)C、δ~(18)O之间的非协变关系指示碳同位素组成比较稳定。鼓山阶底界附近δ~(13)C表现为负漂移演化趋势,负漂移幅度为4.0‰,最低值出现在鼓山阶底界之上9 m处,与美国犹他州Drum Mountains剖面鼓山阶负漂移(DICE)出现的位置基本一致,负漂移幅度可与美国内华达州Desert Range剖面、Panaca Hills剖面、犹他州House Range剖面、Drum Mountains剖面对比,表明DICE负漂移具有洲际可对比性,可作为寒武系鼓山阶划分与对比的工具。湘西王村剖面寒武系第二统顶部清虚洞组、第三统底部敖溪组白云岩为海平面下降期形成的进积序列,寒武系第三统花桥组下部黑色泥灰岩、钙质泥岩夹富含黄铁矿结核的硅质条带为深水斜坡相沉积,超覆于白云岩之上。因此,寒武系鼓山阶底部附近的DICE负漂移发生在寒武纪第三世鼓山期海侵时期,与美国Drum Mountains剖面鼓山阶DICE负漂移所处的沉积环境相似。