西藏恰功矽卡岩铁矿床成矿流体特征及演化:对Fe-Pb矿化的约束

目前关于恰功矽卡岩型铁矿床的流体演化过程及成矿机制,尤其是铁-铅矿体的成矿作用尚缺研究.对不同阶段的主要矿物进行包裹体均一温度-盐度、激光拉曼光谱分析以及H-O同位素测试.进矽卡岩阶段包裹体均一温度为400~550℃;盐度为15.5%~20.9% NaCl_eqv,其中S型盐度高达56.5% NaCl_eqv;气液相成分均为H₂O.退化蚀变阶段包裹体均一温度为350~420℃;盐度集中于14.1%~16.6% NaCl_eqv,少量为2%~8% NaCl_eqv,而S型包裹体盐度亦高达55.8% NaCl_eqv;气液相成分均为H₂O,液相富含HCO₃-和CO₃2-.石英-方铅矿阶段包裹体均一温度范围为238~343℃,对应盐度为3.1~13.9% NaCl_eqv,其中含CO₂三相包裹体完全均一温度集中在290~310℃,盐度为1.6%~11.2% NaCl_eqv.石英-方解石阶段包裹体均一温度与盐度分别为242~360℃和1.7%~11.8% NaCl_eqv,气液相成分均为H₂O.H-O同位素显示:进矽卡岩阶段δD_H2O为-106.4‰~-113.2‰,δ18O_H2O为6.2‰~8.0‰;退化蚀变阶段δD_H2O为-84.8‰~-130.1‰,δ18O_H2O为2.7‰~5.5‰,退化蚀变阶段δ18O_H2O值相对进矽卡岩阶段低;石英-方铅矿阶段δD_H2O为-95.3‰~-103.8‰,δ18O_H2O为-1.6‰~-0.7‰;石英-方解石阶段δD_H2O为-67.4‰~-101.0‰,δ18O_H2O为-0.8‰~0.6‰.结果表明流体整体具有从高温、中-高盐度逐渐向低温、低盐度演化的特征,矽卡岩期成矿流体来源于岩浆出溶;矽卡岩期流体的不混溶作用并与围岩发生反应是磁铁矿沉淀的重要机制,石英-方铅矿阶段流体温压下降是方铅矿沉淀的根本原因.      

五氟化溴法测定硅酸盐及氧化物矿物氧同位素组成的影响因素研究

应用五氟化溴法(BrF5)测定硅酸盐及氧化物矿物的氧同位素组成,试剂纯化、样品预处理、环境湿度、反应器洁净程度以及实验质量控制是影响该法准确度的主要因素。为确定BrF5法最佳实验条件,提高分析精度,本文以国家标准物质为参考,对硅酸盐及氧化物矿物在不同焙烧温度下的氧同位素组成进行分析,并对实验环境湿度和反应器洁净程度对分析数据质量的影响进行了系统研究。实验确定了焙烧温度设置为650～750℃,可去除硅酸盐全岩样品中的炭质成分,避免了温度因素引起的同位素分馏;将实验环境相对湿度降低至50%RH,并在0. 5min内完成样品装填,可解决由于水汽造成δ18O值明显偏低的突出问题;对于新使用的反应器,或反应器在使用中有黄色物质脱落、内壁受到污染,及时进行氟化处理和清洗,可避免因氧气产率降低所引起的氧同位素分馏;反应器交替进行样品和标准物质CO2试样的制备,可对样品同位素数据的可靠性进行监测。对国家标准GBW04409的氧同位素组成进行测试,δ18O测试结果与推荐值一致,分析精度优于0. 1‰。以上途径有效控制了氧同位素分馏,提高了BrF5氧同位素分析方法的适用性。     

镀镍碳为还原剂在线高温裂解法测定硫酸钡中氧同位素组成

测定矿物或水中硫酸根的氧同位素组成(δ18O)能够识别物质来源及转化过程,常用的方法是将硫酸根转化为硫酸钡再用离线或在线法测试其δ18O值。目前普遍采用1420℃在线测试硫酸钡的氧同位素组成,该方法极易缩短反应炉的寿命,通过添加还原剂碳可以降低反应温度,但是已有报道对于添加还原剂后的反应温度讨论较少。本文选择镀镍碳(Ni-C)作为还原剂,将样品经Ni-C高温处理后进行一系列条件实验,确认了采用元素分析仪-稳定同位素质谱仪(EA-IRMS)测定硫酸钡中氧同位素组成的分析方法的关键技术参数:硫酸钡在线反应温度为1350℃; Ni-C与硫酸钡样品量的质量比范围选择0. 73～2. 15;为了获得更加精确的数据,硫酸钡与Ni-C用量都控制在700±100μg。在以上实验条件下,EA/HT-IRMS测定硫酸钡δ18O值的精密度为±0. 12‰～±0. 26‰,优于在线法已报道的精密度±0. 20‰～±0. 50‰。本方法在满足测试精密度的前提下,通过添加Ni-C降低了硫酸钡在线反应温度,延长了反应炉使用寿命。     

长江干流丰水期河水硫酸盐同位素组成特征及其来源解析

碳酸盐岩的硫酸风化机制及其与碳循环的关系是全球碳循环研究中最为关注的科学问题之一, 其关键问题是识别硫酸盐来源.通过分析长江干流丰水期SO₄2-浓度及其硫、氧同位素组成特征, 探讨长江硫酸盐的来源及其主要控制因素.长江河水SO₄2-含量呈现逐年增加的趋势, 并且年增幅度逐渐加大.δ34S_SO4和δ18O_SO4变化范围为-3.5‰~5.6‰和3.7‰~9.2‰, 二者呈现显著的线性负相关关系.δ18O_SO4值从上游到下游的增加趋势受长江水δ18O_H2O值的空间组成特征的影响.研究表明, 大气降水(酸雨)和硫化物氧化是控制长江干流丰水期河水硫、氧同位素组成及其来源的主要机制, 为研究长江流域化学风化侵蚀作用和碳循环过程提供重要的理论依据.      

湘西北花垣矿集区铅锌矿床成矿流体来源及矿床成因

湘西北花垣矿集区位于扬子地台东南缘,是湘西-鄂西成矿带上最典型的超大型铅锌矿床所在地.通过对花垣矿集区典型铅锌矿床流体包裹体显微测温、成分分析及C、H、O同位素研究,结果表明,该区铅锌矿床闪锌矿与方解石中流体包裹体的均一温度范围集中在120~200℃,盐度范围集中在8%~20% NaCl_eqv.流体中液相离子成分主要为Ca2+、Na+、Mg2+、SO₄2-、Cl-,气相成分主要为H₂O、N₂和CO₂及少量的CO、CH₄和H₂.流体的δD_SMOW值范围为-60.4‰~-33.0‰,δ18O_流体值范围为3.8‰~9.2‰.以上流体包裹体和稳定同位素分析结果表明,花垣矿集区铅锌矿床的成矿流体具有热卤水的性质,主要来源于建造水和大气降水.成矿期方解石的δ13C_PDB值范围为-4.89‰~0.57‰,δ18O_SMOW值范围为13.37‰~21.73‰,略低于碳酸盐围岩,说明成矿流体中的碳主要来源于碳酸盐围岩的溶解作用.矿石沉淀机制可能为两种流体的混合,即来自深部的富含金属物质的热卤水与富含有机质和硫酸盐的建造水及下渗大气降水的混合导致了铅锌矿石的沉淀.对地质和地球化学资料的综合结果表明,花垣矿集区铅锌矿床属于密西西比河谷型（MVT）铅锌矿床.      

一种解释高-过成熟烷烃气碳同位素系列倒转的新观点:芳香烃脱甲基作用

天然气成因机理复杂,鉴于在高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转普遍存在,而高-过成熟阶段有机质中常富含芳环结构,利用芳香烃（甲苯）热裂解实验探讨高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转成因.甲苯热裂解实验表明随着模拟温度的增加,烷烃气产率逐渐增大;模拟产物中H₂产率也随着模拟温度的增加而增加.甲苯裂解产物中δ13C₁、δ13C₂和δ13C₃分布区间分别为-31.8‰~-27.7‰,-31.0‰~-20.4‰和-31.0‰~-20.4‰.在甲苯热模拟实验450℃时,出现了烷烃气碳同位素系列的部分倒转（δ13C₁>δ13C₂ < δ13C₃）.发现无论是煤成气还是油型气,在高-过成熟阶段都会出现烷烃气碳同位素系列的倒转,结合本次模拟实验结果,认为芳香烃脱甲基作用可能是烷烃气高-过成熟阶段出现碳同位素系列倒转的一个重要原因.      

黑河上游青海云杉森林生态系统蒸散发分割

通过对黑河上游排露沟流域海拔2 700 m和2 900 m处青海云杉森林生态系统不同季节的土壤水、 植物水和大气水汽等不同水体稳定氧同位素组成（δ¹⁸O）的测定, 运用Craig-Gordon模型、 同位素稳态假设和Keeling Plot模型分别得出土壤蒸发、 植物蒸腾和蒸散发的δ¹⁸O, 结合多元线性混合模型将生态系统蒸散发分割为土壤蒸发和植物蒸腾。结果表明： 土壤蒸发水汽的δ¹⁸O_E、 植物蒸腾水汽的δ¹⁸O_T及蒸散发水汽的δ¹⁸O_ET分别介于-35.9‰ ~ -25.2‰、 -9.0‰ ~ -4.2‰和-18.5‰ ~ -10.2‰之间, 三者顺序为δ¹⁸O_T > δ¹⁸O_ET > δ¹⁸O_E, 满足同位素稳态假设。植物蒸腾对蒸散发的贡献率（f_T）在52.2% ~ 88.4%之间变化, 土壤蒸发对蒸散发的贡献率（f_E）在11.6% ~ 47.8%之间变化, f_T远大于f_E, 说明生态系统蒸散发大部分来自于植物蒸腾, 即植物蒸腾是青海云杉森林生态系统蒸散发的重要组成部分。f_T与气温呈负相关, 而与相对湿度呈正相关, 说明气温对f_T起抑制作用, 相对湿度对f_T起促进作用, 但是相关系数不高, 说明f_T在自然环境下还可能受除气温和相对湿度外的多种环境因素和生物因素综合影响, 具体影响机理有待进一步探究。本研究结果可为进一步研究黑河流域区域内循环和流域尺度水循环研究提供理论依据。     

灰岩碳氧同位素特征与隐伏花岗岩的关系——以栗木水溪庙矿区为例

对栗木水溪庙矿区泥盆系上统融县组灰岩的碳氧同位素进行了研究,该地区灰岩的碳氧同位素组成可提供隐伏花岗岩隆起及其相关流体的重要信息。受隐伏花岗岩侵入驱动的流体与上覆融县组灰岩发生反应的温度在110℃左右,流体的初始同位素组成为δ18OSMOW=-3‰,δ13CPDB≤-7‰,反应的水岩比值（w/r）可能小于5。这种岩浆水与大气降水的混合流体与围岩之间的水岩反应使得地表灰岩的δ18O和δ13C值降低,产生负异常。研究表明,围岩的δ18O值降低受反应的水岩比值和温度控制;δ13C值降低主要与反应的水岩比值有关。反应的温度越高,w/r值越大,灰岩的碳氧同位素负异常越明显。因此,水溪庙矿区地表出露的碳酸盐地层中的碳氧同位素变化可在地球化学勘查中用于指示下伏花岗岩岩脊的隐伏位置。     

藏南扎西康铅锌多金属矿床成因——硫化物原位硫同位素证据

藏南扎西康铅锌多金属矿床是特提斯喜马拉雅构造带（TH）东段发现的首个大型铅锌矿床,但其成因备受争议。本文在详细研究矿床地质特征的基础上,对矿硐内具有"同心环带"或"热水蛋"构造的铅锌矿石中的黄铁矿、方铅矿和闪锌矿进行了原位微区硫同位素分析。结果显示：铅锌矿石硫同位素组成变化范围在8.88‰~11.83‰之间,平均为10.50‰,总硫同位素组成（δ³⁴S_∑S）约为10.07‰。其中：7个黄铁矿（Py）测点的δ³⁴S_Py值为10.29‰~11.14‰,平均为10.70‰;6个闪锌矿（Sp）测点的δ³⁴S_Sp值为10.78‰~11.83‰,平均为11.49‰;5个方铅矿（Gn）测点的δ³⁴S_Gn值为8.88‰~9.18‰,平均为9.04‰。总体表现为δ³⁴S_Sp > δ³⁴S_Py > δ³⁴S_Gn,指示硫同位素未达到分馏平衡。利用方铅矿与闪锌矿矿物对硫同位素温度计计算可得,铅锌成矿温度介于224~280℃之间,平均值为259℃。结合前人研究成果,进一步得出扎西康铅锌多金属矿床主成矿期硫源主要来自日当组（J₁r）围岩地层,并可能有少量岩浆硫的混入,属受控于地层-构造-岩浆热液作用的中温热液矿床。     

古利库金(银)矿床的稳定同位素地球化学特征

通过对大兴安岭古利库金银矿床的成矿热液流体的温度测定和同位素组成的研究,确定该矿床属浅成低温热液类型,并将成矿作用划分为2个成矿阶段,早期阶段成矿温度240~280℃,晚期成矿温度185~235℃.成矿热液流体的氢氧同位素组:δD_H2O-76‰~-94‰,δ¹⁸O-6.58‰~-14.11‰,表明成矿热液来自大气降水.矿石的硫和铅同位素组成说明成矿热液硫来自中生代火山岩,而铅是从基底落马湖变质岩系及相伴的兴凯期花岗岩类中萃取出来的.     

渝东地区寒武系第四阶龙王庙组古环境演化的稳定同位素与主、微量元素证据

寒武系第四阶是生命演化史上重要的时间节点.渝东地区寒武系第四阶龙王庙组以碳酸盐岩为主要岩石类型,地层中、下部混积岩发育,生物化石发育程度低.∑（CaO+MgO+LOI）含量分布范围广（74.64%~99.18%）,Na₂O、K₂O、Fe₂O₃与MnO含量较高（平均值分别为0.20%、0.27%、0.27%和0.014%）,∑（SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃+P₂O₅+TiO₂）在地层中下部具较高含量（最大值24.00%）;Sr元素含量较低（135×10-6~407×10-6）,∑REE+Y在地层中部含量较高,∑LREE/∑HREE分布在2~4,具显著正铈异常（δCe=5.6~6.2）,配分曲线为平缓右倾模式.全岩与方解石的δ13C值分别为-1.5‰~1.1‰ VPDB、-3.4‰ ~+0.5‰ VPDB,δ18O值分别为-9.7‰ ~-3.5‰ VPDB、-9.8‰~-5.0‰ VPDB;垂向上,两者的δ13C值在地层中下部均以负值为主,中上部多为正值.依据δ13C、δ18O、MgO/CaO（0.03%~0.12%）、100×MgO/Al₂O₃（93.1~4 715.4）、B_校（278.7~1 494.2）、Sr/Ba（4.05~58.25）、1 000×Sr/Ca（5.41~14.43）、V/（V+Ni）（0.61~0.78）及U/Th（0.21~1.45）等与沉积环境的关系,推断龙王庙期水体温度在17~25℃,属半咸水-咸水环境;水体深度在早-中期波动频繁;以贫氧-缺氧环境为主,在早-中期、末期为阶段性富氧环境.整体上龙王庙组沉积早-中期受河流注入影响较为明显、陆源碎屑供给充足,具海陆过渡环境特征,沉积中后期为稳定的海相环境.咸水、缺氧的条件及海平面波动频繁并伴有大量陆源碎屑注入所产生的环境压力,是引发渝东地区寒武系第四阶生物消亡的主要环境因素.      

贵州乌江水系河水硫同位素组成特征研究

对乌江丰水期河水硫酸盐的硫同位素组成特征进行了研究。SO₄2-平均浓度为0.48 mmol/L,δ34S值为-11.5‰~8.3‰,干流河水δ34S值为-6.7‰~-3.9‰。河水的硫同位素组成主要受岩石风化及大气降水的影响,具有明显的区域性分异特征:上游碳酸盐岩地区河水的SO₄2-浓度高而δ34S值低,SO₄2-主要来源于煤中黄铁矿的氧化、矿床硫化物的氧化和大气降水;下游碳酸盐岩夹碎屑岩地区河水中的SO₄2-浓度低而δ34S值高,SO₄2-主要来源于大气降水和石膏溶解,煤中黄铁矿氧化生成的硫酸盐所占比重较低。乌江河水向贵州省外输出的SO₄2-通量为172×1010g/a,丰水期占全年SO₄2-输出总量的72%。来自煤、硫化物、雨水和蒸发岩的硫对丰水期河水中SO₄2-的平均贡献分别为:50%、25%、20%和5%。H₂SO₄对碳酸盐岩的侵蚀速率为35.1 t/km2/a(17.5 mm/ka),由此降低大气CO₂消耗速率3.66×105mol/km2/a。     

德国哈茨山St.Andreasberg热液矿床方解石巨晶的碳氧同位素研究

在德国哈茨山Ｓｔ．Ａｎｄｒｅａｓｂｅｒｇ热液Ｐｂ－Ｚｎ矿床的方解石脉中,发现了一个方解石巨晶。对该方解石三个不同方向上的Ｃ和Ｏ同位素分析发现,方解石晶体内部存在明显的Ｃ－Ｏ同位素环带。通过对方解石同位素环带的理论模拟,发现在方解石生长过程中,有三种流体参与了作用。它们分别为Ａ：温度约为６０℃的近地表流体,δ＾１３Ｃ＝－１８．５‰,δ＾１８Ｏ＝０‰;Ｂ：温度约为１４０℃的深源流体,δ＾１３Ｃ＝-7.0％O,δ＾１８Ｏ=+10.0％o;C：温度小于20℃。δ＾１８Ｏ≤％O ,δ＾１3C≥ 14.0％o的大气降水 作用过程有四个阶段：① 方解石在流体A中等温生长;② 流体B开始与流体A在封闭体系内均匀混合;③ 流体B缓慢注入的同时,发生了一次性流体C的快速不均匀混合;④ 流体B继续与A缓慢混合,混合体系开放。流体混合的发现,为认识St Andreasberg热液矿床的形成机制提供了颟的视野。     

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。      

新疆东天山小石头泉地区琼库都克银多金属矿床成矿流体特征及其地质意义

琼库都克银多金属矿床位于新疆哈密地区的小石头泉矿区中部,是矿区目前为止最大的银多金属矿床,目前人们对该矿床的成矿机制研究有待深入.在详细矿床地质特征的研究基础上,开展了石英流体包裹体显微测温分析、群体包裹体的气液相成分分析以及稳定同位素（H、O同位素）分析.结果显示,琼库都克矿床的原生石英流体包裹体类型主要为富液相的水溶液包裹体,个体较小;成矿早期阶段（Ⅰ阶段）流体包裹体的均一温度变化于152~280 ℃,盐度ω（NaCleqv）变化范围为2.73%~13.50%;主成矿阶段（Ⅱ阶段）流体包裹体的均一温度变化范围为131~261 ℃,盐度ω（NaCleqv）变化范围为0.35%~9.59%,总体表现出中-低温、中-低盐度的成矿流体特征,从Ⅰ阶段到Ⅱ阶段,成矿流体的均一温度和盐度均有所降低,表明温度和盐度的降低可能为金属沉淀的成矿机制.流体包裹体的气相成分中绝大部分为H₂O,其次含有一定的CO₂,并含有少量N₂以及CH₄和C₂H₆等还原性气体;液相成分中阳离子主要为Na+、K+,阴离子以Cl-占绝大多数,部分含SO₄2-,表明琼库都克矿床的成矿流体富含挥发分,为H₂O-NaCl型热液体系.主成矿阶段包裹体的δD_H2O值范围为-89.5‰~-85.1‰,δ18O_H2O值为-8.671‰~-5.94‰,结合包裹体成分分析,显示矿床主成矿阶段的成矿热液为大气降水与岩浆水的混合来源.矿床地质特征、流体包裹体的研究结果以及氢氧同位素特征显示,琼库都克矿床为浅成低温热液型矿床.      

赞比亚铜带省谦比希铜矿床成因:来自流体包裹体和H-O-S同位素地球化学证据

为揭示谦比希铜矿床的成矿流体性质、成矿物质来源及其演化特征,对其矿石和脉石矿物展开了流体包裹体和H-O-S同位素地球化学研究.结果显示,热液型脉状矿化石英流体包裹体均一温度变化于100~350 ℃,盐度变化于11%~19%NaCl_eqv;δD_V-SMOW值为-64.0‰~-52.6‰,δ18O_H2O值为1.57‰~2.97‰.热液型脉状和沉积型层状铜矿体δ34S_CDT值分别变化于5.5‰~12.1‰和6.0‰~21.0‰.分析表明,热液型成矿流体属Cl-Na-Ca型水溶液,属中低密度流体;成矿流体受幔源和壳源岩浆混合,导致铜发生沉淀.沉积型层状矿化硫主要来自成岩硫化物和海水硫酸盐,硫酸盐以热化学还原为主,导致SO₄2-较彻底的变为H₂S.整体看来,谦比希铜矿床热液型脉状矿化与新元古代中期岩浆活动密切相关,沉积型层状矿化主要与新元古代晚期大规模造山运动和区域变质作用有关.      

湖南柏坊铜矿床稳定同位素地球化学初步研究

对湖南柏坊铜矿床矿石和脉石矿物进行矿物包裹体、碳、氧、氢和硫同位素测定,获得成矿均一温度约为182℃～192℃,盐度为1．2～4．7wt％。方解石的δ^13C为-2．0‰～3．1‰,δ^18Osmow为12．6‰～20．9‰,δD为-67．3‰～-131．6‰,氢、氧和碳同位素数值随矿体浅部到深部由小到大的变化,显示出热液可能是多来源的。硫化物中辉铜矿的δ^34S为-31．8‰～2．9‰,黄铁矿的δ^34S为-2．1‰～＋2．9‰。黄铁矿的硫同位素组成大于辉铜矿的硫同位素组成,表明硫同位素达到平衡,并估算出δ^34S∑s为0‰,δ^34S∑s值小,指示出硫可能是岩浆来源。