大别山榴辉岩氢氧同位素组成及其地球动力学意义

对大别山东部超高压榴辉岩氧同位素研究表明,这些榴辉岩的δ~(18)O值分布表现出显著不均一性,从低达一2.6‰变化至十7.0‰.榴辉岩中各矿物之间的氧同位素分馏达到并保持了平衡,表明岩石在遭受超高压变质作用之前与亏损~(18)O的流体进行过相互作用.含羟基矿物的δD值为一 5l‰～一83‰,指示参与的流体是古大气降水,它与榴辉岩原岩(某种玄武质岩石)发生过显著的氧同位素交换.超高压变质榴辉岩中大气降水同位素信息的保存表明,这种榴辉告的原岩曾经出露于大陆地壳表面,并且当包含榴辉岩原岩的板块俯冲至地幔深度时,地壳与地幔之间的物质交换非常有限,因此滞留时间非常短暂(<20 Ma).不同矿物对的氧同位素平衡温度基本一致,反映出这种超高压变质榴辉告在地幔深度下形成之后,经历了一个快速的冷却和上升过程.     

中国大别山双河超高压变质大理岩的氧、碳同位素

中国大别山双河超高压变质岩板中发育了一系列大理岩层和透镜体 ,其δ18O值介于 1 1 1‰～ 2 0 5‰ (SMOW)间 ,δ13 C值介于 1 .0‰～ 5 .7‰ (PDB)间 .详细调查表明 ,大理岩的氧、碳同位素值在厘米尺度上表现出均一化 ,但在大于1m的范围内则不均一 .与已经同地幔中的碳发生均一化的挪威榴辉岩相大理岩不同 ,双河超高压大理岩的碳同位素则保留了沉积碳酸盐岩的特征 ,而且表现出白云石含量与δ13 C间的负相关关系 .与原岩相比 ,双河大理岩18O有所亏损 .这种亏损来自 3种可能的地质过程 :( 1 )在超高压变质作用前曾与亏损18O的水发生过氧同位素交换 ;( 2 )在超高压变质过程中发生过脱碳酸盐作用 ;( 3)在退变质过程中与围岩片麻岩在接触部位发生过有限的氧同位素交换 .氧、碳同位素研究表明 ,超高压变质岩的俯冲和折返过程历时较短 ,且在该过程中 ,流体的活动性极为有限 .     

大别山榴辉岩中石英脉的氧同位素研究

对大别造山带榴辉岩中石英脉矿物及其围岩全岩进行了氧同位素分析．结合脉与围岩之间的构造和岩石学关系，从时间顺序上可将这些石英脉划分为如下三种类型：（１）榴辉岩相同变质脉，不仅脉石英与围岩榴辉岩的氧同位素组成接近，而且脉中矿物对氧同位素温度与榴辉岩相峰变质温度接近，因此成脉流体来源于榴辉岩；（２）脉形成于退变质作用早期，但成脉流体来源与高压／超高压变质矿物组合有关；（３）脉形成于退变质作用期间，成脉流体与榴辉岩无关．同变质石英脉形成于板块折返过程中榴辉岩相重结晶之前的压力降低阶段，裂隙式局部流体对流迁移是成脉的主要机制．尽管脉中的氧同位素均一化尺度比榴辉岩中的氧同位素均一化尺度大得多，但总的流体流量是非常有限的．     

青海湖沉积碳酸盐矿物之间氧同位素分馏的评估及其环境意义

青海湖沉积岩芯的矿物学和稳定同位素研究结果显示自生碳酸盐矿物以单种或多种矿物形式保存在沉积物中;不同碳酸盐样品的δ18O值的变化范围为5.47‰至-1.04‰,差值最高达6.5‰;δ18O值与总碳酸盐含量呈正相关关系,与碳酸盐矿物种类的改变则无明显关联.结果表明,造成δ18O显著变化的主导因素是湖水氧同位素组成,自然条件下生成的不同碳酸盐之间的氧同位素分馏不明显.说明δ18O是指示闭流湖泊降水蒸发水量平衡变化的敏感指标之一.     

九江地震台观测井水氢氧同位素特征及意义

在地震地下流体观测研究中,基于氢氧同位素示踪技术研究地下水补给源及循环过程是常用的技术方法之一。本文给出了九江地震台2号观测井水、大气降水、周边水库水及高山泉水等样品的氢氧同位素测定结果,表明地下水δ~(18)O测值介于-7.59‰～-6.09‰,平均值-6.99‰,δD测值介于-45.22‰～-39.69‰,平均值-42.32‰,变异异数分别为0.09、0.16;大气降水δ~(18)O测值介于-13.00‰～-1.27‰,平均值-4.74‰,δD测值介于-96.13‰～-4.74‰,平均值-46.87‰,变异异数分别为0.40、0.56,与降水相比,地下水氢氧同位素变化更为稳定。大气降水氢氧同位素2017年5～10月表现为明显的降水效应,2018年11～4月表现为明显的温度效应,而地下水氢氧同位素并未表现出明显的降水效应和温度效应。氢氧同位素及过量氘揭示地下水在下渗补给前经历了明显的蒸发分馏作用,并与围岩进行~(18)O交换,δ~(18)O与δD计算得出的补给高程分别约为647、440m。九江台观测井的观测层地下水为大气降水成因的构造裂隙水,属于大气成因型且循环过程为较稳定的裂隙水补给并形成承压自流井。     

大别山-苏鲁地体超高压变质年代学——Ⅰ.Sm-Nd同位素体系

原岩是辉长岩的含柯石英榴辉岩,其超高压变质作用将在“干”条件下进行,矿物具有较高的封闭温度,并能观察到Nd同位素不平衡现象.若榴辉岩原岩是变玄武岩,在超高压变质时,角闪石将分解并释放出水,因而矿物Nd同位素封闭温度较低,并可达到Nd同位素平衡.岩石后期蚀变及与深部流体的相互作用是影响Sm-Nd定年的最主要因素.大别山含柯石英榴辉岩的可靠Sm-Nd同位素年龄集中在221～232Ma,虽然数值略低,但接近榴辉岩的峰期变质时代.苏家河低温榴辉岩有可能是古生代洋壳俯冲成因.     

东大别黄镇和石马地区榴辉岩及其中磷灰石的碳同位素研究

应用ＥＡ－ＭＳ在线技术,对大别山东南部太湖附近黄镇和石马两地榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳同位素分析．结果得到,榴辉岩全岩的δ~１３Ｃ值变化较大（＋１．５‰～－３０．７‰）,而所含磷灰石中结构碳酸根的６~１３Ｃ值变化较小并显著亏损~１３Ｃ（－２１．０‰～－２８．１‰）．部分榴辉岩具有高的全岩~δ１３Ｃ值,指示其形成后受到过含ＣＯ_２流体的退化蚀变．低的磷灰石δ１３Ｃ值指示,榴辉岩中含有地表有机碳,因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表,在超高压变质阶段流体以亏损~１３Ｃ为特征。     

大别地体新店榴辉岩变质锆石U-Pb年龄和氧同位素研究

对大别山南部新店超高压榴辉岩两件锆石样品进行了详细的阴极发光、微区U-Pb年龄和氧同位素研究, 发现存在两类锆石. 一类为短粗、等轴状锆石, 量大, 是原岩岩浆锆石, 并遭受了一定程度的重结晶, 形成时间在811±22 Ma. 另一类为自形、棱柱状锆石, 量少, 有核-边结构, 边部是超高压变质时期形成的变质增生锆石, 变质作用发生在221~217 Ma. 所有原岩岩浆锆石的Th/U比均在1.3左右, 随变质重结晶程度增加, Th/U比下降, 变质增生锆石Th/U比均低于0.1. 锆石阴极发光强度主要由U和Th含量控制. 无论是岩浆锆石还是变质锆石的δ¹⁸O值都很低, 平均值分别为1.8‰和2.8‰. 原岩锆石的低δ¹⁸O值表明其形成时源区有显著的大气降水加 入, 这可能和全球范围内晚前寒武纪雪球地球事件有关, 也表明在大别山变质环境下, 榴辉岩相变质作用不能使原岩锆石氧同位素发生明显再造.     

辽东南地区地下水化学时空变化

根据辽东南地区10处泉水、井水的水化学组分和氢、氧同位素组成,讨论了地下水的化学类型、成因及其动态变化特征.测得水样的TDS范围为105.38～809.05 mg·L-1,主要阳离子为Na+、Ca2+,主要阴离子为SO42-、HCO3-;δ18O和δD值分别为-9.25‰～-7.53‰和-66.43‰～-54.33‰.根据Piper分类法,所采水样可划分为9种水化学类型.样品的氢氧同位素组成表明,研究区泉/井水主要来源于大气降水,并有深部流体的混入.在花岗岩分布区,大气降水经水-岩相互作用演化成F-含量较高的SO4·HCO3-Na型、HCO3-Na型或SO4-Na型水,为花岗岩裂隙水的典型特征;金州的水样因受碳酸盐岩层影响和海水入侵形成Cl-Ca·Mg型水;砂砾岩中的长石类矿物水解和粘土矿物的离子交换作用使得Na+和Ca2+相对富集形成HCO3-Na·Ca型水.地震发生前后部分泉/井出现了K+、F-和Cl-离子浓度的异常变化,这可能是深部流体混入浅层地下水造成的.K+、Mg2+、Ca2+、Cl-离子浓度变化对辽宁地震活动的响应较好.研究结果可用于辽宁地区流体地球化学地震监测、预测和水环境研究.     

砂岩中碳酸盐胶结物成岩流体演化和水岩作用模式——以川西孝泉-丰谷地区上三叠统须四段致密砂岩为例

碳酸盐胶结物是川西坳陷孝泉-丰谷地区须四段第一重要的胶结物类型.通过碳酸盐胶结物岩石学、矿物学、碳氧同位素以及包裹体均一温度等的系统分析,讨论了研究区须四段致密砂岩中不同类型碳酸盐胶结物的沉淀机制、孔隙流体演化以及分布规律.连晶方解石胶结物具有相对较重的碳、氧同位素(δ13C=2.14‰,δ18O=-5.77‰),沉淀时间早,是在常温常压条件下,直接从过饱和碱性湖水介质中析出的产物.沉淀时流体的氧同位素较轻,主要表现为大气水-海水混合流体的特征(δ18O=-3‰),说明研究区须四段沉积时期的沉淀流体同时受到了大气水和海水的影响;次生孔隙中充填的方解石胶结物具有相对较轻的碳、氧同位素(δ13C=-2.36‰,δ18O=-15.68‰),沉淀时间晚,主要沉淀于中、晚侏罗沉积期的埋藏作用阶段,反映了有机质参与的长石溶蚀过程是该类碳酸盐胶结物沉淀的重要物质来源,粘土矿物转化过程中释放的Ca2+,Fe3+和Mg2+离子也是其重要的物质来源之一.由于埋藏过程中,水岩相互作用的影响,沉淀时流体的氧同位素出现了较明显增大(增重3‰左右);钙屑砂岩中的白云石胶结物沉淀于中侏罗沉积期的埋藏作用阶段,与碳酸盐岩屑具有类似的较重的碳氧同位素特征(δ13C=1.93‰,δ18O=-6.11‰),说明了两者在来源上的一致性,沉淀时流体氧同位素显著偏重(δ18O=2.2‰左右).不同胶结物沉淀时流体氧同位素的差异体现了不同水岩相互作用体系或是不同水岩相互作用强度的影响.这是含较多刚性颗粒的砂岩具有相对偏负的碳同位素(岩屑石英砂岩)、沉淀流体具有相对偏重氧同位素(钙屑砂岩)的主要原因.     

斑岩铜矿热液流体的K-Mg同位素示踪

文章系统分析了德兴斑岩铜矿热液蚀变岩的K-Mg同位素组成,发现蚀变斑岩和围岩的K-Mg同位素组成变化显著,其中δ41K值为-1.02～0.38‰,δ26Mg值为-0.49～0.32‰.除少量蚀变岩具有异常低的K-Mg同位素值外,大多数蚀变岩的K-Mg同位素值都高于相应的上陆壳基线值.这指示了在热液蚀变过程中,蚀变产物尤其是层状硅酸盐矿物优先富集重的K-Mg同位素.德兴斑岩铜矿蚀变岩的K-Mg同位素值与其K-Mg含量以及矿物学特征之间无相关性,可能指示了具有不同物理化学性质或同位素组成的流体作用.基于蚀变岩的K-Mg同位素特征,在德兴斑岩矿床中识别出了至少三种不同的热液流体.研究显示K-Mg同位素可用于示踪复杂热液体系中的不同地质流体.     

普通球粒陨石中富铝球粒的成因:离子探针氧同位素证据

富铝球粒(ARC)在岩矿学和同位素组成等方面兼具富钙富铝难熔包体(CAI)和镁铁质球粒的特征,可以揭示其成因及时空关系因而成为天体化学重要的研究对象之一.本文研究了3个普通球粒陨石(GRV 022410(H4),GRV 052722(H3.7)和Julesburg(L3.6))中发现的7个富铝球粒.详细的岩相学和矿物学研究表明,这些富铝球粒的全岩Al2O3含量为17%~33%,均显示火成结构,主要由橄榄石、高钙和低钙辉石、长石、尖晶石和玻璃组成.离子探针原位分析显示,富铝球粒组成相的氧同位素成分(δ18O=–6.1‰~7.1‰;δ17O=–4.5‰~5.1‰)与镁铁质球粒相近,远比CAI(δ18O=-40‰;δ17O=-40‰)亏损16O.在三氧同位素图上,大部分富铝球粒投在地球分异(TF)线附近,少部分(含尖晶石)投在TF线和碳质球粒陨石无水矿物(CCAM)线之间.长石、霞石及玻璃的氧同位素成分是母体变质过程中氧同位素交换的结果.尖晶石、橄榄石及辉石的氧同位素成分代表了原始的富铝球粒的氧同位素组成,这些数据拟合线的斜率为0.7±0.1.与前人研究结果相比,更缓的斜率及更贫16O的成分进一步表明普通球粒陨石中的富铝球粒不是CAI与镁铁质球粒简单混合形成的.相反,他们很有可能在多次熔融过程中与贫16O的星云气体储库经历了更高程度的氧同位素交换.     

依兰—伊通断裂北段地下水化学特征

在位于依兰—伊通断裂北段的4个地震流体观测站及其附近地区采集了19个水样,对水样的水化学组分及氢氧同位素组成进行分析,对该地区地下水类型及成因等地球化学特征进行了研究。结果表明：（1）取样点水温变化为8.5℃～23.4℃,水样的矿化度为32～568 mg/L,全部为低矿化度水;（2）水样分为10种化学类型,水-岩反应均未达到完全平衡;通河台井水属于部分平衡水,具有深部来源特征;（3）δD和δ¹⁸O值的分别为-100.24‰～-65.46‰和-13.47‰～-8.53‰,表明所测水样的补给源主要为大气降水。     

与峨眉山玄武岩有关的沉积型铜矿——“马豆子式”铜矿的成因研究

峨眉山玄武岩之上宣威组中的沉积型铜矿,矿石矿物以铜硫化物和自然铜为主,矿石构造大多具有结核状,前人根据此特征将其命名为＂马豆子式＂铜矿.本文对该矿床中的铜结核进行了矿物学和同位素方面研究.矿物学研究表明,铜结核由含铁非晶质矿物、粘土以及碳质碎屑共同胶结铜的硫化物而组成,并以交代作用和沉积作用的方式形成;结核的原始形态是凝胶状物质组合体.同位素分析显示,碳沥青的13CPDB值在-24.8‰～-23.9‰之间,表明碳沥青是原地植物沉积变质的产物;辉铜矿的34SV-CDT值为7.6‰～13.1‰,与二叠纪海水的34S（约11‰）接近,斑铜矿、黄铜矿的δ^34SV-CDT值为21.6‰～22.2‰,和海相硫酸盐的硫同位素组成（20‰）类似,显示硫的来源不同.以上特征表明铜结核的形成过程是,含铜玄武岩经风化淋滤,铜质迁移到水体中后被粘土、含铁非晶质矿物和植物碎屑吸附,并成凝胶团悬浮与搬运,在湖泊或沼泽环境下与沉积物同生沉积成核;后期再经变质交代和热液叠加,斑铜矿交代辉铜矿、黄铜矿又叠加于斑铜矿之上,最终形成了＂马豆子式＂结核铜矿.     

大别山超高压变质带镁铁-超镁铁岩的岩石学与高压矿物组合

大别山毛屋、碧溪岭、南山岭镁铁-超镁铁岩与榴辉岩的关系代表了3种不同的产出关系,其原岩是基性岩浆结晶分异形成的层状堆晶岩,随扬子板块与华北板块碰撞俯冲进入120～150km以上的地幔条件下发生超高压变质作用,钛斜硅镁石+钛粒硅镁石+菱镁矿+贫铝辉石是镁铁-超镁铁岩典型的高压矿物组合,同时揭示含H_2O和CO_2等挥发份流体参与了超高压变质作用.     

上海-南极洋面大气N_2O的δ~(15)N与δ~(18)O时空变化特征

在中国第22次南极科学考察期间,采用Tedlar气袋采集了"雪龙号"考察船航线上洋面大气样品以及东南极米洛半岛近地面大气样品(采样时间分别为地方时上午10:00和夜间22:00),在室内通过带有全自动预GC浓缩接口(PreCon)的Thermo Finnigan MAT-253同位素质谱仪,对这些大气样品中N2O的同位素组成进行了高精度地测量;并分析了其δ15N与δ18O空间变化规律.上海-南极洋面大气N2O的δ15N与δ18O平均分别为(7.21±0.50)‰和(44.52±0.52)‰.由30°N往南极随着纬度的变化,δ15N(6.05‰～7.88‰)呈线性增加趋势,增加率为0.01‰/纬度,δ18O(43.05‰～48.78‰)则呈现较大的波动;且δ15N与气温、N2O浓度呈负相关,而与δ18O呈弱的正相关.东南极米洛半岛近地面大气N2O的δ15N与δ18O夏季变化趋势相一致,且二者呈显著正相关,而与N2O浓度呈显著负相关;不同地点大气N2O的δ15N与δ18O平均分别为(7.46±0.39)‰和(44.63±0.45)‰,略高于洋面大气N2O的δ15N与δ18O;而显著高于北半球低纬度大气N2O的δ15N与δ18O值.分析讨论了引起地面大气N2O的δ15N与δ18O空间变化的主导因素.提供了全球大区域洋面大气N2O的同位素资料,有助于定量评估全球与区域大气N2O的净收支.     

呼伦湖流域氢氧稳定同位素特征及其对水体蒸发的指示作用

以呼伦湖流域为例研究该区域氢氧稳定同位素在不同水体中的分布特征,并探讨氢氧稳定同位素对在该区域水文过程的指示作用.流域湖水、入湖河水、周边地下水水样的氢氧稳定同位素分析结果表明,夏季8月份湖水中的重氢氧稳定同位素比7月份的更加富集.而河水中氢氧稳定同位素在同一时间内的河流沿程上存在明显的差异,下游水体中的氢氧稳定同位素要比上游更加富集.研究区的河水和湖水的δ~(18)O-δD关系特征显示,河水和湖水的δ~(18)O-δD的关系点全部位于当地降水线的右下方,说明流域河水和湖水水体受到明显的蒸发作用.而井水的δ~(18)O-δD的关系点大都靠近当地大气降水线,说明这一区域的地下水主要是大气降水渗入地下形成.利用氢氧稳定同位素分馏过程中的氢氧稳定同位素的比率与剩余水体的关系,并在考虑湿度因子的动力分馏模拟下,计算出河水的剩余水体比例在0.85~0.96之间,而湖水的剩余水体比例在0.71~0.77之间.最后,利用氢氧稳定同位素质量平衡法对呼伦湖多年平均蒸发量进行了估算,估算的湖泊蒸发量结果与实测值相近,相对误差为5.4%,说明方法可靠.氢氧稳定同位素对于研究区域水文过程有着重要的作用,在今后呼伦湖流域水文研究中有着更加广泛的应用空间.     

德令哈大气水汽中δ~(18)O的时间变化特征——以2005年7月～2006年2月为例

大气水汽中氧稳定同位素是研究气候现代过程的重要手段.根据测得的青藏高原东北部德令哈2005年7月~2006年2月大气水汽中δ18O以及观测的气象要素,分析了德令哈大气水汽中δ18O的变化特征以及与温度、比湿的关系.研究结果表明,德令哈大气水汽中δ18O季节变化显著,夏季值高于冬季值;在取样期间存在较大的波动,波动幅度超过37‰;受温度季节变化影响,德令哈大气水汽中δ18O的日变化与日平均温度之间存在着明显的正相关关系;德令哈大气水汽中δ18O与大气中水汽含量的关系较复杂,研究发现在季节尺度上,冬季大气水汽中δ18O与空气比湿成正相关关系,但在夏季,大气水汽中δ18O显著受到降水的影响而与空气比湿显现相反的关系;德令哈大气水汽中δ18O值低于当地降水中δ18O值,它们之间平均差值?δ18O为10.7‰;德令哈大气水汽中δ18O值受到降水事件的影响,在7,8月间相对偏低,模拟结果显示,降水事件使德令哈大气水汽中δ18O值在7,8月间平均偏低7‰.     

秦岭-大别造山带根部超高压变质岩隆升的岩石学证迹

岩相学证据表明大别山区超高压榴辉岩是绿帘角闪岩相岩石经超高压变质而成;碰撞造山峰期超高压变质之后,由于造山带的演化,地体隆升,超高压榴辉岩普遍表现近等温减压退变质,经高压榴辉岩相至角闪岩相,然后降温降压为绿帘角闪岩相及绿片岩相,有些超高压岩石则通过等压冷却过程达绿帘蓝片岩相而后降压降温为绿片岩相,随着退变质作用的进行,岩石经历多期变形可识别出6个世代,从塑性到脆性。减压P-T轨迹亦见于流体包裹体的演化,捕获压力可从2.05GPa近等温减压至<1.0GPa,含盐度显著降低,流体的Br/Cl和I/Cl比高于海水和全球平均值,说明流体来源是深部变质水。     

贵州草海沉积物碳酸盐碳同位素异常正值的发现及其环境指示意义

对贵州草海沉积物柱芯碳酸盐碳同位素组成测定的结果显示,其δ13C值的变化范围为- 14.25‰至23.10‰,变化幅度为37.35％,这是迄今所发现的湖泊沉积物碳酸盐中最大的碳同位素变化幅度,其中的部分同位素值也是迄今发现的最大碳同位素值.综合碳酸盐氧同位素、碳酸盐含量和有机质含量指标,认为草海沉积物碳酸盐碳同位素组成...