内蒙古大井铜-锡-银-铅-锌矿床的流体混合作用——流体包裹体和稳定同位素证据

内蒙古大井铜-锡-银-铅-锌矿床的石英包裹体水的δ D值集中于-100‰～-130‰, 表明为大气降水来源. 硫化物的δ ³⁴S值(-0.3‰～2.6‰)指示深部岩浆硫来源. 根据碳酸盐矿物的δ ¹³C值(-2.9‰～-7.0‰), 计算了成矿流体的CO₂气体和全碳的δ ¹³C值, 分别介于-0.3‰～-9.4‰和-2.6‰～-11.7‰, 表明主要来源于岩浆. 定量模拟表明, 岩浆去气不是造成流体包裹体气体组分变异的原因; 流体包裹体的显微温度计也不指示相分离. 在包裹体气体组分H₂O-CO₂, 以及CO, N₂, CH₄和C₂H₆的二元协变图上, 样点表现正相关关系, 代表了富CO₂岩浆流体与大气水来源的地下水的混合作用. 地下水从古生界沉积岩的有机质中吸收了CO, N₂, CH₄, C₂H₆和放射性成因Ar. 混合引起的冷却效应导致了矿石矿物的沉淀.     

含CO2盐水流体包裹体摩尔体积和组分求解新方法

借鉴Parry(1986)方法的思路, 提出求解含CO₂盐水流体包裹体摩尔体积和组分(V_m-X)的新方法. 新方法以实测包裹体气-液相CO₂部分均一温度及均一方式(T_h,CO₂), 包裹体盐度(S)和包裹体完全均一温度(T_h)为原始数据, 构建了含X_CO2、X_NaCl、V_m及F(包裹体气-液相CO₂部分均一时CO₂相的充填度)四个未知量的四个关联方程. 通过解四个方程构成的方程组, 求取包裹体的V_m-X值. 前三个方程为X_CO2、X_NaCl和V_m的数学表达式, 它们只与T_h,CO₂、S和F相关, 其简化的形式可表示为: ; ; . 第四个方程为包裹体完全均一时X_CO2、X_NaCl、V_m和T_h间的热力学关系式, 简化形式为: . 解方程组要使用迭代求解法, 过程如下: 先给定F值代入前三个方程, 可分别求得X_CO2、X_NaCl和一个摩尔体积值V_m1, 然后把求得的X_CO2、X_NaCl代入方程f₄ 求出另一个摩尔体积值V_m2, 当V_m1＝V_m2, V_m1(V_m2)、F、X_CO2和X_NaCl即为整个方程组的解, 如符合地质意义, 即求得了包裹体的V_m-X值. 与Parry(1986)方法相比, 该方法更易于使用, 对X_CO2的求解也更精确. 新方法适用于求解CO₂气-液相部分均一时, 温度高于笼合物熔化温度, 且不含固相石盐的含CO₂盐水体系流体包裹体.     

大冶-九江地区Fe, Cu(Au)和Au(Cu)矿床夕卡岩矿物里的熔融包裹体特征

在大冶-九江沿长江分布的Fe, Cu(Au)和Au(Cu)矿床的夕卡岩矿物中, 除含气-液包裹体外, 还含大量熔融包裹体和流体-熔融包裹体. 熔融包裹体形态多样, 它们主要由不同相比例的晶质硅酸盐(C_Si)、铁质(Fe)、非晶质硅酸盐(A_Si)及气体(V)多相组成. 其中有的含有几个结晶硅酸盐相. 所研究的熔融包裹体大小一般为(10~46) mm×(6~15) mm. 流体-熔融包裹体与熔融包裹体的区别是在前者中出现液体(L)相, 均一温度较低. 在所获得的48个温度数据中, 夕卡岩石榴石和辉石中熔融包裹体有39个均一温度数据, 流体-熔融包裹体有两个数据, 其余属流体包裹体所有. 石榴石和辉石中的熔融包裹体具有890~1115℃均一温度, 流体-熔融包裹体具有745~750℃均一温度, 流体包裹体的均一温度介于580~675℃之间. 39个熔融包裹体的均一温度平均值为1029.9℃. 现有包裹体相态特征及其均一温度表明, 所研究的夕卡岩应为岩浆成因.     

四川东部飞仙关组鲕滩气藏储层含自然硫不混溶包裹体及硫化氢成因研究

据显微观测和流体包裹体的激光拉曼分析结果, 在四川省开县, 金株-罗家地区下三叠统飞仙关组, 含H₂S气藏的碳酸盐岩储层样品中发现含元素硫、液态烃、沥青等多种形态特殊的不混溶包裹体. 根据地层岩性、埋藏史和流体包裹体均一温度、沥青反射率等测定结果, 气藏中H₂S的成因主要是含烃储层在晚白垩世时期, 经受140~170℃的高温油裂解成气阶段, 烃类与含膏云岩层段中的CaSO₄热反应生成的(TSR). 储层中大量不混溶包裹体的研究结果, 揭示了元素硫的形成是在第三纪区域抬升降温减压阶段, 含H₂S的天然气储层在温度86~89℃, 压力(305~340)×10⁵Pa的地质流体中, 部分H₂S受氧化以及硫硫酸盐与烃类和H₂S进一步反应的结果. 同时在此期间生成的石膏-硬石膏、方解石矿物捕获了元素硫等微粒, 形成了一批形态特殊的不混溶包裹体, 它们充分记录了储层流体的复杂情况与气藏中H₂S和元素硫的成因信息.     

塔里木盆地深层碳酸盐岩中气体包裹体组成及其碳同位素特征

通过分步加热法和真空电磁破碎法, 对塔参1井深层(>5700 m)碳酸盐岩包裹体中微量气体组分进行了质谱计在线检测, 并对真空电磁破碎法释放的气体进行了碳同位素测定. 组分测定结果表明, 虽然两种方法获得的气体成分有差别, 但总的情况是, 深层碳酸盐岩中包裹气体成分以CO₂为主, 其次为烃类气体CH₄, C₂H₆和C₃H₈. 非烃气体CO在分步加热法中丰度较高, 而在真空电磁破碎法测定中含量较低, 包裹体中N₂, H₂和O₂含量较低. 在5713.7 ~ 6422 m的下奥陶统和上寒武统中, 气体包裹体δ ¹³C₁表现出富¹²C, 类似于生物气的特点(-52.4‰ ~ - 63.1‰), 但其组分却没有生物气“干”的特征. 深层包裹体中这一特征可能主要与烃类气体的运移分馏因素有关. 塔中个别深层天然气中较轻的CH₄碳同位素特征可能也有类似成因. 而在下寒武统7117 ~ 7124 m处的气体包裹体则δ ¹³C₁较重, 为高成熟度CH₄的特点. 深层碳酸盐岩包裹体中 主要表现出无机成因的特点, 与塔中天然气的CO₂碳同位素值所表现的成因一致.     

大青山高级变质岩中复晶石英条带成因的显微构造和流体包裹体证据

大青山高级变质岩中复晶石英条带是地壳深部变形的特征性显微组构, 记录了地壳深部变质变形作用信息. 边界平直的复晶石英条带平行片麻理分布、延伸稳定, 穿切周围其他矿物颗粒,内部包有透镜状、定向排列的细粒围岩矿物颗粒, 条带末端经常出现分叉现象. 流体包裹体分析结果表明, 复晶石英条带中流体包裹体类型复杂, 分布不均, 它们无论在成分和物理条件方面与麻粒岩相条件下捕获的包裹体明显不同. 依据显微组构和流体包裹体分析, 复晶石英条带是富SiO₂流体沿着平行片麻理的显微裂隙充填形成的, SiO₂来源于变形岩石内部. 流体存在对岩石流变特征、破裂作用和石英条带形成起着重要的作用.     

中国东部地幔矿物中富硅、碱熔融包裹体：对岩石圈演化的启示

中国东部华北、东北和东南沿海几个地区的新生代玄武岩的尖晶石相和石榴石相橄榄岩捕虏体矿物中熔融包裹体研究表明, 玻璃化学成分为富硅(SiO₂=60%~68%)、碱(K₂O+Na₂O= 5%~11%), 特别是富钾(K₂O>Na₂O), 以及H₂O和CO₂等挥发分(2%~7%)的中酸性硅酸盐, 属于高钾钙碱性系列的英安岩和安山岩, 少量属于橄榄安粗岩系列. 熔融包裹体中高Al和Ca透辉石子矿物是熔体在高温高压下结晶的产物, 而非脱玻化重结晶的产物. 研究指出, 这种富钾(一般K₂O>3%)中酸性硅酸盐更具大陆特点, 与主矿物和寄主玄武岩均无成因关系, 是被捕获的中生代岩石圈壳-幔相互作用之熔体, 同时暗示中新生代时期中国东部大陆岩石圈地幔可能经历了破碎和更新的过程. 这无疑给中国东部大陆岩石圈演化过程提供重要启示, 同时指出富硅、碱熔体应对中国东部地幔化学非均一性负责.     

蔡家营、大井多金属矿床成矿流体和成矿作用

大井和蔡家营矿床流体包裹体均一温度范围相近. 均一温度-盐度关系表明大井矿床是富锡和富铜两种流体的叠加成矿, 而蔡家营矿床是一种流体的连续演化成 矿. 包裹体古流体稀土元素的研究进一步证实大井锡成矿阶段流体来源于地壳重熔岩浆、铜铅锌成矿阶段与蔡家营矿床铜铅锌阶段成矿流体均来源于地幔, 初步表明大井与蔡家营矿床铜铅锌成矿应属华北克拉通东部中生代强烈构造体制转折和伸展过程中引发的岩浆流体成矿作用的同一构造热事件的产物.     

NaCl-H2O体系中WO3溶解度超临界现象实验探讨

以适量Na₂WO₄·2H₂O, HCl, NaCl和H₂O为原料, 从过饱和的角度对4.0% NaCl水溶液中WO₃溶解度的超临界现象进行实验探讨. 压力恒定在34 MPa, 接近临界压力31.4 MPa, 温度变化于250~550℃之间, 在快速淬火高压釜中进行实验. 结果表明在临界区域内, WO₃溶解度具有超临界现象, 溶解度对温度、密度的变化反应敏感. 本实验温、压条件与许多钨矿床成矿流体的温、压条件比较接近, 超临界地质流体可能有助于揭示钨矿床的形成机制.     

红松和长白松针叶暗呼吸对连续4个生长季高浓度CO2处理的响应

以开顶箱法研究了高浓度CO₂对长白山两种针叶树—红松和长白松针叶暗呼吸作用的长期影响. 对两个树种连续4个生长季进行700和500 μmol·mol^{-1 CO₂处理, 同时设接受大气CO₂浓度(约350 μmol·mol-1 CO₂)的开顶箱为对照, 在CO₂处理的第2, 3和4个生长季分别测定了针叶的暗呼吸速率. 结果表明: CO₂处理的第2个生长季, 高浓度CO₂下红松和长白松针叶暗呼吸速率增加, 可能与碳氮含量变化有关; CO₂处理的第3个生长季, 高浓度CO₂条件下生长的红松针叶暗呼吸速率增加, 长白松针叶的暗呼吸速率下降, 两树种呈不同响应主要与植株的生长速率不同有关; CO₂处理的第4个生长季, 红松和长白松针叶的暗呼吸速率均受高浓度CO₂抑制. 第3个生长季通过改变测量CO₂浓度, 发现高浓度CO₂对长白松针叶暗呼吸作用的短期效应与长期效应呈现一致性, 红松不完全相同. 红松和长白松针叶的暗呼吸作用对高浓度CO₂的响应与CO₂处理时间及植株个体的生长发育阶段有关, 暗呼吸速率的变化是CO₂直接作用与长期驯化共同作用的结果, 不能用短期的测定结果预测针叶暗呼吸对高浓度CO₂响应的长期效应.}     

山东沂沭地区幔源矿物中的流体和稀有气体地球化学研究

幔源物质中的流体和稀有气体是地幔信息的重要示踪剂. 利用热爆裂法和熔融法分别测试了山东沂沭地区新生代玄武岩中二辉橄榄岩包体的流体和稀有气体同位素组成, 结果表明, 其流体组成以CO₂、CO、H₂等为主, 三者约占流体总量的90%以上, 与中国东部其他地区幔源包体的研究结果类似; ³He/⁴He比值主要介于0.82~2.74 Ra, ⁴⁰Ar/³⁶Ar = 299.5~758.8, 均远低于大洋中脊玄武岩等典型上地幔样品值, 主要反映了大气和部分放射成因组分的影响. 沂沭地区幔源矿物的C/³He = (27.6~1050)×10⁹, N₂/Ar = 927~56612, N₂/³He= (2.5~27)×10⁹, 与受板块俯冲影响的美国西部、新西兰等地区幔源流体类似, 在多种综合图解上均位于地幔-地壳-大气源区之间, 反映大气和富有机组分的地壳物质的影响. 上述结果表明, 研究区幔源矿物流体和稀有气体同位素的组成可能反映了岩浆喷出过程或喷出后的变化, 也可能与古俯冲板块对该区陆下地幔的影响有关.     

Fe-Cu-Ni硫化物锍在似诺里尔斯克玄武岩熔渣中界面张力大小实验研究

通过座着液滴技术, 研究锍成分变化对锍在似诺里尔斯克玄武岩岩浆中界面张力大小变化的规律. 锍的成分有两个系列: FeS-Cu₂S-Ni₃S₂和FeO-FeS. 由实验得出如下结果: 1) 在FeS-Cu₂S-Ni₃S₂系列中, 随着锍中Cu和Ni含量的增加, 其界面张力逐渐变小; 2) 在FeO-FeS系列中, 随着锍中氧含量增高, 其界面张力逐渐变大. 实验结果表明, 形成大规模岩浆 Cu-Ni硫化物矿床有两个重要条件, 一是基性及超基性母岩浆中必须富含Cu和Ni, 这样在岩浆演化早期阶段, 由于硫化物熔体的界面张力相对较小, 不易形成硫化物液滴, 或形成的硫化物液滴不易聚集; 二是岩浆定位深度较小或岩浆定位环境构造较发育, 有利于大规模岩浆硫化物矿床的形成, 因为在这种情况下, 系统中氧逸度较高, 硫化物熔体界面张力较大, 有利于硫化物熔体的分离和聚集.     

慕士塔格夏季近地表大气CO2及H2O含量变化

对帕米尔高原慕士塔格地区海拔4500 m第四纪冰川作用区夏季近地表大气CO₂及H₂O的含量进行了连续两年的观测, 结果表明自6月底至8月中旬大气CO₂含量整体呈轻微的下降趋势, 下降幅度约5 μmol·mol^-1, 并且具有明显的日变化周期. 该区近地表大气CO₂日最高含量出现在当地时间2:30~5:30 am, 最低浓度发生于12:30~15:30 pm. 对比2002年与2003年的观测结果, 可以发现2002年夏季该区近地表大气CO₂日平均含量整体较2003年低5 μmol·mol^-1, 而且, 2002年CO₂含量日变化幅度更大. 考察大气H₂O与CO₂含量变化的关系, 发现二者有很好的负相关. 上述现象揭示慕士塔格第四纪冰川作用区近地表大气CO₂含量的变化不仅受植物光合作用的影响, 同时大气中H₂O的含量在控制CO₂含量方面起重要作用.     

延边小西南岔富金铜矿床的成矿机理研究: 矿物流体包裹体的稀有气体同位素地球化学证据

小西南岔富金铜矿床是中国东部陆缘重要金铜矿床之一. 该矿床由北山和南山两个矿段组成, 北山矿段由细脉浸染状硫化物蚀变岩和数条胶黄铁矿为主的硫化物石英细脉组成, 南山矿段由磁黄铁矿为主的硫化物石英脉及纯硫化物脉构成; 它们矿石矿物的流体包裹体稀有气体的同位素实验得出: ³He/⁴He, ²⁰Ne/²²Ne和⁴⁰Ar/³⁶Ar比值变化分别在0.08~4.45 Ra, 8.8~10.2和306~430之间, 且南山矿段矿物流体包裹体具有较高的³He/⁴He, ²⁰Ne/²²Ne比值, 北山矿段的矿物流体包裹体持有较低³He/⁴He比值. 从其成矿流体起源与演化以及与矿化阶段的对应关系、成矿时代角度分析, 该矿床的初始热流体应是来自有地幔柱型地幔/软流圈流体参与的洋壳部分熔融产生的熔体, 并与伊泽奈崎(Izanagi ocaneic plate)板块向古亚洲大陆俯冲的大陆边缘环境相对应(123~102 Ma); 北山矿段细脉浸染型矿体是高温含矿流体上升、沸腾的前缘流体与年轻地壳流体发生强烈混合作用后的混合流体交代、结晶作用形成, 胶黄铁矿为主的硫化物石英脉是随后的高温含矿流体充填作用形成; 南山矿段磁黄铁矿为主的硫化物石英脉是中温含矿流体以充填方式为主沉淀结晶形成, 纯硫化物脉是再度上升的中温含矿流体沸腾后的富矿流体充填、沉淀结晶作用形成. 其成矿的动力学过程初步概括为: (1) 伊泽奈崎板块俯冲去气、脱水或部分熔融作用形成含流体、矿质的埃达克质岩浆; (2) 熔体与流体分离形成埃达克质岩浆和含矿热流体; (3) 含矿流体先后上升、并经二次沸腾作用最终形成细脉浸染状与脉状共生的富金铜矿床.     

北冰洋考察区海-气CO2的分布特征和通量研究

利用中国首次北极科学考察中走航观测所获得的北冰洋考察区海-气CO₂分压及相关资料, 分析研究了考察区夏季大气和表层海水中CO₂分压的分布特征, 首次用实测的海-气CO₂资料于多种方法估算了考察区夏季海-气CO₂的通量. 结果表明考察区夏季大气中CO₂分压(Pa)的测值范围在(352~370)×10-6 CO₂·Air-1(单位下同)之间, 平均为358, 平面上具有波因特来的北部海域较高, 其余海域分布较均匀的分布特征; 夏季表层海水中CO₂分压(Pw)测值在98~580之间, 极值之差竟达472, 平均值为242, 比相应的分压(Pa)低116, 呈现西低东高、北低南高的平面分布特征, 并与研究区浮游生物、冰况、水温和环流状况有密切关系. 估算结果表明, 各种计算方法所估算出的碳通量F的平面分布趋势相似, 除考察区东部海域为大气CO₂的弱源区外, 大部分海域都为大气CO2的汇区或强汇区, 但它们的值却有较大差异, 平均值在6.57(Liss法)至26.32 mg CO₂·m^-2·h^-1(¹⁴C法)之间, 最大与最小值之间相差约4倍, 大约分别是全球平均值的2~10倍; 若以Wannikhof系数估算, 本海域的平均碳通量则是Takahashi, Feely等人在本海域模拟估算值的2倍左右.     

白令海盆pCO2分布特征及其对北极碳汇的影响

利用中国首次北极科学考察期间所观测到的白令海及楚克奇海表层海水CO₂分压(pCO₂)的变化及其异常, 研究了白令海盆pCO₂的分布特征及与周围水文环流的相关关系. 结果表明, 与具有高生产力的白令海陆架区不同, 在白令海盆观测区内, 叶绿素整体水平较低, 生物作用不是pCO₂空间分布的主要调控因子, 而水文环流要素呈现出重要影响, 是典型的高营养盐低叶绿素(HNLC)海区. 研究表明, 白令陆坡流(Bering Slope Current; 后变性为阿纳德尔流, Anadyr Current)对白令海盆pCO₂空间分布也产生了重要影响. 从HNLC的白令海盆流过来的白令海亚北极水, 将补充西北冰洋夏季几乎耗尽的表层营养盐, 有利于浮游植物的生长, 增强对大气CO₂的吸收能力, 形成有机碳汇; 另一方面, 注入白令海的淡水来源的无机碳在白令海没有向深海输出, 多数会通过阿拉斯加沿岸流注入北冰洋, 形成一个重要的无机碳汇, 这两大碳汇都在北极对全球变化的响应中起着十分重要的反馈作用.     

海洋沉积磷的减少与冰期大气CO2降低的联系

从南海北部陆坡沉积物中提取的有关磷的环境与生物地球化学信息显示, 陆源磷对海洋的供应量是基本恒定的, 不同深度磷含量的变化是受气候和环境变化影响的结果. 根据沉积物中磷与碳酸钙、Cd含量随深度变化的趋势相反, 以及通过化学平衡计算得到的海水中CO₂与PO₄^3−的消长关系, 表明了海洋沉积磷的积累与大气CO₂的变化相关联, 沉积磷的积累量减少和碳酸钙含量增加, 可能是导致冰期大气CO₂浓度降低的一个关键性因素.     

滇西北金顶和白秧坪矿床: 地质和He, Ne, Xe同位素组成及成矿时代

金顶及其外围新发现的白秧坪矿床令人关注, 它们产在兰坪中新生代陆相碎屑沉积盆地内, 这易使人把它们与以沉积岩为主岩铅锌矿床对比. 但盆地处在大陆地壳强烈运动背景下, 能够有效沟通下地壳和上地幔, 矿体受构造控制, 没有同生沉积成矿事实, 也许代表了以沉积岩为主岩铅锌矿床新类型. 大规模成矿主阶段流体的惰性气体同位素组成及演化显示成矿流体中混有2%~32%的地幔He(³He/⁴He = 0.19~1.97 Ra), 50.1%的地幔Ne(²⁰Ne/²²Ne=10.45~10.83, ²¹Ne/²²Ne = 0.03)以及显著的地幔Xe (¹²⁹Xe/¹³⁰Xe = 5.84~6.86, ¹³⁴Xe/¹³⁰Xe = 2.26~2.71), 地幔流体具有重要成矿意义. Re-Os法和⁴⁰Ar-³⁹Ar法测定成矿时代是67~60 Ma, 晚于矿化主岩, 与喜马拉雅期幔源和壳幔源碱性岩浆活动开始的时间一致. 地幔流体或随岩浆活动或沿穿壳断裂系统上至地壳并与大气成因盆地卤水混合是大规模成矿基本方式.     

黄岗梁矽卡岩型铁锡矿床成矿流体及成矿作用

黄岗梁矿床矿物中见到两大类型包裹体：流体－熔融包裹体和气液包裹体．温度范围从流体－熔融包裹体的１０５０℃到流体包裹体的１５０℃都有分布，渐次远离花岗岩体的矿体中包裹体类型减少，温度、盐度降低，花岗岩体的作用减弱．成矿流体的多次 活动、成矿物质多来源和多次堆积、高度富Ｆ的环境、丰富的有机气体及ＣＯ＿２，Ｎ＿２等气体的活动，特别是花岗岩晚期残余岩浆－流体的再次参与成矿是形成黄岗梁大型铁锡共 生矽卡岩矿床的主要因素．     

烃和烃类包裹体的拉曼特征

通过大量烃标样拉曼分析发现: 饱和烃以甲基、亚甲基在2700~2970 cm^-1区域有强烈的拉曼谱峰为特征; 异构骨架在748 cm^-1处有一强的拉曼效应; 环六环在804 cm^-1处有一个强的拉曼效应; 苯环有二个拉曼特征峰(988, 3058 cm^-1±), 以988 cm^-1±为主; 己烯在1294, 1635和2996 cm^-1±有三个烯键(C=C)拉曼特征峰, 以1635cm^-1±为主. 论证了: (1) 烃类的拉曼图与烃类的含碳个数无关, 只与烃类分子结构和基团特征有关; (2) 相同的烃类如正构烷烃类的拉曼光谱图相同; (3) 不能简单地由烃类的特征峰来判断烃种类(如CH₄, C₂H₆和C₃H₈)和某烃相对含量, 尤其在混合烃类或烃类包裹体中. 对比石油四大组分总的拉曼光谱图特征, 将烃类包裹体的拉曼光谱图分成五种: 饱和烃型拉曼光谱图、烷烃+沥青型拉曼光谱图、沥青型拉曼光谱图、荧光型拉曼光谱图、甲烷型拉曼光谱图. 据烃类包裹体的拉曼光谱图特征将烃类包裹体分成五大种类: 高饱和烃(气或液)烃类包裹体、含沥青饱和烃(气或液)烃类包裹体、低饱和烃(气或液)烃类包裹体、沥青质(气或液)烃类包裹体、高甲烷盐水包裹体.