大西洋中脊TAG热液区硫化物中流体包裹体的He-Ne-Ar同位素组成

对大西洋中脊TAG (Trans-Atlantic Geotraverse)热液区硫化物中流体包裹体的He, Ne和Ar同位素组成进行了测定, 流体包裹体的3He/4He比值为2.2～13.3 Ra, 均值为7.2 Ra, 与该区喷口热液流体(3He/4He=7.5～8.2 Ra)和MORB(3He/4He=6～11 Ra)相比, 其变化范围明显较大. 20Ne/22Ne比值为10.2～11.4, 明显高于大气值(9.8). 而40Ar/36Ar比值的变化范围从287到359, 接近大气值(295.5). 这些结果表明, 热液硫化物中流体包裹体的稀有气体是地幔和海水端员混合的产物, 热液流体捕获的地幔源稀有气体中有部分可能来自下地幔, 且流体包裹体中的He主要来自上地幔, Ne和Ar主要来自海水.     

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.     

马厂箐铜矿床黄铁矿流体包裹体He-Ar同位素体系

对马厂箐斑岩型铜矿黄铁矿中流体包裹体的氦、氩同位素研究表明,在~3He/~(36)Ar-~(40)Ar/~(36)Ar和~(40)Ar/~4He-Rc/Ra空间,流体包裹体的氦.氩同位素组成呈明显的正相关.由这种相关性确定出,成矿流体为地壳和地幔两个端元流体的混合物.其中,前者为富含地壳氦但具空气氩同位素组成特征、贫硫和碳等挥发份的大气成因低温地下水,后者为由形成马厂箐富碱斑岩体之壳慢混合岩浆分异出的富含硫和碳等挥发份的高温岩浆流体.     

金顶超大型铅锌矿床氦、氩同位素地球化学

对金顶超大型铅 锌矿床成矿阶段形成的黄铁矿中流体包裹体的氦、氩同位素的研究结果表明 ,成矿流体的40 Ar/ 3 6Ar≈ 30 1 .7～ 385 .7,3 He/ 4 He≈ 0 .0 3～ 0 .0 6Ra,成矿流体属于饱和空气的表生水 .在此基础上 ,对氦、氩、硫、铅同位素耦合关系的研究进一步确定出该矿床成矿流体的形成演化过程为 :饱和空气的大气成因地下水下渗增温→通过水 岩作用从盆地地层中获取硫和氯以及放射成因的氦和氩→浸取盆地底部幔源火成岩中的铅和锌→含矿流体回返上升成矿 .由于这一过程的结果 ,而使成矿流体留下了地壳放射成因氦、(叠加有部分放射成因40 Ar的 )大气氩、地壳成因硫和幔源铅的同位素组成特征 .     

塔里木盆地下寒武统底部富有机质层段地球化学特征及成因探讨

塔里木盆地下寒武统底部玉尔吐斯组富有机质沉积层段分布广泛, 层位稳定, 其中的硅质岩发育, 并伴有磷矿产出. 硅质岩的Al/(Al + Fe + Mn)和Si/(Si + Al + Fe)比值分别在0.0023 ~ 0.0046和0.965 ~ 0.98之间, 表明其形成于海底热水沉积环境, 且远离陆源区. 富有机质沉积层段明显富集As, Hg, Pb, Zn, Cu, Co, P, V, Ba等微量元素, Ba/Sr比值分布在21.2 ~ 158.1之间, 与现代海底热水沉积物中的Ba/Sr比值相似, 具有明显的海底热水沉积特征; 硅质岩的稀土元素总量SREE从8.81 ~ 56.682 mg/g, 平均值为31.414 mg/g, 介于大陆边缘硅质岩与深海硅质岩稀土总量之间; 硅质岩的LREE/HREE比值为1.01 ~ 3.56, 显示出海底热水沉积的特征. 该组中有机质丰度(TOC)与表征海底热水活动的地球化学参数Ba/Sr值等具有正相关趋势, 这表明海底热水活动对有机质的富集有明显的影响.     

西藏日喀则地区蛇绿岩的氦同位素研究

测定了日喀则地区蛇绿岩组合岩石的稀有气体同位素组成。白朗的玄武岩具有比较均一的He同位素组成 ,3He/ 4He平均值为 5 35 9Ra;变橄岩的He同位素比值范围为 1 10 4～ 3 384Ra,平均为 2 383Ra;从东部的仁布和大竹到西部的下鲁和白朗 ,辉绿岩的3He/ 4He由低变高。采于吉定的新鲜辉绿岩平均高达 31 5 7Ra,该值接近于在夏威夷发现的高比值。分步加热法结果显示高R值的He是在低温步释放的 ,根据这种高R值的He可以推测雅鲁藏布江蛇绿岩的成因环境有地幔柱的作用 ,该构造带很可能出现过裂谷洋盆或未能发育成熟的深大裂谷带     

山东半岛第三纪基性火成岩He-Ar同位素与岩浆起源

应用高温熔融样品释气和静态同位素比值质谱技术, 测定了山东半岛济阳盆地及其周边山旺和栖霞第三纪基性火成岩的He-Ar同位素组成. 结果表明: 古近纪的盆地火山岩和辉绿岩⁴He丰度变化较大, 为(73.70~804.16)×10^−8 cm³ STP·g^−1, ³He/⁴He比值(0.374~2.959 Ra)低于MORB但明显高于大陆地壳值; 新近纪碱性玄武岩⁴He丰度为(42.34~286.72)×10-8 cm³ STP·g^−1, 具有“陆壳型”的3He/ 4He比值(0.013~0.074 Ra). 样品还有略高于大气的40Ar/36Ar比值(395.4~1428.3), 反映着大气型Ar的混染主要发生在地幔源区. 基性火成岩低的³He/⁴He比值主要与样品中放射性4He富集有关, 但富集的放射性⁴He主要还是继承了地幔源区的特点, 说明样品的He-Ar体系可解释为地幔源区MORB型、大气、富放射性⁴He组分的三端元混合, 由此揭示山东半岛第三纪基性火成岩所反映的地幔源区总体具有低于MORB的He同位素比值. 这样的He-Ar同位素特征表明华北东部新生代以碱性玄武岩为主的火成岩不是地幔柱活动产物, 而是叠加了不同程度富集地幔组分(EMI)的亏损软流圈地幔部分熔融的产物.     

大别山榴辉岩的氦、氩同位素组成及其岩石成因

论述了石榴石和绿辉石的氦、氩同位素地球化学特征,并讨论了大别山榴辉岩的成因。测得3 He/4He 值为(1-19 ～4-63) ×10 - 7 ,40Ar/36Ar 值为1209 ～4416 ,4 He/40Ar 值分布在0-07 ～1-39 范围内,3 He/36 Ar 值的变化范围为(0-59 ～2-85) ×10 - 4 。大别山榴辉岩中保留了原始的稀有气体同位素, 但是退变质作用使氦同位素优先丢失。氦、氩同位素地球化学资料表明,榴辉岩可能形成于亏损的地幔或者是一种亏损型“地幔岩”中     

太平洋Fe-Mn结壳He, Ne, Ar同位素特征与来源

对太平洋海山Fe-Mn结壳最表层样品的稀有气体同位素丰度与组成测定发现, Fe-Mn结壳稀有气体存在如下特征: ① He, Ar同位素丰度与组成存在明显的分组现象, 分别命名为低³He/⁴He型和高³He/⁴He型; ②低³He/⁴He型样品⁴He丰度高(平均为191×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围大(分别为42.8×10^-9~421×10^-9, 5.40×10^-9~141×10^-9和773×10^-9~ 10976×10^-9 cm³·STP·g^-1); 高³He/⁴He型样品⁴He丰度低(平均为11.7×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围小(分别为7.57×10^-9~17.4×10^-9, 10.4×10^-9~25.5×10^-9和5354×10^-9~9050×10^-9 cm³·STP·g^-1); ③低³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=2.04~2.92)远低于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(447~543)明显较大气值(295.5)高; 高³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=10.4~12.0)略高于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(293~299)接近大气值; ④所有样品的Ne同位素组成(²⁰Ne/²²Ne和²¹Ne/²²Ne比值分别为10.3~10.9和0.02774~0.03039)与³⁸Ar/³⁶Ar比值(0.1886~0.1963)变化都很小, 无明显分组, 且与大气相应值(³⁸Ar/³⁶Ar, ²⁰Ne/²²Ne, ²¹Ne/²²Ne比值分别为0.187, 9.80和0.029)接近. 样品的稀有气体组成与区域不均一性表明, 稀有气体主要来自下地幔, 低³He/⁴He型与高³He/⁴He型样品的稀有气体同位素组成分别类似于HIMU型和EM型富集地幔特征. 具有HIMU型稀有气体同位素组成特征的低³He/⁴He型结壳产出于麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山, 具有EM型稀有气体同位素组成特征的高³He/⁴He型结壳产出于莱恩群岛海山链, 可能暗示了麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源区, 莱恩群岛海山链起源于EM型下地幔源区, 这与海山基底玄武岩研究得到的结果相吻合. 源区性质的差异是Fe-Mn结壳稀有气体明显分组的根本原因, 地幔脱气作用使得样品的稀有气体核素丰度同步降低, 而源区放射性成因核素的积累对Fe-Mn结壳稀有气体核素丰度和同位素比值的影响甚微.     

同位素地球化学方法与地震研究及地震预报

通过在地震活动区对有关地质体的K—Ar、Ar—Ar、FT、TL、~(14)C、ESR、U系等同位素年代学、地下水及其释放气体的D/H、~(13)C/~(12)C、~(18)O/~(16)O等稳定同位素以及He、Ar等稀有气体同位素的研究,可获得有关新构造运动的时间序列、断层运动的时间、地质体热历史以及地下断层流体运动的许多重要信息。因而,同位素地球化学已逐渐在研究地震成因机制以及监测预报地震中发挥重要作用。     

哀牢山金矿带金成矿流体He和Ar同位素地球化学

根据矿物流体包裹体He和Ar同位素组成的测定结果 ,在分析成矿后各种后生作用对流体包裹体初始He和Ar同位素组成的影响的基础上 ,讨论了哀牢山金矿带中镇沅、墨江和大坪三个金矿床成矿流体的成因 .结果表明 ,流体包裹体中因氦扩散丢失而引起的氦同位素分镏以及后生叠加的He和Ar均可忽略不计 ;该金矿带的成矿流体 ,是富含地壳放射成因氦的饱和空气雨水与富含幔源氦的深源流体两端元混合的结果 .     

中国东部幔源气藏聚集带的大地构造与地球化学特征及成藏条件

中国东部沿郯庐断裂带两侧形成了一系列幔源气藏,具有CO_2与He含量高、δ~(13)C_(co)值高(主频值集中在-3.40‰～-4.6‰)和高~3He/~4He-~(40)Ar/~(36)Ar体系等幔源地球化学特征,构成了一NNE向的巨型幔源气藏聚集构造带而与该区的总体构造格架相一致。幔源固、液(岩浆)、气物质较集中地沿郯庐断裂带分布而具有三位一体的空间展布特征,表明裂谷为地幔脱气的良好构造环境,而岩石圈(郯庐)断裂为地幔物质向上运移的主导性构造;裂谷是形成幔源气藏的最佳构造区,而岩石圈裂断附近的深源火山岩及基底隆起部位,且其上发育储、盖层,是形成幔源气藏的有利构造部位。     

冲绳海槽活动热水成矿系统的氦同位素组成:幔源氦证据

冲绳海槽长英质火山岩的3He 4He比值 (R)为 5 3～ 8 7RA(RA 为大气的3He 4He比值 1 4× 10 - 6 ) ,显著不同于壳源花岗岩和壳源长英质火山岩 ,而接近于MORB和弧安山岩 ,揭示长英质岩浆系玄武质岩浆派生产物 ,后者来自受俯冲带组分混染的楔形地幔 .海底下部热水成矿系统具有极高的3He 4He比值 ,最下部浸染 脉状硫化物R RA 变化于 12 3～ 2 9 3之间 ,块状硫化物该比值介于 10 7～ 17 9之间 .3He极大富集可能与地幔热柱作用有关 ,反映了深部地幔氦的贡献 .上部热水成矿系统及其产物的R RA 变化于 2 6～ 8 0之间 ,黑烟囱流体该比值为 6 5 ,CO2 流体该比值为 5 8～ 6 6,重晶石为该比值 4 3～ 6 0 .硫化物烟囱显示R RA 分带 ,自内而外R RA 值降低 ( 8 0→ 6 0→ 2 6) ,证明上部热水成矿系统仍有地幔氦注入 ,但因热水流体与海水的大量混合而被稀释 .     

大西洋中脊TAG热浪区硫化物中流体包裹体的He-Ne-Ar同位素组成

对大西洋中脊ＴＡＧ（Ｔｒａｎｓ－Ａｔｌａｎｔｉｃ Ｇｅｏｔｒａｖｅｒｓｅ）热液区硫化物中流体包裹体的 Ｈｅ, Ｎｅ和 Ａｒ同位素组成进行了测定,流体包裹体的~3Ｈｅ／~4Ｈｅ比值为 ２．２～１３．３ Ｒａ,均值 为７．２Ｒａ,与该区喷口热液流体（~３Ｈｅ／~４Ｈｅ＝７．５～８．２Ｒａ）和ＭＯＲＢ（~３Ｈｅ／~４Ｈｅ＝６～１１Ｒａ）相比, 其变化范围明显较大．~（２０）Ｎｅ／~（２２）Ｎｅ比值为 １０．２～１１．４,明显高于大气值（９．８）．而~（４０）Ａｒ／~（３６）Ａｒ比 值的变化范围从２８７到 ３５９,接近大气值（２９５．５）．这些结果表明,热液硫化物中流体包 裹体的稀有气体是地幔和海水端员混合的产物,热液流体捕获的地慢源稀有气体中有 部分可能来自下地幔,且流体包裹体中的Ｈｅ主要来自上地慢,Ｎｅ和Ａｒ主要来自海水．     

大柴旦盐湖中镭同位素分布特征来源及示踪意义

为了查明大柴旦湖周围水体相互作用过程,2016年3月和7月分别采集了大柴旦周围多种水体样品、悬浮颗粒物和湖底沉积物.测试了大柴旦盐湖、深部地下热水、表层地下水热水、浅层地下水、河流水体中镭同位素的活度值,通过解吸和扩散实验,获得了河流悬浮颗粒物和湖底沉积物扩散的镭同位素活度值.结果表明:河口区(3L10、3L11、3L12)~(223)Ra、~(224)Ra、~(226)Ra和~(228)Ra活度比湖中心的活度值高,湖水中~(223)Ra、~(224)Ra、~(226)Ra和~(228)Ra活度先随着盐度的增加而升高,当盐度大于168.99‰时,则随着盐度的增加而降低,这表明镭同位素在进入湖体是先发生解吸,后发生镭同位素的共沉淀.深部地下热水~(223)Ra、~(224)Ra和~(228)Ra的活度值是表层地下热水~(223)Ra、~(224)Ra和~(228)Ra活度值的3～4倍,而~(226)Ra活度值正好相反,表层地下热水中~(226)Ra的活度值比深部地下热水中~(226)Ra的活度值高,在表层具有明显的积累现象.这是由于短半衰期~(223)Ra、~(224)Ra和~(228)Ra发生衰减,而长半衰期~(226)Ra得到积累的原因,从而表明镭同位素的运移方向是从深部往上涌的过程.大柴旦盐湖中的镭同位素主要来源于深部地下热水、浅层地下水和河流.大柴旦周围水循环过程是雨和冰雪融水下渗补给深部和浅层地下水以及地表径流;深部地下热水一部分上涌至表层,经过出山口之后全部转化为浅层地下水,一部分通过深大断裂汇集到大柴旦湖;浅层地下水直接汇集到湖盆;地表径流在山区下渗补给浅层地下水,丰水期汇入到湖盆.     

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.     

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.     

利用地下流体氦同位素比值估算大陆壳幔热流比例

地下流体中的氦同位素 3He来自地幔的排气作用 ,4He则是铀、钍衰变的产物 .由于铀、钍元素在大陆地壳中富集 ,4He通量与地壳热流呈正相关关系 ;同时 3He通量与地幔热流之间呈正相关 .所以地下流体的氦同位素比值 （3He / 4 He）与大陆壳幔热流比值 （qc/qm）呈反相关关系 .根据欧亚大陆和加拿大地盾的地下流体氦同位素比值数据和相应的壳幔热流比值数据 ,统计出 qc/ qm 与 3He / 4 He之间的回归关系 :qc/ qm =0 81 5- 0 30 0ln（3He / 4 He） ;此处 3He/ 4 He的单位是RA（大气的 3He/ 4 He比值 ） .有了地表热流值和壳幔热流比值即可得到地壳热流和地幔热流 .利用该公式以及热流值估算了中国主要盆地的壳幔热流值 ;根据这些数值得出的热岩石圈厚度和地壳平均生热率结果与地震学研究成果一致 .氦同位素比值是区分大陆热流中地壳热流值和地幔热流值的有用参数 .     

华南深水区埃迪卡拉系-寒武系界线制约:来自留茶坡组顶部锆石CA-ID-TIMS U-Pb年龄证据

华南埃迪卡拉系-寒武系界线位置的确定及埃迪卡拉系-寒武系过渡地层高精度时间框架的构建是迄今尚未完好解决的科学问题.于贵州江口平引剖面留茶坡组顶部发现的两层钾质斑脱岩对于构建华南扬子地台埃迪卡拉系-寒武系过渡地层时间框架及确定该区埃迪卡拉系-寒武系的界线位置具有重要价值.本研究对这两层钾质斑脱岩锆石进行CA-ID-TIMS U-Pb定年,结果将两层钾质斑脱岩的年龄分别精确地限定为(536.40±0.47/1.1/1.2)Ma(2σ, n=7, MSWD=0.92)和(541.48±0.46/1.1/1.2)Ma(2σ, n=8, MSWD=1.3).基于这一CA-ID-TIMS U-Pb年代学结果,结合该剖面硅质岩有机碳同位素分析数据,将华南扬子地台深水区埃迪卡拉系-寒武系界线位置制约在留茶坡组顶部两层钾质斑脱岩之间具有显著有机碳同位素负漂移的层位.华南深水区埃迪卡拉系-寒武系界线的确定对于揭示埃迪卡拉纪末期-早寒武世早期海洋环境信息具有重要对比意义.     

延庆五里营井稀有气体地球化学特征

延庆五里营井逸出气体中主要组分是N2,微量组分含有He,CH4,Rn,CO2,Ar等.N2/Ar值为46.3,3 He/4 He为2.4 Ra,说明井热水中有深部幔源组分的加入;CH4含量为2.2％,CO2(TCD)为4.9 mg/L,显示了强还原环境下的热水释放活动,这与延怀盆地微量气体以还原性气体释放为主的气体背景场相符.五里营井气体释放更倾向于是热储库型气体释放而非断裂型释放,这可通过氦气动态观测及2次大震前后流体前兆氦气浓度异常释放得到体现.热储库型气体释放中深部气体上升进入热储并改变整个热储组成的时间较断裂型晚,消失的时间也会晚得多,这与处于八宝山断裂带的大灰场井氦气释放特征存在明显差异.五里营井气体释放特征与该区域地质、地球物理特征相符.