锂同位素在四川甲基卡新三号矿脉研究中的应用

锂同位素作为一种示踪工具在地球化学研究中发挥着重要作用。本文首次尝试将锂同位素研究应用于四川甲基卡伟晶岩型锂多金属矿区新三号(X03)矿脉的找矿实践。新三号矿脉ZK1101的系统锂同位素分析结果显示,含矿(锂辉石)伟晶岩中的w(Li)为0.94%~1.80%,δ7 Li值为-1.5‰~-1.0‰,平均值为-1.3‰,相对稳定,变化幅度小;不含矿伟晶岩的w(Li)平均值为0.04%,δ7 Li平均值为+2.0‰,与含矿伟晶岩可区分开;围岩的w(Li)为0.02%~0.12%,δ7 Li值为-13.4‰~-0.4‰,平均值为-7.7‰,变化范围较大。锂同位素在含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩和围岩中存在的明显差异,可作为今后找矿的"示踪剂"。锂同位素组成与锂含量之间不存在直接的线性关系,其三者之间的差异可能在于分馏机制的差异:伟晶岩中锂同位素的分馏机制属于"热力学平衡分馏";而围岩中锂同位素的分馏机制属于"动力学非平衡分馏"。新三号矿脉中伟晶岩锂同位素的组成暗示其与矿区二云母花岗岩之间具有成因联系,同时围岩中锂同位素的变化趋势也暗示其深部可能存在隐伏矿体,具有找矿潜力。     

蚀变洋壳的Cu-Zn同位素组成

<正>铜(Cu)和Zn(锌)属于第一过渡族金属元素,分别有2种(~(63)Cu、~(65)Cu)和5种(~(64)Zn、~(66)Zn、~(67)Zn、~(68)Zn、~(70)Zn)同位素。作为重要的成矿元素,Cu-Zn同位素能够被用于示踪流体演化路径和制约成矿金属的来源(e.g.,Mathur et al.,2009;Li et al.,2010)。此外,Cu同位素已被用于制约核幔相互作     

顽火辉石中Li同位素扩散与分馏

顽火辉石作为斜方辉石晶系的重要Mg端元矿物,是地球上地幔主要组成矿物之一。Li同位素作为重要的地幔地球化学示踪剂,在主要地幔矿物中(如橄榄石,辉石等)的扩散分馏相关性质的研究显得尤为重要。我们通过经典力学的方法,计算模拟了原子尺度下Li同位素在顽火辉石晶格以2种不同的迁移机制(填隙机制和取代空位机制)迁移的活化能和其在不同晶格位上不同温度条件下的分馏作用程度。计算结果表明,Li同位素易以填隙位机制在顽火辉石中迁移。重同位素~7Li会更多的进入晶格填隙位中,而6Li相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的1个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

理论计算溶液相锂同位素的分馏特性

<正>锂同位素近年来被认为可以在古环境重建中起到重要作用。锂(Li)作为微量元素,几乎只存在于硅酸盐矿物中,其有两个稳定同位素,分别是6Li(7.5%)和7Li(92.5%),在低温环境可以表现出显著的同位素分馏效应。这些特质预示着Li同位素体系可能会是示踪大陆硅酸盐矿物化学风化过程的有效工具。海洋是自然界Li的重要储库,每公斤海水含有26μM的Li。由于海水混合均匀需要大约1000年的时间,而Li在海水中的滞留时间却长达120万年,所以海     

MC-ICP-MS准确测定地质样品中锂同位素组成

以一根阳离子交换树脂填充的石英交换柱,使用1 mol/L HNO_3/80%(V/V)CH_3OH作为淋洗液可实现对不同性质标样中Li元素的化学分离与富集;讨论了Li淋洗曲线与样品岩性和Mg︰Li值的关系,建立了可靠的岩石样品的Li化学分离流程。研究发现,化学分离得到的Li接收液中残余离子不同对Li同位素准确测定的影响不同,但将残余离子浓度控制在一定范围内时(~10),可以忽略残余离子的影响。使用5%NaCl溶液消除Li的记忆效应后,样品和标样中Li浓度和HNO_3浓度不匹配对Li同位素准确测定的影响大大降低。因此,该方法无须严格基体匹配即可进行Li同位素比值的准确测定。     

Li同位素组成对太古宙海水相关的表生环境过程的初步限定

研究试图利用Li同位素地球化学对太古代海水相关的表生环境过程进行初步的限定.通过对来自南非Kaapvaal克拉通的海相碳酸盐岩样品进行Li同位素分析,发现在3.0~2.9 Ga期间形成的碳酸盐岩δ7Li值为~+1‰,而在2.6~2.5 Ga期间,碳酸盐岩δ7Li值达到7‰~10‰.经过反演计算得到对应时代的海水Li同位素组成分别为~+12‰和~+20‰,均明显低于现代海水值（~+31‰）,但是2.6~2.5 Ga期间的海水δ7Li值要比3.0~2.9 Ga时高出8‰.作为大陆硅酸岩风化的有效示踪剂,太古代海水较低的Li同位素组成表明当时的地表风化以源岩溶解为主,次生矿物形成极少,在3.0~2.5 Ga期间,海水整体温度下降以及次生矿物形成增加可能共同导致了海水δ7Li值的升高.通过对太古代碳酸盐岩的Li同位素研究能够有效反演古海水的Li同位素组成,并为了解太古代表生风化过程对海水的影响提供了新的信息.      

锂同位素在环境地球化学研究中的新进展

锂的两个稳定同位素(6Li和7Li)相对质量差较大,因此易产生明显的同位素分馏。业已查明,自然界中δ7Li值的变化在-40‰和 50‰之间。其中较小的δ7Li值见于海相生物碳酸盐样品,较大的δ7Li值见于某些盐湖卤水以及有孔虫的样品。由于明显的同位素分馏和不同地质体中截然不同的δ7Li值,锂同位素应用十分广泛,且在壳-幔演化、陆壳风化、卤水和污染水体示踪等研究领域取得显著成效。     

量子化学计算研究稳定同位素的分馏与扩散——以Li同位素在橄榄石中扩散为例

<正>Li是自然界最轻的金属元素,它的稳定同位素6L(i天然丰度约7.5%)和7L(i天然丰度约92.5%)两个同位素是自然界相对质量差异最大的金属元素。地球上不同的岩石储库具有不同的Li同位素组成。作为一种快速发展的新兴非传统稳定同位素地球化学方法,Li同位素地球化学示踪研究已经广泛应用于地球科学的各个领域,用来推断地球上矿物的演化过程。     

离子探针Li同位素微区原位分析技术与应用

Li同位素是一种新兴的非传统稳定同位素示踪工具,其应用领域涵盖了从地表到地幔的熔/流体与矿物之间的相互作用以及行星的早期演化研究。随着多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC ICPMS)和二次离子质谱仪(SIMS)技术的迅速发展,锂同位素地球化学研究取得了长足进步和发展。Cameca IMS 1280 SIMS可以在约20 μm×30 μm×2 μm的空间尺度上获得约1‰(1σ)的分析精度,实现了高精度微区原位Li同位素分析。由于Li同位素基体效应明显,获取与分析样品基体匹配的标准样品对Li同位素分析的准确性尤为关键。在重点介绍SIMS微区原位Li同位素分析技术的基础上,以锆石、橄榄石和辉石为例,综述了Li同位素原位分析技术的最新应用研究进展及存在的问题,旨在加深对Li同位素原位分析技术的理解,展示其在地球化学研究中的良好应用前景。     

锂同位素在地幔地球化学中的应用

利用原位分析技术获得的矿物微区尺度Li同位素组成可用来揭示和示踪高温地质过程。本文通过实例研究总结了Li同位素在地幔地球化学中的应用。汉诺坝和好梯地幔捕掳体的Li同位素组成揭示其可有效识别地幔交代作用类型。通过对华北克拉通地幔捕掳体的系统总结,证实了Li同位素的地幔不均一性与多期多样的地幔交代作用有关。首次对阿拉斯加型镁铁-超镁铁岩体的Li同位素研究,发现岩浆分异过程中存在明显的Li同位素分馏,可能与岩浆的含水性、氧逸度和演化程度等因素有关。对罗布莎蛇绿岩初步的Li同位素研究表明其在蛇绿岩形成演化和铬铁矿成因方面存在较大的应用潜力。     

俯冲带Li同位素地球化学: 回顾与展望

板块俯冲伴随着多种复杂的地质过程,例如流体释放、流体岩石相互作用、可能的部分熔融、元素迁移及同位素分馏等。在俯冲带壳/幔循环过程中,Li同位素(6Li和7Li)高达16%的相对质量差异使其成为研究俯冲带各种地质过程的良好示踪剂。总结了近年来有关俯冲带Li同位素的研究进展,并按照相对时间序列系统地介绍了Li同位素在俯冲各个阶段的地球化学行为,包括俯冲初始物质的Li同位素组成特征,俯冲过程中Li随流体释放及与上覆地幔楔相互作用中Li同位素的行为,富Li流体与残余板片Li的去向,最终俯冲相关产物的Li同位素组成特征以及对全球Li循环的地学意义的综合介绍。随着Li同位素测试精度的提高和各种地球化学储库Li同位素数据库的不断完善,Li同位素体系可以为俯冲过程研究提供更多信息,成为一种可靠的示踪剂。     

四川甲基卡锂矿床花岗岩体Li同位素组成及其对稀有金属成矿的制约

四川康定甲基卡超大型锂矿是我国最大的硬岩型锂矿床之一,矿区中南部呈岩株状出露的二云母花岗岩常被认为是成矿伟晶岩的"矿源岩",对其开展Li同位素地球化学研究,对探讨矿区稀有金属的来源与演化具有重要意义.研究工作基于详细的野外地质调查,采用MC-ICP-MS方法对岩体锂同位素组成开展了研究.研究结果显示,岩体Li含量介于192×10-6~470×10-6,均值为309×10-6,δ7Li值介于-1.56‰~+0.90‰,均值为-0.24‰,与平均上地壳值基本一致,具有高Li低δ7Li的特征.δ7Li与Li、Rb、Ga、SiO₂及ε_Nd（t）不存在明显的相关性,岩体锂同位素组成反映了其形成时的源区特征,未受岩浆结晶分异作用和蚀变作用的影响.岩体岩石地球化学、同位素地球化学资料表明,岩浆来源以三叠系西康群砂泥岩的部分熔融为主,可能有部分深源物质的加入.此外,岩体Li同位素的变化规律表明伟晶岩的成矿流体来源于二云母花岗岩.岩体Li含量与Li同位素组合不仅可用来划分锂矿床类型,而且对稀有金属找矿具有一定的指导意义.      

山东蓬莱新生代岩石圈地幔的异常锂同位素组成：橄榄岩包体的离子探针分析

应用离子探针技术对山东蓬莱新生代玄武岩中橄榄岩包体的主要组成矿物进行了原位测定,结果显示了强烈偏离正 常地幔矿物组成和平衡的Li 含量和同位素比值。橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的Li 含量和δ7Li 分别为（2.0~10.4）×10-6, （2.8~23.8）×10-6 和（3.3~59.7）×10-6;-28.6‰ ~+0.5‰,-12.7‰ ~+12.8‰和-41.5‰ ~+22.6‰。这种强烈的非平衡体系反 映了最近强烈和复杂的地幔交代作用。辉石的高Li（~ 60×10-6）和δ7Li（~ +20‰）反映了最近富Li地幔熔体/ 流体的特征, 而橄榄石的中等Li 富集（<5×10-6）和强烈的δ7Li 亏损（~ -20‰）则可能记录了更早一期低δ7Li 的地幔交代。同位素剖面 的扩散反演以及Li 强烈富集与LREE 相对亏损之间的解耦显示了两期地幔交代作用的短暂性和近期性。因此,我们认为华 北东部克拉通上地幔中存在与再循环有关的锂同位素异常组分,它们的形成应该与中生代以来太平洋板块向东亚大陆下的 俯冲有关. 这些组分能够在地幔中较长的保存直至最近被热扰动所释放,并被橄榄岩包体所记录。     

稳定锶同位素在海洋地球化学循环中的研究进展

非传统稳定锶同位素(δ~(88)/~(86)Sr)的研究近年来已取得了较大的进展,其主要研究内容集中在讨论稳定锶同位素在海洋地球化学中的应用,主要包括以下几个方面:稳定锶同位素(δ~(88)/~(86)Sr)在自然界主要储库中的组成、显生宙海水δ~(88)/~(86)Sr的变化规律和海洋中锶同位素系统平衡的评估。海水中的锶同位素组成在显生宙发生过较大的变化,通过对海洋锶同位素体系对各输入和输出通量组成动态变化的响应评估表明,现代海洋锶同位素体系处于不平衡状态,这一现象被归因于冰期后的风化顶峰尚未结束。联立放射性锶同位素87Sr/~(86)Sr和稳定同位素δ~(88)/~(86)Sr所建立的完整的锶同位素体系相较传统放射性锶同位素87Sr/~(86)Sr能够对海洋锶地球化学循环的动态过程进行更好的评估,在海洋地球化学相关领域具有广阔的应用前景。     

榴辉岩中单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计评述

榴辉岩中单斜辉石和石榴子石之间显著的镁同位素平衡分馏,使其成为一种具有潜力的高精度地质温度计。为此本文选取文献中已报道的来自西南天山洋壳冷俯冲造山带、大别-苏鲁陆壳碰撞造山带和南非卡普瓦尔克拉通三种构造环境中的64对单斜辉石—石榴子石矿物对镁同位素数据利用δ~(26)Mg_(Cpx)-δ~(26)Mg_(Grt)图解筛选出50对达到镁同位素平衡分馏的数据,采用Huang et al.(2013)通过第一性原理计算和Wang et al.(2012)、Li et al.(2016)分别通过经验估计得出的镁同位素温度计计算榴辉岩的峰期温度并与前人研究结果进行对比。通过分析计算结果发现对于造山带榴辉岩,Huang et al.(2013)的温度计计算结果与前人通过传统温度计和相平衡模拟研究结果较一致,较好地重现了榴辉岩的峰期温度,而Wang et al.(2012)和Li et al.(2016)的温度计计算结果明显低于前人获得的峰期温度;对于克拉通榴辉岩,三种镁同位素温度计的计算结果与前人通过传统温度计获得的研究结果大多数相差在50℃以上,很可能是早期退变质过程中镁同位素在高温条件下再平衡导致的这表明三种镁同位素温度计均不适用于克拉通榴辉岩。同时,基于这些榴辉岩样品数据,本文利用经验估计的方法进行校准,得到了新的单斜辉石-石榴子石镁同位素公式△~(26)Mg_(Cpx-Grt)=1.11×10~6/[T(K)]~2(R~2=0.92)。此外,本文也对单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计的应用前景及应用时应当注意的问题进行了简单的探讨。     

Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究

斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

华南两类不同成因花岗岩的铅同位素组成特征

本文论述了华南两类不同成因花岗岩的铅同位素组成特征。不同类型的花岗岩,具有明显不同的铅同位素组成。改造型花岗岩相对富放射成因铅,其铅同位素比值较高,Pb/~(204)Pb>72;且相对富铀铅而贫钍铅,~(208)Pb/~(206)Pb<2.1。同熔型花岗岩则反之。利用有关的铅同位素图解和参数,可对花岗岩的成因类型进行划分。岩石的铅同位素组成与其成岩物质来源的关系,可从铀(钍)铅同位素的演化得到解释。研究结果表明,花岗岩的铅同位素组成特征,能够提供有关成岩物质来源的信息,从而作为划分花岗岩成因类型的又一个稳定同位素标志。     

镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程中的锂同位素地球化学:回顾与展望

锂（Li）同位素体系是示踪镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程（如结晶分异、地壳混染和熔/流体-矿物相互作用等）的全新工具.通过实例研究综述了原位Li同位素在镁铁-超镁铁质岩中应用的主要进展,主要包括:（1）美国Yellow Hill阿拉斯加型杂岩体Li同位素研究揭示弧岩浆早期堆晶过程可发生明显的Li同位素分馏;（2）土耳其和西藏蛇绿岩的Li同位素研究证明其在示踪蛇绿岩地幔序列岩石成因及豆荚状铬铁矿演化过程中的潜力;（3）Stillwater层状岩体超镁铁岩带Li同位素研究揭示流体对于大型层状岩体各矿物形成及铬铁岩中矿物元素交换的作用;（4）橄榄石Li含量与同位素分析在揭示岩浆铜镍矿床成矿过程的应用.      

板块俯冲过程中的Mg-Li-Fe-Cr同位素分馏

金属稳定同位素体系是示踪板块俯冲对壳幔物质再循环影响的全新工具,因此其在俯冲带的地球化学行为备受关注.Mg同位素在俯冲过程中不发生显著分馏,但大陆玄武岩具有低于洋中脊玄武岩的Mg同位素,这可能是碳酸岩的俯冲再循环导致的.与角闪岩继承原岩的Li同位素组成不同,榴辉岩具有轻于原岩的Li同位素组成,可归因于俯冲折返过程中的动力学扩散、脱水反应或低Li同位素的流体交代.作为变价元素,Fe和Cr的同位素在榴辉岩的形成过程中均不发生显著分馏,但是蛇纹岩的Fe同位素和Cr同位素与氧逸度指标具有相关性,指示氧化还原条件变化时脱水过程或流体交代会导致同位素分馏.      

长江流域河水和悬浮物的锂同位素地球化学研究

深入理解流域侵蚀过程中的锂同位素分馏对于运用锂同位素来示踪化学循环和气候变化是十分必要的。研究集中在长江干流和主要支流的水体和悬浮物的锂及锂同位素组成。长江流域水体的锂及锂同位素组成（δ⁷Li）分别为150~4 570 nmol/L和+7.6‰~+28.1‰,两者沿上游至下游的变化趋势相反。悬浮物锂同位素组成（δ⁷Li）变化比较稳定,分别为41~92 μg/g和-4.7‰~+0.7‰,而且总是低于相应水体的锂同位素组成。悬浮物和流体之间的锂同位素分馏系数在0.977和0.992之间,与悬浮物的量及组成存在明显相关性,反映了粘土矿物的吸附和化学风化的程度。锂含量与锂同位素组成之间良好的负相关性表明流域水体的锂来自2个端元混合：其一可能是蒸发盐岩,并伴有深部热泉水;其二可能是硅酸岩。