攀枝花钒钛磁铁矿Fe同位素分布特征及其意义

目前对于地幔岩部分熔融过程中Fe同位素分馏的研究较为广泛,普遍认为熔体富集重Fe同位素,残余地幔富集轻Fe同位素。相对于地幔岩部分熔融过程中Fe同位素分馏的研究,岩浆结晶分异过程中Fe同位素分馏的研究相对较     

Fe同位素体系及其在地幔地球化学中的应用

在简要介绍Fe同位素体系的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较为系统的评述。根据华北克拉通新生代玄武岩及其携带的地幔捕虏体Fe同位素研究最新进展和国际上已发表的有关数据,总结了Fe同位素在大洋玄武岩,地幔捕虏体及其单矿物中的分布特征。统计结果表明,来自世界不同地区的大洋玄武岩的Fe同位素组成比较均一,并且相对地幔橄榄岩Fe同位素组成总体偏重,表明地幔部分熔融过程导致Fe同位素分馏。而地幔捕虏体及其单矿物的Fe同位素组成明显不均一。没有受到地幔交代作用影响的橄榄岩,Fe同素组成变化范围小,而经受不同类型地幔交代作用影响的地幔橄榄岩,Fe同位素组成存在明显的差异,这说明地幔交代作用是导致地幔Fe同位素组成不均一的重要机制。     

绿片岩-低角闪岩相变质条件下磁铁铁矿与黄铁矿间的Fe同位素分馏

对辽宁省鞍山一本溪地区经历了绿片岩一低角闪岩相变质的新太古代条带状铁建造中磁铁矿和黄铁矿矿物对的Fe同位素分析结果显示:相对于标准IRMM-014,所有样品的磁铁矿和黄铁矿均显示Fe的重同位素富集;且黄铁矿的Fe同位素比值均大于磁铁矿的Fe同位素比值(ε57Fe黄铁矿ε57Fe磁铁矿),两种矿物的Fe同位素比值之差为△57Fe黄铁矿-磁铁矿=2.23～5.13.黄铁矿富集铁的重同位素表明矿物的Fe同位素组成并不代表其原始沉积的特征,而是在区域变质作用过程中Fe同位素发生了交换的结果.由同位素平衡判别图解可知,在绿片岩一低角闪岩相变质作用中,磁铁矿-黄铁矿间的Fe同位素基本达到了平衡,且在平衡条件下黄铁矿比磁铁矿更富集Fe的重同位素,二者之间的Fe同位素平衡分馏系数α黄铁矿-磁铁矿≈1.000 4‰±0.06‰(2σ).这一研究成果是对变质作用过程中Fe同位素的地球化学行为认识的重要进展.     

绿片岩-低角闪岩相变质条件下磁铁矿与黄铁矿间的Fe同位素分馏

对辽宁省鞍山-本溪地区经历了绿片岩-低角闪岩相变质的新太古代条带状铁建造中磁铁矿和黄铁矿矿物对的Fe同位素分析结果显示：相对于标准IRMM-014,所有样品的磁铁矿和黄铁矿均显示Fe的重同位素富集;且黄铁矿的Fe同位素比值均大于磁铁矿的Fe同位素比值（ε^57 Fe黄铁矿〉ε^57 Fe磁铁矿）,两种矿物的Fe同位素比值之差为△^57 Fe黄铁矿-磁铁矿=2．23-5．13。黄铁矿富集铁的重同位素表明矿物的Fe同位素组成并不代表其原始沉积的特征,而是在区域变质作用过程中Fe同位素发生了交换的结果。由同位素平衡判别图解可知,在绿片岩-低角闪岩相变质作用中,磁铁矿-黄铁矿间的Fe同位素基本达到了平衡,且在平衡条件下黄铁矿比磁铁矿更富集Fe的重同位素,二者之间的Fe同位素平衡分馏系数口黄铁矿-磁铁矿≈1．0004‰±0．06‰（2σ）。这一研究成果是对变质作用过程中Fe同位素的地球化学行为认识的重要进展。     

安徽姑山矿浆型铁矿床Fe同位素初步研究

文章报道了宁芜矿集区内姑山矿浆型铁矿床中的铁氧化物、辉石闪长玢岩和赋矿围岩的Fe同位素组成,其δ57Fe的总体分布范围为-0.05‰~0.79‰。结果显示,姑山铁矿床的铁氧化物赤铁矿和镜铁矿均比硅酸盐岩浆结晶产物(辉石闪长岩)富集重的Fe同位素,并且硅酸盐岩浆的Fe同位素组成比已报道的火山岩的平均Fe同位素组成更富集轻的Fe同位素,表明在岩浆不混溶的过程中Fe同位素发生了分馏,富铁熔体相对富集重的Fe同位素,而硅酸盐熔体相对富集轻的Fe同位素;相对于赋矿地层(黄马青组石英砂岩)和辉石闪长玢岩,赤铁矿和镜铁矿更富集重的Fe同位素,围岩地层和闪长岩岩体则富集轻的Fe同位素。因此,姑山铁矿床的铁质不大可能来自于地层或闪长玢岩岩体,而主要来源于深部岩浆房。     

早前寒武纪硫铁矿矿床Fe同位素特征及其地质意义——以山东石河庄和河北大川为例

报道了山东石河庄和河北大川地区前寒武纪层状硫化物矿床中黄铁矿单矿物的Fe同位素组成.相对于标准物质IRMM-014,大川黄铁矿的ε575Fe为-38.8～-13.1,石河庄黄铁矿的ε57Fe为-39.4～-15.1,表明形成这两个层状硫化物矿床的新元古代海水富集Fe的轻同位素.世界不同地区新太古代黑色页岩中的黄铁矿的Fe同位素组成与华北两个硫铁矿矿床的Fe同位素特征基本一致,暗示新太古代海洋富集Fe的轻同位素可能是全球现象.导致早前寒武纪海洋富集Fe轻同位素的原因是海水中大量的Fe被氧化形成了富集Fe重同位素的磁铁矿和赤铁矿.     

全球海水剖面Fe同位素组成的不均一性及其影响因素

全球海水剖面Fe同位素组成存在显著不均一性.对大西洋洋中脊、大西洋近海岸带、东太平洋和西太平洋弧后扩张中心多个站位的海水剖面溶解Fe浓度和Fe同位素组成进行了综合分析,得出以下主要认识:（1）不同区域的海水剖面溶解Fe浓度和Fe同位素组成呈现不同的变化特征,海水Fe同位素的变化趋势与海水溶解氧浓度变化一致,而与海水溶解Fe浓度呈镜像变化关系;（2）不同深度的海水溶解Fe浓度和Fe同位素组成特征的主要控制因素不同.表层海水受到大气降尘、生物作用影响呈现富重Fe同位素特征,受河流的影响Fe同位素组成偏轻;深层海水主要受到深海沉积和海底热液活动的影响,其中沉积物中的非还原溶解Fe导致海水富集重Fe同位素,而受洋中脊热液流体影响的深部海水显著富集轻Fe同位素;（3）将目前已知海底热液溶解Fe通量最小值（0.5 Gmol/a）作为全球大洋的热液溶解Fe通量,利用不同来源的溶解Fe同位素与其通量间的关系估算海底热液对海洋的Fe循环的贡献为~5.5%.由于海底热液流体的Fe通量可能远大于0.5 Gmol/a,因此,海底热液活动对海洋溶解Fe的贡献可能远超过前人的估算结果（6.0%）.      

广东湛江湖光岩地区玄武岩风化壳Fe同位素研究

本文对广东湛江湖光岩地区厚度分别为4 m和7 m的两个不同喷发时代玄武岩形成的风化壳样品进行Fe同位素分析,分析结果显示:厚度4m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.17‰～0.57‰;厚度7 m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.20‰～0.68‰,相对于标准物质IRMM-014,不同深度风化壳样品均显示Fe的重同位素富集.两风化壳剖面自下而上,随风化程度增大,风化壳样品中Fe同位素分馏程度也呈现逐渐增大的趋势,表明风化壳样品中Fe的重同位素富集趋势与风化壳的发育程度正相关,风化壳土壤中Fe同位素组成是反映土壤风化程度的指标.另一方面,风化过程可将地球外部圈层(岩石圈、水圈、生物圈)有机结合起来,风化壳土壤Fe同位素组成变化是表生植物和水淋滤共同作用的结果,对化学风化过程中Fe同位素研究,将会极大地补充表生过程中同位素地球化学的知识,同时Fe同位素可作为表生过程中物质的循环、环境的变化等过程中有力的示踪/指示技术手段加以应用.     

低温环境下铁同位素分馏的若干重要过程

详细了解同位素分馏的过程与机理是运用稳定同位素体系解决科学问题的关键.本文对沉淀、溶解、吸附、氧化、还原、生物等过程中的Fe同位素分馏研究结果进行了系统总结.在沉淀过程中,优先沉淀轻同位素;在吸附过程中,Fe(Ⅲ)矿物优先吸附重同位素;氧化还原过程中,Fe的化合价越高,Fe同位素组成越重.     

Fe同位素分馏机理及其在地学应用中的研究进展

<正>随着同位素分析测试技术方法的重大突破,Fe同位素体系已经在地学研究领域显示出优越性,成为具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。下面就Fe同位素的分馏机理,及其在地学方面的应用作简要论述。1 Fe同位素的分馏机理Skulan等(2002)研究了在98℃时,酸性的Fe(Ⅲ)aq水解1¹00 d生成赤铁矿的过程中Fe同位素的分馏情况,发现沉淀速率越大同位素分     

海洋环境Fe同位素地球化学研究进展

Fe是海洋“生物泵”中限制浮游生物生长和控制海洋初级生产力的主要因素之一,也可间接影响大气中CO2含量,反馈于全球的气候变化。近年来基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC ICP MS)分析方法的改进及测试精度的提高,应用Fe同位素组成、变化及其分馏机制,为研究海水中Fe的主要来源以及示踪海洋环境中Fe的循环过程等,提供了一个有效地球化学指标,也对示踪地球不同演化阶段的海洋沉积环境变化具有指示意义。较为详细地介绍了海洋环境中不同储库的Fe同位素组成,洋中脊热液流体—玄武岩、海水—大洋玄武岩等水—岩反应影响Fe同位素分馏效应的主要因素及地球不同演化阶段古海洋沉积环境中的Fe同位素变化。认为海洋环境下Fe同位素可以产生较为明显的分馏作用,轻铁同位素具有更易活动、易迁移的特征,并进一步提出不同相态、不同矿物间Fe同位素分馏系数的确定等相关问题仍是今后Fe同位素研究的主要方向。     

铁同位素体系及其在矿床学中的应用

本文报道了世界范围内不同含铁矿物的Fe同位素组成,进一步了解了铁同位素在不同含铁矿物中的基本分布特征;系统总结了铁同位素在不同储库和不同类型矿床中的分布特征,构筑了铁同位素体系的基本框架;结合最新的研究成果,较全面地总结了铁同位素在矿床学领域的应用,得出了铁同位素可以用来示踪流体出溶、流体演化、表生蚀变作用和成矿物质来源的基本认识。在流体出溶过程中,相对于岩体,出溶的流体富集铁的轻同位素;成矿流体体系的演化过程中,矿物的结晶沉淀会导致铁同位素发生分馏,随着Fe(III)矿物的结晶沉淀,流体逐渐富集铁的轻同位素,随着Fe(II)矿物的结晶沉淀,流体逐渐富集铁的重同位素,随着矿物的结晶沉淀,流体的Fe同位素组成随时间发生演化;在成矿后的表生蚀变作用过程,高温蚀变作用形成的产物相对于原矿物富集铁重同位素,低温蚀变作用形成的产物基本保留了原矿物的铁同位素组成;Fe同位素在示踪成矿物质来源具有应用潜力,流体出溶、流体演化等重要成矿作用过程中Fe同位素组成的变化规律是利用Fe同位素示踪Fe来源的关键所在。     

铁同位素的MC-ICP-MS测定方法与地质标准物质的铁同位素组成

详细报道了在低分辨和高分辨模式下运用MC-ICP-MS进行Fe同位素比值高精度测试的方法,对Fe同位素测定过程中谱峰干扰、基质效应、浓度效应、仪器测试的长期重现性等问题进行了评估,并对两种运行模式的测试结果进行了对比.在95%的可信度范围内,所建方法的外部精度优于0.5ε/ainu,达到国际同类实验室的先进水平,并且低分辨和高分辨两种模式下获得的Fe同位素测试结果是一致的.在此基础上对国家地质标准物质GBW07105(玄武岩)和GBW 07111(花岗闪长岩)进行了Fe同位素测定.相对于Fe同位素国际标样IRMM-014,GBW07105的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.9±0.3(20),ε56Fe=1.3±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ);GBW 07111的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.8±0.4(2σ),ε56Fe=1.2±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ).     

峨眉山大火成岩省内带白马层状岩体Fe同位素地球化学研究

<正>近年来已有大量研究表明地幔部分熔融、岩浆演化等地质过程均会导致Fe同位素发生显著分馏。然而,一些重要含Fe矿物如磁铁矿、钛铁矿的Fe同位素数据缺乏,导致基性岩浆分离结晶过程中Fe同位素的分馏程度及分馏机制的研究非常薄弱。因此,我们选择峨眉山大火成岩省内带白马层状岩体为研究对象,通过分析岩石和其中主要含Fe矿物(磁铁矿、钛铁矿、橄榄石、单斜辉石)的Fe同位素组成,探讨基性岩浆演化过程中矿物间Fe同位素分馏的规律、机制及控制因素及其对成岩、成矿的制约。     

Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展

在总结不同地质储库中Fe同位素分布特征的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较素在地幔包体全岩及单矿物中的分布特征,进一步确认了Fe同位素不均一性在地幔中的存在,探讨了导致这种不均一性的可能机理,指出了FE同位素在示踪地幔交代、部分熔融和氧逸度演化方面的潜力.     

现代海底热液流体和硫化物Fe同位素组成特征及其地质意义

<正>非传统稳定同位素体系地球化学及其应用近十多年来得到了快速发展,特别是低分辨率下Fe同位素的MC-ICP-MS高精度测试技术使得Fe同位素在地球科学领域得到广泛应用(Belshaw et al.,2000;Zhu et al.,2002;朱祥坤等,2013)。前人对地球上不同储库的Fe同位素组成进行了大量研究,     

湖北古城锰矿Fe同位素特征及其地质意义

本文报导了湖北古城锰矿含锰层位中黄铁矿Fe同位素的研究结果,并利用黄铁矿Fe同位素对黄铁矿成因和大塘坡早期阶段沉积环境的氧化还原状态进行了制约。黄铁矿δ56Fe值变化范围为-0.13‰~+0.54‰,平均值为+0.22‰,显示相对于当时海水（0~-0.5‰）明显富集Fe的重同位素。本文认为黄铁矿的Fe来自海水中Fe2+部分氧化形成的Fe3+,这些Fe3+在成岩过程中被全部还原,与细菌硫酸盐还原作用形成的H2S结合最终以黄铁矿形式保存在沉积物中。大塘坡式锰矿含锰层位中黄铁矿Fe同位素特征表明,古城冰期（Sturtian冰期）结束之后,大塘坡早期阶段海洋深部已经开始氧化,但是并没有完全被氧化。     

白云鄂博地区相关地质单元的铁同位素特征及其对白云鄂博矿床成因的制约

白云鄂博Fe-REE-Nb矿床是世界著名的巨型多金属矿床,它的成因一直是个激烈争论的问题,观点主要集中在沉积成因和岩浆成因上,而铁的物质来源问题是争论的焦点之一。近年来Fe同位素的快速发展为解决白云鄂博铁矿的成因提供了新思路。对白云鄂博地区发育的白云鄂博群尖山组铁质板岩、宽沟北沉积型铁矿、腮林忽洞微晶丘、灰绿岩墙这些相关地质单元的Fe同位素组成特征进行了研究,为白云鄂博矿床成因研究提供了最直接的参考。结果表明,尖山组铁质板岩的δ56Fe值为-0.49‰～0.48‰,平均值为-0.03‰±0.84‰,2SD,n=5;宽沟北沉积型铁矿的δ56Fe值为-0.68‰～0.23‰,平均值为-0.10‰±0.78‰,2SD,n=5;腮林忽洞微晶丘δ56Fe值为-0.64‰～0.12‰,平均值为-0.28‰±0.57‰,2SD,n=6;辉绿岩的Fe同位素组成δ56Fe值集中在0.11‰～0.16‰。腮林忽洞微晶丘总体上比白云鄂博赋矿白云岩富集Fe的轻同位素,Fe同位素组成变化也相对更大,表明两者可能有不同的成因。白云鄂博地区尖山组铁质板岩、宽沟北沉积型铁矿与世界其他地区含铁沉积建造的Fe同位素组成类似,其共同特征是,Fe同位素变化较大,总体上δ56Fe大于0‰。这一特征与白云鄂博铁矿的Fe同位素组成差别较大。白云鄂博矿床的δ56Fe集中在0‰附近,与白云鄂博地区灰绿岩、世界不同地区火成岩和岩浆型铁矿的Fe同位素组成特征一致。表明白云鄂博铁矿可能不是沉积成因的,更有可能与岩浆作用有关。     

干法灰化和湿法消解植物样品的铜锌铁同位素测定对比研究

Cu、Zn、Fe同位素体系在地质学、生命科学、古气候学、海洋学、宇宙化学等领域已经展示了很好的应用前景。近年来,生物作用导致的Cu、Zn、Fe同位素分馏现象逐渐引起人们的研究兴趣,植物中Cu、Zn、Fe同位素组成的研究在生命科学、环境科学以及地圈与生物圈的相互作用等     

安徽新桥矿床矿相学与Fe同位素特征及其对矿床成因的制约

对安徽新桥矿床进行系统的野外地质调查和矿相学研究发现,层状矿体中的胶状黄铁矿交代矽卡岩磁铁矿矿体,为探讨层状硫化物矿床是早期沉积成因还是岩浆热液成因提供了新的地质约束。对铜陵矿集区内的新桥矿床层状菱铁矿矿体和凤凰山矽卡岩型矿体中的菱铁矿开展了Fe同位素组成的对比研究,结果显示：新桥矿床菱铁矿与典型低温热液脉型矿床和沉积铁矿中的菱铁矿在Fe同位素组成特征上有所不同,而与凤凰山矽卡岩型矿床中的菱铁矿更为接近;新桥矿床中胶状黄铁矿和菱铁矿相对于磁铁矿富集Fe的轻同位素,表明磁铁矿不是过去认为的由胶状黄铁矿和菱铁矿矿胚层经热液改造形成,而是与典型的岩浆热液有关。新桥矿区层状硫化物矿体和矽卡岩型矿体中,近岩体矽卡岩和最早形成的金属矿物磁铁矿比岩体更为富集Fe的轻同位素,而赋矿围岩比岩体更为富集Fe的重同位素。同时,不同矿化阶段形成的含铁矿物和不同空间位置的硫化物中的Fe同位素组成呈现出时空分带现象,Fe同位素组成的时空演化特征与流体出溶、流体演化非常一致,并且符合同位素分馏的基本理论,表明层状硫化物矿体和矽卡岩型矿体具有相同的成矿物质来源,为同一流体体系演化的产物。新桥矿区岩相学的研究结果和Fe同位素组成特征均表明,新桥层状硫化物矿床不是海西期喷流沉积成矿作用的产物,而是燕山期热液成矿作用的产物,为一个典型的热液成因矿床。