大别—苏鲁地区榴辉岩的He同位素特征及其地质意义

大别—苏鲁地区榴辉岩的3He/4He比值大部分位于7.85×10-8—9.35×10-7之间，具陆壳岩石的明显特征；碧溪岭榴辉岩的3He/4He比值相对较高，为7.82×10-6，具幔源岩石的特点。本文提出榴辉岩原岩为早期侵入陆壳的基性-超基性岩脉、岩体，在其侵入过程中与陆壳物质和古气降水进行了强烈的交换，在华北板块与扬子板块碰撞俯冲过程中与围岩一起俯冲至地幔遭受提高压变质作用，最后又由地幔返回陆壳。     

大别山超高压变质榴辉岩的氦同位素组成及对其形成环境的制约

大别山地区榴辉岩全岩的3He/4 He值分布在0 .0 13×10 - 6 ～0 .76 0×10 - 6 之间,平均0 .2 0 0×10 - 6 ,榴辉岩中石榴子石单矿物的3He/4 He值与其全岩的3He/4 He值基本一致。在3He—4 He分布图上榴辉岩的氦同位素数据点远离地幔氦的分布范围,而位于大气氦与地壳氦的过渡部位。采用真空压碎方法对榴辉岩中石榴子石和绿辉石的氦同位素组成进行了分析,也未找到地幔氦的明显踪迹。结合大别—苏鲁地区榴辉岩中极低的δ1 8O值、εNd(0 )值等地球化学特征,提出大别—苏鲁地区超高压变质榴辉岩可能是在地壳中形成的,并未曾俯冲至10 0多千米的地幔深度。榴辉岩的3He/4 He值与围岩类型密切相关,榴辉岩的δ1 8O值与围岩的δ1 8O值同步变化,以及含柯石英大理岩、片麻岩和硬玉石英岩等非基性超高压变质岩和脉状榴辉岩的发现,均证明榴辉岩与其围岩一起经历了超高压变质过程,榴辉岩及其围岩在变质过程中未发生明显的位移,即榴辉岩是原地成因的。     

中条山地区铜矿壳源流体成矿：来自铜矿峪、胡家峪流体包裹体氦、氩同位素的证据

山西中条山地区是我国重要的铜成矿带,发育铜矿峪斑岩型铜矿和“胡(家峪) 篦(子沟)”型铜矿。本文对铜矿峪铜矿的黄铁矿和黄铜矿、胡家峪铜矿的黄铁矿开展了流体包裹体中的He、Ar同位素组成研究。铜矿峪黄铁矿、黄铜矿流体包裹体中的 4 He含量为46. 23×10 -8 ~1195. 75×10 -8 cm 3 STP/g, 3 He/ 4 He比值为0. 01~0. 06Ra, 40 Ar含量为1. 69×10 -8 ~74. 11×10 -8 cm 3 STP/g; 40 Ar/ 36 Ar为407~2327. 8。胡家峪黄铁矿流体包裹体中 4 He含量为314. 06×10 -8 ~3815. 87×10 -8 cm 3 STP/g; 3 He/ 4 He为0. 003~0. 014Ra , 40 Ar含量为25. 62×10 -8 ~761. 51×10 -8 cm 3 STP/g; 40 Ar/ 36 Ar 值为936. 1~4108. 6。中条山地区铜矿床 3 He/ 4 He值明显指示壳源He特征,铜矿峪、胡家峪样品中幔源He的含量介于0~0. 56%之间,幔源He对成矿的贡献可忽略不计。在成矿流体的 40 Ar/ 36 Ar- 3 He/ 4 He和 40 Ar*/ 4 He 3 He/ 4 He关系图解中所有样品均投点于壳源流体区域,显示Ar为地壳来源。因此,中条山地区大规模成矿作用以壳源流体成矿为主,并未发现幔源流体参与成矿的踪迹。     

海底多金属结核和富钴结壳的He同位素对比研究

对东太平洋海盆C- C 区海底多金属结核及西太平洋马绍尔地区富钴结壳的He 同位素组成进行了对比研究。发现结核的3He/4He 比值普遍较高,为(1.73 ～13 .26) ×10- 5 。所有结核样品的3 He/4 He 比值均高于MORB 的平均3 He/4 He 比值,有些样品的3 He/4 He 比值甚至高于地幔热柱的值。磁性部分相对非磁性部分3 He/4He 比值和4 He 含量均明显偏高。结壳的3 He/4 He 比值相对较低,变化范围为6 .05 ×10 - 8 ～8 .08 ×10 - 5     

五大连池火山区气体地球化学特征

根据泉(池)水中气体的组分和同位素组成,讨论了我国黑龙江省五大连池火山区气体的来源和运移。1997年8月从五大连池火山区泉(池)中采集了9个气、水样品,同年9月测定了游离气和水溶气的气体组分,氦同位素比值和二氧化碳的δ~(13)C值。气体以CO_2为主,多数样品的CO_2浓度大于80％。He和CH_4的浓度变比范围大,分别为(0.7～380)×10~(-6)和(4～180)×10~(-6)。~3He/~4He值分布在(1.05～3.2)Ra(Ra=1.4×10~(-6))。~4He/~(20)Ne值均大于大气中的值,分布在0.45～1011之间。CO_2的δ~(13)C值与地幔或岩浆CO_2的值一致,为-9.6％～-4.2％(PDB)。这些地球化学资料表明泉水为渗入地下的大     

CCSD岩芯中部分石英脉的氦、氩同位素初步研究

对中国大陆科学钻探(CCSD)1700m-2300m岩芯中部分超高压变质岩中的石英脉进行了氦、氩同位素组成的初步研究,结果显示石英脉的3He／4He比值为0．37×10-6-0．98×10-6,40Ar／36Ar为498-3260,4He／40Ar为0．17-2．12, 3He／36Ar为0．81×10-4-39．38×10-4。分析结果与前人对大别-苏鲁的榴辉岩全岩和单矿物的氦、氩同位素分析结果相一致,在He-Ar相关图解上均位于地壳和地幔氦、氩同位素组成的过渡部位,表明石英脉的成矿流体中不仅有壳源稀有气体,还有幔源稀有气体。石英脉是榴辉岩的早期退变质脉,它不仅可以继承围岩超高压变质岩的氢氧稳定同位素特征,还可以继承并保存围岩的稀有气体同位素特征。     

内蒙古哈达门沟金矿成矿流体来源的氦、氩同位素示踪

内蒙古包头市哈达门沟金矿床是华北陆块北缘乌拉山-大青山地区的大型金矿床,矿床赋存于新太古界乌拉山群黑云角闪斜长片麻岩、角闪黑云二长片麻岩和含石榴石黑云斜长片麻岩中,成矿流体性质不明。文章对哈达门沟金矿主要载金矿物黄铁矿开展了流体包裹体中的He、Ar同位素组成研究。研究表明,赋存于黄铁矿流体包裹体中的4He含量为(83.92~606.46)×10-8cm3STP/g,n(3He)/n(4He)值为0.19~0.91Ra,幔源He的含量为2.62%~13.73%,平均为9.95%,表明成矿流体中的He主要来源于地壳,大约10%来源于地幔。~(40)Ar含量为(71.22~308.22)×10~(-8)cm~3STP/g,~(40)Ar/~(36)Ar比值变化于2793.6~7253.5之间,在n(~(40)Ar)/n(~(36)Ar)与R/Ra图解和n(~(40)Ar*)/n(4He)与R/Ra图解中,显示地壳氩和地幔氩的混合来源特征。结合已有的氢、氧、硫同位素研究,认为哈达门沟金矿成矿流体主体为地壳来源,但幔源流体的加入清晰可辨,乌拉特前旗-呼和浩特山前断裂很可能为富钾质壳幔混合流体的运移提供了通道和动力。     

鄂尔多斯盆地氦同位素的特征

鄂尔多斯盆地是中国最稳定的含油气盆地,也是我国发现1000×108m3以上大气田最多的盆地。根据46个气样氦同位素分析,3He／4He为3．1×10-8-1．2×10-7,平均为4．36×10-8,R／Ra值为0．022-0．085,是壳源氦的特征。鄂尔多斯盆地3He／4He和R／Ra值不受天然气的成因类型、气的产状及气的原生性与后生改造的影响。R／ Ra值定量说明鄂尔多斯盆地构造上极稳定。     

新疆准噶尔北缘索尔库都克铜钼矿氦-氩同位素组成及地质意义

索尔库都克铜钼矿床位于准噶尔北缘,矿体呈似层状、透镜状、脉状产于中泥盆世北塔山组安山岩和矽卡岩中。采用稀有气体同位素质谱法,对矿床中绿帘石矽卡岩、安山岩和矿石3种产状的黄铁矿中流体包裹体氦和氩同位素组成进行测试分析。测试结果显示,黄铁矿中流体包裹体的4He含量为(0.882 1~13.341 0)×10-8cm3STP/g,3He/4He为0.88~1.76 Ra(Ra为大气中的3He/4He,Ra=1.4×10-6),幔源He占13.27%~26.93%,表明成矿流体中氦主要来源于地壳。40Ar含量为(4.237 6~13.970)×10-8cm3STP/g,40Ar/36Ar为301.07~331.55,40Ar*含量占1.71%~10.87%,表明成矿流体中Ar主要来源于大气降水。3种产状的黄铁矿中氦、氩同位素组成及特点相似,结合矿床流体包裹体和稳定同位素研究,认为成矿流体来源于壳-幔相互作用的岩浆流体和大气降水,矿床的形成与安山岩和矽卡岩关系密切,暗示矿床成因为矽卡岩型。     

对地幔热流和3He相关性的解释

地幔的热液主要通过海底的喷气孔喷入到海洋中。20世纪70年代科学家发现这些热液中含有高的3He/4He比值，约为大气的3He/4He比值（Ra)的8倍，和洋中脊玄武岩（MORBs）的3He/4He比值类似。而且，其热流量与原始热液中的3He含量成线性正比关系。例如，Jenkins(1978)等曾观测到加拉帕戈斯裂谷海低热气喷气孔中3He的浓度与温度之间明显的相关性，求得3He/heat=1.57×10-17 mol/J。另外从21°N东太平洋山脊喷气孔的350℃热水中的3He含量为饱和水中的2200倍，但求得的3He/heat比值同加拉帕戈斯裂谷的值相近似。这表明3He/heat比值在不同地区和不同的温度范围内大致保持恒定。热量和3He的相关性表明，喷出的氦和流出的热量可能属于同一来源。 依据现在的观点，认为3He是原始的，即地球生成时就存在于地球内部。地球内部的热能是在地球生成后期或生成后产生的，归因于放射性核素238U,235U,232Th和40K衰变。但是从放射性衰变看不出3He与热流的直接关联。 此外，在大洋的玄武岩和喷出的火山岩等来自地幔的岩石中，除了含有较稳定的高3He/4 He比值（约8Ra）外，地幔原始水中氖有低δD值，约为-80。即水的D/H比值较标准的大洋水（SMOW）的D/H比值低约80‰。目前将这低的δD值看作地球生成时地幔中的原始水成分。 根据上述事实，笔者认为地球内部可能存在核聚变，即D(d,p)T(β)3He或P(d,γ)3He反应。通过核聚变可以使热液能量与3He成正比关系，高的3He/4He比值，以及低的δD值三者相互统一起来。通过对地球内部核聚变可能性进行初步探索，计算了由P-d反应产生的热量，结果总热流量为3. 8×107 MW。这一数据支持Jenidns等和Sclater等估算的从地幔流人海洋热流量分别为6.5×106 MW和4.2×106 MW，也表明笔者的数据是合理的。另外，对假设P(d,γ)3He的反应率作了计算，其值为5.8×10-19 /D·sec。 是什么核反应机制促使地球内部可能发生这种核聚变？笔者认为，地幔中的核聚变是在某种条件下促使氢分子中的两原子间发生，很可能主要是P-d反应，目前正在研究中。     

雅鲁藏布江蛇绿岩中地幔柱型岩浆作用——来自氦、氩同位素的证据

雅鲁藏布江蛇绿岩的氦、氩同位素组成分别是：蛇绿岩中变质橄榄岩的^3He/^4He比值为1．104-3．384Ra，平均为2．383Ra；玄武岩的He同位素组成比较均一，^3He/^4He平均值为5．359 Ra；辉绿岩的^3He／^4He比值变化较大，为1—5Ra。由于各岩石样品有不同程度的蚀变，造成放射性成因He的加入，因此大多数样品He同位素组成比低于亏损地幔大洋中脊玄武岩的值(MORB≈8Ra)，不能真实反映源区特征。而采自吉定的辉绿岩样品^3He/^4He比值平均高达31．57Ra，与夏威夷发现的热点地幔源区的样品比值接近；分步加热法进一步测试，其高比值的He是在低温区段释放的。这种高^3He/^4He比值He的捕获，表明雅鲁藏布江蛇绿岩形成时存在地幔柱型富集地幔岩浆作用。     

河北平原第四系地下水氦同位素特征

通过对河北平原第四系地下水He同位素进行比较分析,根据过剩He(4Heexc)、3He/4He比值、δ3He值分析认为,河北平原第四系地下水He同位素有5个特征:(1)地下水中过剩He浓度沿着地下水的流向而增高;(2)地下水中的过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高;(3)满城—沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄—衡水剖面上的过剩He浓度;(4)河北平原第四系地下水主要是由大气降水补给的;(5)衡水热水过剩He浓度很高(>674 83×10-8cm3STPg-1),这表明以放射成因He为主,地幔成因的He极少。另外地下水的3He/4He比值、R/Ra、δ3He值是判断氦源的一个灵敏的指示剂。     

特提斯喜马拉雅东段扎西康矿集区姐纳各普金矿床成因:黄铁矿He⁃Ar及原位S同位素约束

姐纳各普金矿床是特提斯喜马拉雅东段扎西康矿集区内新近发现的中新世热液金矿床,但其成因认识较为模糊.矿体呈层状或似层状,严格受伸展断裂构造控制,具蚀变岩型和石英脉型2种矿石,主要发育硅化、黄铁矿化、绢云母化和方解石化.为厘定矿床成因,对矿床Ⅱ号和Ⅲ号矿体中的蚀变岩型矿石进行了系统采样,分析其黄铁矿He-Ar和原位S同位素组成特征.结果表明:黄铁矿内的4He含量介于0.038×10-7~0.446×10-7 cm3 STP/g,平均含量0.200×10-7 cm3 STP/g;3He/4He比值介于0.08~0.09 Ra,平均比值为0.08 Ra;40Ar含量变化于0.049×10-7~0.132×10-7 cm3 STP/g,平均含量0.084×10-7 cm3 STP/g;40Ar/36Ar比值介于308.0~386.3,平均比值347.1,指示成矿流体主要来自壳源变质流体;黄铁矿δ34S值分布集中,总体变化于1‰~3‰,平均值2.98‰,显示成矿物质来自地壳深部壳幔物质均一化的深源.结合前人研究成果,文章认为姐纳各普金矿床属于造山型金矿床,其成因的厘定对丰富和完善大陆碰撞造山成矿作用理论和指导区域矿床勘查具有重要意义.      

辽河盆地黄沙坨油田原油中氦同位素的来源及其地质意义

辽河盆地黄沙坨油田原油样品中氦、氖和氩稀有气体同位素值的测试研究结果显示：①黄沙坨油田原油中稀有气体3He/4He(Rc)分布于2.61×10?6~3.50×10?6, 平均3.06×10?6, 具有幔源氦混入的特征, 幔源氦的侵入份额为20.13%~30.24%, 表明该区具有切割至上地幔的深大断裂;②据3He/4He计算, 辽河盆地黄沙坨油田大地热流值分布于75.3~77.3 mWm?2之间, 平均76.4 mWm?2, 与我国中部、西部盆地相比该地区具有较高的大地热流值, 对有机质的成熟与成烃较有利;③上述研究结果表明原油氦同位素的研究与天然气中氦同位素的研究相似, 可为大地构造背景、大地热流、油气来源和演化判识等方面的研究提供有益的科学 信息。     

新疆阿尔泰南缘克因布拉克铜锌矿床成矿流体的氦-氩同位素示踪

克因布拉克铜锌矿床赋存于二长花岗岩外接触带的上志留—下泥盆统康布铁堡组黑云石英片岩、变质石英砂岩中,矿体呈似层状、透镜状及脉状。本文对铜锌矿石中的黄铁矿流体包裹体氦和氩同位素组成进行了研究。黄铁矿中流体包裹体的4He含量为0.241×10-7~5.288×10-7cm3STP/g,Rc/Ra值为0.95~1.89,幔源He的含量为14.1%~28.8%,表明成矿流体中氦主要来源于地壳,存在幔源氦的加入。40Ar含量为4.345×10-8~7.752×10-8cm3STP/g,40Ar/36Ar比值变化于302.10~436.96,40Ar*含量为2.2%~32.4%,表明成矿流体中存在含有放射性成因氩的大气降水加入。结合矿床地质特征及氢、氧、碳、硫同位素特征,认为成矿流体来源于高温深源壳幔混合成因的岩浆流体,具大气氩同位素组成特征的低温大气降水。     

海底多金属结核的氦同位素异常及地质意义

太平洋中部CC区海底多金属结核的氦丰度和同位素比值被测定,³He/⁴He= 1.73×10^-5～13.26×10^-5。通过与大气、地壳、地幔及宇宙尘的氦同位素对比提出多金属结核的。³He/⁴He比值异常可能与海底热液或宇宙尘的注入有关。根据氦同位素异常与海底热液活动的关系指出结核中的成矿物质可能主要来源于海底热液;深晦沉积物与多金属结核的³He/⁴He比值相似,表明沉积物的沉积速率与多金属结核的生长速率基本一致。     

马鞍坪温泉气体成因地球化学研究

从赣中马鞍坪地区采集了 11个水样分析了温泉及冷泉的氢、氧同位素组成 ,得出温泉水起源于大气降水补给。在此基础上 ,对 4个温泉采集了气样 ,测定了气体组成的含量和氦同位素组成 ,以及二氧化碳的碳同位素 ,结果表明 :马鞍坪地区地热气体为二氧化碳型 ,温泉气的二氧化碳含量很高 ,占总体积的 97%以上 ,二氧化碳气体的δ1 3C值变化于 -4 18‰～ -7 0‰ ,平均为 -5 .63‰ ,为变质无机成因和幔源无机成因的混合物 ;其3He/4He比值变化于 (1.72± 0 .15 )×10 7～ (2 .5 5± 0 .19)× 10 - 7之间 ,R/Ra值均小于 1,属壳源成因     

粤北诸广南部铀矿田流体包裹体的氦氩同位素组成及成矿流体来源示踪

粤北诸广南部铀矿田是我国重要的花岗岩型铀矿产地之一,有关诸广南部花岗岩型铀矿田的成因,多年来一直存在较大的争议。本文以诸广南部铀矿田典型铀矿床成矿期萤石、方解石和黄铁矿中流体包裹体为测试对象,研究了成矿流体的He、Ar同位素地球化学。研究表明,萤石流体包裹体的~3He/~4He比值为0. 021～0. 186Ra,~(40) Ar/~(36)比值为298. 4～2515. 7;方解石流体包裹体的3He/4He比值为0. 027～0. 209Ra,~(40) Ar/~(36)比值为295. 9～327. 2;黄铁矿流体包裹体的3He/4He比值为0. 021～1. 543Ra,~(40) Ar/~(36)比值为326. 9～1735. 1; He-Ar同位素系统显示成矿流体的3He/4He比值略高于地壳氦同位素特征值(0. 01～0. 05Ra),但低于幔源氦同位素特征值(6～9Ra),~(40) Ar/~(36)比值接近或高于大气氩的同位素组成(~(40) Ar/~(36)=295. 5),成矿流体为壳-幔混合来源。结合H-O、He-Ar、C和Sr等多元同位素证据表明,成矿流体由两个端元组成:一是含有一定放射性成因Ar的大气降水的地壳流体,二是含幔源He的地幔流体。进一步研究表明,受NNW向断裂控制的棉花坑、书楼丘、长排等铀矿床受地幔流体影响比较大,而受NE向断裂控制的蕉坪、东坑、烟筒岭铀矿床受大气降水影响比较大。     

冀北地区金矿床He、Ar、Pb同位素组成及其成矿物质来源

成矿物质来源一直是成矿理论研究和找矿实践的焦点问题。选择了冀北地区3个幔枝构造金矿集中区11个金矿床黄铁矿及部分围岩进行了He、Ar同位素测定。研究表明,冀北地区主要金矿的3He/4He的值域为(0.93～7.30)×10-6,平均3.55×10-6;R/Ra=0.66～4.93,平均2.53;40Ar/36Ar=426～2073,40Ar平均为8.20×10-7cm3/g,4He/40Ar平均为2.17。矿区外围片麻岩和花岗岩的3He/4He值仅为(0.001～0.55)×10-6,反映来源上有明显差别。3He和4He在He同位素浓度图上落于地幔区附近。64个Pb同位素数据表现为矿质以幔源为主,确有部分壳源物质加入。研究认为,本区成矿物质应源于地球深部,随地幔柱多级演化,深部成矿流体由地球深部迁移到浅部,期间不可避免地存在壳幔流体的混合作用,故其值域往往界于地幔和地壳之间。     

河北汉诺坝新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素地球化学研究

对该地区新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素进行了初步研究。幔源包体中橄榄石的3 He 4 He值为 (0 .15～ 7.4)× 10 - 6,较MORB值明显偏低 ,甚至低于大气的值 ,说明该地区曾发生过强烈的地幔交代作用。高压巨晶辉石和石榴子石的氦同位素组成与此明显不同 ,其3 He 4 He值为 (5 .7～ 2 4.3)× 10 - 6。提出幔源包体和高压巨晶不是同源的 ,二者可能与寄主玄武岩均无必然成因联系。在汉诺坝地区一件石榴子石巨晶中还发现了异常高的3 He 4 He值。