中国SEDEX型矿床成矿流体硼、硅、氦-氩同位素组成研究评述

SEDEX型矿床成矿流体的研究是矿床地球化学研究的重要课题之一。正确识别系统中不同的流体来源及其混合过程,是深刻理解SEDEX型矿床形成演化的关键。系统总结了国内几个典型的SEDEX型矿床同位素研究成果,认为B和Si同位素是根据SEDEX型矿床独特的矿物组合而提出的一种示踪方法,对矿床成因和沉积环境示踪效果理想;He、Ar同位素则因为在地壳和地幔储库中有极不相同的组成,是理想的幔源流体示踪剂。鉴于SEDEX型矿床含有电气石、黄铁矿、硅质岩等特殊的矿物与岩石组合,B、Si、He-Ar同位素可能更适合SEDEX型矿床矿化流体来源研究,并指出其理论发展的薄弱之处。     

铼-锇同位素体系介绍及其在矿床学研究中的应用

Re Os同位素体系是目前唯一能够直接对矿石矿物 (硫化物和氧化物 )进行测年的同位素方法 ,利用 1 87Os/ 1 88Os比值还可以示踪成岩物质与流体的来源及其随后的演化历史 ,因此在矿床学研究及矿床勘探中正扮演着越来越重要的角色。本文对 Re Os同位素测年方法及其在矿床学研究中的应用作了简要介绍。     

Li同位素在矿床学中的应用:现状与展望

矿床的形成受制于多种复杂的地质作用,包括全球尺度的板块构造运动、岩浆活动、变质沉积改造等过程,并普遍伴随热液活动、流体迁移、水-岩相互作用、元素分异及同位素分馏等一系列局部区域地质和地球化学过程.在过去的矿床学研究中,地球化学方法主要围绕在主、微量元素和传统的稳定同位素等手段,解决了很多矿床成因问题.但仍存在不少的多解和难解问题,比如许多矿床在矿化类型、蚀变分带与金属矿物组合方面具有诸多相似之处,常规地球化学指标难以区分.随着测试精度的提高和自然储库组成的完善,Li同位素近些年来已成为新兴的稳定同位素体系.Li同位素在自然界过程中高达80‰的同位素分馏使其具有更好的辨识能力,同时兼有直接和间接指示作用,有潜力成为研究各种复杂成矿过程的良好示踪剂.本文总结了近年来有关矿床学中Li同位素的研究和应用进展,以俯冲带成矿为主,阐述了斑岩型-热液矿床、伟晶岩型矿床和沉积矿床等类型矿床的Li同位素地球化学特征,并探究新的Li同位素方法在矿床中的应用前景.基于Li同位素体系在各类矿床的应用实例,我们认为Li同位素体系将为矿床学研究提供更多的指示信息和依据.      

锌同位素在矿床学中的应用：认识与进展

文章报道了安徽铜陵新桥和凤凰山矽卡岩型矿床中闪锌矿和共生黄铁矿间的Zn同位素组成,获得了锌同位素在这2个矿物间的分馏系数,系统总结了锌同位素在不同储库和不同类型矿床中的分布特征,结合最新的研究成果,较全面地总结了锌同位素在矿床学领域的应用,得出了锌同位素可以用来示踪流体演化和源区变化的基本认识。在成矿流体体系的演化过程中,随着矿物的沉淀,流体的逐渐富集重同位素,晚期矿物相对于早期矿物富集锌的重同位素。在热液流体对同一源区淋滤萃取的过程中,重同位素优先被淋滤出来,晚期淋滤出的流体相对早期淋滤出的流体富集轻同位素。     

环境同位素及其示踪技术在地震预测研究中的应用前景

随着新的观测技术和理论的快速发展,环境同位素示踪技术在分析与地震孕育、发生有关的地下水动态信息中有可能发挥重要作用。简单介绍了稳定同位素2H、18O以及放射性同位素3H、14C的特征与示踪技术,详细阐述前人应用环境同位素在地下水活动规律中所开展的研究,包括地下水的补给来源、地下热水的循环深度、水岩相互作用、地下水的年龄等,并重点分析了这种示踪技术在研究地下水对构造活动发生和对应力应变响应等方面的应用。积极推进环境同位素示踪技术的应用,对地下流体地震前兆信息的评估、地震活动性强度的判定、流体在孕震过程中作用的探讨,以及井孔映震效能的评价等方面的研究具有重要的意义。     

“同位素分析新技术与地质应用研究新进展”专辑特邀主编寄语

同位素定年和示踪技术已渗透到地球科学的各个方面, 成为确定地质事件时代和成岩成矿年龄、示踪成岩成矿物质来源和形成环境条件的重要手段, 推动地球科学发展的重要动力。随着分析技术的不断发展, 微区/微量同位素、非传统同位素、高维度同位素已成为当前国际同位素地球化学研究的前沿和重点领域, 近年来我国在该领域也取得长足发展和一系列重大成果。本“同位素分析新技术与地质应用研究新进展”专辑集中刊发了13篇这方面的文章, 主要涵盖了两个方向的研究成果: (1)同位素地质分析新方法及标准物质研制; (2)同位素地球化学研究新进展, 主要包括同位素示踪技术在矿床和海洋沉积环境中应用研究。本文将对收录本专辑论文的研究工作做一简要介绍, 对深入了解我国同位素地质分析技术及应用研究最新进展具有一定参考价值。     

热液体系氩同位素示踪研究

 采用分阶段加热爆裂法测定了不同成因热液矿床脉石英流体包裹体的氩同位素,计算出各温度段内大气氩的相对含量,从而,总结出大气降水热液矿床、再平衡岩浆水热液矿床等成矿流体的氩同位素组成特征及其演化规律。典型的大气降水热液矿床,其成矿流体以具有高大气Ar组分(约95%-100%)为特征;再平衡岩浆水热液矿床成矿流体的Ar同位素组成特征取决于与其有成因关系的初始岩浆水的Ar同位素组成及矿源层和围岩的性质,产于古老变质岩中的,一般以具有低大气Ar组分(约6%-20%)为特征,其它的再平衡岩浆水热液矿床在主成矿温度范围内一般为50%-60%左右。     

辽宁青城子铅锌矿成矿流体特征和成矿物质来源示踪

青城子铅锌矿地处辽东-吉南裂谷带西端,是中国东北地区著名的铅锌矿床,其成矿作用复杂。为了深入揭示该矿床的成矿流体特征和成矿物质来源,本文在对青城子铅锌矿床(喜鹊沟、甸南、本山)地质特征研究的基础上,开展了流体包裹体测温和激光拉曼成分分析,H、O、C、S、Pb同位素分析,并进行了多元同位素体系的综合示踪。青城子铅锌矿床发育富液相包裹体,局部发育H_2O-CO_2三相包裹体。成矿温度范围大,是多阶段成矿作用发展演化的反映(至少两期成矿),成矿温度主要在190℃~310℃之间,应属中温成矿,成矿流体为中温低盐度的水盐流体。激光拉曼成分特征,成矿流体总体属于含CH_4的H_2O-CO_2-NaCl体系,属于还原性流体,具有深源的特征。氢氧同位素结果显示,成矿热液主要来源于岩浆水和大气降水。硫同位素特征表明,矿体中的硫可能主要来自海水硫酸盐的还原。碳氧同位素特征表明,成矿物质可能起源于地层,后期发生岩浆热液改造。铅同位素结果表明,矿石中铅是地层与岩浆岩的混合源铅。     

黔西北典型铅锌矿床碳-氧同位素地球化学研究

黔西北铅锌成矿区内广泛发育中-小型铅锌矿床,这些矿床的分布严格受到区域性构造的控制,特别是北西向构造。本文以产于不同构造中典型矿床为代表,在分析和收集热液方解石、蚀变围岩和远矿围岩C-O同位素组成基础上,探讨成矿流体中CO2可能的来源。结果显示,热液方解石C-O同位素组成介于海相碳酸盐岩和地幔C-O同位素组成之间,更靠近海相碳酸盐岩,同时热液方解石C和O同位素组成间略呈负相关关系,表明成矿流体中的CO2来源比较复杂,可能地幔、沉积物有机质和海相碳酸盐岩都有贡献。不同矿床间热液方解石C-O同位素组成略有差别,可能与热液流体与不同矿床围岩间C-O同位素交换程度不同或各端元参与程度不同有关。本文分析显示系统的C-O同位素地球化学研究有望揭示成矿流体演化过程或约束不同端元贡献比例。     

应用稳定同位素判别治岭头金银矿床的成矿流体性质和来源

浙江治岭头金银矿床中两期含金石英脉的氢、氧、碳及硫的稳定同位素研究结果表明各自具有明显不同的同位素组成特征,两期矿化作用的成矿热液流体具不同成因类型。早期是与基底陈蔡群变质水有关的热液流体;而晚期则是与盖层火山岩浆水和古大气降水有关的混合热液流体。因此治岭头矿床是一个具有多源成矿热液流体相叠加的复合型矿床。     

中国萤石矿床锶同位素、氢氧同位素地球化学特征

通过对前人所做典型萤石矿床和区域萤石矿床锶、氢氧同位素地球化学资料的综合研究,从锶、氢氧同位素地球化学特征角度分析了中国萤石矿床的物质来源和萤石矿形成时成矿流体的性质及来源。由锶同位素地球化学资料综合分析得出:以灰岩为主要围岩的沉积改造型及部分热液充填型萤石矿床成矿物质主要来源于其围岩灰岩;以火山岩、火山碎屑岩为主要围岩的热液充填型萤石矿床其成矿物质主要来自于围岩火山岩、火山碎屑岩;以花岗岩为主要围岩的热液充填型萤石矿其成矿物质来源于围岩花岗岩。由氢氧同位素地球化学资料综合分析得出:以灰岩、花岗岩为主要围岩的沉积改造型萤石矿床其成矿流体既有岩浆水和大气降水的混合液,也有大气降水,所有萤石矿床中的巨晶萤石的氢氧同位素组成都落在大气降水线附近,其成矿流体以大气降水为主。     

石英流体包裹体大气氩示踪初探

60年代中期,Craig首先应用H、O同位素地球化学示踪技术,论证Salton湖地热含矿卤水(可达300℃以上)与红海深海槽含矿热卤水(约60℃),分别和当地地表水与红海海水有成因联系。此后,对热液矿床成矿流体的H、O同位素研究,不仅证实了大气降水、海水热液成矿作用的广泛存在,提出既有高W/R(水/岩)比值体系,也有低W/R比值体系,而且对水—岩体系岩石H、O同位素组成研究后,发现了一批与大气降水成矿作用有关的低~(18)O蚀变岩石。     

铜绿山夕卡岩型铜铁矿床Fe、Cu同位素研究

传统稳定同位素(H、O、S、C)作为一种重要的示踪工具为人们了解矿床的形成过程发挥了巨大的作用。近十年来兴起的Fe、Cu同位素则可能为研究铁、铜类矿床的物质来源及流体演化过程提供最直接的证据。本文选取中国典型夕卡岩铜铁矿床———铜绿山矿床为对象,研究其Fe、Cu同位素分布特征,以及流体出溶及演化过程中的Fe、Cu同位素变化规律,并探讨其在矿床     

稀有气体同位素示踪成矿古流体研究进展

稀有气体(特别是He、Ar)是一种研究成矿古流体来源的灵敏示踪剂。地球不同圈层的稀有气体同位素具有不同的特征同位素比值。测试样品流体包裹体中的稀有气体同位素值,从测试值中排除掉包裹体形成后各种后生过程对流体初始同位素组成的影响。把得到的结果与前人研究总结的特征值进行比较分析,可以示踪成矿流体来源,从而探讨各种矿床的成矿机制与成矿作用。归纳了近年来用稀有气体同位素来示踪成矿流体的研究进展,概括了其在不同类型矿床中的应用现状,并指出当前该方法存在的问题及发展趋势。     

热液体系氩同位素示踪研究

采用分阶段加热爆裂法测定了不同成因热液矿床脉石英流体包裹体的氩同位素,计算出各温度段内大气氩的相对含量,从而,总结出大气降水热液矿床、再平衡岩浆水热液矿床等成矿流体的氩同位素组成特征及其演化规律。典型的大气降水热液矿床,其成矿流体以具有高大气Ar组分(约95%-100%)为特征;再平衡岩浆水热液矿床成矿流体的Ar同位素组成特征取决于与其有成因关系的初始岩浆水的Ar同位素组成及矿源层和围岩的性质,产于古老变质岩中的,一般以具有低大气Ar组分(约6%-20%)为特征,其它的再平衡岩浆水热液矿床在主成矿温度范围内一般为50%-60%左右。     

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。     

稀有气体同位素示踪成矿古流体研究进展

稀有气体（特别是He、Ar）是一种研究成矿古流体来源的灵敏示踪剂。地球不同圈层的稀有气体同位素具有不同的特征同位素比值。测试样品流体包裹体中的稀有气体同位素值，从测试值中排除掉包裹体形成后各种后生过程对流体初始同位素组成的影响。把得到的结果与前人研究总结的特征值进行比较分析，可以示踪成矿流体来源，从而探讨各种矿床的成矿机制与成矿作用。归纳了近年来用稀有气体同位素来示踪成矿流体的研究进展，概括了其在不同类型矿床中的应用现状，并指出当前该方法存在的问题及发展趋势。     

阿西金矿床流体成矿的地球化学示踪研究

依据阿西金矿床Ｈ、Ｏ同位素组成特点对成矿流体的来源进行了示踪研究,并且研究了矿床的水岩交换作用,讨论了水－岩作用与金成矿的关系。根据矿床中典型热液矿物和岩矿石的稀土元素地球化学特征对成矿流体作用过程进行了示踪研究,与同位素地球化学示踪研究取得了基本一致的结果。根据成矿流体活动踪迹建立找矿标志,是进行矿产资源预测的新思路。     

凹山铁矿成矿作用过程的铁同位素初步研究

<正>同位素示踪技术是矿床学研究的重要手段。近代成矿理论的许多重大进展都得益于同位素示踪技术(C、O、S、Pb、Sr、Nd等)的应用。但从成矿学角度讲,传统的H、C、O、S等稳定同位素对成矿物质起源与集聚过程的研究毕竟是间接的,其主要研究对象只是矿化剂元素,而不是矿化元素本     

汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展

汞作为一种重要的成矿元素,广泛分布于不同地质体中,并参与成岩成矿作用。随着质谱技术的飞跃发展,汞同位素地球化学研究取得引人瞩目的进展。汞同位素被广泛地应用于示踪地球表生生物地球化学过程及汞污染等。近年来,汞同位素又被应用于揭示行星的演化过程、识别地质历史时期大火成岩省及示踪矿床成矿物质来源等方面。本文在前人研究的基础上,对不同地质储库汞同位素组成进行了系统总结。陨石、岩浆岩、变质岩、沉积岩、火山气体等地质储库汞同位素组成变化较大,部分样品还显示非质量分馏信息。本文着重阐述了低温热液矿床(现代热泉、汞矿床、铅锌矿床、锑矿床、金矿床)汞的赋存状态及同位素组成特征,构筑了汞同位素体系的基本格架。结合最新的研究成果,较全面地总结了矿床成矿过程中可能会发生的汞同位素分馏机制。热液矿床中汞同位素的质量分馏可能由流体挥发或者沸腾作用、冷凝作用、氧化还原反应、硫化物沉淀等引起。岩矿石中汞同位素的非质量分馏信息可能是地质历史时期汞光化学作用的产物,或者是继承某一特定的源岩信息所致。因此,未来汞同位素在示踪低温热液矿床的成矿物质来源、刻画成矿流体演化过程方面具有较大的应用潜力。