铜同位素在矿床学中的应用:认识与进展

在甘肃西峰剖面黄土样品的铜同位素组成测定基础上,讨论了地壳的平均铜同位素组成.根据铜同位素在不同储库、不同类型矿床和不同矿物中的分布特征,认为铜同位素可以用来指示成矿温度、源区变化、流体出溶过程、矿化过程和次生富集过程等与成矿作用相关的信息.具体表现在:低温环境下形成的矿物比高温环境下形成的矿物具有更大的铜同位素组成变化范围;流体出溶过程中,铜同位素会发生分馏,早期出溶的流体富集铜的轻同位素,晚期出溶的流体富集铜的重同位素;同一矿化集中区内,根据同类型矿床间的铜同位素分布特征可以判别出其是否为同一矿化事件的产物;热液萃取源区铜的过程中,铜的重同位素优先从源区中淋滤出来.此外,在成矿体系中,淋滤帽富集轻同位素的特征可能暗示其下部存在铜矿化富集带.     

白云鄂博多金属矿床铁同位素研究

白云鄂博REE-Fe-Nb矿床是世界闻名的巨型多金属矿床。自20世纪50年代起,我国对白云鄂博矿床组织过多次综合研究,获得了极其丰富的资料,但是由于成矿地质作用复杂,其成因仍然是一个争论激烈的问题。其中一个重要的争议是Fe的物质来源问题,主要观点有:①Fe和REE、Nb具有共同的成因,都是来自地幔(白鸽     

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     

钼化学纯化法及其适用的MC-ICP-MS仪器质量分馏校正方法对比

阴离子树脂Bio-Rad AG1-X8对黑色页岩中的Mo有很好的分离纯化效果.该方法可以有效去除Mo同位素分析过程中可能存在的同质异位素干扰(如Zr、Sr等),对其他金属元素的去除效果也比较理想.大部分基体元素如Fe、Ca、Na、Mn、Mg、Sr、A1、Cu、K等可以使用1 mol/L HF +0.5 mol/L HC...     

蓟县下马岭组菱铁矿的成因及古海洋意义

蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,对这些菱铁矿形成机制的认识直接关系到对下马岭期乃至中元古代古海洋氧化还原状态和地球化学性质的判断.文中利用碳同位素对其成因加以制约,进而反演该时期的古海洋环境.结果显示,研究区菱铁矿的δ13C的变化范围为-19.2‰～-7.8‰,平均约-15.0‰,明显富集碳的轻同位素.根据自然界中不同碳库的碳同位素组成特征,判定这些菱铁矿中的碳主要来源于有机碳.虽然海洋中大量有机质被氧化释放出富12C的CO2溶解于海水后可直接沉淀出轻同位素富集的碳酸盐岩,但这往往要求极端氧化的水体环境,而这种情况下并不能形成菱铁矿沉淀,因此认为研究区菱铁矿应是成岩过程中由有机质降解产生的CO2与孔隙水中的Fe2结合的产物.海洋中的铁首先以氧化铁或氢氧化铁的形式沉淀下来,并与有机质一起埋藏于海底缺氧带中,后在成岩过程中发生氧化还原反应,三价铁作为氧化剂氧化有机质使之生成CO2,有机质则作为还原剂将三价铁还原为二价铁,二者结合即构成菱铁矿.同时,有机质热脱羧反应提供的CO2保证了更多的二价铁以菱铁矿的形式保存在地层中.海洋中铁的沉淀形式表明,至少在燕辽海盆,下马岭期古海洋已呈现广泛氧化状态,其氧化程度足以将海洋中的铁氧化为三价铁.同时,地层中的硫含量极低,说明该时期古海洋贫硫.然而下马岭期燕辽海盆广泛氧化、贫硫的古海洋特征不同于传统的分层海洋模式,对此有必要进行更深入系统的研究.     

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。     

蓟县下马岭组地层中菱铁矿成因及古海洋意义

蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,对这些菱铁矿形成机制的认识直接关系到对下马岭期乃至中元古代古海洋氧化还原状态和地球化学性质的判断。文中利用碳同位素对其成因加以制约,进而反演该时期的古海洋环境。结果显示,这些菱铁矿的碳同位素组成变化范围为-19.2‰~-7.8‰,平均约-15.0‰,明显偏离正常海相沉积碳酸盐岩,而更接近有机质来源的碳酸盐或重碳酸根的δ13C值,说明菱铁矿碳酸根的碳主要源自于有机质。这意味着这些菱铁矿是在早期成岩过程中由三价铁的氧化物或氢氧化物转化而来,而不是直接从海水中沉淀形成。海洋中的铁首先以氧化铁或氢氧化铁的形式发生沉淀,并与有机质一起埋藏于海底缺氧带中。后在成岩过程中发生氧化还原反应,三价铁作为氧化剂氧化有机质使之生成CO2,有机质则作为还原剂将三价铁还原为二价铁,二者结合即构成菱铁矿。同时,有机质热脱羧反应提供的CO2保证了更多的二价铁以菱铁矿的形式保存在地层中。据此可推断,至少在燕辽盆地,下马岭期古海洋已呈现广泛氧化状态,其氧化程度足以将海洋中的铁氧化为三价铁。同时,地层中硫含量极低,说明该时期古海洋贫硫。下马岭期燕辽盆地这种氧化、贫硫的古海洋特征不同于传统的分层海洋模式,因此有必要进行更深入系统的研究。     

碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法研究——以白云鄂博矿床赋矿白云岩为例

碳酸盐矿物铁同位素测试的选择性溶解方法包括稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法,已应用于一般地质样品。但是对于白云鄂博矿床这类矿物组成复杂的特殊样品。本文在常温下对白云石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、钠闪石和黑云母等白云鄂博矿床中常见的含铁矿物进行稀盐酸(0.5~1 mol/L 盐酸)溶解条件实验。结果显示,稀盐酸在短时间内(约3 h)能够有效地溶解碳酸盐矿物中的铁,而铁氧化物、硫化物、硅酸盐矿物的铁溶解率基本都<1%。实验选取典型的白云鄂博矿床赋矿白云岩,对比了稀盐酸溶解法、稀醋酸溶解法与分离白云石单矿物进行全部溶解所获得的铁同位素组成:赋矿白云岩E-16的δ⁵⁶Fe值分别为-0.69‰、-0.62‰、-0.69‰;赋矿白云岩E-26的δ⁵⁶Fe值分别为-0.19‰、-0.18‰、-0.12‰,三种方法在误差(不确定度)范围内结果一致。此外,稀醋酸对碳酸盐的部分溶解过程中没有观察到明显的铁同位素分馏现象,表明稀盐酸溶解法和稀醋酸溶解法都能用于提取白云鄂博矿床样品碳酸盐矿物的铁同位素信息。本研究对于碳酸盐矿物的选择性提取技术在地质上的应用具有借鉴和指导意义。     

湖北古城锰矿的沉淀形式及其古环境意义

古城锰矿是扬子地台北缘典型的“大塘坡”式锰矿,赋存于南华系大塘坡组含锰黑色岩系中,含锰矿物主要为菱锰矿.古城锰矿稀土总量高、类似现代海底铁锰结核的“帽式”稀土元素配分模式和Ce的正异常等地球化学指标指示古城锰矿Mn是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀,锰碳酸盐是后期转化而成.Fe/Mn比值低,较低的V、U含量和中等程度的Mo富集以及氧化还原敏感元素对Th/U、V/Cr、V/(V+Ni)比值等地球化学指标指示古城锰矿沉积环境为一种氧化一次氧化的状态,与锰是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀的结论一致.综合认为,古城锰矿成矿机制包括沉淀和转化两个过程,在氧化还原分层的海洋系统中,Mn在上部氧化性的水体中以氧化物或氢氧化物形式沉淀,之后下沉被掩埋在缺氧带之下,在成岩过程中和有机物质相互作用,锰氧化物或氢氧化物被还原释放出的Mn2+和有机碳被氧化释放出的CO32-结合形成锰碳酸盐,其转化可以方程2MnO2+CH2O+HCO3-=2MnCO3+H2O+OH-简单表示.     

三峡地区陡山沱早期水体性质的稀土元素和锶同位素制约

通过分析三峡地区九龙湾剖面新元古代盖帽碳酸盐岩的稀土元素和锶同位素组成,对新元古代“雪球地球”事件结束后水体的性质提供了制约。盖帽碳酸盐岩的REE配分模式具有轻重稀土元素亏损的特征,存在轻微Y正异常以及较高的Y/Ho值,没有明显的La异常。这些特征与受淡水影响的陆缘盆地、湖泊等沉积环境相似,而不同于正常海水。这表明盖帽碳酸盐岩不是正常的海相沉积物,而是发育在淡水与海水混合环境中的沉积物。盖帽碳酸盐岩具有较高的87Sr/86Sr值,这是由于新元古代“雪球地球”事件结束后大量陆源风化物的输入引起的。因此,盖帽碳酸盐岩较高的87Sr/86Sr值不能代表当时全球海水信息,只能反映局部混合水体的信息。轻微的Ce负异常显示陡山沱组早期水体处于弱氧化状态。盖帽碳酸盐岩的REE和Sr同位素综合特征表明在新元古代“雪球地球”事件结束后,陡山沱组早期水体是携带大量陆源风化物的冰融水与海水混合的水体,而且此时的混合水体处于弱氧化状态。