花岗质岩石中铜铁锌的化学分离方法

过渡族元素同位素研究是近几年才发展起来的研究领域,随着研究的范围日趋广泛,问题日渐深入,需要对更多的地质样品进行同位素组成测定和研究.尽管文献报道的有关用于多接收器等离子体质谱过渡族元素同位素分析的化学分离方法能将Cu、Fe、Zn等元素很好地分离开来,但并未对地质样品中复杂地质基体元素的分离情况进行报道.因此,笔者对花岗岩中Cu、Fe、Zn分离进行了研究.     

内蒙古东升庙和炭窑口多金属硫化物矿床铁同位素地球化学特征及其成矿指示意义

本文报道了内蒙古狼山成矿带内两个最大的铅锌多金属硫化物矿床——东升庙矿床和炭窑口矿床中黄铁矿、黄铜矿单矿物的铁同位素研究结果。东升庙矿床绢云石墨片岩中不规则状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值在+0.04‰~+1.11‰之间,呈现铁的重同位素富集,指示了海水中的铁以氧化态沉淀并在成岩期转化成黄铁矿的矿化过程。东升庙和炭窑口矿床富硫化物矿石中黄铁矿和黄铜矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-1.33‰~+0.08‰,具有热液成矿特征,指示金属成矿物质来源于热液流体。另外,绢云石墨片岩中脉状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-0.39‰~-0.04‰,处于矿石黄铁矿和围岩不规则状黄铁矿之间,指示脉状黄铁矿是热液矿化的产物,并在成矿过程中混入了围岩中早先形成的富集铁的重同位素的黄铁矿。绢云石墨片岩中广泛发育的不规则状黄铁矿与赋存在绢云石墨片岩中的富硫化物矿体具有完全不同的铁同位素组成,指示热液活动对不规则状黄铁矿没有明显成矿物质贡献,因此同沉积热液活动成矿的可能性不大。结合赋存在白云石大理岩中硫化物矿体的顶、底部常见硅化的白云石大理岩角砾,本文提出后生矿化是东升庙多金属硫化物矿体的主要成矿方式。另外,东升庙矿床和炭窑口矿床的矿石硫化物具有相似的铁同位素组成特征,指示两者的成矿物质来源具有相似性。     

湖南湘潭锰矿的地球化学特征及成矿机制

湘潭锰矿床的锰矿层赋存于新元古代南华系(成冰系)大塘坡组底部含锰黑色页岩中,含锰矿物主要为菱锰矿。湘潭锰矿的Fe/Mn值低,Th/U、V/(V+Ni)和V/Cr值等地球化学指标显示其发育在氧化-次氧化的沉积环境中,暗示菱锰矿并不是由Mn~(2+)和CO_3~(2-)直接沉淀形成的。湘潭锰矿稀土元素含量高,稀土元素配分模式存在轻微的中稀土元素富集,具有明显的Ce正异常,这些特征指示湘潭锰矿含锰矿物是以锰氧化物或氢氧化物的形式沉淀的。同时,锰矿的碳同位素富集碳的轻同位素,说明有机物参与了菱锰矿的形成过程。综合分析表明,湘潭锰矿成矿过程可以分为沉淀和转化两个阶段:在氧化性的水体中,Mn以氧化物或氢氧化物的形式沉淀;在缺氧且富含有机物质的成岩环境中,Mn氧化物或氢氧化物被有机物还原而转化生成菱锰矿。这与华南地区其他几个典型的大塘坡式锰矿的成矿机制一致。     

广西新元古代BIF的铁同位素特征及其地质意义

通过分析广西三江地区新元古代条带状含铁建造的Fe同位素和主量元素组成,对海水的氧化还原状态提供了制约,为富禄期的地球处于间冰期提供了证据。相对于标准物质IRMM-014,新元古代含铁建造不同条带全岩样品的δ57Fe值变化范围1.60‰～2.20‰,平均值为1.85‰,表明BIF样品富集铁的重同位素。条带状含铁建造主要由Fe2O3和SiO2组成,但却具有较高的Al2O3含量。这表明条带状含铁建造样品不是纯净的化学沉积物,而是具有一定的碎屑物质输入。碎屑输入量的不同引起深色和浅色条带之间铁同位素组成存在着0.4‰的差别。剔除碎屑的影响,新元古代BIF从海水中沉淀的赤铁矿δ57Fe的平均值在2‰左右,略高于太古代条带状铁建造的Fe同位素组成,这表明当时海水的氧逸度可能比太古代还低。这说明在富禄期绝大部分海洋仍旧被冰盖覆盖,只在局部出现融化。因此,富禄期的地球可能出于冰期的相对温暖阶段,而不是间冰期。     

内蒙古炭窑口硫化物矿床Fe、S同位素组成及对硫化物成矿的制约

古—中元古代时期是地质历史上最重要的铅-锌硫化物爆发性成矿阶段, 位于我国华北板块北缘西段的狼山多金属成矿带是这个时期的典型案例。作为成矿带内最大的硫化物矿床, 炭窑口和东升庙矿床赋矿层位和矿化特征一致, 被认为是同一个次级盆地内一次大型热液成矿事件的产物。这两个矿床所赋存的数亿吨硫化物矿石均不同程度富集重S同位素(平均值＞+30‰), 而对于矿石硫的具体来源及34S富集机制尚存争议。本文对炭窑口围岩和矿石中黄铁矿进行了Fe-S同位素研究, 对其沉积-成岩环境和矿化过程给出综合制约。炭窑口碳质板岩中粗粒黄铁矿δ56FeIRMM值在?0.51‰ ~ ?0.15‰之间, δ34SV-CDT值在+35.0‰ ~ +39.6‰之间, 相比东升庙矿床围岩中不规则黄铁矿明显富集轻Fe同位素且更加富集重S同位素, 可能是盆地边缘、相对氧化的浅水环境下Fe以氧化态几乎完全沉淀后成岩期转化的产物。该认识与炭窑口矿区常见层状重晶石所指示的比东升庙更加氧化的盆地边缘浅水环境一致。本文认为炭窑口矿石与围岩中硫化物均强烈富集重S同位素(δ34SV-CDT值均在+26.6‰ ~ +41.0‰之间)表明成岩环境同样是矿石硫化物结晶沉淀的主战场, 其中半局限环境中浓缩海水硫酸盐在较封闭成岩条件下被甲烷为主的还原剂几乎完全还原。“局限盆地+成岩环境”模式可以解释炭窑口—东升庙盆地围岩和矿石均异常富集重S同位素的特征。前人报道的与成矿关系密切的碳酸盐相对富集轻C同位素所指示的有机碳参与成矿为成岩环境成矿提供了可靠证据。尽管不能完全排除细菌还原硫酸盐的作用, 炭窑口—东升庙盆地各个层位围岩与矿石轻S同位素完全缺失表明开放体系细菌还原作用导致的硫化水体环境主导成矿的可能性较小。     

自动分离提纯系统的研制及其在同位素分析测试中的应用

传统自然流速层析柱法存在离子容易扩散、流速不可控等问题,而元素的自动分离提纯技术可以提高同位素分析效率,压缩在室内提纯化学元素所需的时间。为了降低这种扩散效应、缩短淋洗时间,本文研制了一种自动分离提纯系统,用于元素的自动分离、提纯。该系统由流体切换阀、柱塞泵、自动进样器等部件构成,所有部件与计算机联接,每个部件可单独控制。该系统装配了两根层析柱,通过控制切换阀,可使两者组合使用,甚至能进行逆向淋洗,这与传统自然流速法完全不同。将海水样品分别通过传统自然流速法和本系统进行淋洗提纯,使用加压自动分离提纯系统后,元素(尤其是阴离子)的扩散效应得到明显改善。上样量均为1.0mL时,采用传统自然流速法,硼元素的淋洗峰宽为2.5～3.0mL,而采用本系统淋洗峰宽仅为1.0mL。自然流速法下,不同酸度淋洗液的淋洗速度不同,而本系统的流速精确可控,可确保流速稳定。本文研制的自动分离提纯系统在分离效果和分离能力上均比传统重力法表现优异,在分离元素进行同位素分析方面具有较大的应用前景。     

黑色页岩铁同位素标准物质的研制

本文选择宜昌三峡地区九龙湾剖面采集的黑色页岩作为黑色页岩Fe同位素备选标准物质, 命名为CAGS-BS。使用单因素方差分析法对CAGS-BS进行均匀性检验; 使用t检验对其在24个月中四次分析的数据进行长期稳定性的检验, 结果显示均匀性和稳定性良好, 满足标准物质的要求。黑色页岩Fe同位素标准物质采用多家实验室协作定值的方法确定特征量值。协作定值的单位包括: 中国地质科学院地质研究所, 中国科学技术大学, 中国地质大学(北京), 天津大学和中国科学院广州地球化学研究所。剔除了可疑值之后的数据符合正态分布, 可以采用算术平均法进行标准物质的定值。标准物质不确定度由协作测定的不确定度分量(uchar)、批内瓶间差异引起的不均匀性不确定度分量(ubb’)和实验室保存引起的长期不稳定性不确定度分量(ults)共同确定, 总不确定度为扩展不确定度, 包含因子(k)等于2。得到CAGS-BS的特征值及不确定度为: δ56FeIRMM-014/‰ = 0.10 ± 0.04。该标准物质可用于黑色页岩样品的化学流程评价和验证、质谱仪的校正及整个过程的分析质量控制。     

日喀则蛇绿岩中辉长-辉绿岩成因及慢速扩张脊环境

日喀则蛇绿岩位于雅鲁藏布构造带中段,其成因和构造环境仍存在较大争议。日喀则蛇绿岩下部为蛇纹石化地幔橄榄岩,壳幔过渡带缺失超镁铁质堆晶岩。少量辉长岩脉呈块状或韵律结构并侵入到地幔橄榄岩和辉绿岩中。辉绿岩呈席状岩床侵入到地幔橄榄岩之上,且少量辉绿岩脉侵入到下覆的地幔橄榄岩中。通过野外关系和地球化学研究,日喀则辉长岩可能并不是洋壳中岩浆房原位结晶堆积而成,而是深部位置岩浆囊经过不同程度分异演化形成富晶粥岩浆并向上侵入的结果。而席状辉绿岩床则是基性岩浆沿着构造薄弱面顺层侵入的结果。拆离断层可能导致了岩石圈地幔抬升和剥露,进而引起下覆软流圈地幔减压熔融和岩浆上侵。日喀则辉长-辉绿岩形成于慢速扩张脊较小规模的岩浆供应和不连续的岩浆侵入。