新疆吐-哈地区硝酸盐矿床的氧同位素非质量效应

随着分析测试技术的提高以及同位素分馏理论的进步,氧同位素非质量分馏的应用范围已经从太空拓展到地球,逐渐发展成为研究行星和地球早期演化、地球表面各圈层相互作用的重要途径和手段.硝酸盐和硫酸盐是地球上少数几个具有明显氧同位素非质量分馏效应的矿物.本文测定了新疆吐-哈地区硝酸盐矿床中硝酸盐和硫酸盐矿物的氧同位素组成,结果显示,硝酸盐的氧同位素存在明显的非质量分馏效应,△17O高达14‰,δ18O高达40‰.为该超大型硝酸盐矿床的大气沉积成因提供了可靠依据.     

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。     

辽东砖庙矿区硼矿床的海相蒸发成因——来自硼、硫、碳同位素的证据

辽宁砖庙硼矿区的硼矿体呈层状或透镜状赋存于辽河群里尔峪组火山-沉积建造下部的蛇纹石化大理岩中,内部含有大量镁橄榄岩包裹体。本研究利用LA-MC-ICP-MS技术对砖庙硼矿区内的硼矿石硼同位素进行了微区原位分析,对矿石及大理岩围岩的硫、碳稳定同位素进行了系统研究。硼矿石的δ11BNIST SRM-951为12.6‰~13.9‰,具海相蒸发沉积特征;硼矿石和大理岩的δ34SV-CDT为11.6‰~24.3‰,具海相沉积成因特征;矿体上下层位中蛇纹石化大理岩的δ13CV-PDB为–5.0‰~–0.5‰,部分未蛇纹石化大理岩的δ13CV-PDB为4.1‰~4.6‰,具有古元古代海相碳酸盐岩特有的碳同位素正异常现象。据此提出,砖庙矿区的硼矿床可能形成于海相蒸发沉积和火山喷发旋回交替的滨海环境,随后同期喷发的超基性火山岩覆盖于海相蒸发沉积成因硼矿体之上,保护了易溶的硼酸盐矿物,经后期变质和热液改造,形成目前独特的硼酸盐矿物,碳酸盐岩与超基性岩岩石组合。     

牡蛎壳体的同位素贝壳年轮研究

贝壳年轮学通过研究水生生物骨骼的周期性增长,来解译其生命历史及记录的环境信息。介绍了贝壳年轮研究的对象和方法、回顾了贝壳年轮的发展历程,并以渤海湾地区的现生和埋藏牡蛎壳体为例进行了贝壳年轮与壳体同位素剖面分析研究,首次同时关注牡蛎壳体剖面内的生长层和壳体韧带槽表面的特征层,二者共同指示了准确的生长年轮。结果显示,对应于壳体韧带槽表面凹沟的壳体剖面内灰色半透明生长层,具有一个年生长周期内最重的氧同位素比值,是晚秋至早春季节水温较低、食物来源匮乏时期形成的缓慢致密生长层;对应于壳体韧带槽表面外凸层中部的壳体剖面内灰色半透明生长层,具有较轻的氧同位素比值,是春季牡蛎产卵而形成的缓慢致密生长层;二者均具有良好的季节性指示意义,可以根据这些特征生长层对壳体的生长年龄进行准确的判断。     

安徽青阳百丈岩钨钼矿床成岩成矿年龄测定及地质意义

百丈岩钨钼矿床是在老矿点基础上新查明的中型层控夕卡岩型钨钼矿床。文中对含矿岩体和矿石进行了成岩成矿年龄测定,获得百丈岩细粒花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为(130±1.5)Ma(n=14,MSWD=0.69),浸染状辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为(136.3±2.6)Ma(n=5,MSWD=0.64),模式年龄为(133.5±1.9)～(135.6±2.0)Ma。综合区域最新获得的高精度测年数据分析,结果表明,百丈岩钨钼矿床形成于早白垩世,和与之有密切成因关系的花岗岩体成岩是同期的,属于燕山晚期陆壳重熔型花岗质岩浆侵位的产物。     

新疆阿尔泰南缘萨尔布拉克铁矿区花岗岩年代学及地球化学研究

本文对新疆阿尔泰南缘萨尔布拉克铁矿区花岗岩体进行了锆石SHRIMP U-Pb年龄测定,获得岩体形成时代为410±4Ma(MSDW=0.88),是晚志留世—早泥盆世岩浆活动产物。岩体的年龄限定它侵入的地层时代大于410Ma,为前泥盆系而不是前人认为的中泥盆统;同时限定萨尔布拉克矽卡岩型铁矿的形成时代略晚于410Ma,为晚志留世末期—早泥盆世早期成矿。萨尔布拉克花岗岩具有富硅、偏碱性,LREE富集且分馏明显,HREE亏损且分馏不明显,中等负铕异常(δEu=0.35～0.47),微量元素Th、U、La、Ce、Nd、Zr、Hf相对富集,Nb、Ta、Sr、P、Ti相对亏损,具明显负异常的特点。Na2O/K2O集中于1附近,属于钙碱性—高钾钙碱性系列。铝过饱和指数变化于1.07～1.14,为过铝质。其微量元素地球化学特征与蒙库岩体(400～404Ma)具有很好的相似性,表明萨尔布拉克花岗岩形成于与板块俯冲有关的活动大陆边缘的陆缘弧环境中,可能是洋壳铁镁质岩石在板块俯冲过程中熔融形成,且加入了陆壳物质。     

前寒武纪条带状硅铁建造的形成机制与地球早期的大气和海洋

前寒武纪条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的化学沉积建造类型,记录了当时大气和海洋的化学成分、氧化还原状态及演化。本文系统测定了华北地台条带状硅铁建造的硫硅氧同位素组成。不同时代和不同类型条带状硅铁建造中石英的硅同位素组成非常相似,强烈亏损30Si,δ30SiNBS-28大部分位于-2.0‰～-0.3‰之间,平均-0.8‰;硅铁建造中石英的δ18OV-SMOW相对较高,8.1‰～21.5‰,平均13.9‰;二者均与现代海底黑烟囱、泉华及热水沉积硅质岩的硅氧同位素组成相似。在同一样品中,磁铁矿条带中石英的δ30SiNBS-28普遍低于相邻硅质条带中石英的值,而δ18OV-SMOW刚好相反,反映了硅铁建造沉积时的初始特征。BIFs中硫化物的δ34SV-CDT变化范围很大,-22.0‰～+11.8‰,但大部分集中分布在0值附近。Δ33S=-0.89‰～+1.2‰,显示出了明显的硫同位素非质量分馏特征,说明当时大气氧浓度很低。与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造的Δ33S多为负值,而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造的Δ33S多为正值。提出无论是Algoma型,还是Superior型BIFs都是由海底热液喷气作用形成的。富含溶解硅和铁的热水溶液喷发到在海底以后,由于温度突然下降,硅酸H4SiO4在海水中达到过饱和状态,导致SiO2首先沉淀,形成硅质层;随着热水溶液与海水的不断混合,温度不断降低,Eh值不断升高,Fe2+逐渐被氧化生成Fe3+随后沉淀,形成富铁层。一套硅铁韵律层代表了一次大的海底喷气活动;海底热液喷气的周期性活动形成了规律性的硅铁韵律层。BIFs的广泛分布和硫同位素非质量分馏效应的普遍存在,表明当时大气氧水平很低,可能不足现在氧水平的1‰;火山和海底喷气活动非常强烈,海水温度较高,呈酸性,pH值在3.0～5.5之间;海洋中可溶解硅H4SiO4和Fe2+的浓度很高;而可溶硫酸盐的浓度极低,1mM。早元古代(1.8Ga)以后海洋硫酸盐浓度升高,由富铁海洋转化为富硫酸盐的海洋,是造成BIFs消失的根本原因。大规模火山喷发和海底喷气活动对海洋的成分和氧化还原状态影响很大,使海洋的氧化时间较大气至少推迟了6亿年。     

宁芜火山岩盆地凹山铁矿床侵入岩锆石微量元素特征及其地质意义

凹山铁矿床是玢岩铁矿床的典型代表之一,矿床中发育有辉石闪长玢岩和花岗闪长斑岩两类侵入岩。锆石微量元素分析结果显示,两类岩浆岩中锆石的稀土元素配分模型相似,花岗闪长斑岩中的锆石较辉石闪长玢岩中锆石具有较高的U含量,较高的U/Yb比值以及相似的Yb、Hf和Y含量,结合前人的研究认为,两者的源区具有一致性,均源于富集地幔,并在其上涌就位过程中混染了壳源物质,其中花岗闪长斑岩混染了更多的壳源物质。花岗闪长斑岩中锆石的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值集中于0～100,远低于斑岩铜矿成矿岩体Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)>300的特征,具有较弱的形成斑岩型铜金矿的特征,但在宁芜地区发育的这类花岗闪长斑岩是否具有形成铜金矿化的潜力仍需进一步的研究和勘查。     

云南梅树村前寒武系—寒武系界线部面硅同位素研究

云南梅树村前寒武秒－寒武系界线剖面是研究前寒武系－寒武系界线层型最重要的国际候选剖面之一。本文首次系统地研究硅同位素在剖面中的变化规律，指出“Ｃ”点附近“界线粘土层”为火山成因，“Ｂ”点至“Ｃ”点之间有海底喷气活动；“Ｃ”点附近的δ＾１３Ｃ，δ＾１８Ｏ负异常与生物大量活动有关，而非“灾变”所致。     

矿浆型铁矿的氧同位素判别标志:以宁芜玢岩铁矿为例

自然界是否存在矿浆型铁矿以及如何判别矿浆型铁矿是地质学家争论探索了几十年的问题。大量地质现象和实验研究证实,中酸性岩浆在高氧逸度、富磷等挥发分和助熔剂的条件下,硅酸盐熔体与铁氧化物熔体之间可以发生液态不混熔,熔离出富铁氧化物熔体或富铁岩浆。但有些学者认为实验无法直接一次性熔离出高品位铁矿浆,因此不存在矿浆型铁矿。实际上,高品位富铁矿浆可能是经过多次熔离富集形成的,而非一次简单熔离完成;磁铁矿中钛含量偏低,可能与矿浆型铁矿遭受后期热液改造、钛大量丢失有关,最典型的例子莫过于智利拉科铁矿。长江中下游玢岩铁矿是我国重要铁矿资源类型,其中是否发育矿浆型铁矿也一直存在激烈争论。为了避免不必要的争议,本文将铁矿浆限定为由岩浆熔离形成的铁氧化物浓度30%的富铁熔体,由铁矿浆演化形成的铁矿床称为矿浆型铁矿。根据宁芜成矿岩体中锆石的钛温度计确定了岩浆的温度,根据锆石的氧同位素组成及磁铁矿与锆石之间的氧同位素分馏方程,计算出岩浆温度下直接从熔体中熔离出来的磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)值为4.2‰。据此建立了宁芜玢岩铁矿中矿浆型铁矿的氧同位素判别标志,如果矿体中磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)≥4.0‰,则为矿浆型铁矿,否则为热液型或浆-液过渡型铁矿。判别结果表明,钟姑山矿田矿浆型和热液型矿体同时存在,梅山铁矿介于矿浆型-热液型之间,而凹山矿田铁矿则为热液型,与野外观测及前人研究结果一致。