激光探针稳定同位素分析技术的现状及发展前景

微区分析是同位素测试发展的重要方向。激光探针微区稳定同位素分析方法是同位素微区分析的重要手段。激光探针微区稳定同位素研究始于 2 0世纪 80年代 ,开始时主要集中于轻元素的稳定同位素研究。目前它已广泛用于碳酸盐碳、氧同位素 ,硫化物硫同位素 ,硅酸盐氧、硅同位素和氮同位素研究。近年来 ,多接收等离子质谱分析技术在重金属元素 (如铁、铜、锌、钼等 )的同位素分析方面取得迅速发展。因而 ,重金属元素的微区稳定同位素研究又成为当前的热点。文中对轻元素和重元素的激光探针微区稳定同位素分析的制样装置与设备 ,各种相关分析技术 ,以及在矿物、岩石与矿石研究中的应用现状进行了介绍。对激光探针微区稳定同位素分析技术的发展前景做了讨论。     

辽河盆地西部凹陷沙河街组砂岩碳酸盐胶结物特征

碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究是分析成岩过程中流体-岩石相互作用的重要技术方法.综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法，对辽河盆地西部凹陷沙河街组砂岩中碳酸盐胶结物的化学组成和碳酸盐胶结物及成岩流体同位素组成特征进行系统分析.研究表明，研究区碳酸盐岩主要为方解石和白云石，胶结物主要类型为嵌晶式胶结、孔隙式胶结、斑块状胶结和星点状胶结.碳、氧稳定同位素组成能有效地反映成岩-成矿流体及其他物质的来源，碳酸盐胶结物与现今浅层地下水氧同位素组成差异巨大而与变质水同位素组成具有相似性，反映了盆地演化过程中活动热流体对成岩作用的影响.包裹体的氢、氧同位素组成可表征成矿溶液的演化特征，砂岩碳酸盐胶结物包裹体更富集氢的轻同位素和氧的重同位素，表明发生了明显的“氧-18漂移”.碳酸盐胶结的成矿溶液表现出“受热雨水”的同位素组成特征，反映了深源活动热流体对成岩作用的影响.      

安徽蓬莱仙洞不同滴水点差异PCP作用及其古气候记录研究意义

正石笋由于分布广泛、定年准确,并且具有丰富的气候和环境代用指标(如氧碳稳定同位素~([1,2])、微层厚度~([3])、微量元素~([4~6])等),因而受到古气候学家广泛关注。其中,微量元素和稳定碳同位素常被用来间接地反映局地干湿变化。当降水减少时,洞穴滴水在洞顶储存时间较长,使岩溶水在补给石笋之前已经发生了方解石沉积作用。由于Mg,Sr和Ba在方解石和溶液中的分配系数远小于1~([7,8]),从而使Ca优先于Mg,Sr和Ba沉积出来,使得溶液(渗流水及其所形成的滴水)和现代次生碳酸盐沉积物中的Mg,Sr和Ba富集,进而导致Mg/Ca,Sr/Ca和Ba/Ca比值增大~([4,5,9]),这种现象被称为方解石前期沉积作用(Prior Calcite Precipitation,简称PCP)。此外,当降水减少,洞穴滴水滴率变慢(即PCP作用增强)时,CO_2脱气时间增长也会导致石笋碳同位素偏     

珠江口盆地白云凹陷深层砂岩储层中碳酸盐胶结作用及成因探讨

通过各类薄片显微镜下鉴定与定量统计,阴极发光、扫描电镜、电子探针、碳、氧及锶同位素、流体包裹体均一温度测试等分析,开展了白云凹陷深水区珠江组和珠海组砂岩储层中碳酸盐胶结物的类型与期次、地球化学特征、成因机制研究。结果显示,存在三期碳酸盐胶结作用,早期主要为方解石,以高Ca、低Fe、低Mg为特征。但珠江组早期碳酸盐胶结物的同位素组成(δ~(13)C_(PDB):-2.43‰~0.29‰,δ~(18)OPDB:-9.79‰~-3.08‰,87 Sr/86Sr:0.7084~0.7109)与珠海组(δ~(13)C_(PDB):-9.37‰~-8.13‰,δ~(18)OPDB:-7.11‰~-7.09‰,87Sr/86Sr:0.7138~0.7142)有一定差异,前者是在浅埋藏阶段从碳酸盐过饱和碱性海水介质中沉淀出的产物;后者与碳酸盐过饱和的碱性淡水有关。中期主要为铁方解石,以高Ca、较高Fe、低Mg、碳和锶同位素组成变化范围较大(δ~(13)C_(PDB):-20.88‰~-5.29‰,δ~(18)OPDB:-11.1‰~-8.99‰,87Sr/86Sr:0.7093~0.7151)为特征,其部分碳源与有机酸脱羧作用产生的CO_2有关,另一部分碳源(δ~(13)C_(PDB):-5.38‰~-5.29‰)可能与深部物质有关。形成碳酸盐胶结物所需的Ca2+、Mg2+、Fe2+等离子来源于砂岩中长石等碎屑的溶蚀、黏土矿物的转化以及深部热液流体。晚期主要为铁白云石(δ~(13)C_(PDB):-2.83‰~-1.83‰,δ~(18)OPDB:-9.45‰~-5.77‰,87Sr/86Sr:0.7101~0.7162),以高Fe、高Mg、较低Ca、碳同位素组成与同期海水基本一致为特征,87Sr/86Sr值低于正常成岩演化形成的碳酸盐,该期碳酸盐胶结物的形成与砂岩中生物碎屑以及先期碳酸盐胶结物的溶蚀再沉淀有关,部分可能受到深部热液流体的影响。     

层控菱铁矿的氧、碳同位素组成及其成因意义

自然界中碳酸盐的氧和碳同位素组成取决于形成这种碳酸盐的水体同位素组成,水体的氧、碳同位素组成又直接反映了成岩或含矿流体的性质和来源。菱铁矿是仅次于方解石和白云石的常见碳酸盐矿物,它作为成岩成矿的多相作用产物,在地层中广泛发育。本文试图通过它们的氧、碳同位素组成,探讨我国不同时代地层内层状和层控菱铁矿的成因问题,着重研究菱铁矿的形成环境和成矿作用。     

西南印度洋中脊钙质沉积物地球化学及矿物学特征

深海沉积物研究能够为海底资源开发利用提供丰富的信息,对推动沉积学发展具有重要的理论意义。以中国大洋科考20航次西南印度洋中脊附近的钙质沉积物为研究对象,选取了10个沉积物样品进行了X射线衍射物相分析、扫描电镜分析、碳氧同位素及微量元素测试。结果表明,研究区钙质沉积物矿物组成主要为方解石,黏土矿物含量较低。方解石以钙质超微化石颗石藻及有孔虫的形态存在,碳氧同位素特征显示超微化石生活在正常的近表层海水环境中,死亡后埋藏环境稳定。稀土元素具有总量低、轻重稀土元素分异明显、Eu中等负异常、Ce中等负异常的特征。微量元素中富亲石元素、贫亲铁元素,亲生物元素Sr、Ba含量远高于其他元素。微量元素特征及Ceanom值说明沉积环境偏氧化。沉积物中大量的生物成因方解石及地球化学特征反映了研究区物源以生物源为主、含有少量陆源及幔源物质的特点。     

柴西下干柴沟组湖相白云岩特征及成因分析

对柴达木盆地西部地区下干柴沟组湖相白云岩的岩石组构、矿物成分、主微量元素地球化学及碳氧同位素特征进行研究,并分析白云岩成因。研究区白云岩沉积环境为浅水相对封闭湖相环境,白云岩以泥晶白云岩为主,层状、块状分布,见藻云岩、膏质白云岩及颗粒云岩,有序度普遍较低。主量元素中Mg2+/Ca2+比值低,Mn、Fe、Na、Sr元素含量高,指示沉积环境水体盐度较高和相对封闭;微量元素中稀土元素具有轻稀土相对富集、Eu负异常特征,反映低温浅埋藏的成岩环境;氧同位素为较低的负值,反映整体咸化水体特征,碳同位素为较低的正值或负值,主要是受到大气水影响和生物的影响。研究认为白云石形成于准同生期相对封闭咸化环境中,白云石化流体中Mg2+主要来源于大气水的淋滤和深部卤水,少数来自于藻类的分解;Mg2+通过蒸发、盐类矿物沉淀而富集,富Mg2+流体通过回流渗透交代方解石发生白云石化。     

胶东金矿区矿田体系中基性—中酸性脉岩的碳，氧同位素地球化学研究

胶东金矿区矿田体系产出的脉岩是一套富含碳酸盐矿物相的中基性-中酸性脉岩，岩石类型主要有煌斑岩、安山玢岩类。对部分矿田体系产出脉岩的碳酸盐(方解石)碳、氧同位素及全岩氧同位素的研究表明该套脉岩的δ18OSMOW，方解石、δ13CPDB，方解石和δ     

柴达木西部南翼山构造地表混积岩岩石学特征及沉积环境讨论

南翼山构造地表狮子沟组发育混积岩,作为一种特殊类型的沉积岩,其研究具有一定的实际意义和科学价值。本文在野外观察和镜下鉴定的基础上,对南翼山混积岩样品进行了X衍射、主微量元素及碳氧同位素测试,分析了混积岩的岩石学特征,考虑到其成分和成因的复杂性,通过数据分析排除了多种干扰因素,最后利用有效指标综合判断了其沉积环境。结果显示：南翼山构造地表混积岩中陆源碎屑平均含量为58.7%,碳酸盐矿物含量为31.0%,属于碳酸盐质陆源碎屑岩,主要为钙质泥岩,其中碎屑矿物以细粉砂级石英为主,碳酸盐矿物主要为泥晶方解石,黏土矿物组合为伊利石和有序伊蒙混层,且三者呈均匀混合的特征。数据分析表明Ca、Na、Mn、Sr、Ba等元素主要来源于自生矿物,稀土元素及碳氧同位素组成未受成岩作用影响,可以作为判断沉积时水体盐度和氧化还原条件的指标。根据Sr/Cu比值和K2 O/Al 2O3比值,结合黏土矿物组合及伊利石结晶度和化学指数,判断地表混积岩沉积时为寒冷干旱的气候条件;Sr/Ba比值和Z值表明古水体介质为咸水环境;U/Th比值、自生U含量和Ce轻微负异常等指标综合判定其形成于弱氧化环境。以上研究表明,南翼山构造地表混积岩主要为陆源碎屑和碳酸盐矿物均匀混合的钙质泥岩,形成于寒冷干旱气候条件下的弱氧化咸水湖泊环境中。     

微区-微量样品Rb-Sr同位素分析技术及其应用前景

利用微钻取样技术和微量样品Rb-Sr同位素分析方法,本文对出露在东秦岭造山带的中生代合峪花岗岩的自形钾长石巨晶进行微区-微量样品Rb-Sr同位素组成分析。分析结果表明,钾长石斑晶具有显著的Rb/Sr比值和Sr同位素组成变化,斑晶和基质钾长石均构成年龄为132~133Ma的Rb-Sr等时线,代表岩浆的后期冷却时代。钾长石晶体的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值由边缘相到中心相没有明显的变化,代表花岗质岩浆结晶阶段的Sr同位素组成,暗示合峪花岗岩的钾长石巨晶为原生成因。以高空间分辨率为特征,微区取样技术已经广泛地应用在变质岩和深成岩浆岩的同位素年代学和成因研究。结合微量样品同位素分析技术,微区-微量样品Rb-Sr同位素方法有望在火山岩的成因和年代学方面得到应用。     

内蒙古金厂沟梁金矿床稳定同位素组成和矿床成因讨论

稳定同位素的研究对于分析矿床成因、阐明成矿物质来源等具有重要意义。金厂沟梁金矿成矿流体的同位素组成与本区变质岩、岩浆岩的同位素组成具有非常密切的关系,成矿流体的H、O、C、S同位素特征继承了本区变质岩、岩浆岩的H、O、C、S同位素特征,它们的δ18O、δD、δ13C、δ34S值具有相似的变化范围,其同位素的变化规律表明变质岩是本区成矿物质的母岩。本区岩浆构造活动频繁,为成矿物质活化提供了动力条件。成矿模式为本区太古宙变质岩经过多次活化,使成矿物质逐步聚集,到了燕山晚期,岩浆期后热液活动将成矿物质带到构造有利部位聚集形成了金矿床,因此,该矿床属重熔岩浆热液型矿床。      

Carbon and Oxygen Isotopic Composition of Surface‐Sediment Carbonate in Bosten Lake (Xinjiang,China) and its Controlling Factors

Bosten Lake is a mid-latitude lake with water mainly supplied by melting ice and snow in the Tianshan Mountains. The depositional environment of the lake is spatially not uniform due to the proximity of the major inlet and the single outlet in the western part of the lake. The analytical results show that the carbon and oxygen isotopic composition of recent lake sediments is related to this specific lacustrine depositional environment and to the resulting carbonate mineralogy. In the southwestern lake region between the Kaidu River inlet and the Kongqi River outlet, carbon isotope composition (δ13C) values of the carbonate sediment (?1‰ to ?2‰) have no relation to the oxygen isotope composition of the carbonate (δ18O) values (?7‰ to ?8‰), with both isotopes showing a low variability. The carbonate content is low (<20%). Carbonate minerals analyzed by X-ray diffraction are mainly composed of calcite, while aragonite was not recorded. The salinity of the lake water is low in the estuary region as a result of the Kaidu River inflow. In comparison, the carbon and oxygen isotope values are higher in the middle and eastern parts of the lake, with δ13C values between approximately +0.5‰ and +3‰, and δ18O values between ?1‰ and ?5‰. There is a moderate correlation between the stable oxygen and carbon isotopes, with a coefficient of correlation r of approximately 0.63. This implies that the lake water has a relatively short residence time. Carbonate minerals constitute calcite and aragonite in the middle and eastern region of the lake. Aragonite and Mg–calcite are formed at higher lake water salinity and temperatures, and larger evaporation effects. More saline lake water in the middle and eastern region of the lake and the enhanced isotopic equilibrium between water and atmospheric CO2 cause the correlating carbon and oxygen isotope values determined for aragonite and Mg–calcite. Evaporation and biological processes are the main reasons for the salinity and carbonate mineralogy influence of the surface-sediment carbonate in Bosten Lake. The lake water residence time and the CO2 exchange between the atmosphere and the water body control the carbon and oxygen isotope composition of the carbonate sediment. In addition, organic matter pollution and decomposition result in the abnormally low carbon isotope values of the lake surface-sediment carbonate.     

辽西凌源雾迷山组碳酸盐岩碳氧同位素特征研究

辽西凌源雾迷山组碳酸盐岩碳氧同位素和Mn/Sr比值数据反映了碳酸盐岩的原始沉积特征。δ¹³C_PDB数值范围-2‰~2‰,δ¹⁸O_PDB数值范围为-10‰~-4‰,其平均值分别为0.15‰,-6.2‰,碳同位素组成具有旋回性变化特征。在雾迷山组一段中上部,δ¹³C表现出明显的正漂移,可能为藻类的大量繁殖、有机碳增加所引起。δ¹⁸O的增加为气候变冷和冰川作用的结果。在δ¹³C为负值的层段,δ¹⁸O数值较高。碳氧同位素组成的这种特征可能与海平面变化有关。     

川东南地区石牛栏组碳、氧、锶同位素特征及其地质意义

前人对川东南地区石牛栏组地层已进行了大量的研究工作,但有关同位素地球化学方面的研究尚未见报道。本区石牛栏组沉积成因碳酸盐岩的碳同位素值与前人的研究结果一致,而氧同位素值则有所偏低;白云岩δ^13C值低,δ^18O值高,反映受成岩环境的影响较明显;裂缝中方解石的碳、氧同位素组成分布于两个不同的区间,说明不同期次裂缝充填物形成时的流体性质发生了明显的变化;沉积成因碳酸盐岩具异常低的锶同位素值,与前人研究结果有明显的差异,推测是受贫87Sr同位素的成岩流体的影响;晚期裂缝充填物锶同位素比值较高,也表明它们受到了地表淡水的影响。     

黔西北天桥铅锌矿床热液方解石C、O同位素和REE地球化学

利用连续流动质谱和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对黔西北天桥铅锌矿床原生矿石中脉石矿物热液方解石C、O同位素组成和稀土元素含量进行了分析,结果表明热液方解石C、O同位素组成相对均一,不同标高方解石C、O同位素组成不具明显差别,其δ13CPDB和δ18OSMOW分别为-3.4‰～-5.3‰和14.7‰～19.5‰,在δ13CPDB-δ18OSMOW图上介于原始碳酸岩与海相碳酸盐岩之间。热液方解石总稀土元素含量较低(ΣREE=6.80×10-6～49.1×10-6),表现为轻稀土富集、Eu负异常的"M"型,其Eu/Eu*变化范围为0.30～0.55,与硫化物具有相似的稀土配分模式。根据热液方解石与蚀变围岩、远矿围岩及不同时代地层碳酸盐岩的C、O同位素组成和REE含量特征对比结果,结合前人研究成果,认为该矿床成矿流体具"多来源混合"特征,其中围岩碳酸盐岩为成矿流体提供了主要的C和REE来源,地层中膏岩海相硫酸盐岩为成矿流体提供了主要的S来源,而成矿流体中的水则主要为变质基底昆阳群等提供的变质水,并受到大气降水的影响。     

REE, Mn, Fe, Mg and C, O Isotopic Geochemistry of Calcites from Furong Tin Deposit, South China: Evidence for the Genesis of the Hydrothermal Ore-forming Fluids

The Furong tin deposit in the central Nanling region, South China, consists of three main types of mineralization ores, i.e. skarn-, altered granite- and greisen-type ores, hosted in Carboniferous and Permian strata and Mesozoic granitic intrusions. Calcite is the dominant gangue mineral intergrown with ore bodies in the orefield. We have carried out REE, Mn, Fe, and Mg geochemical and C, and O isotopic studies on calcites to constrain the source and evolution of the ore-forming fluids. The calcites from the Furong deposit exhibit middle negative Eu anomaly (Eu/Eu*= 0.311–0.921), except for one which has an Eu/Eu* of 1.10, with the total REE content of 5.49–133 ppm. The results show that the calcites are characterized by two types of REE distribution patterns: a LREE-enriched pattern and a flat REE pattern. The LREE-enriched pattern of calcites accompanying greisen-type ore and skarn-type ore are similar to those of Qitianling granite. The REE, Mn, Fe, and Mg abundances of calcites exhibit a decreasing tendency from granite rock mass to wall rock, i.e. these abundances of calcites associated with altered granite-type and greisen-type ores are higher than those associated with skarn-type ores. The calcites from primary ores in the Furong deposit show large variation in carbon and oxygen isotopic compositions. The δ¹³C and δ¹⁸O of calcites are −0.4 to −12.7‰ and 2.8 to 16.4‰, respectively, and mainly fall within the range between mantle or magmatic carbon and marine carbonate. The calcites from greisen and altered granite ores in the Furong deposit display a negative correlation in the diagram of δ¹³C versus δ¹⁸O, probably owing to the CO₂-degassing of the ore-forming fluids. From the intrusion to wall-rock, the calcites display an increasing tendency with respect to δ¹³C values. This implies that the carbon isotopic compositions of the ore-bearing fluids have progressively changed from domination by magmatic carbon to sedimentary carbonate carbon. In combination with other geological and geochemical data, we suggest that the ore-forming fluids represent magmatic origin. We believe that the fluids exsolved from fractionation of the granitic magma, accompanying magmatism of the Qitianling granite complex, were involved in the mineralization of the Furong tin polymetallic deposit.     

南海ODP1143站底栖有孔虫Cibicidoides与Uvigerina稳定氧碳同位素值的均衡试验

从南海南部ODP184航次1143站上部合成深度190.77m共1992个样品中, 由老到新挑选了64个样品, 测试了同一样品中底栖有孔虫Uvigerina peregerina与Cibicidoides wuellerstorfi的δ18O和δ13C值, 结果表明1143站U.peregerina与C.wuellerstorfi的δ18O差值的平均值约为(0.614±0.07)×10-3, 而δ13C差值的平均值约为(0.692±0.04)×10-3.1143站U.peregerina与C.wuellerstorfi的δ18O差值与大西洋和东太平洋的标准差值0.64×10-3比较接近, 而δ13C的差值却比大西洋和东太平洋的标准差值0.9×10-3轻0.2 08×10-3, 可能是由于南沙珊瑚礁区较低的生产力缩小了沉积物与海水之间的δ13C的差异而引起的.该均衡试验为南海甚至西太平洋的古海洋学研究提供了上述2种底栖有孔虫氧碳同位素值转换的标准.      

长江干流丰水期河水硫酸盐同位素组成特征及其来源解析

碳酸盐岩的硫酸风化机制及其与碳循环的关系是全球碳循环研究中最为关注的科学问题之一, 其关键问题是识别硫酸盐来源.通过分析长江干流丰水期SO₄2-浓度及其硫、氧同位素组成特征, 探讨长江硫酸盐的来源及其主要控制因素.长江河水SO₄2-含量呈现逐年增加的趋势, 并且年增幅度逐渐加大.δ34S_SO4和δ18O_SO4变化范围为-3.5‰~5.6‰和3.7‰~9.2‰, 二者呈现显著的线性负相关关系.δ18O_SO4值从上游到下游的增加趋势受长江水δ18O_H2O值的空间组成特征的影响.研究表明, 大气降水(酸雨)和硫化物氧化是控制长江干流丰水期河水硫、氧同位素组成及其来源的主要机制, 为研究长江流域化学风化侵蚀作用和碳循环过程提供重要的理论依据.      

贵州紫云方解石矿床地球化学特征及成因研究

贵州紫云方解石矿床是在贵州西南部新发现的非金属矿床,方解石矿体呈脉状、透镜状和似层状产出。对紫云火山关、达则等方解石矿床开展同位素地球化学及微量元素、稀土元素研究,结果表明碳、氧同位素显示成矿物质来源于海相碳酸盐岩,成矿流体以富含HCO3-为主,大气水参与成矿,与岩浆作用关系不大。其中达则矿段相对于围岩,成矿物质具有较高的Sr、Zn和Ni含量,稀土元素配分曲线明显区别于围岩,δEu显示正异常等特征,暗示可能有深部流体参与成矿。火山关、打劳等其他矿段,矿体和围岩具有相似的稀土配分模式和∑REE变化规律,表明成矿物质来源于碳酸盐岩围岩。通过区域成矿作用比较,认为成矿时代可能属于印支—燕山期。     

川西甘孜－理塘结合带碳酸盐岩碳氧同位素特征

本文对甘孜-理塘结合带中段出露的碳酸盐岩进行了详细的野外地质调查,按其产状可分为两类:覆于玄武岩之上的碳酸盐岩构造岩片和包裹于玄武岩内的厘米-米级不规则棱角状碳酸盐岩砾岩块。经碳酸盐岩碳、氧同位素测试分析,前者δ¹³C值主体位于0.113‰~1.625‰之间,δ¹⁸O数值为-10.263‰~-5.745‰,总体变化较小,有小幅震荡;而后者δ¹³C值明显较前者大,为4.254‰~3.786‰,δ¹⁸O数值则明显偏小,为-13.471‰~-13.592‰,总体变化量较前者更小,具明显的后期成岩作用改造特征。所有样品Z值均大于123,表明研究区内碳酸盐岩为正常海相碳酸盐岩;结合玄武岩地球化学分析数据认为,碳酸盐岩总体沉积于海山环境,且包裹于其中的碳酸盐岩角砾岩块要早于上覆大套碳酸盐岩形成。