钼及钼同位素地球化学——同位素体系、测试技术及在地质中的应用

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用使过渡金属元素同位素地球化学的研究近年来获得蓬勃发展.利用元素双稀释剂法对钼同位素值进行校正,目前可以获得±0.1‰(2σ)的测试精度.自然界中钼同位素分馏δ98/95Mo可达～3‰,其分馏机制与环境的氧化-还原状态有关.在氧化环境下钼以MoO2/4-的形式与锰...     

古海洋氧化还原地球化学指标研究新进展

古海洋氧化还原条件的恢复一直是地学界的研究热点。许多指标可以用来指示古海洋沉积岩(物)的氧化还原条件。其中地球化学和矿物学方法历来是研究古海洋氧化还原条件的主要手段,前人工作主要集中在单个种类指标(沉积学、矿物学、地球化学等)的单方面研究,缺乏系统研究。但沉积物中的氧化还原指标受很多因素的影响,用单个指标来指示水体的氧化还原条件存在不确定性。主要通过主量元素(总有机碳TOC、有机碳和磷的摩尔比Corg∶P),氧化还原敏感的微量元素(U、V、Mo),黄铁矿类型和草莓状黄铁矿粒径分布以及同位素(黄铁矿硫同位素δ34Spyrite、钼同位素δ98 Mo、铀同位素δ238 U)等指标的综合运用来区分硫化、缺氧、次氧化以及氧化等水体条件。在硫化水体中,氧化还原敏感元素和TOC含量均大量富集,尤其是Mo的富集系数(MoEF)比U的富集系数(UEF)更大(MoEFUEF),有机碳和磷的摩尔比(Corg∶P)也呈现高值;黄铁矿几乎全部呈草莓状,很少出现自形晶,草莓状黄铁矿平均粒径小(常小于5μm)且变化不大,δ34Spyrite值偏负,δ98 Mo值和海水同位素值接近,约为+2.3‰,δ238 U值为+0.2‰,高于海水的同位素值(-0.41‰)。水体环境为氧化的条件下,氧化还原敏感的元素和TOC的量都很缺乏,有机碳和磷的摩尔比(Corg∶P)出现低值,黄铁矿很少,且主要以自形晶的形式出现,平均粒径很大,黄铁矿中的δ34Spyrite值偏正,δ98 Mo值偏负,为-0.7‰,δ238 U值为-0.65‰。在缺氧和次氧化水体环境中,各种指标介于硫化和氧化环境之间,氧化还原敏感元素和TOC含量适中,U相对比Mo富集(UEFMoEF),黄铁矿以草莓状为主,有部分的自形晶出现,黄铁矿平均粒径较大,而且变化范围较大,黄铁矿中的δ34Spyrite值、δ98 Mo值以及δ238 U值均介于氧化和硫化环境之间。最后,还提出在分析古海洋的氧化还原条件时,要综合考虑多种影响因素,清晰认识到每个指标的适用性和局限性,并指出了存在的问题和不足。     

钼的稳定同位素体系及其地质应用

近年来多接收杯电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的广泛应用,大大提高了Mo同位素分析方法的精度和效率,使Mo同位素地球化学成为当前地学研究领域中的一个前沿方向.本文综述了Mo稳定同位素的最新研究进展及其地质应用.自然界中的Mo同位素(δ98/95Mo)的一般变化范围是-1.35‰～2.60‰.Mo同位素分馏在充氧环境下取决于Mn氧化物的吸附或共沉淀,贫氧一缺氧环境下受控于水溶液中的[H2S].沉积物中的Mo同位素既能指示古沉积环境的氧化还原条件,也能够指示与之相关的古海洋地理环境,因此,Mo同位素是了解局域至区域沉积环境的氧化还原条件、硫和碳地球化学循环及古海洋化学演化等的强有力工具.随着其分馏机理的进一步阐明和应用范围的拓展,Mo同位素将在地球与环境科学研究中得到广泛的应用.     

金属稳定同位素示踪地球增氧事件

早期贫氧地球如何演化至现今富氧地球是理解地球宜居性形成与演化的关键,但重建地质历史时期地球大气与海洋氧含量仍是地球科学领域的重大挑战.金属稳定同位素的高精度测试分析为示踪地球大气与海洋氧化历史提供了新的研究手段.以Mo、U、Tl、Cr四种氧化还原敏感金属稳定同位素体系为例,详细介绍了氧化还原敏感金属稳定同位素地球化学行为及分馏机理.在此基础上,系统回顾了金属稳定同位素在研究产氧光合作用的起源、大氧化事件（Great Oxidation Event,GOE）、中元古代大气和海洋氧化还原状态、新元古代氧化事件（NOE）等重大科学问题中的研究进展.金属稳定同位素在重建地球表层圈层氧化过程具有广阔的应用前景,对认识地球宜居性的演化历史以及探索其未来发展趋势具有深远意义.      

壳-幔演化和板块俯冲作用过程中的硼同位素示踪

硼同位素是近年来发展起来的一门新兴的稳定同位素地球化学方法。硼有两个稳定同位素 :10 B和11B。硼同位素组成自然界变化十分大 ,δ11B值为 - 37‰～ +58‰。对地幔岩石的硼同位素研究表明 ,原始地幔的δ11B值为 - 10‰± 2‰ ,B的质量分数估算为 (0 2 5± 0 1)×10 -6。相对而言 ,地壳岩石的B含量和δ11B值均较高。由于壳、幔岩石具有不同的B含量和δ11B值 ,硼同位素已被广泛应用于研究壳幔演化和板块俯冲作用过程 ,用于示踪俯冲板块中大洋沉积物和蚀变洋壳在地幔中的循环。     

Mo 含量和 Mo 同位素对古海洋氧化还原环境演化的指示作用

目前大多数研究者认为太古代地球大气中缺氧，到2400～1800Ma的时候，大气中的氧含量有了巨大的增长，大气已经处于氧化环境（Canfied 等，2000；Kasting，2001）。然而海洋从还原状态转变到以氧化为主的时间还有很大的争论（Amold等，2004；Siebert 等，2005）。Mo 元素在氧化条件下主要呈稳定的溶解态 MoO42－形式存在，故在现代氧化海洋中 Mo 有很长的存留时间（0.8 Ma；Morford 等，1999），但在还原条件下特别是在有 H2S 存在的条件下，Mo 呈硫化物形式迅速沉淀。因此，Mo 元素能够很灵敏地反映海洋的氧化还原状态（Emerson 等，1991；Crusius 等，1996；Helz等，1996；Morford 等，1999）。随着同位素分析技术的发展，Mo 同位素的分析精度可达0.2‰（Wieser等，2003；2005；Arnold 等，2004）。现代大洋海水的 Mo 具有均一的同位素组成，δ97Mo/95Mo 值为（1.56±0.13）‰。海洋沉积环境依据氧化还原状态可以分为3个部分，即氧化部分、缺氧部分和还原部分。氧化部分的代表样品为铁锰结壳，铁锰结壳吸附的 Mo 的δ97Mo/95Mo 值为（－0.47±18）‰，与海水溶解的 Mo 同位素［（1.56±0.13）‰］之间存在稳定的、很大的同位素分馏；还原部分的代表为现在黑海沉积物，δ97Mo/95Mo 值为（1.28±0.42）‰，还原性沉积样品 Mo 同位素组成变化较大，与还原程度有关，强还原条件下（存在游离 H2S），进入海水的 Mo 几乎全部沉淀，其 Mo 同位素组成与海水的相接近，弱还原条件下，沉积物与海水 Mo 同位素有一定的分馏。因此，可以用其来推测古海水 Mo 同位素的变化；缺氧环境的样品比较复杂，其δ97Mo/95Mo 同位素值约为介于海水值和大陆岩石样品值之间。在地质历史上某个时期，随着海洋的氧化δ97Mo/95Mo 值升高。虽然有研究者尝试用二元模型来研究中元古代的海洋（Arnold 等，2004），但是，目前 Mo 同位素的测试精度以及样品性质决定了仅仅使用 Mo 同位素进行海洋的氧化还原状态的研究还存在很大困难，甚至得出错误的结论。最近有研究者（Sibert 等，2005）在进行 Mo 同位素研究的同时，测定了样品的 Mo 含量，对于揭示海洋氧化还原状态的改变提供了较为可靠的信息。在太古代的黑色页岩等样品中，Mo 的含量范围 为（0.62～6.01）×10－6，但大多数样品都低于3.5×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（－0.14～＋0.60）‰；早元古代的黑色页岩样品中 Mo 含量范围为（0.56～3.72）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（－0.22～+0.40）‰；1700 Ma 的黑色页岩样品 Mo 含量突然增大到（42～52）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（＋0.4～＋0.6）‰；1400 Ma 的黑色页岩样品中 Mo 含量为（11～60）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（＋0.3～＋0.6）‰；现在黑海的海相页岩中的 Mo 含量为（1～127）×10－6，δ97Mo/95 Mo 值为（1.14±0.08）‰ 至 （1.52±0.23）‰ （Arnold 等，2004）。从以上 Mo 含量及同位素的分析可邮（图1），早元古代样品的 Mo 含量及同位素特征与太古代的样品类似，既没有 Mo 元素的富集，也没有产生明显的 Mo 同位素分馏，推测在早元古代的时候，海洋还基本处于还原状态，到1700Ma 左右时，由于空气已经处于氧化状态，所以大陆风化过程中，氧化态 Mo 开始大量进入海洋中，此时海洋也已经不是大面积处于还原状态，其中的 Mo 含量已经升高，可是局部沉积的黑色页岩提供充足的 Mo，因此此后沉积的黑色页岩中 Mo 的含量明显升高，当然，沉积速率也会影响黑色页岩 Mo 含量，但这是相对次级的因素；与此同时，海洋中开始出现铁锰氧化物等氧化性沉积物，它们携带轻 Mo 同位素从海水中沉淀出来，导致海水中的 Mo 同位素变重，δ97Mo/95 Mo 值升高，并且这种升高趋势持续今。由此，可以推断，大气氧化主要发生在1700Ma 以前，而海洋氧化似乎是一个从1700Ma 或1400Ma 至今的持续的过程。     

海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ~(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10~(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10~(-3)～30×10~(-3),Mo—U富集系数比1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10~(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。     

铬同位素在高温岩浆过程中的研究进展

铬(Cr)属于氧化还原敏感元素,在岩浆过程中是一种中度相容和轻度亲铁元素。Cr在硅酸盐地球中主要有三种价态:Cr²⁺、Cr³⁺和Cr⁶⁺。Cr存在于不同来源的矿物和岩石中,其氧化还原状态和同位素组成可以为其成因、氧化还原条件和相关成矿历史提供有价值的信息。近年来,铬同位素越来越多地应用到现代环境、古环境、行星的演化以及高温地质过程等领域中,而高温地质过程中储库的铬同位素及其分馏机理研究是其他工作的基础。尤其是随着质谱技术的发展,Cr同位素在高温环境中的分馏机制及行为也引起了更多的关注。本文主要介绍不同储库的Cr同位素组成及高温岩浆过程中Cr同位素研究的最新进展。     

高温下地幔矿物之间的Cr同位素分馏

<正>铬(Cr)是过渡金属元素,其同位素主要有50Cr、52Cr、53Cr和54Cr。与其它变价元素(Fe、Se、Cu)的同位素类似,生物作用和低温氧化还原过程是目前已知的导致Cr同位素分馏的主要因素[1-3],这使得Cr同位素常被用作示踪古大气氧化还原环境[4-6]以及地表水系统中Cr(VI)污染的还原和沉降[1]。到目前为止,高温地质过程中Cr同位素行为研究非常有限。Schoenberg等[7]第一次系统地对全球的     

锂同位素在环境地球化学研究中的新进展

锂的两个稳定同位素(6Li和7Li)相对质量差较大,因此易产生明显的同位素分馏。业已查明,自然界中δ7Li值的变化在-40‰和 50‰之间。其中较小的δ7Li值见于海相生物碳酸盐样品,较大的δ7Li值见于某些盐湖卤水以及有孔虫的样品。由于明显的同位素分馏和不同地质体中截然不同的δ7Li值,锂同位素应用十分广泛,且在壳-幔演化、陆壳风化、卤水和污染水体示踪等研究领域取得显著成效。     

过渡族金属元素同位素分析方法及其地质应用

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪 (MC ICP MS)的应用 ,近年来过渡族金属元素 (Cu ,Zn和Fe)同位素地球化学有了长足进步 ,成为国际地学领域的一个前沿研究方向。Cu同位素在自然界中的变化最大 ,δ65Cu值为 - 3.70‰～ +2 .0 5‰ ;Zn和Fe同位素变化比Cu同位素变化小 ,δ66Zn值为 - 0 .6 4‰～ +1.16‰ ,而δ56Fe值为 - 1.6 2‰～ +0 .91‰。自然界中各种无机过程 (从高温到低温 )和生物有机过程均能使Cu ,Zn和Fe同位素发生分馏。Cu、Zn和Fe在自然界中广泛分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中 ,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。因此 ,这些过渡族金属元素同位素已在陨石和宇宙化学、矿床学 ,海洋学和生物学等领域的研究中取得了显著成效 ,并将成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。     

Proposal for an International Molybdenum Isotope Measurement Standard and Data Representation

Molybdenum isotopes are increasingly widely applied in Earth Sciences. They are primarily used to investigate the oxygenation of Earth's ocean and atmosphere. However, more and more fields of application are being developed, such as magmatic and hydrothermal processes, planetary sciences or the tracking of environmental pollution. Here, we present a proposal for a unifying presentation of Mo isotope ratios in the studies of mass‐dependent isotope fractionation. We suggest that the δ^98/95Mo of the NIST SRM 3134 be defined as +0.25‰. The rationale is that the vast majority of published data are presented relative to reference materials that are similar, but not identical, and that are all slightly lighter than NIST SRM 3134. Our proposed data presentation allows a direct first‐order comparison of almost all old data with future work while referring to an international measurement standard. In particular, canonical δ^98/95Mo values such as +2.3‰ for seawater and ?0.7‰ for marine Fe–Mn precipitates can be kept for discussion. As recent publications show that the ocean molybdenum isotope signature is homogeneous, the IAPSO ocean water standard or any other open ocean water sample is suggested as a secondary measurement standard, with a defined δ^98/95Mo value of +2.34 ± 0.10‰ (2s).     

锂同位素及其地质应用研究进展

锂同位素示踪是近几年发展起来的一门新兴的稳定同位素地球化学方法,锂有两个稳定同位素：^6Li和^7Li。自在界锂同位素的组成变化很大,其δ^6Li值变化幅度超过60‰,现代大洋水的δ^6Li值为－31．0‰,洋中脊玄武岩（BORB）的δ^6Li值为－4．7‰--3.7‰,由于锂同位素存在大的分馏和不同地质体中在截然不同的δ^6Li值,因此锂同位素地质应用前景十分广泛。目前,锂同位素在研究星云形成过程和宇宙事件,洋壳蚀变和海底热液活动,壳－幔物质循环和板块俯冲作用过程,判断卤水起源和演化等方面的研究中成效显著。     

High‐Precision Measurement of Stable Cr Isotopes in Geological Reference Materials by a Double‐Spike TIMS Method

Chromium (Cr) isotopes have been widely used in various fields of Earth and planetary sciences. However, high‐precision measurements of Cr stable isotope ratios are still challenged by difficulties in purifying Cr and organic matter interference from resin using double‐spike thermal ionisation mass spectrometry. In this study, an improved and easily operated two‐column chemical separation procedure using AG50W‐X12 (200–400 mesh) resin is introduced. This resin has a higher cross‐linking density than AG50W‐X8, and this higher density generates better separation efficiency and higher saturation. Organic matter from the resin is a common cause of inhibition of the emission of Cr during analysis by TIMS. Here, perchloric and nitric acids were utilised to eliminate organic matter interference. The Cr isotope ratios of samples with lower Cr contents could be measured precisely by TIMS. The long‐term intermediate measurement precision of δ^53/52Cr_{NIST SRM 979} for BHVO‐2 is better than ± 0.031‰ (2s) over one year. Replicated digestions and measurements of geological reference materials (OKUM, MUH‐1, JP‐1, BHVO‐1, BHVO‐2, AGV‐2 and GSP‐2) yield δ^53/52Cr_{NIST SRM 979} results ranging from ?0.129‰ to ?0.032‰. The Cr isotope ratios of geological reference materials are consistent with the δ^53/52Cr_{NIST SRM 979} values reported by previous studies, and the measurement uncertainty (± 0.031‰, 2s) is significantly improved.     

Selenium isotopes trace the source and redox processes in the black shale-hosted Se-rich deposits in China

We analyzed the Se isotopic composition of black shales and related kerogen and sulfide fractions from the Zunyi Ni-Mo-Se deposit, the La’erma Se-Au deposit and the Yutangba Se deposit in southern China to constrain metal sources and accumulation processes, both subjects of disagreement in the scientific community. Se at the Zunyi Ni-Mo-Se polymetallic deposit displayed a restricted range of δ⁸²Se values (−1.6‰ to 2.4‰ with a mean of 0.6‰) suggesting a major hydrothermal origin where aqueous Se was probably transported as H₂Se, along with H₂S, and precipitated directly as selenides or in sulfides. Se at the La’erma Se-Au deposit covers a larger range in δ⁸²Se values (−3.8‰ to 5.4‰ with a mean of 0.3‰), suggesting Se redistribution following redox transformations, leading to kinetic isotopic fractionation. The largest Se isotopic variation so far in natural terrestrial samples was found in the Yutangba Se deposit, with δ⁸²Se values varying from −12.77‰ to 4.93‰. On the basis of variations in Se isotopes in the deposit, along with other geological and geochemical evidence, the “redox model” (supergene alteration) explains the occurrence of native Se in the deposit. Overall, hydrothermal systems may be a potentially important Se source to form economic deposits in comparison to seawater sources. Significantly, our study indicates that either secondary hydrothermal or supergene alteration is a key factor in Se enrichment in black shales. Redistribution of Se, and probably other redox-sensitive metals like Mo, Cr and V, leads to isotopic fractionation which may be used to fingerprint such alteration/precipitation processes.     

麦盖提斜坡奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其意义

依据实测的塔里木盆地麦盖提斜坡玉北地区41个碳酸盐岩碳氧同位素数据,结合岩石学方法,研究了碳氧同位素的组成、演化及其地质意义。数据显示,δ~(13) C值主要分布在-2.6‰~0.7‰,均值为-1.0‰;δ~(18) O值分布在-9.4‰~-3.5‰,均值为-6.9‰。玉北地区古盐度为118.39~126.34,平均为121.94。奥陶系碳酸盐岩淡水改造作用明显。碳氧同位素的组成和演化不但可以指示沉积环境,而且还与生物生产率以及古海平面变化呈正相关性:δ~(13) C的低值对应于局限台地台内滩亚相沉积环境;δ~(13) C的高值对应于开阔台地滩间海、台内滩亚相沉积环境。碳氧同位素组成还对成岩环境有明显响应:鹰山组δ~(13) C与δ~(18) O均向高负值偏移,表明经历过强烈的表生岩溶作用;蓬莱坝组δ~(13) C低—中负值,δ~(18) O表现为高负值,在白云岩储层中可见鞍状白云石及燧石,主要为深埋藏成岩环境;良里塔格组同位素特征为δ~(18) O高负值,δ~(13) C低正值,并且在进入埋藏岩溶阶段之前还经历过风化壳岩溶作用。     

渣尔泰山群及宝音图群大理岩古沉积环境研究

内蒙古霍各乞位于华北地台北缘西段,区内出露的渣尔泰山群和宝音图群对于揭示中—新元古代时期华北地台北缘的古沉积环境具有重要的科学意义,且这两个岩群均含有大理岩为其研究提供了可能。在对该地区渣尔泰山群和宝音图群大理岩进行详细的野外地质工作的基础上,进一步选取有代表性的大理岩样品做C、O同位素分析。结果显示,内蒙古霍各乞渣尔泰山群大理岩δ13C_V-PDB值为-2.4‰~4.3‰,δ18O_V-PDB值为-39.0‰~-15.3‰,δ18O_V-SMOW值为-8.2‰~15.2‰,宝音图群大理岩δ13C_V-PDB值为-1.1‰~5.9‰,δ18O_V-PDB值为-18.5‰~-7.8‰,δ18O_V-SMOW值为12.0‰~22.7‰,两者的C同位素均具有显著的正漂移特征,O同位素均发生了强烈的亏损。结合地质、地球化学特征综合分析认为:1）霍各乞渣尔泰山群大理岩原岩的古沉积环境为缺氧的浅海相环境,沉积期接受了丰富的陆源碎屑物质的混染,沉积期后发生了明显的碳酸盐溶解作用,大理岩C同位素正漂移与华北克拉通北缘裂解作用关系密切。2）霍各乞宝音图群大理岩原岩形成于相对闭塞的浅海相环境,沉积期受陆源碎屑物质的混染程度相对较小,沉积期后发生了明显的碳酸盐溶解作用,大理岩C同位素正漂移可能与沉积盆地的闭塞性有一定的关系。3）霍各乞渣尔泰山群和宝音图群大理岩原岩具有类似的古沉积环境。     

Application of the stable-isotope system to the study of sources and fate of Hg in the environment: A review

With the improvement of analytical methods and the development of multiple-collector inductively coupled plasma-mass spectrometry (MC-ICP/MS), research on non-traditional stable isotope (Cu, Zn, Fe, Se, Mo, Cr, Hg) in geochemistry has made tremendous progress in the past decade. Recent studies have demonstrated that both organic and inorganic reactions may cause Hg isotope fractionation, and variations of Hg isotopic composition in the environment have been successfully employed to explain Hg pollution history, Hg sources and tracking Hg pathways in nature. Furthermore, Hg isotopic fractionation studies can be a powerful tool in the calibration of global Hg cycling models. Stable isotope geochemistry of Hg is therefore becoming a new frontier subject in earth sciences. Based on summarizing previous research, this paper outlines the main advances in the study of Hg stable isotopes with particular emphasis placed on a brief explanation of Hg isotope analytical techniques, possible Hg isotope fractionation mechanisms observed in both natural and experimental processes, Hg isotope composition variations in different environmental matrices, and the application prospects of the Hg stable isotopes in environmental geosciences.     

The δ18O of UST Quartz in Two Porphyry Deposits,China

The unidirectional solidification textures (UST) quartz is generally thought to form from fluids exsolved from shallow intrusions and/or magma chambers, but such an idea is still poorly constrained from the evidence of stable isotopes. In this study, we report for the first time the δ¹⁸O of quartz that shows UST from the Qulong Cu–Mo and the Yechangping Mo porphyry deposits in China. The analysis results show that the UST quartz samples from the Qulong deposit have δ¹⁸O values ranging from +6.2 ‰ to +7.6 ‰, which are similar to that of quartz phenocrysts (+6.7 ‰ to +7.8 ‰). In contrast, the UST quartz samples from the Yechangping porphyry Mo deposit yield a high δ¹⁸O value (+10.0 ‰). The δ¹⁸O_water value of Yechangping UST quartz (+8.5 ‰) is also higher than that of Qulong (+4.6 ‰ to +5.8 ‰). Hydrothermal biotite from potassic alteration and sericite from early phyllic alteration at Qulong have similar δ¹⁸O values to UST quartz, suggesting the involvement of magmatic fluids during this stage of deposit evolution.     

洞穴水系氢氧同位素监测对重建古气候样品选择的指示意义

在贵州省中西部地区采集了地表水、织金洞和石将军洞不同年份和季节的洞穴水样进行氢氧同位素分析。结果显示该地区地表水的δDV- SMOW 和δ18OV- SMOW平均值分别为- 56. 15± 2. 46‰和- 7. 96± 0. 33‰ ,而织金洞1月、4月、9月的水样δDV- SMOW和δ18OV- SMOW平均值分别是- 53. 25‰和- 7. 96‰ , - 59.25‰和- 8. 24‰ , - 56. 89‰和- 8. 21‰ ,无论是旱季还是雨季织金洞大部分洞穴滴水的δD和δ18O值都比较接近地表降水的同位素年平均值,这说明大气降水在不同季节进入洞穴时已经受到充分混合,它们代表的是年均大气降水同位素加权平均值;而另一些滴水点(如寿星宫) ,由于其地表汇水面积小,洞厅顶部的包气带很薄,降雨能很快渗入而使其滴水能敏感地反映出季节性降雨的同位素组成。由此认为,在重建古气候时对石笋的选用切忌盲目,选择前必须进行仔细的洞穴水系稳定同位素组成调查。