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.     

铁同位素体系及其在矿床学中的应用

本文报道了世界范围内不同含铁矿物的Fe同位素组成,进一步了解了铁同位素在不同含铁矿物中的基本分布特征;系统总结了铁同位素在不同储库和不同类型矿床中的分布特征,构筑了铁同位素体系的基本框架;结合最新的研究成果,较全面地总结了铁同位素在矿床学领域的应用,得出了铁同位素可以用来示踪流体出溶、流体演化、表生蚀变作用和成矿物质来源的基本认识。在流体出溶过程中,相对于岩体,出溶的流体富集铁的轻同位素;成矿流体体系的演化过程中,矿物的结晶沉淀会导致铁同位素发生分馏,随着Fe(III)矿物的结晶沉淀,流体逐渐富集铁的轻同位素,随着Fe(II)矿物的结晶沉淀,流体逐渐富集铁的重同位素,随着矿物的结晶沉淀,流体的Fe同位素组成随时间发生演化;在成矿后的表生蚀变作用过程,高温蚀变作用形成的产物相对于原矿物富集铁重同位素,低温蚀变作用形成的产物基本保留了原矿物的铁同位素组成;Fe同位素在示踪成矿物质来源具有应用潜力,流体出溶、流体演化等重要成矿作用过程中Fe同位素组成的变化规律是利用Fe同位素示踪Fe来源的关键所在。     

Li同位素在矿床学中的应用:现状与展望

矿床的形成受制于多种复杂的地质作用,包括全球尺度的板块构造运动、岩浆活动、变质沉积改造等过程,并普遍伴随热液活动、流体迁移、水-岩相互作用、元素分异及同位素分馏等一系列局部区域地质和地球化学过程.在过去的矿床学研究中,地球化学方法主要围绕在主、微量元素和传统的稳定同位素等手段,解决了很多矿床成因问题.但仍存在不少的多解...     

锌同位素在行星科学中的研究进展

近年来有关太阳系天体中等挥发性元素的研究掀起了一波浪潮。锌作为中等挥发性元素,其稳定同位素对于高温挥发过程具有很好的指示作用。因此,在行星科学领域锌同位素逐渐成为研究星云和行星演化的一个理想工具。本文系统地归纳了各类陨石和行星天体储库的锌同位素组成,并对不同种类的陨石以及地外样品(碳质球粒陨石、普通球粒陨石、顽火辉石球粒陨石、橄辉无球粒陨石、铁陨石、石铁陨石、月球陨石和Apollo样品、火星陨石、灶神星陨石等)中的锌稳定同位素研究内容进行了较全面的总结。主要包括不同陨石和行星锌同位素组成的控制因素以及锌同位素对太阳系内星云过程和行星过程的指示;同时,简要论述了锌同位素在太阳系形成和演化过程中的分馏机制,并立足目前的研究基础,探讨锌同位素在行星科学领域的研究前景和发展趋势。     

稀有气体与轻稳定同位素气体地球化学的应用研究

稀有气体与CO2、CH4、N2等气体及其同位素的结合研究是近年迅速发展的研究体系。本文综述了2种体系的同位素指标以及CO2/3He、CH4/3He、N2/Ar等比值指标在地质领域的研究与应用情况,简述了N2、O2等气体与稀有气体在探索地球大气演化模式方面的概况。     

锂同位素在伟晶岩矿床成因研究中的应用

稀有金属矿产对现代工业和科技的发展极其重要,伟晶岩矿床作为稀有金属的主要来源,其成因与成矿作用有待深入研究,普遍争论的成因模式包括:花岗岩结晶分异、地壳部分熔融以及岩浆液态不混溶。研究表明地壳深熔过程中锂同位素不发生有意义的分馏,因此在解决花岗岩和伟晶岩的岩浆源区性质方面提供了强有力的证据。文章主要从花岗伟晶岩的成因、锂同位素分馏机制以及锂同位素在伟晶岩矿床中的应用三个方面系统综述了国内外近年来取得的一些研究进展。国内外学者以锂同位素分馏机制详细论述了花岗伟晶岩的Li同位素组成,认为伟晶岩矿床的成因主要为花岗岩结晶分异或地壳部分熔融。但是锂同位素应用于伟晶岩矿床成因方面的研究还不够成熟,需要开展更多的工作。     

磷灰石在矿床学研究中的应用

磷灰石是一种常见的岩浆岩副矿物和热液矿物,不易受风化和氧化等表生作用影响,能较好记录和保存岩浆和热液活动的原始信息,因而是研究岩浆和/或热液过程的一种常见示踪矿物.在矿床学领域,磷灰石常被用来为探究多种科学问题.文章回顾了近年来磷灰石在矿床学研究中的主要应用方向,总结了磷灰石在实际研究中的争议问题,并较系统地阐释了磷灰...     

汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展

汞作为一种重要的成矿元素,广泛分布于不同地质体中,并参与成岩成矿作用.随着质谱技术的飞跃发展,汞同位素地球化学研究取得引人瞩目的进展.汞同位素被广泛地应用于示踪地球表生生物地球化学过程及汞污染等.近年来,汞同位素又被应用于揭示行星的演化过程、识别地质历史时期大火成岩省及示踪矿床成矿物质来源等方面.本文在前人研究的基础上...     

四川天宝山大型铅锌矿床成矿流体及同位素地球化学

天宝山铅锌矿床位于扬子地块西南缘小江-甘洛断裂带和箐河-程海断裂带之间,是川滇黔多金属成矿带川西南地区重要的大型铅锌矿床。根据矿床流体包裹体岩相观察发现,天宝山铅锌矿床流体包裹体类型简单,主要为富液相包裹体,气相分数较小,少量纯液相包裹体。显微测温工作表明主成矿阶段流体温度峰值在110~140℃之间,w(NaCleq)集中于10%~14%,整体具有中低温、中低盐度特征,少部分流体包裹体w(NaCleq)为2%~6%,显示少量低盐度流体的混入。群体包裹体成分分析表明各期流体成分相似,液相为Na~+-Ca~(2+)-SO_4~(2-)-Cl~-型流体,气相主要为H_2O、CO_2,并有部分的H_2、CO及CH_4还原性气体。对以上流体包裹体成分数据分析发现成矿流体主要源于盆地热卤水,存在部分大气降水的参与。此外,C、O同位素、流体包裹体H、O同位素及硫化物S同位素组成表明,成矿流体除盆地卤水和大气降水来源外,还存在变质水及有机质流体来源,成矿还原硫主要来自灯影组硫酸盐和深源硫的混合。     

A review of mineral resources in Malawi: With special reference to aluminium variation in mineral deposits

The lithology of Malawi is characterized by Precambrian metamorphic and igneous rocks which form part of the polyphase East African Orogen. Rift-related sedimentation and igneous activity during the late Paleozoic (Karoo System) and the late Mesozoic (Chilwa Province) have produced a great variety of rocks that underwent strong chemical weathering and erosion when the entire region received its final shape by peneplanation and fluvial incision during the Cenozoic under (sub)tropical climatic conditions. Aluminum is a dominating element in minerals (e.g., corundum, kyanite, beryl, gibbsite) in this region. Some minerals were concentrated in deposits bound to Al-enriched host rocks (zircon, pyrochlore, eudialyte, uranium minerals) with high A/CNK ratios, whereas others, e.g., asbestos, chalcedony, monazite, kaolinite, ilmenite and garnet have host rocks of a low A/CNK ratio. Aluminum was used to categorize these various mineral deposits. The abundance of aluminum and accumulations of Nb, Zr, Ti, REE, Sr and Ba point for some mineralisations to similar subcrustal carbonatite-forming systems that were operative during periods of the Precambrian and the Mesozoic in Malawi. Aluminum variation does not only reflect differentiation in the various igneous rock series but it is also visible in the sedimentary realm during transport and weathering. In context with other elements such as Ti and P, Al provides an opportunity to reveal chemical relationships between rocks and mineral deposits. Spinel and Al-enriched silicate minerals can be used as pathfinder minerals in the stream sediments to guide the exploration geologist to non-metallic deposits.     

Thallium: A potential guide to mineral deposits

Several recent studies have suggested that rocks associated with mineral deposits of hydrothermal origin are generally enriched in Rb. TI is similar in its geochemical characteristics to Rb, but its use as a potential guide to ore deposits has not been suggested. Although TI has the same size and valency as Rb, it is concentrated more in residual melts than Rb and K because the TI-O bond is more covalent and weaker than either the Rb-O or K-O bonds.A new method which is rapid and precise has been developed by one of the authors for the determination of TI in geological materials at the ppb level. About 350 rocks from 4 mineralized areas in northeastern Washington and central Montana were analyzed for TI by this method. Most of these rocks were also analyzed for SiO₂, A1₂O₃,Fe₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, TiO₂, P₂O₅, MnO, Ag, As, Au, Ba, Co, Cu, F, Li, Mo, Ni, Pb, Sr, Sb, Sn, Sr, Te, U, W, and Zn. The ore deposits of the areas studied include the gold-silver deposits of the Republic district, the uranium deposit of the Midnite mine, the coppermolybdenum deposit of Mount Tolman, and the gold deposits of the North Moccasin mining district.In all the mineralized areas there is significantly more TI in hydrothermally altered rocks than in unaltered rocks. The very high abundance of TI in the altered rocks of the North Moccasin gold district, and the significant positive correlations of TI and K and TI and Rb in the mineralized rocks of the other three areas suggest that TI was concentrated in hydrothermal fluids. In altered rocks the average K/Rb and K/TI ratios are lower, and the Rb/Sr and TI/Sr ratios are higher.Often the abundance of TI and the K/TI and TI/Sr ratios are more useful in delineating mineralized areas than the abundance of Rb and the K/Rb and Rb/Sr ratios. The ternary relationships between TI and several other elements, especially Rb, K, Ba, and Sr, show mineralized rocks to fall near the TI apices or near the TI-Rb or TI-K boundaries.     

铅同位素在矿产资源评价中的应用——以甘肃省鹰嘴山金矿区为例

文章在铅同位素示踪的有关理论和隐伏矿预测方法的基础上,以甘肃省鹰嘴山金矿区为例,提出了利用铅同位素进行隐伏矿深度、形态与资源量预测的方法.在鹰嘴山金矿区共采样122个,分析结果显示:①地表铅同位素勘探线剖面的V1与V2值在矿体及其相邻蚀变带均出现了明显的负异常,并接近区域地壳平均值,且显示出一个明显的变化规律,即自东至西,矿体的V1与V2值存在着从高到低的规律变化.②V2平均值从122线的43.57(蚀变带上)到46线下降至35.67,标志着矿体的揭示深度从东到西存在着由浅至深的变化规律.从116线到90线,矿体V2平均值从40呈线性下降至36.62,表明116线以东进入隐伏区,90～116线达到矿体出露的中上部,而80线以西出露的矿脉已代表了矿体的下部,并趋向于尾部.③从46线向东到116线,地表可见矿体向下的延深变大,从200 m增大到1 049 m,说明矿体整体西高东低,向东侧伏(隐伏).④矿区总平均隐伏系数Rs为3.68,46线至116线,矿体的预测资源量为42.5 t,表明鹰嘴山金矿床应为大型-特大型金矿床.     

山东省矿床成矿系列研究

文章在对山东省已查明资源储量的石油、煤、金、铁、铜、金刚石、石膏、石盐、石墨、自然硫、萤石、蓝宝石等以固体矿产为主的成矿地质条件进行总结的基础上,根据矿床成矿系列研究的学术思想,在全省初步划分为34个成矿系列,其中重要成矿系列10个。这34个矿床成矿系列,分别归属于与岩浆作用、沉积作用、变质作用及成矿流体作用有关的4类矿床成矿系列组合。同时对成矿系列组合及其分布特征和当前山东成矿系列研究中的有关问题进行了讨论,以及对山东各个地质历史时期的成矿作用及其所形成的矿床的全部地质要素特征进行总结,并对山东成矿作用划分为早前寒武纪、中元古代-新元古代、古生代、中生代和新生代5个大的成矿期的成矿系列特征进行了分析论述,建立了山东省成矿系列类型和框架。     

Application of heavy stable isotopes in forensic isotope geochemistry: A review

Light stable isotopes have been used for many years to characterize the source and transport of materials. More recently heavy isotope systems such as Sr, Nd and Pb have been added to this list in order to aid source identification. With the advent of multiple collector ICP-MS, the range of isotopic tools now available has increased considerably, however, until the isotope systematics of these new non-traditional isotope systems have become better understood, they will not be as useful in characterizing material source and transportation. Applications using heavy metal stable isotopes (mostly traditional heavy isotopes) have reached most avenues in science, including earth sciences, archaeology, anthropology, animal physiology, ecology and toxicology. This field will continue to grow as new applications are developed and techniques become simpler and quicker. This paper provides a review of how this field has grown and presents two new applications using Pb and Sr isotopes in glazes to determine the source of ore used in glazes, and using Sr isotopes to determine the origin of undocumented deceased Mexican border crossers.     

应用铀同位素研究砂岩型铀矿中的若干问题探讨

笔者通过对512铀矿床含矿层岩石中铀同位素分布特征的研究,对砂岩型铀矿床铀同位素组成的分区进行了讨论。根据不同氧化还原分带中样品铀同位素组分的分布特征,对Osmond铀钍同位素组成分区模式提出了补充修改意见,认为A区应定名为“地球化学（氧化还原）矛盾区”更宜。该砂岩型铀矿床的铀同位素组成分区特征不仅是预测铀矿化定位的依据,而且也充分说明了铀富集成矿过程的滚动性。     

浅议大规模成矿作用与大型矿集区

本文系统地阐述了大规模或大爆发成矿作用现象,特点和出现的某些规律,阐述大规模成矿作用发生必须具有特殊的构造环境,巨量的成矿物质供给,持续的能量系统,优越的输运通道的适宜的堆积空间,大规模成矿作用在空间上表现为非均一性,在成矿区带中绝大多数矿床基本上仅出现了几个空间比较小的大型矿集区内,本文提出了研究大型矿集区必须着眼于大尺度（成矿大环境）切入中尺度（大型矿集区）地质,地球化学和地球物理多学科交叉,     

流体包裹体在矿床研究中的作用

流体包裹体分析是现代矿床学研究的一个重要手段,对矿床类型的划分及成矿流体成分、温度、压力的研究有着重要的作用.在矿质沉淀的主要机制中,流体相分离及流体混合的主要证据来自流体包裹体;对金属在气相中的搬运的认识,也主要来自包裹体研究.成矿流体成分对认识金属在热液中的搬运方式起着重要作用,流体温度和压力数据是成矿流体动力学模式的重要制约.