北京地区地表水的硫同位素组成与环境地球化学

对 1 994年密云、什刹海地区地表水中Cl^-,SO^{2 -4} ,NO^-3 含量和硫酸盐的δ3 4 S值监测表明 ,北京地区的地表水主要来源于大气降水。上游河水的δ3 4 S值高于本地区的大气降水 ,反映还有少量地下水的加入。潮河上游人类生活和耕作是造成潮河水中NO^-3 含量高的主要原因。总体来讲 ,北京地区地表水的硫同位素组成同样具有夏季重、冬季轻的季节变化趋势 ;其全年的δ3 4 S值在 6‰～1 0‰之间 ,与我国南方大气降水为负的δ3 4 S值而北方为正值的区域分异现象吻合。对城区的什刹海与密云水库的硫同位素和SO^{2 -4} 含量变化的分析表明 ,即使是冬季取暖季节 ,控制变化的主要因素是生物成因硫的释放 ,燃煤不可能造成如此明显的硫同位素组成的变化。     

新疆伊宁县塔北铅锌矿床地质特征和S、Pb、C、O同位素组成

塔北铅锌矿床是西天山吐拉苏盆地中新近勘查成功的一个重要热液型铅锌矿床。矿体赋存于晚泥盆世-早石炭世大哈拉军山组第五岩性段酸性凝灰岩中,受断裂构造控制。矿石硫化物的δ³⁴S值介于0.5‰~7.3‰,估算获得成矿流体的总硫同位素值δ³⁴S_∑S约2.7‰,具岩浆硫的特征。晚期石膏的δ³⁴S值为4.7‰~5.3‰,表明石膏可能是火山热液中的SO₂发生歧化反应或火山喷发带出的H₂S挥发分在近地表的氧化环境中反应生成的。矿石铅同位素组成十分稳定,并与大哈拉军山组火山岩的铅同位素组成相似,指示成矿物质来源于赋矿火山岩。碳、氧同位素组成指示成矿流体中碳主要来源于深部岩浆。塔北铅锌矿床可能属于矿化较深的浅成低温热液型矿床。     

河南省老湾金矿床地球化学特征及矿床成因

在详细分析河南省老湾金矿床成矿地质背景、矿床地质特征的基础上,研究该矿床流体包裹体和氢、氧、硫、铅同位素,结果表明该金矿床的成矿流体为中低温、低盐度的富CO₂的K⁺-Na⁺ -Cl^--SO ₂^-4体系。氧、氢同位素分析显示,成矿流体δ¹⁸O值变化于-5.25‰～+5.37‰,δD变化于-67‰～-76‰,表明成矿流体主要来源于岩浆水和大气降水;硫化物的δ³⁴S值变化于-0.1‰～+5.3‰,平均值为+3.98‰,显示深源硫的特征;Pb同位素组成显示铅主要来源于地幔,有少量地壳铅的加入。综合研究表明,老湾金矿床为受韧性剪切带控制的中-低温热液构造蚀变岩型金矿床。      

西藏甲玛铜多金属矿床S、Pb、H、O同位素特征及其指示意义

西藏甲玛铜多金属矿床是中国近年来发现的特大型铜铅锌多金属矿床之一,其产出的环境和形成机理为国内外矿床学家所关注。对甲玛铜多金属矿床中代表性岩（矿）石样品进行了S、Pb、H和O同位素分析,并从成矿系统中“源”的角度对其变化规律和成因意义进行了探讨。研究结果表明,甲玛铜多金属矿床的围岩和矿石中δ34S值变化于-4.9‰～0.5‰,在硫同位素直方图上呈塔式分布,成矿热液δ34SΣS在0值附近,与矿区内斑岩体的δ34S组成（-0.2‰～-0.7‰）十分接近。表明了矿石中硫的来源单一,主要来源于岩浆。矿石铅同位素变化范围较大,明显分为两组：第一组样品富放射性成因铅,其206Pb/204Pb变化范围为18.603～18.752,207Pb/204Pb变化范围为15.610～15.686,208Pb/204Pb变化范围为38.910～39.135;第二组样品具有低放射性成因铅特征,其206Pb/204Pb变化范围为18.130～18.270,207Pb/204Pb变化范围为15.470～15.480,208Pb/204Pb变化范围为38.140～38.850。各同位素比值相对稳定,变化范围较小。将含矿斑岩的岩石铅与矿石铅进行综合投图,两种类型的铅并非单阶段正常铅,而是混合铅,有放射性成因铅的加入。可能存在不同的源区或在演化过程中有不同源区物质的混入。氢氧同位素研究结果显示,氢同位素的来源主要为深部的花岗岩体,而氧同位素由于后期大气降水增多、水/岩比值升高,导致含矿石英脉中δ18OH2O降低。因此推断甲玛铜多金属矿床成矿流体早期以深源流体为主,随着成矿过程的演化,大气降水所占的比例也越来越大。     

内蒙古白乃庙铜矿床稳定同位素地球化学特征及其地质意义

内蒙古白乃庙铜矿床位于中亚造山带温都尔庙加里东增生带铜多金属成矿带,矿床包括南、北两个矿带,南矿带矿体产于白乃庙组绿片岩中,北矿带矿体主要产于加里东期花岗闪长斑岩体内。成矿作用大致分为早、中、晚3个阶段,分别以石英－黄铁矿,石英－黄铜矿、辉钼矿,石英、方解石－方铅矿、闪锌矿组合为标志。同位素测试结果显示：石英流体包裹体中的δ¹⁸O_H2O值在-3.2‰~5.5‰之间,δD变化范围为-94.2‰~-69‰,随着成矿作用的进行,δD基本不变,δ¹⁸O_H2O逐渐降低;热液方解石的δ¹³C_PDB为-5.4‰~-2.4‰,δ¹⁸O_SMOW为-3.1‰~10.9‰,随着成矿作用的进行,δ¹³C_PDB基本不变,δ¹⁸O_SMOW逐渐降低;硫化物的δ³⁴S值变化范围为-0.6‰~-6‰,显示出幔源硫的特征。碳、氢、氧、硫同位素显示南、北矿带不同成矿阶段流体主要来自岩浆系统,且南、北矿带间没有明显差异,但南矿带流体显示有更多大气降水和壳源物质的加入。结合矿床地质特征分析,认为在加里东期古洋壳经俯冲作用发生部分熔融形成花岗闪长岩岩浆,并沿着裂隙上升到浅部,带来成矿物质,对原始矿源层的成矿物质进行活化富集,在白乃庙岛弧带形成白乃庙斑岩铜矿床。     

内蒙古林西水头萤石矿床成矿流体特征及成矿过程

内蒙古林西县水头大型萤石矿床位于索伦-林西缝合带北侧,产于二叠系火山沉积岩中,矿体主要受NNE向断裂破碎带控制。文中从流体包裹体和H O S同位素研究出发,讨论了该矿床成矿流体的特征、演化与成矿过程。萤石中主要发育液相H2O包裹体,包裹体均一温度集中在140~220 ℃,盐度变化于0.4%~2.8% NaCleqv,密度平均为0.87 g/cm3。包裹体成分以H2O为主,其次为CO2、H2,含有CH4、C2H6和C3H6等有机组分。成矿流体属中低温、低盐度、中低密度的NaCl H2O体系。成矿流体的δDH2O SMOW值为-140.1‰~-120.5‰,δ18OH2O SMOW值为-6.7‰~2.3‰,主体属大气降水热液;矿石中黄铁矿的δ34S值为1.2‰~3‰,指示硫的来源可能与岩浆活动有间接联系。综上推断,成矿热液主要来源于被加热的大气降水和地下水,水岩反应很可能是萤石沉淀的主要机制,矿床属断裂控矿、中低温热液裂隙充填型萤石矿床。     

内蒙古甲乌拉大型Pb-Zn-Ag矿床稳定同位素地球化学研究

内蒙古甲乌拉银多金属矿床位于大兴安岭成矿带北段,为近年来发现的大型银铅锌多金属矿床。矿床矿体分布完全受到断裂构造的控制,金属矿物组成主要为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、辉钼矿及磁铁矿等。文中重点分析了矿床的硫、氢、氧、碳和铅稳定同位素地球化学特征。研究结果表明：金属硫化物δ34S集中为1.37‰~4.10‰,平均为3.10‰(n=13),极差为2.73‰;石英和方解石δ18Owater的变化范围较大(-18.96‰~+1.08‰) (n=9),均值为-11.36‰;δDV SMOW的变化范围比较集中(-133.6‰~-103.4‰) (n=9);27件样品的铅同位素组成为：206Pb/204Pb=18.228 3~18.758 7、207Pb/204Pb=15.457~15.880和208Pb/204Pb=37.841~39.049,矿床的铅组成基本为正常的放射性成因铅;方解石δ13CV PDB变化范围为-5.2‰~-8.4‰,平均为-6.8‰(n=2)。矿石硫化物的硫同位素及方解石的碳同位素均指示成矿物质可能来源于深部的岩浆活动;石英和方解石的氢氧同位素组成表明成矿流体早期以岩浆流体为主,成矿晚期加入了大量加热补给的大气降水;铅同位素组成表明成矿流体中铅的来源主要为幔源,矿床形成过程中混入少量的壳源铅。矿床稳定同位素组成显示成矿流体主要来源于深部的岩浆热液,特别与燕山晚期的火山次火山热液有较为密切的联系,在流体演化过程中大气降水的加入对矿床成矿元素的聚集和沉淀也起到有利作用。成矿作用的发生是在一种总硫浓度比较低、中等氧化环境、相对开放的非平衡体系中进行的。矿床形成的地球动力学背景为一种岩石圈大规模快速减薄的过程。甲乌拉大型Pb Zn Ag矿床的成因类型属于火山次火山热液脉状银多金属矿床。     

川中东北部中-下侏罗统湖相碳酸盐岩碳氧同位素特征及其古环境意义

在钻井岩心观察和岩石学分析的基础上,对川中东北部龙岗地区中-下侏罗统自流井组和凉高山组典型钻井取心段碳酸盐岩样品进行了碳氧同位素分析。40余件样品的测试结果表明,δ¹³C_PDB值在-1.24‰～4.59‰之间,除了1个负值外,都为正值。δ¹⁸O_PDB值在-15.7‰～-9.83‰之间,都为负值。与海相和陆相碳酸盐岩同位素值对比显示,自流井期和凉高山期古湖泊均表现出内陆开放性淡水湖泊的特点,没有经过明显的海水入侵。在中-下侏罗统广泛存在的碳同位素正偏移是由湖泊初级生产力提高所导致的。岩相和同位素变化显示了古湖平面经历了2次主旋回和6次次级旋回变化,湖平面变化总体表现为东岳庙段沉积期＞大一三亚段沉积期＞大一亚段沉积期＞凉高山期＞马鞍山段沉积期。古湖泊初级生产力的变化表现为大一三亚段沉积期＞东岳庙段沉积期＞大一亚段沉积期＞凉高山期＞马鞍山段沉积期。     

石油碳、氢同位素组成的研究

通过对我国18个含油气区、385个石油样品进行碳、氢同位素和部分馏份碳同位素分析,将所获数据对两种不同性质的石油如正常原油和轻质（凝析）油分别研究其碳、氢同位素地球化学特征,提出轻质（凝析）油的碳同位素值（δ13C为-32.5‰～ -24.3‰）比正常原油δ13C为-34.4‰～ -24.6 ‰．6‰）相对偏高;石油馏份中芳烃碳同位素组成的变化受母质继承效应更为明显。因此,用芳烃碳同位值可以判识不同母质来源的石油。与海相有关的轻质（凝析）油的氢同位素值大于-15.0‰,而非海相轻质（凝析）油的δD值( δD为-21.0‰～-1.05‰）基本覆盖了海相轻质油的分布范围,从淡水－微咸水－半咸水和海水环境其氢同位素有明显变重趋势,表明氢同位素主要与沉积环境密切相关。     

吐鲁番-哈密盆地台北凹天然气的地球化学特征及其来源

本文在论述新疆维吾尔自治区东部吐鲁番-哈密盆地台北凹陷天然气地质与地球化学特征的基础上,讨论了天然气的来源,对采自吐哈盆地十余个天然气样进行了气体组分和碳、氢、氦同位素分析。天然气甲烷含量为60.85～84.40%,干湿指数（C₁/C+₂）为1.57～6.37,属湿气.甲烷碳氢同位素组成(δ13C₁、δD)分别为-43.0～-49.4‰和-220～-281‰.乙烷的δ13C₂-20.1～-34 0‰,δD:-259～-257‰。丙烷的δ13C₃-21.3～-26.7‰,δD:-114～-203‰。丁烷的δ13C₄-22.2～-28.2‰,δD:-93～-116‰。天然气中氦的同位素组成（He/He）为（3.17～7.01）×10.目前主要产层属侏罗系,天然气一般与轻质油同藏,侏罗系中于酪根类型主要为Ⅲ型,R。值为0.4～1.0%。地质地球化学资料表明台北凹陷天然气与来自侏罗系的轻质油可能不完全同源,相当一部分天然气也许来自古生界。天然气中的氦为地壳来源的氦。     

川东北普光地区新型杂卤石钾盐矿的物源:Sr、S同位素证据

新型杂卤石钾盐矿是近年来发现于四川盆地东北部早—中三叠世的一种可溶性海相固体钾盐,因其可利用性及低成本可开采特征,及其对海相找钾实现突破性进展提供的指示意义,引起了工业界及学术界的广泛关注。但当前以新型杂卤石钾盐矿为载体的海相成钾理论研究尚处于探索阶段,本文聚焦川东北普光地区中下三叠统新型杂卤石钾盐矿,将锶、硫同位素研究方法应用于杂卤石碎屑、石膏及"绿豆岩"等样品,以探讨新型杂卤石钾盐矿中不同组分的物源特征。分析结果显示,杂卤石碎屑和矿层底部硬石膏样品具有相似的δ³⁴S和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素特征,δ³⁴S分布在27.9‰～28.9‰之间,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr介于0.70826～0.70829之间。该研究结果与同时期全球海相硫酸盐的δ³⁴S和全球海水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的可对比性表明上述组分的主要物源应为同时期海水。该研究结果为进一步新型杂卤石钾盐矿成矿模型的建立及海相成钾理论的补充和完善提...     

明月峡背斜南部张关—排花洞岩溶水系统地下水径流模式解析

川东明月峡背斜地下岩溶发育的强烈非均质性造就了独特的地下水径流模式,孕育出区域复杂的岩溶工程水文地质问题,查明明月峡背斜南段地下水径流模式对指导区内隧道工程选址及建设具有重要意义。文章在已有研究基础上,以“张关—排花洞”岩溶水系统为研究区,通过系统厘清区内水文地质条件,深入剖析区内地下水水文地球化学特征及水动力条件,明确区内岩溶含水介质不均一性控制下的地下水小尺度径流规律。结果显示:研究区地下水在平面上表现为形似“扫帚状”的径流模式:在补给、径流区,三叠系下统嘉陵江组一段（T₁j1）、嘉陵江组三段(T₁j3)地层（强岩溶化）与嘉陵江组二段（T₁j2）、嘉陵江组四段 （T₁j4）地层（弱岩溶化）呈间互状分布的特点导致相邻地层之间水力联系较弱,以地层为单位形成多个相对独立的岩溶水子系统;在研究区排泄区,受控于势汇最强的T₁j3内部管道流对其他地层地下水持续的袭夺效应,地下水统一汇聚至排花洞暗河出口向御临河排泄,各岩溶水子系统最终整合为一个岩溶水系统。      

四川成都盆地某深层富钾卤水的地球化学特征及成因

本文报道了四川成都盆地某深层富钾层卤水的化学组成，氧、氢、硫和硼同位素组成以及２５℃等温蒸发析盐过程中，从卤水中获得的固相物质组成。在此基础上讨论了卤水的成因，认为该卤水是蒸发浓缩的海相卤水、非海相卤水以及埋藏成岩过程中封存卤水对地层中海相蒸发盐溶滤作用形成的混合水。     

湖北江陵凹陷古新统沙市组四段硫酸盐硫同位素组成及其地质意义

江汉盆地江陵凹陷古新统沙市组四段硬石膏和钙芒硝中硫同位素组成为25.2‰~32.6‰,远远高于同时期海水硫同位素(20‰)。结合研究区古新统沙四段蒸发岩⁸⁷Sr/⁸⁶Sr研究,借助Mg、Ca、Sr、Ba等元素及其Mg/Ca、Sr/Ba,认为江陵凹陷沙四段时期湖盆为封闭的陆相盐湖。根据典型暖相盐类矿物(原生钙芒硝)的广泛发育和指示气候干旱程度的Fe₂O₃/FeO特征,可以推断研究区在沙市组四段沉积晚期的古气候属于暖旱型气候。在温暖干旱的气候环境下,硫酸盐沉积物供给率较低,因此当时的沉积环境对硫酸盐是封闭的。通过Fe、Mn、Al、 Mg、Ca、Ni、V 、Co、Cu等主微量元素以及Fe/Mn、(Fe+Al)/(Ca+Mg)、w(V+Ni+Mn)、V/(V + Ni)、Ni /Co、Cu/Zn的研究表明,研究区沙市组四段环境为湖盆浪基面之下的缺氧还原环境,为常年性较深水分层湖泊。上述缺氧沉积环境下存在大量的厌氧细菌,表生（≤50 ℃）条件下,厌氧细菌使硫酸盐SO^2-₄还原成H₂S,后者与金属离子结合形成硫化物或直接从体系中逸出,再加上当时的内陆环境对硫酸盐是相对封闭的,这种硫循环过程是造成研究区硬石膏和钙芒硝硫同位素值较高的原因,也是研究区最重要的硫同位素分馏过程。     

天然气中硫化氢硫同位素组成及沉积地球化学相

四川盆地天然气中普遍含有较高浓度的H₂S。作者在四川各时代气田采集气样近120个，分析了H₂S含量资料、探讨了天然气中H₂S浓度及其硫同位素组成与沉积地球化学相的相关性。研究表明，高硫化氢浓度和高δ₃₄s值均与碳酸盐-蒸发盐岩的分布有直接的成因联系。而与煤系、碎屑岩和非碳盐的海相地层形成的天然气中其硫化氢含量低、δ₃₄s值也低。据此，本文利用硫化氢硫同位素探讨天然气的来源及沉积环境。     

四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统海相碳酸盐碳同位素组成与演化

早三叠世海水的碳同位素组成与演化是二叠纪-三叠纪生物群体灭绝事件之后全球生态萧条与重建时期地球碳循环的重要记录,为地学界长期高度关注。文中测试了四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统及相邻地层258个海相碳酸盐样品的碳、氧同位素组成,以便探讨早三叠世海水的碳同位素组成与演化。这些样品对海水碳同位素组成具有不同的保存性,飞仙关组及嘉陵江组第一、三段保存较好,而嘉陵江组第二、四段保存较差。基于氧同位素可以更为敏感地反映海相碳酸盐成岩蚀变性的原理,在碳、氧同位素相关性分析的基础上,以δ¹⁸O<-7.5‰为剔除标准,筛选出近200个有效数据建立了碳同位素演化曲线,该曲线与前人在贵州建立的同期曲线具有很好的可对比性。曲线显示出海水碳同位素组成的巨大波动,变化幅度达8.55‰,包括2个完整的上升-下降旋回,第1个旋回由飞仙关组和嘉陵江组第一段组成,第2个旋回由嘉陵江组第二段、第三段和部分第四段组成,同时还包括若干短周期的次级旋回。利用曲线形态与前人建立的同期曲线进行了岩石地层与年代地层单位的对比,飞仙关组可大致与Induan阶对应,嘉一段可大致与Smithian亚阶对应,嘉二段、嘉三段和嘉四段下部可大致Spathian亚阶对应;绿豆岩作为下-中三叠统界线其位置可能偏高,下-中三叠统界线应该位于绿豆岩之下的嘉四段内部。早三叠世海水碳同位素组成高频率大幅度的波动指示了生物大灭绝后环境的不稳定性,其中菌藻类等微生物灾后过度繁盛,可能导致了有机碳在短时间内的快速埋藏和海水碳同位素的正漂移;而碳同位素大规模的负漂移可能与甲烷水合物释放带来的轻碳有关。研究认为,白云岩所在的地层段往往具有更高的δ¹³C值,这可能说明微生物活动、白云岩形成和海水δ¹³C值升高之间的有机联系。下三叠统的白云岩、尤其是嘉二段和嘉四段的白云岩可能是微生物成因的,嘉陵江组有机碳的生产和埋藏可能主要是与白云岩形成有关的微生物的贡献,具最高δ¹³C值的嘉二段的烃类在一定程度上可能具有自生自储的特点。     

川中地区茅口组两期流体叠合控制下的白云石化模式

岩相学特征、地化分析揭示:川中地区下二叠统茅口组白云岩存在三种白云石:①平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.06‰,δ18O_PDB=-6.81‰;Fe:1×10-6,Mn:未检出,Sr:150×10-6);②非平直晶面粗晶鞍状白云石(δ13C_PDB=3.22‰,δ18O_PDB=-7.82‰;Fe:149×10-6,Mn:185×10-6,Sr:85×10-6);③非平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.49‰,δ18O_PDB=-9.45‰;Th=123℃,S=133~139‰NaCl;Fe:58×10-6,Mn:59×10-6,Sr:76×10-6)。研究结果表明存在两期白云石化流体:①早期压实作用形成的埋藏白云石化流体(T=37.4℃;S=29.8‰NaCl);②晚期受构造控制的热液白云石化流体(Th=114.8℃;S=153~226‰NaCl)。明确了三种白云石的成因:平直晶面细晶白云石是由早期埋藏流体交代泥晶基质形成的;非平直晶面细晶白云石是平直晶面细晶白云石在受到热液流体改造后所形成的;而非平直晶面粗晶鞍状白云石则是由热液流体直接沉淀出的。基于研究结果建立了相应的白云化模式。     

川南地区下三叠统碳酸盐岩的沉积成岩作用

川南地区下三叠统嘉-、嘉二段是-套浅海相的碳酸盐灰泥沉积,有较丰富的海相化石。岩石学和同位素数据能定量地研究沉积环境和成岩作用强度。准同生白云岩能较好地保持原来的同位素组成,用它来计算海水的温度为28.5-37.5℃。根据白云石-方解石矿物计算出氧同位素平衡温度在150-260℃,平均为210℃,结合该地区的古地温梯度,可推断该层最大埋深可达3700-4400m,现在仅埋深1600-1700m,至少抬升剥蚀了2000m。同位素数据还提供了白云岩化的时间和机理,以及对孔隙度的影响。综合上述同位素数据和岩石学、古生物等证据,归纳出川南地区下三叠统的沉积成岩模式。