稳定同位素地质测温的理论和方法

稳定同位素测温是现代地球化学中迅速发展的一个分支。近年来,对～18O/～16O、～34S/～32S、～13C/～12C和D/H同位素比值,在平衡固-液相和多种共生矿物对之间的分馏系数进行了实验测定和理论计算,制定出适用于各种地质条件的同位素温度计。同位素测温方法应用于地质科学,不但能提供各种成岩、成矿环境的温度数据,而且近年来已开始应用实测同位素分馏系数,探讨地质作用的平衡性质及其他物理化学条件指标。同其他地质测温技术相比,同位素测温法具有适用范围广和基本不受压力因素影响的特点。随着实验数据的积累和质谱分析技术的改进,同位素测温的精度不断提高,方法日趋完善。同位素测温已成为地质工作者手中又一有力工具。     

有机化合物“Clumped”同位素平衡分馏信号的理论预测

<正>"Clumped"同位素指同位素体中含有两个或两个以上稀有同位素的情况(Eiler,2007)。就目前而言,其主要的研究形式是针对碳酸盐矿物中13C与18O相成键的同位素个体,使用高分辨率气相质谱技术来测定其浓度进而反推古温度,从而在地质温度领域打开了单一矿物相测温的新篇章。"Clumped"同位素地质温度计区别于传统同位素地质测温的特性在于其只需测定单一物质便可重建地质温度,而不需要了解该碳酸盐形成过程中与其平衡的水的同位素信息。自碳酸盐"Clumped"同位素地质测温     

矿物氧同位素模式温度计算

根据对现遥氧扩散模型的解析分析,通过模拟矿物之间的氧同位素交换轨迹进行模式温度计算,改进了常规矿物对氧同位素地质温度计方法。将模式温度计算与矿物氧－扩散封闭次上结合,建立了一个系统独立的同位素温度计算方法,因此所得到的同位素温度能够更好地反映矿物在高温岩石冷却过程中,的氧同位素交换行为;模式温度计算有如下优点：（１）考虑到了矿物之间扩散引起的同位素交换;（２）遵循质量守恒原理,更严格地适用于有限封     

稳定同位素地质温度计

H.Urey(1947)在其经典著作《同位素物质的热力学性质》中曾预言,轻元素的稳定同位素在化学性质上的微小差异将被用于地质测温。四十年过去了,稳定同位素地球化学作为一门比较年轻的科学得到了蓬勃发展,稳定同位素地质测温法也在地球科学的各个领域得到了广泛应用。本文拟在大量收集稳定同位素地球化学理论受其地质应用等方面资料的基础上,从热力学角度推导同位素分馏与温度的关系,扼要概述氧硫碳氢同位素地质温度计及其有关评述。     

稳定同位素交换反应动力学

稳定同位素交换反应动力学储雪蕾（中国科学院地质研究所１０００２９）关键词稳定同位素地球化学，同位素交换反应，化学反应动力学稳定同位素（如氢、碳、氧和硫等）被广泛用于地学研究中，它们或作为示踪剂指示物质来源，或作为温度计用来讨论地质体形成温度或地质作用...     

距今8—5万年间北京地区石笋同位素古温度与海平面变化探索

用ＭＡＴ－２５１型同位素气体质谱仪对北京周口店洞穴石笋进行δ＾１８Ｏ、δ＾１３Ｃ、δＤ的稳定同位素的测定,并用α谱仪对石笋进行了铀系不平衡年龄测定。用同位素古温度测温法计算出不同地质年龄的古温度,得出距今８￣５万年产间该地区古温度的演化规律,并与同期渤海的海平央变化曲线进行对比,发现它们的海平面与古温度变化曲线十分一致,说明该地区８￣５万年间海平面的变化主要是由古温度的变化引起的。     

扩散作用与同位素地质温度计

大量的氧同位素地质温度测定结果表明,月球玄武岩和地球玄武岩的氧同位素平衡温度通常接近于用其他方法测定的固结温度。例如,阿波罗12,12021号样品的氧同位素平衡温度为1061℃,用其他测温方法获得的固结温度为1070℃(Biggar,1971)和1050℃(Green,1971)。六个夏威夷玄武岩样品的氧同位素平衡温度为1050℃,光学高     

地质温度计在郯庐断裂带南段低温糜棱岩中的尝试

在缺少糜棱岩形成温度资料的情况下,糜棱岩的形成深度、与所叠加岩石的关系、变质演化、抬升-剥露历史、矿物的变形机制、同位素年龄数据的解释等一系列问题就很难得到正确合理的解释.适用于低温条件下的白云母-绿泥石地质温度计、白云母-黑云母地质温度计和绿泥石成分温度计仅在区域变质岩中应用过,从未在糜棱岩中使用.本文利用郯庐断裂带南段（安徽段）韧性剪切带内糜棱岩中同构造新生的白云母、黑云母和绿泥石,首次尝试上述3种地质温度计在糜棱岩中的应用.糜棱岩中新生矿物组合及长石变形行为显示,糜棱岩的变形温度为350℃～450℃.利用白云母-黑云母地质温度计和绿泥石地质温度计获得的温度值分别为672℃～1116℃和470℃～520℃,高于糜棱岩的形成温度,指示这2个地质温度计不适用于计算低温糜棱岩的形成温度.而利用白云母-绿泥石地质温度计获得的温度值与糜棱岩的形成温度相吻合,这表明在上述3种低温地质温度计中,只有白云母-绿泥石地质温度计适用于低温糜棱岩的形成温度测定.     

云母族矿物的氧同位素分馏

利用增量方法对云母族矿物的氧同位素分馏进行了系统的理论计算。结果表明，不同化学成分和结构状态的云母之间存在一定的氧同位素分馏，其１８Ｏ富集顺序在热力学同位素平衡时为：多硅白云母＞钠云母＞锂云母＞白云母＝珍珠云母＞海绿石＞铁云母＞金云母＞黑云母。在４００℃以上的高温条件下，云母－水体系的氧同位素分馏与温度之间的相关性不明显，并且云母相对于水亏损１８Ｏ达１‰－２．５‰。石英－云母体系的氧同位素分馏与温度之间具有显著的负相关性，因此，能够作为灵敏的同位素地质温度计。不过，石英－黑云母对的氧同位素地质测温往往给出岩石冷却过程中的退化再平衡温度，而不是岩石形成温度。     

白云母、高岭石矿物中羟基的o同位素分析方法研究

羟基矿物内部存在两种位于不同结构位置上的氧原子硅氧四面体氧和羟基氧,二者之间的Ｏ同位素分馏可能比任何共生矿物对都大,是一种潜在的单矿物同位素地质温度计。单矿物同位素地质温度计较矿物对同位素地质温度计有很多优点。准确测量矿物中羟基的Ｏ同位素组成是建立单矿物同位素地质温度计的关键。本文介绍了一种精确测量白云母、高岭石矿物中羟基的Ｏ同位素组成的新方法火焰加热真空脱水氟化法。δ１８ＯＯＨ的分析精度达到０３‰,羟基氧的提取率达到９９％～１００％。实验证明羟基矿物在高温真空脱水过程中不存在Ｏ同位素动力学分馏,羟基水     

同位素温度计中极大值、极小值的意义

同位素地质温度计是应用同位素分馏系数和温度的对应关系研究和恢复古温度的一种有效方法.一般情况下,同位素分馏系数值和温度是一一对应的,但是偶尔也出现同一分馏系数值和多个温度对应的现象,存在极大值和极小值.     

榴辉岩中石榴子石—单斜辉石地质温度计

通过对大别山双河榴辉岩的实例研究,对石榴子石-单斜辉石地质温度计的应用性和计算方法进行了讨论。与其他地质温度计（如氧同位素温度计）相比较,结合动力学研究,有助于进一步深入了解石榴子石-单斜辉石温度计的应用。该温度计能够较为准确地反映榴辉岩的顶峰变质温度,并且使恢复岩石体系的冷却历史成为可能。     

北秦岭松树沟接触变质岩的氧同位素研究

对北秦岭松树沟阿尔卑斯型超镁铁岩体接触变质带的角闪岩和斜长角闪片岩进行了全岩和单矿物氧同位素组成测定。矿物对氧同位素地质测温结果得到，角闪岩为７４５℃～７７０℃，角闪片岩为５００℃～６０５℃，均与已知的岩石学温度计结果相吻合，指示了这些变质岩内部的氧同位素平衡。靠近超镁铁岩体的角闪岩受热触变质作用影响，导致了矿物之间的氧同位素再平衡；远离超镁铁岩的角闪片岩基本未受热触变质作用影响，因此氧同位素温度代表了秦岭群区域变质岩的形成温度。角闪岩和斜长角闪片岩全岩δ１８Ｏ值为８．５～１０．３，指示变质前原岩成分可能具有中基性火成岩特征     

高压超高压变泥质岩适用的地质温压计评述

高压超高压变泥质岩形成温压条件及p-T演化轨迹是高压超高压变质作用研究的重要内容。本文介绍了高压超高压变泥质岩适用的几种地质温压计,包括石榴子石-多硅白云母Fe~(2+)-Mg交换温度计、石榴子石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、硬绿泥石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、多硅白云母Si含量压力计、金红石Zr含量温度计、榍石Zr含量温压计、锆石Ti含量温度计、石英Ti含量温度计以及氧同位素温度计,并对上述温压计的适用条件及使用时的注意事项做了简要评述。     

用矿物包裹体进行地质测温的方法

一、地质测温的重要意义地质测温法在发展地质科学和找矿勘探工作上均有重要意义。如密西西比河流域大型铅锌矿的成因长期争论不休,直至测定其闪锌矿形成温度为115℃—135℃后才肯定为低温热液矿床。不同成因的矿物和     

用热敏电阻测量多年冻土地温——加拿大能源、矿产、资源部地热组使用的热敏电阻简介

多年冻土研究中了解多年冻土厚度和温度的主要手段是进行钻孔测温。有许多种温度传感器,如水银温度计、热电偶,电阻温度计、石英晶体温度计和二极管等可用于钻孔温度测量。对一定条件、一定精度的测温,上述每一种都有其自己的适用性。但对大量的深孔测温而言,热敏电阻最为理想。 热敏电阻与金属电阻温度计比较有如下的优点。     

稳定同位素动力学及其地质意义

稳定同位素平衡分馏资料已广泛应用于地质研究中,对探讨成矿物质、成矿流体来源、矿床成因及成矿机理等起了重要作用。然而其应用的前提必须假设:(1)地质体系中共生矿物间及与介质流体间已达到同位素平衡;(2)矿物的形成温度作为终止同位素交换的封闭温度。但大量的资料表明,许多地质体中共生矿物间并非都达到了同位素平衡,矿物的形成温度并非就是同位素交换的封闭温度,这正是目前一些同位素资料互相矛盾,不能得到合理介释的原因所在。例如,同位素地温计与相平衡证据不符,共生矿物之间没有统一的同位素平衡关系,由共生矿物对计算的同位素温度不一致;同一矿物或共生矿物的氧、氧同位素组成之间及硫酸盐矿物中硫、氧同位素组成之间的不一致等等。这些都反映出仅用平衡分馏原理不能全面、合理地解释地质问题。地质过程是一个漫长而复杂的演化发展过程,许多矿     

大别造山带黄镇榴辉岩矿物不同类型地质温度计应用和对比

常用于测定榴辉岩形成温度的有石榴石-绿辉石Fe-Mg配分温度计和石英-矿物对氧同位素温度计。最近的自然观察和实验测定发现，金红石中的Zr含量与温度之间存在线性关系，因此能够用于变质岩测温。本文首次将这三种温度计用于同一产地榴辉岩及其中的石英脉。对大别造山带黄镇低温超高压榴辉岩中金红石Zr含量的温度计算得到，产于矿物内部金红石Zr含量温度明显地高于粒间金红石Zr含量温度，产于矿物石榴石、绿辉石和黝帘石内部金红石Zr含量温度主要集中在528～589℃之间，而产于粒间金红石的温度主要集中在465～528℃之间。榴辉岩中金红石Zr含量最高的产于石榴石中，但是所计算的温度503～589℃仍然不同程度地低于榴辉岩形成温度670℃。石英脉中金红石Zr含量温度主要集中在465～528℃之间。石英-耐熔矿物对氧同位素温度主要集中在650～695℃之间，表明耐熔矿物石榴石、锆石和蓝晶石在该区榴辉岩中相对其它矿物来说保存最好，退变质作用最弱，因此其氧同位素温度与峰期超高压榴辉岩相变质奈件基本一致。而石英．易熔矿物对温度主要集中在450～510℃之间，与易熔矿物绿辉石、钠云母、斜黝帘石／黝帘石在榴辉岩中蚀变强烈一致，反映了角闪岩相退变质阶段的流体活动。石榴石-单斜辉石Fe-Mg配分温度结果分为三组：795～863℃、629～679℃和468～572℃，其中后两组与金红石Zr含量和石英-矿物对氧同位素测温结果具有可比较性，指示了榴辉岩相变质和角闪岩相退变质过程中的Fe-Mg交换平衡，而第一组温度明显高于已知的榴辉岩相变质温度，表明绿辉石后成合晶导致了部分石榴石与单斜辉石之间的Fe-Mg不平衡。榴辉岩折返过程中的流体活动可能是导致矿物之间元素和同位素扩散交换再平衡或不平衡的基本原因。粒内金红石Zr含量温度仍然不同程度地低于榴辉岩形成温度，可能说明其在进变质过程中形成后相对“孤立”，即使在峰期榴辉岩相条件下也不能与锆石之间达到Zr配分再平衡。粒间金红石Zr含量降低可能与金红石重结晶有关，结果导致它们与锆石之间的Zr配分平衡遭到破坏。     

沉积盆地热史研究方法

沉积盆地的热量有两种来源──基底传导热量和放射性产热．盆地热史分析就是要再现盆地内各沉积层序的地温演变过程．热史研究方法主要有钻孔测温法、模拟计算法和地质温度计法．本文介绍模拟计算法在克拉通盆地、拗拉槽盆地和大陆边缘盆地的应用实例；讨论了地质温度计法中的有机质成熟度指标法以及伊──蒙转变率法．气液包裹体法、热年代学方法和裂变径迹法．     

榴辉岩中单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计评述

榴辉岩中单斜辉石和石榴子石之间显著的镁同位素平衡分馏,使其成为一种具有潜力的高精度地质温度计。为此本文选取文献中已报道的来自西南天山洋壳冷俯冲造山带、大别-苏鲁陆壳碰撞造山带和南非卡普瓦尔克拉通三种构造环境中的64对单斜辉石—石榴子石矿物对镁同位素数据利用δ~(26)Mg_(Cpx)-δ~(26)Mg_(Grt)图解筛选出50对达到镁同位素平衡分馏的数据,采用Huang et al.(2013)通过第一性原理计算和Wang et al.(2012)、Li et al.(2016)分别通过经验估计得出的镁同位素温度计计算榴辉岩的峰期温度并与前人研究结果进行对比。通过分析计算结果发现对于造山带榴辉岩,Huang et al.(2013)的温度计计算结果与前人通过传统温度计和相平衡模拟研究结果较一致,较好地重现了榴辉岩的峰期温度,而Wang et al.(2012)和Li et al.(2016)的温度计计算结果明显低于前人获得的峰期温度;对于克拉通榴辉岩,三种镁同位素温度计的计算结果与前人通过传统温度计获得的研究结果大多数相差在50℃以上,很可能是早期退变质过程中镁同位素在高温条件下再平衡导致的这表明三种镁同位素温度计均不适用于克拉通榴辉岩。同时,基于这些榴辉岩样品数据,本文利用经验估计的方法进行校准,得到了新的单斜辉石-石榴子石镁同位素公式△~(26)Mg_(Cpx-Grt)=1.11×10~6/[T(K)]~2(R~2=0.92)。此外,本文也对单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计的应用前景及应用时应当注意的问题进行了简单的探讨。