关中盆地深层地热水~(36)Cl测年研究

前期同位素水文地球化学的研究成果显示,关中盆地深部地下热水存在地质历史时期残余的沉积水,这直接关系到地热水资源的可持续开发利用。为此本文运用~(36)Cl测年法对其深层地下热水的年龄进行尝试性研究。~(36)Cl测年结果表明,关中盆地深层地热水最大的~(36)Cl年龄范围为988.69~1 123.98 ka,不同构造单元、不同热储封闭条件、不同成因类型的地下热水具有不同的~(36)Cl年龄。其中,文热4、渭热4两样点的~(36)Cl年龄分别为988.69~1 123.98 ka、675.69~809.77ka,在一定程度上分别代表了咸礼断阶和固市凹陷深层地热水的赋存年龄,提供了关中盆地残存沉积水的~(36)Cl年龄证据。由于这2个样点的地下热水仍存在一定量的入渗水混入,所以计算年龄小于实际年龄,此~(36)Cl测年结果应视为沉积水的下限年龄,估计关中盆地原始沉积水的年龄至少在百万年以上。     

河北平原第四系地下水^36Cl年龄研究

本文报道了河北平原第四系地下水~(36)Cl研究的样品采集、制备,加速器质谱计(AMS)测定及地下水~(36)Cl年龄的计算原理和结果。     

加速器质谱计测定地下水~(36)Cl年龄方法

本文详细地介绍了~(36)Cl的采样方法和制样要求。描述了在中国原子能科学研究院HI-13型加速器基础上建立的AMS系统,并且报道了用该系统测定的~(36)Cl结果。最后简述了地下水~(36)Gl年龄的计算原理。     

^40Ar／^39Ar定年中干扰同位素的质谱校正与低温分离技术

将光谱纯的CaF_2和优级纯的K_2SO_4同样品一起在反应堆中照射,用MM-1200质谱计分别对其熔融释放的气体进行测定,得到干扰同位素校正因子: C_2=(~(36)Ar/~(37)Ar)_(Ca)=(2.40±0.24)×10~(-4) C_4=(~(39)Ar/~(37)Ar)_(Ca)=(8.06±0.10)×10~(-4) C_3=(~(40)Ar/~(39)Ar)_K=(3.18～6.86)×10~(-3) 将被照射过的含Cl样品释放的Ar和Cl混合气体,通入被冷却到-90℃的弯管,Cl被冷冻在弯管内,Ar气体通过弯管再经净化送入质谱计分析。实验证明,该法可有效的将~(36)Cl从样品气体中分离出去,消除了~(36)Cl的干扰。     

宇宙成因核素~(10)Be、~(36)C1及其加速器质谱测定

~(10)Be、~(36)Cl是宇宙射线与大气成份进行散裂核反应的产物。它们在大气圈停留1—2年,然后通过降水沉降至地表。~(10)Be半衰期1.5×10~6a,~(36)Cl半衰期0.301×10~6a,均属纯β放射体,在自然界含量极低,传统的衰变测量法已难以适应现代地球科学中高分辨研究的需要,七十年代末八十年代初兴起的加速器质谱技术使这两核素的测量灵敏度提高了五个数     

根据~(36)Cl,~3H 示踪剖面和中子测井法确定Idaho国家工程实验室包气带水的渗入量

在放射性废物处置岩体(RWMC)中,我们利用环境示踪剂(~(36)Cl,~3H)来评价埋藏核废料附近包气带中天然水的渗入量。通过测定土柱中的~(36)Cl,~3H 来确定50年代末和60年代初核武器试验时大气层产生的放射性核素的最大浓度。在历史上,爱达荷化学处理厂的核燃料再处理给爱达荷国家工程实验室造成了放射性核素的大气污染。~(36)Cl,~3H 分析的土芯取自于检测站(热电偶湿度计、土壤湿度计和中子湿度计)附近的地下原状土。自1985年以来,一直用这些地下检测仪来测定包气带垂向水头分布状况。在放射性废物处置岩体附近,采用中子法探测孔中的原状土层剖面。据环境示踪剂示踪的剖面和中子测井计算出来的渗入量表明,从特定场地渗入到包气带的净渗入量为0.36～1.1 cm/年,相当于年平均降水量的2%～5%。     

年轻沉积物36Cl测年研究进展

宇宙成因核素36Cl对第四纪地层及第四纪时代的厘定具有独特的优势.近年来随着加速器质谱(AMS)技术的不断发展,36Cl已经能被高灵敏测量,使得36Cl测年技术前景广阔.本文介绍了36Cl测年的研究现状和研究难点,对于陆相沉积物的36Cl测年方法进行了探索,对制约其发展的测年公式中早期放射性比度I0对测年精度的影响以及在地球科学中的应用前景进行了探讨,进一步提出不同海拔高度对I0存在叠加效应.同时介绍了36Cl样品的制备流程,该流程采用离子交换树脂驱除试样中的硫和可能产生“盐效应”的常量金属元素,有效地排除了36S对36Cl的干扰,建立了动态的AgCl制样技术流程,方法高效快捷.     

海相年轻沉积物~(36)Cl定年研究

提取、纯化海相沉积颗粒表面"诱导吸附"的36Cl(和Cl),制成加速器质谱(AMS)测定放射性比度I(36Cl/Cl)所需的标准样品,即高纯度AgCl;定量计算出沉积颗粒沉积封闭时的放射性比度I0(36Cl/Cl),依据放射性衰败定律I=I0e-λt计算得到沉积年龄t。研究结果表明:年轻的海相沉积物沉积封闭时的36Cl放射性比度I0与地理纬度之间存在一定比例关系,采取具有代表性、无污染的太平洋表面海水(4°18′N,161°09′E),经AMS测出的36Cl放射性比度IL为99.34±10.30,再利用36Cl产率与纬度的关系图,得出"放射性比度-产率"的比例常数μ为23.65238。测定了两个海底沉积物和一个海底锰结核的放射性比度I,计算得到的沉积年龄分别为83.2×104a、74.0×104a、17.6×104a。文章提出的I0定值计算方法具有科学依据,可操作性强,为揭示海洋沉积地层相关关系和沉积年龄精确测定提供技术支撑。     

Deciphering fluid origins in the Paleozoic Laoshankou Fe-Cu-Au deposit,East Junggar: Constraints from noble gases and halogens

To constrain the ore-fluid source(s) of the Laoshankou Fe-Cu-Au deposit(Junggar orogen,NW China),we analyzed the fluid inclusion(FI) noble gas(Ar,Kr and Xe) and halogen(Cl,Brand Ⅰ) compositions in the hydrothermal epidote and quartz.Four hypogene alteration/mineralization stages,including(Ⅰ) pre-ore Ca-silicate,(Ⅱ)early-ore amphibole-epidote-magnetite,(Ⅲ) late-ore pyrite-chalcopyrite,and(Ⅳ) post-ore hydrothermal veining,have been identified at Laoshankou.Stage Ⅱ FIs have salinity of 15.7 wt.%(NaCl eq.), I/Cl molar ratios of75 × 10~(-6)-135 × 10~(-6), and Br/Cl molar ratios of 1.4 × 10~(-3)-2.1 × 10~(-3).The moderately-high seawatercorrected Br*/I ratios(0.5-1.5) and low ~(40)ArE/Cl slope(～10~(-5)) indicate the presence of sedimentary marine pore fluid,which was modified by seawater reacting with the Beitashan Fm.volcanic rocks.Stage Ⅲ fluid is more saline than their stage Ⅱ and Ⅳ counterparts,reaching up to 23.3 wt.%(NaCl+CaCl_2 eq.) close to halite saturation(～26 wt.%).The fluid has I/Cl ratios of 75 × 10~(-6)-90 × 10~(-6) and Br/Cl ratios of 1.5 × 10~(-3)-1.8 × 10~(-3).Considering the increasing ~(40)ArE/Cl trend toward bittern brine and the higher 36 Ar content than air-saturated water(ASW),a bittern fluid source is inferred from seawater evaporation,which was modified by interaction with organic-rich marine sedimentary rocks.Stage Ⅳ FIs have lower temperature(110-228 ℃) and Br/Cl(0.90 × 10~(-3)-1.2 × 10~(-3)),but higher 36 Ar content than ASW,indicative of dissolved evaporite or halite input.Considering also the low δD_(fluid)(-114‰ to-144‰) and δ~(18)O_(fluid)(2.1‰-3.5‰) values,meteoric water(with minor dissolved evaporites) likely dominated the stage Ⅳ fluid.The evaporites may have formed through continuous evaporation of the stage Ⅲ surface-derived bittern.Involvement of non-magmatic fluids and different ore-fluid origins in stage s Ⅱ and Ⅲ sugge st that the ore-forming proce ss was different from a typical magmatichydrothermal fluid-dominated skarn mineralization,which was previously proposed for Laoshankou.Our noble gas and halogen study at Laoshankou provide new insights on the fluid sources for the Paleozoic Fe-Cu(-Au)deposits in the Central Asian Orogenic Belt(CAOB),and our non-magmatic fluid source interpretation is consistent with the basin inversion setting for the mineralization.     

新疆北部弧-盆转化体系下铁氧化物-铜-金矿床的流体演化特征:来自卤族元素和稀有气体同位素的证据

东准噶尔北缘和东天山雅满苏带是中国新疆北部地区两个重要的晚古生代铁氧化物-铜-金矿化潜力区,以老山口、乔夏哈拉和黑尖山矿床作为典型矿床代表。研究表明两区域的铁氧化物-铜-金矿床均产出于盆地闭合的弧盆转化体系下,且具有明显的铁、铜-金两阶段矿化。卤族元素和稀有气体同位素作为可靠的流体示踪剂,被应用于探究这一特定构造环境下的铁氧化物-铜-金矿床的流体演化和矿床成因。结果显示老山口、乔夏哈拉和黑尖山矿床的成矿流体具有明显的混合流体端员特征:(1)岩浆流体端员,主要参与黑尖山矿床磁铁矿阶段,I/Cl、Br/Cl和⁴⁰Ar/³⁶Ar比值分别为(16.3~18.0)×10^-6、(1.03~1.06)×10^-3和352~437;(2)海水表源蒸发成因盐卤水端员,主要参与老山口矿床铜-金矿化阶段,I/Cl、Br/Cl和⁴⁰Ar/³⁶Ar比值分别为(77.1~87.7)×10^-6、(1.53~1.80)×10^-3和672~883;(3)蒸发岩溶解或者深度水-岩反应成因的盐卤水/沉积岩地层水端员,主要参与到老山口、乔夏哈拉矿床的磁铁矿阶段以及黑尖山、乔夏哈拉矿床的铜-金矿化阶段,综合I/Cl、Br/Cl和⁴⁰Ar/³⁶Ar比值分别为(477~26 301)×10^-6、(0.39~1.28)×10^-3和288~510。明显的多阶段矿化和铜-金矿化阶段以非岩浆富Ca高盐度卤水为主的特征与世界范围内的IOCG型矿床极为相似,表明新疆北部的铁氧化物-铜-金矿床应为IOCG型矿床。     

稳定氯同位素分馏机理及其应用的研究

过去一直认为稳定氯同位素比值(~(37)Cl/~(35)Cl)几乎不变。80年代以来利用高精度质谱法成功地发现了自然界氯同位素分馏作用。单纯的溶解和对流迁移作用不能引起同位素组分变化,而扩散作用、离子渗透作用和对流混合作用却可导致同位素分馏。各地不同深度海水的氯同位素成分极为一致,故以标准平均海水氯(SMOC)作为对比标准。得克萨斯—路易斯安那海湾油田水的δ~(37)Cl大致为+0.5‰~-1.25‰,且与氯浓度大致呈正相关。热液成矿系统中,氯同位素可作为研究矿床成因的示踪剂,如美国田纳西州密西西比河谷型矿床(MVD)的δ~(37)Cl在+0.2‰~-1.1‰之间,几个斑岩铜矿床(PVD)的早期脉岩与晚期脉岩中不同δ~(37)Cl的存在,都表明在成矿过程中有不同氯源的参与。     

La—Ba同位素计时法

1985年10月,笔者访问日本了解到:从1983年以来,增田等人在发表的La-Ce稀土同位素测年方法的基础上,又进一步采用~(138)La(?)~(138)Ba电子俘获衰变体系,研究了另一个目前认为是最新的放射性同位素地质年代学测定方法——La-Ba计时法。虽然这一新的计时法目前离达到实用阶段尚有许多工作要做,但是它无疑丰富了稀土同位素地球化学和同位素地质年代学的研究内容,意义是深远的。现将增田等人所研究的这一新的计时法简介如下:     

用36Cl研究灰岩侵蚀速率的理论与方法

从理论上研究了方解石中^36Cl 的5种起源：（1）近地表Ca散裂和散裂成因的中子捕获；（2）由Ca产生的负μ介子捕获；（3）负μ介子捕获以后的中子发射；（4）由快μ介子引起的光致蜕变反应产生的中子；（5）由U裂变和（α，n）反应产生的中子。论述^36Cl在灰岩深度剖面上的4个分布特征；（1）^36Cl浓度随深度增加而减少；（2）深度能够自然地区分由不同生成反应形成的^36lμl贡献；（3）为了把测量的N(Ca)/N(Cl)比值的范围；（4）甚至在最干旱条件下，灰岩的浸蚀也是不可避免的，并且在稳定状态下起重要 作用。详细概述了^36Cl的采样方法和AMS分析技术，研究了测定灰岩侵蚀速率的数学模型，并且对一些灰岩表面侵蚀速率作了评价。     

吉林中东部季德屯和大石河大型钼矿床流体包裹体特征及地质意义

季德屯和大石河钼矿是吉林中东部新发现的两个大型钼矿。季德屯钼矿主成矿阶段发育富液相(WL)、富气相(WG)和含CO2相(C型)三种类型流体包裹体,各类包裹体平均盐度为4.8~7.5(wt%,Na Cl)、均一温度为240℃~320℃、成矿压力为73.6~75.5 MPa;晚成矿阶段仅发育富液相(WL)包裹体,包裹体平均盐度为4.5~7.5(wt%,Na Cl)、均一温度为150℃~180℃、成矿压力为43.1~45.1 MPa。大石河钼矿主成矿阶段发育富液相(WL)和含CO2相(C型)两种类型流体包裹体,各类包裹体平均盐度为3.0~6.0(wt%,Na Cl)、均一温度为180℃~330℃、成矿压力为86.4~91.6 MPa;晚成矿阶段仅发育富液两相(WL)包裹体,盐度为1.0~4.0(wt%,Na Cl)、均一温度为160℃~220℃、成矿压力为46.8~48.8 MPa。结合矿床地质特征,确定季德屯钼矿矿床类型为与侵入岩有关的脉状钼矿床,大石河钼矿矿床类型为造山型脉状钼矿床。     

云南勐野井钾盐矿床中Br和I的影响因素及意义

为探究盐类矿床中Br和I元素的影响因素及其对钾盐矿床成因的指示意义,采集思茅盆地勐野井的石盐、钾盐样品,采用X射线衍射方法分析了其盐类矿物组成,用ICP-OES和离子色谱仪测试了阳离子(K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+))和阴离子(Cl~-、Br~-、I~-、SO_4~(2-))组成。结果显示,样品的Br含量为89.08×10~(-6)~555.45×10~(-6),高于海水含量,Br×10~3/Cl的质量比值为0.13~0.86,Br的主要影响因素是溶液的主要成分(SO_4~(2-),K~+,Ca~(2+)和Mg~(2+))和蒸发作用;I含量为0.07×10~(-6)~0.27×10~(-6),I×10~6/Cl的摩尔比值为0.03~0.11,略高于海水值,I含量随I×10~6/Cl摩尔比值的增加呈上升趋势,说明蒸发作用是影响卤水I含量的因素之一。但Br和I呈负相关,表明有机质的含量是I含量的主要影响因素,蒸发作用可能是次要影响因素,I和I×10~6/Cl摩尔比值可能是判断海陆相的潜在指标之一。     

K-Ar法年龄标准物质ZGC粗面岩K和~(40)Ar含量及年龄的定值结果

为了满足K-Ar和Ar-Ar法定年的需要,年代学工作者研制了一个用于中新生代定年的K-Ar法年龄标准物质——ZGC粗面岩。该粗面岩采自广东省南海市走马营第三纪火山岩。~(40)Ar/~(39)Ar定年结果表明,~(40)Ar~*在矿物晶格中保存均匀稳定,年龄谱平坦,~(39)Ar析出量高达97.9%。证明该粗面岩结晶以后未受过热扰动,完好地保持了~(40)K-~(40)Ar~*同位素计时的化学封闭体系。坪年龄为52.8±0.3 Ma,总气体年龄为52.9±0.8 Ma。~(36)Ar/~(40)Ar-~(39)Ar/~(40)Ar反等时线年龄为52.5±0.4 Ma,~(40)Ar/~(36)Ar初始值为296.6±4.2,此值与(~(40)Ar/~(36)Ar)。大气氩丰度比(295.5±0.5)一致,表明样品不含过剩氩。国内12个实验室参加了ZGC粗面岩K含量和~(40)Ar~*含量的定值分析。经统计学方法检验,结果显示全部定值数据服从正态分布并具等精度。当置信概率为0.95时,~(40)Ar~*和K含量的相对标准偏差都小于1%。~(40)Ar~*和K含量分析的认定值和不确定度分别为:~(40)Ar~*=4.199±0.022×10~(-10)mol/g,K=4.576±0.028%,由此计算得K-Ar年龄为52.2±0.5 Ma。根据国家一级标准物质技术规范的相关要求,经统计学方法检验在0.05显著性水平下,K和~(40)Ar~*的F分布小于F临界值,说明该标准物质是均匀的。t检验法表明,该标准物质具有良好的稳定性,~(40)Ar~*和K含量在有效期内不会发生显著性变化。ZGC粗面岩粒度为0.3～0.7mm,重量为850 g,缩分成最小样品单元100瓶,每瓶8.5 g。可供K-Ar和Ar-Ar法实验室使用43年。     

汞锑矿床中石英、辉锑矿的过剩氩研究

Cadogan(1977)曾采用~(40)Ar-~(39)Ar法的阶段加热技术,研究了泥盆纪燧石的~(40)Ar/~(26)Ar初始值(K含量100—150ppm)后指出,对于那些K含量低,地质历史简单的矿物是有可能测得氩同位素的初始值的。1982年,York对六个采自块状硫化物矿床的黄铁矿样品进行了~(40)Ar-~(39)Ar法的计时,样品含K仅5—34ppm,获得全融熔等时     

鄂东南铁山铁铜矿床成矿流体特征及铁的迁移与沉淀富集机制

对铁山铁铜矿床的流体包裹体研究发现,在石榴子石和透闪石中主要发育气液两相富液相、富气相和含石盐子晶三相包裹体。显微测温结果表明,进矽卡岩阶段热液流体均一温度为499.2~594.8℃,盐度多集中分布在17.3%_(Na Cl)~19.5%_(Na Cl)之间,密度为0.45~0.62g/cm~3,形成压力为58.0~90.6MPa;退化蚀变阶段成矿流体均一温度为356.2~428.6℃,盐度多集中分布在7.2%_(Na Cl)~15.5%_(Na Cl)之间,密度为0.52~0.83g/cm~3,成矿压力为23.8~29.7MPa,成矿深度为0.90~1.12km,主成矿阶段成矿流体具有高温、中-低盐度、低密度、较低成矿压力的特征,属于浅成矽卡岩型铁铜矿床。同时,群体包裹体气液相成分结果显示,气相成分以H_2O和CO_2为主,并含有少量CH_4、C_2H_6、N_2和H_2S气体;液相成分阳离子以Na~+、Ca~(2+)、K~+为主,阴离子以SO_4~(2-)、Cl~-为主。研究表明,Cl~-、SO_4~(2-)和碳酸络合物在铁质搬运与富集过程中发挥了重要作用,流体混合和成矿热液p H值的系统演变可能是导致铁山铁铜矿床铁质超常富集沉淀的重要机制。     

北京石花洞地区奥陶纪灰岩36Cl侵蚀速率初探

本文根据理论上灰岩中36Cl的5个来源，论述了36Cl在灰岩深度剖面上的4个分布特征，描述了36Cl的采样方法和AMS的分析技术。计算出北京石花洞地区奥陶纪（O2）灰岩的表面侵蚀速度（ε=17.40μm/a）。     

应用36Cl核爆脉冲峰测量包气带水补给

包气带中地下水运动研究是一个比较复杂的问题。传统的地下水动力学方法在解决这一问题有一定局限性,而利用同位素示踪研究包气带中地下水运动却有其独特的优越性。36Cl是氯的一种放射性同位素,来源有大气、岩石圈及人工三个方面。由于全球大气层核试验,产生了大量36Cl,形成了明显的核爆脉冲峰。简要论述了全球大气层核试验,特别是近海的核爆炸与36Cl沉降的关系,叙述应用36Cl核爆脉冲峰测量包气带地下水补给的研究进展。