镁同位素示踪表生地质过程的原理及应用

镁(Mg)是流体活动性元素及生物必需元素,广泛参与地球表层圈层所涉及的物理、化学和生物过程。最近二十年发展起来的镁稳定同位素技术为研究表生地质过程中Mg的迁移转化过程,以及相应的生态环境效应提供了新的视野。利用镁同位素在全球物质迁移与循环过程中的同位素分馏效应来示踪表生地球化学过程,对于理解生物地球化学循环、全球碳循环和气候变化等具有重要的科学意义。本文系统介绍了镁同位素分析测试技术、表生地质过程镁同位素分馏机理、镁同位素示踪表生地质过程的研究进展及其存在的问题,并对其潜在的发展方向进行了展望,以期对镁同位素体系的未来研究提供借鉴。     

变质流体作用的元素地球化学研究

变质流体作用是变质岩－流体体系的重要地质作用过程，可以通过有效的地质地球化学方法揭示，综述了变质流体作用的地球化学研究进展，主要包括：流体包裹体，同位素和元素地球化学等方面，强调了元素地球化学研究对于示踪变质流体作用过程的重要性。     

同位素地质新进展：技术、方法、理论与应用

近两年来，我国同位素地质在基础地质和实验方法研究等方面取得了很多成果，在国际交流和青年人才培养方面也有可喜进展。为了促进同行交流与展示最新研究成果，并计划将于两年后召开的第八届全国同位素地质年代学、同位素地球化学学术讨论会等事宜，中国地质学会同位素地质专业委员会提出建议，并经过中国地质学会批准     

镁同位素地球化学研究新进展及其应用

作为一种新兴的地质示踪剂,Mg同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。Mg同位素地球化学研究已取得了巨大的进展,近期研究工作主要包括两个方面。首先,调查了地球各主要储库和陨石的Mg同位素组成特征,结果表明陨石和地球地幔具有均一并且相似的Mg同位素组成,平均δ²⁶Mg值分别为-0.28±0.06‰和-0.25±0.07‰;相反,上地壳和水圈的Mg同位素组成很不均一,δ²⁶Mg值变化范围分别为-4.84‰~+0.92‰和-2.93‰~+1.13‰。其次,对一些地质和物理化学过程中Mg同位素的分馏行为进行研究,结果表明:(1)地表风化作用可以造成大的Mg同位素分馏,导致重Mg同位素残留在风化产物中而轻Mg同位素进入水圈;(2)岩浆分异过程中Mg同位素平衡分馏很小;(3)高温化学扩散和热扩散过程中Mg同位素会发生显著的动力学分馏。基于这些研究成果,Mg同位素体系已经被初步应用于示踪早期地球形成和壳内物质再循环等过程,并有望在不久的将来应用于示踪大陆地壳的化学演化和地质温度计等研究领域。     

钛同位素地球化学综述

随着分析技术的进步,非传统稳定同位素体系在地球化学、天体化学和生物地球化学等研究领域的应用日益广泛。钛(Ti)是一个非常重要的过渡族金属元素,在地球和其他类地球行星中广泛存在。但是由于Ti是一种难熔的、流体不活动性元素,高温地质过程中Ti同位素分馏很小。人们对Ti同位素体系的地球化学应用的关注相对其他非传统稳定同位非常有限。而近年来,随着化学纯化方案的优化以及双稀释剂方法的改进和仪器质谱性能的提高,Ti同位素组成的高精度测试已经能够实现。天然样品中Ti同位素组成的变化随之得以发现,使得学者们能够利用这一新的稳定同位素体系来解决与高温和低温地球化学相关的问题。很快Ti同位素体系地球化学研究成为当前国际地质学界的前沿研究课题和新的发展方向之一。本文首先在简要介绍Ti元素和Ti同位素体地球化学性质的基础上,介绍了Ti元素化学分离和Ti同位素分析方法。随后笔者总结了已有的不同类型球粒陨石和地球样品的质量相关Ti同位素组成研究结果,对硅酸盐地球的Ti同位素组成做了初步评估。前人对高温地质样品的Ti同位素组成研究初步探明Ti同位素在岩浆演化过程,例如部分熔融和结晶分异等重要地质过程中的分馏行为。笔者在此基础上探讨了结晶分异过程中引起Ti同位素分馏的主要控制因素,指出Ti同位素是潜在的研究岩浆演化过程的新工具。最后笔者探讨了Ti同位素地球化学未来的发展方向,以加速我国在Ti同位素地球化学方面的应用研究。     

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     

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。     

第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术研讨会将于2005年10月在南京召开

自第七届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会召开以来 ,已经过去四年。在这期间 ,我国同位素地质年代学和同位素地球化学研究取得了许多新的重要进展 ,获得了一系列重要成果 ,特别是SHRIMP_Ⅱ锆石微区定年技术和LA_MC_ICP_MS分析技术为我国同位素地质年代学和同位     

镁同位素在“白云岩问题”研究中的应用及进展

困扰几代地质学家的"白云岩问题"不仅是重要的基础地质问题,而且与油气勘探开发实践密切相关。传统岩石学、地球化学研究手段在白云岩成因研究中起了重要作用,但均不能对其形成过程及Mg离子来源提供很好的约束。作为一种新兴的非传统稳定同位素,镁(Mg)同位素已经在白云岩问题研究领域受到了广泛关注。随着Mg同位素地球化学体系研究的不断深入,目前已经积累了大量不同时代、不同类型白云岩的Mg同位素数据。此外,通过理论计算、模拟实验与实际观测等方法,对白云岩(石)形成过程中的Mg同位素分馏研究已取得较大进展,为Mg同位素在白云岩问题研究中的应用奠定了坚实的理论基础。理论计算、实验模拟和实际观测的Mg同位素分馏存在较大差异,造成这种差异的原因一方面可能是模拟或实际观测的Mg同位素分馏未达到平衡,另一方面可能是实际白云岩的形成过程与理论过程不同。由于直接根据Mg同位素值判断白云岩成因存在较大难度,基于典型的白云石化地质模式,最新的研究建立了两个Mg同位素地球化学数值模型(DAR模型、AF模型),用于模拟不同白云石化过程中的Mg同位素变化,可对白云石化过程及Mg离子来源进行定量-半定量研究。其中DAR模型用于模拟海水白云石化过程的Mg同位素地球化学特征,而AF模型用于模拟流动水体白云石化过程的Mg同位素地球化学特征。通过这两个模型可以示踪白云岩的Mg离子来源并区分不同白云石化过程。尽管目前已建立的Mg同位素地球化学模型总体框架正确,但在适用范围和参数设置等方面存在一定不足,仍需要在后期研究中不断完善。     

Pb-Sr-Nd-Hf同位素参数计算及程序设计

Pb、Sr、Nd、Hf同位素都是放射性成因的重稳定同位素,地质过程中不发生同位素分馏,因而其同位素组成只与来源有关而与过程无关.这些同位素组成是成岩(成矿)物质来源及其构造环境判别的重要标志,特别是在研究壳幔分离与壳幔相互作用中起着不可替代的作用.由于这些参数的计算涉及相对复杂的公式推导,许多地质工作者并未系统学习过同...     

高温地质过程镍同位素地球化学研究进展

镍(Ni)具有独特的地球化学性质，其同位素在示踪早期地球的演化、大氧化事件、雪球地球、生物大灭绝、岩浆硫化物矿床成矿作用等方面显示出重要的潜力。本文系统综述了当前高温地质过程Ni同位素研究进展。已有研究初步查明了不同地质储库的Ni同位素变化范围。基于已发表的地幔橄榄岩、MORB、OIB和科马提岩的Ni同位素数据，估算全硅酸盐地球(Bulk Silicate Earth, BSE)的δ⁶⁰Ni_BSE均值为0.10‰±0.18‰(2SD,n=179)。根据上述已有的Ni同位素数据，并结合实验岩石学和模拟计算，发现：(1)核幔分异过程不会产生可分辨的Ni同位素分馏；(2)地幔部分熔融和玄武质岩浆结晶分异过程不会产生显著的Ni同位素分馏；(3)地幔的Ni同位素组成明显不均一，可能与地幔交代和再循环物质加入相关；(4)岩浆硫化物熔离和分离结晶可能是导致Ni同位素分馏的重要过程。本文最后介绍了最新的Ni同位素研究实例，并尝试指出研究中存在的科学问题和探讨未来的发展前景。     

山西原平狐狸山金矿床稀土,微量元素地球化学和稳定同位素研究

对五台山西部狐锂山金矿的矿床地质特征,微量和稀土元素化学特征以及成矿作用过程中Ｓ、ＨＯ、Ｃ、Ｐｂ等同位素组成特征进行了研究,     

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。     

重要的地球化学"信息库"

金红石是各种岩石特别是地壳组成岩石中重要的副矿物,它在成岩、风化和各种不同程度的变质过程中均能保持极大的稳定性。同时,除主要成分TiO₂外,金红石还含有为数众多的其它微量元素(例如: Nb, Ta, Zr, Hf, Sn, Mo, Sb, Cr, V, W, U和Pb等),这些微量元素的变化特征,对于包含金红石的主体岩石所经历的地质过程具有非常重要的指示意义。近二十年特别是近十年来,金红石已成为地球化学研究领域的一个热点。对各种元素和同位素在金红石中变化特征的调查,被广泛地应用于对各种地质过程的了解,其研究应用的范围涉及到了整体地球的元素平衡、大陆地壳的形成机制、含金红石岩石的形成源区、变质岩石的温压条件和形成时代的研究等多个方面,同时其所包含的各种同位素体系也被广泛用于各种地质过程的示踪。本文综合近年来金红石研究的最新进展,系统表述了金红石作为一个近年来发展起来的重要地质信息储库,在地球化学研究中各个方面的应用。     

注意利用Sm-Nd同位素地质信息

该文就Sm-Nd同位素地质上的应用进行了讨论,并重点讨论了模式年龄的地质意义,一些重要参数值的计算方法,∑_ND~(T)值的解释以及利用fsm/Nd估计非交代地幔Nd同位素组成等。而且提出,地质人员在进行地质研究工作时,应重视对同位素地质信息的研究。     

“同位素分析新技术与地质应用研究新进展”专辑特邀主编寄语

同位素定年和示踪技术已渗透到地球科学的各个方面, 成为确定地质事件时代和成岩成矿年龄、示踪成岩成矿物质来源和形成环境条件的重要手段, 推动地球科学发展的重要动力。随着分析技术的不断发展, 微区/微量同位素、非传统同位素、高维度同位素已成为当前国际同位素地球化学研究的前沿和重点领域, 近年来我国在该领域也取得长足发展和一系列重大成果。本“同位素分析新技术与地质应用研究新进展”专辑集中刊发了13篇这方面的文章, 主要涵盖了两个方向的研究成果: (1)同位素地质分析新方法及标准物质研制; (2)同位素地球化学研究新进展, 主要包括同位素示踪技术在矿床和海洋沉积环境中应用研究。本文将对收录本专辑论文的研究工作做一简要介绍, 对深入了解我国同位素地质分析技术及应用研究最新进展具有一定参考价值。     

铅锌矿床中矿石铅同位素研究

铅同位素研究一直以来是矿床成因研究的重点，岩石和矿物中Pb同位素组成显示出极复杂的变化模式，反映了它们各自的特殊地质历史。铅同位素研究的目标就是解释这些模式，并揭露这些含铅的矿石和岩石的地质历史，从而为矿床成因研究和找矿预测提供理论依据。本文主要探讨铅同位素在铅锌矿床研究中的应用。从成矿时代的测定、成矿物质来源的示踪和找矿评价等方面进行介绍。     

长江中下游及邻区区域铅同位素组成背景及其应用

本文系统地研究了长江中下游及邻区区域各类地质体铅同位素组成背景。研究表明：区域各类地质体铅同位素组成特征是受原始地幔的不均一性、壳幔交换的动力学过程、层圈铀、钍、铅丰度及作用发生的时间等诸因素控制，为此，通过区域铅同位素背景的研究可以为地球化学分区、示踪物质来源及区域成矿预测提供有意义的信息。     

俯冲带Li同位素地球化学: 回顾与展望

板块俯冲伴随着多种复杂的地质过程,例如流体释放、流体岩石相互作用、可能的部分熔融、元素迁移及同位素分馏等。在俯冲带壳/幔循环过程中,Li同位素(6Li和7Li)高达16%的相对质量差异使其成为研究俯冲带各种地质过程的良好示踪剂。总结了近年来有关俯冲带Li同位素的研究进展,并按照相对时间序列系统地介绍了Li同位素在俯冲各个阶段的地球化学行为,包括俯冲初始物质的Li同位素组成特征,俯冲过程中Li随流体释放及与上覆地幔楔相互作用中Li同位素的行为,富Li流体与残余板片Li的去向,最终俯冲相关产物的Li同位素组成特征以及对全球Li循环的地学意义的综合介绍。随着Li同位素测试精度的提高和各种地球化学储库Li同位素数据库的不断完善,Li同位素体系可以为俯冲过程研究提供更多信息,成为一种可靠的示踪剂。     

Pb-Sr-Nd-Hf 同位素参数计算及程序设计

Pb、Sr、Nd、Hf 同位素都是放射性成因的重稳定同位素,地质过程中不发生同位素分馏,因而其同位素组成只与来源有关而与过程无关。这些同位素组成是成岩（成矿）物质来源及其构造环境判别的重要标志,特别是在研究壳幔分离与壳幔相互作用中起着不可替代的作用。由于这些参数的计算涉及相对复杂的公式推导,许多地质工作者并未系统学习过同位素地球化学理论,在对公式与参数的理解上难免会出现偏差,导致数据处理错误。本文对铅- 锶- 钕- 铪同位素的相关参数以及这些参数的计算公式作一全面的介绍,在此基础上,作者应用Excel VBA 设计了一套计算机程序。该程序界面友好、使用方便、结果可靠。