大别山超高压变质榴辉岩的氦同位素组成及对其形成环境的制约

大别山地区榴辉岩全岩的3He/4 He值分布在0 .0 13×10 - 6 ～0 .76 0×10 - 6 之间,平均0 .2 0 0×10 - 6 ,榴辉岩中石榴子石单矿物的3He/4 He值与其全岩的3He/4 He值基本一致。在3He—4 He分布图上榴辉岩的氦同位素数据点远离地幔氦的分布范围,而位于大气氦与地壳氦的过渡部位。采用真空压碎方法对榴辉岩中石榴子石和绿辉石的氦同位素组成进行了分析,也未找到地幔氦的明显踪迹。结合大别—苏鲁地区榴辉岩中极低的δ1 8O值、εNd(0 )值等地球化学特征,提出大别—苏鲁地区超高压变质榴辉岩可能是在地壳中形成的,并未曾俯冲至10 0多千米的地幔深度。榴辉岩的3He/4 He值与围岩类型密切相关,榴辉岩的δ1 8O值与围岩的δ1 8O值同步变化,以及含柯石英大理岩、片麻岩和硬玉石英岩等非基性超高压变质岩和脉状榴辉岩的发现,均证明榴辉岩与其围岩一起经历了超高压变质过程,榴辉岩及其围岩在变质过程中未发生明显的位移,即榴辉岩是原地成因的。     

海底多金属结核和富钴结壳的He同位素对比研究

对东太平洋海盆C- C 区海底多金属结核及西太平洋马绍尔地区富钴结壳的He 同位素组成进行了对比研究。发现结核的3He/4He 比值普遍较高,为(1.73 ～13 .26) ×10- 5 。所有结核样品的3 He/4 He 比值均高于MORB 的平均3 He/4 He 比值,有些样品的3 He/4 He 比值甚至高于地幔热柱的值。磁性部分相对非磁性部分3 He/4He 比值和4 He 含量均明显偏高。结壳的3 He/4 He 比值相对较低,变化范围为6 .05 ×10 - 8 ～8 .08 ×10 - 5     

大别—苏鲁地区超高压变质榴辉岩的氦同位素地球化学研究

大别—苏鲁地区榴辉岩的~3He/~4He比值大部分位于0.056～0.67 Ra之间,在~3He-~4He图上位于陆壳氦与地幔氦的混合部位。碧溪岭榴辉岩的~3He/~4He比值相对较高,为5.6Ra,具幔源岩石的特点。榴辉岩的~3He含量变化较小,大部分位于1.04×10~(-12)～4.94×10~(-12)cm~3STP/g的范围之内,~4He含量变化相对较大,0.28×10~(-6)～30.47×10~(-6)cm~3STP/g;~3He/~4He值较高的样品,~4He含量相对较低;~3He/~4He值较低的样品,~4He含量相对较高。这表明榴辉岩中放射性成因~4He的积累对其~3He/~4He值有重要的影响;榴辉岩形成时的初始~3He/~4He比值较测量值应更高一些,可能更接近地幔氦的分布范围;榴辉     

河北平原第四系地下水氦同位素特征

通过对河北平原第四系地下水He同位素进行比较分析,根据过剩He(4Heexc)、3He/4He比值、δ3He值分析认为,河北平原第四系地下水He同位素有5个特征:(1)地下水中过剩He浓度沿着地下水的流向而增高;(2)地下水中的过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高;(3)满城—沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄—衡水剖面上的过剩He浓度;(4)河北平原第四系地下水主要是由大气降水补给的;(5)衡水热水过剩He浓度很高(>674 83×10-8cm3STPg-1),这表明以放射成因He为主,地幔成因的He极少。另外地下水的3He/4He比值、R/Ra、δ3He值是判断氦源的一个灵敏的指示剂。     

海底多金属结核的氦同位素异常及地质意义

太平洋中部CC区海底多金属结核的氦丰度和同位素比值被测定,³He/⁴He= 1.73×10^-5～13.26×10^-5。通过与大气、地壳、地幔及宇宙尘的氦同位素对比提出多金属结核的。³He/⁴He比值异常可能与海底热液或宇宙尘的注入有关。根据氦同位素异常与海底热液活动的关系指出结核中的成矿物质可能主要来源于海底热液;深晦沉积物与多金属结核的³He/⁴He比值相似,表明沉积物的沉积速率与多金属结核的生长速率基本一致。     

五大连池火山区气体地球化学特征

根据泉(池)水中气体的组分和同位素组成,讨论了我国黑龙江省五大连池火山区气体的来源和运移。1997年8月从五大连池火山区泉(池)中采集了9个气、水样品,同年9月测定了游离气和水溶气的气体组分,氦同位素比值和二氧化碳的δ~(13)C值。气体以CO_2为主,多数样品的CO_2浓度大于80％。He和CH_4的浓度变比范围大,分别为(0.7～380)×10~(-6)和(4～180)×10~(-6)。~3He/~4He值分布在(1.05～3.2)Ra(Ra=1.4×10~(-6))。~4He/~(20)Ne值均大于大气中的值,分布在0.45～1011之间。CO_2的δ~(13)C值与地幔或岩浆CO_2的值一致,为-9.6％～-4.2％(PDB)。这些地球化学资料表明泉水为渗入地下的大     

大别—苏鲁地区榴辉岩的He同位素特征及其地质意义

大别—苏鲁地区榴辉岩的3He/4He比值大部分位于7.85×10-8—9.35×10-7之间，具陆壳岩石的明显特征；碧溪岭榴辉岩的3He/4He比值相对较高，为7.82×10-6，具幔源岩石的特点。本文提出榴辉岩原岩为早期侵入陆壳的基性-超基性岩脉、岩体，在其侵入过程中与陆壳物质和古气降水进行了强烈的交换，在华北板块与扬子板块碰撞俯冲过程中与围岩一起俯冲至地幔遭受提高压变质作用，最后又由地幔返回陆壳。     

河北平原地下水氦氩同位素特征

通过对河北平原地下水氦同位素进行分析比较，根据过剩He(4He exc)、3He/4He比值、δ3He和36Ar/38Ar及40Ar/36Ar值分析认为，河北平源地下水氦氩同位素有7个特征；①地下水中过剩He浓度沿地下水的流向而增高；②地下水中过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高；③满城-沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄-衡水剖面上的过剩He浓度；④河北平原地下水主要是由大气隆重水补给的；⑤衡水热水过剩He浓度很高（>674.83×10-8cm3STPg-1水）；⑥地下水的36Ar/38Ar比值平均值为5.37，非常接近地球大气的比值（5.35）；⑦地下水的40Ar/36Ar比值从296-412，均比大气氩的40Ar/36Ar比值（295.6）大，这表明40Ar都是放射成因的，且具有“年代积累效应”。     

麦哲伦海山富钴结壳的稀有气体丰度及He、Ar同位素组成

使用MM5400质谱计对麦哲伦海山富钴结壳和结壳基岩进行稀有气体同位素分析,以此示踪结壳形成期间的海洋环境。富钴结壳的He、Ne、Ar、Kr、Xe稀有气体同位素丰度模式与ASW(air-saturated water,饱和空气的海水)的变化趋势一致,说明结壳是在与海水交换平衡的流体环境中形成的。结壳的分馏因子F_3比饱和空气的海水的F_3高2～3个数量级,表明其相对于海水而言是富集~3He的。其相对于空气亏损~3He、富集Kr和Xe的模式与高度富集~3He、亏损Kr和Xe的星际尘粒的模式完全不同,暗示地球外物质并不是支配富钴结壳稀有气体同位素丰度模式的主要因素。结壳中高的R值甚至超过上地幔代表MORB(大洋中脊玄武岩)的典型值8R_a(R_a为地球大气中~3He/~4He比值,R为样品中~3He/~4He比值),揭示了热点型地幔热液对西太平洋海洋环境的局部贡献。圈层结壳的各结壳层之间的R值差异明显,各结壳层之间的尺值的变化趋势是"较高→最高→较高",结壳中层具有高达15.60R_a的R值,明显有深部地幔流体的加入,这进一步表明滋养结壳生长的热液环境本质上是源于地幔柱型的热点热液。玄武质基岩具有较低的R值,说明该类基岩在形成时严重混染有地壳物质,也说明结壳的物源并非来自玄武质基岩。结壳的~(40)Ar/~(36)Ar比值接近于饱和空气的海水值,也表明结壳的成矿流体与周围海水发生了充分的交换。     

济阳坳陷CO2气藏同位素地球化学特征及成因

济阳坳陷CO2气藏主要发育在高青-平南深断裂中南段和阳信次级凹陷西北缘及商店火山岩穹隆构造内.气藏中CO2气体浓度为69%～97%,δ13CCO2值为-5.67‰～-3.35‰,CH4/3He值为(1.01～5.65)×108,3He/4He值为(2.80～4.49)×10-6,即R/Ra为2.00～3.21,40Ar/36Ar值为317～1791,CO2/3He值为(0.25～2.61)×109.以上地球化学数据表明,济阳坳陷气藏中CO2主要来源于地幔,且幔源CO2在成藏过程中有损失,或者有壳源CO2的加入,特别是部分碳酸盐岩变质成因CO2的加入.在对CO2气来源定性分析的基础上,还需要在各来源的定量区分和CO2气藏的成藏及其与岩浆活动的时空匹配关系等方面作进一步的研究.     

Importance of mantle derived fluids during granite associated hydrothermal circulation: He and Ar isotopes of ore minerals from Panasqueira

Helium trapped in arsenopyrite and wolframite from the Panasqueira hydrothermal deposit in central Portugal is overwhelmingly—≈ 75%—derived from the mantle. This is surprising as the W-Cu(Ag)-Sn vein deposits are spatially and temporally associated with an S-type granite. It is difficult to reconcile ³He/⁴He ratios > 5Ra (where Ra is the atmospheric ³He/⁴He ratio) with a granite produced by crustal anatexis, therefore it seems likely that mantle derived fluids unrelated to the granite were the source of the magmatic component in the ore fluids.The mantle appears to transport ³He and heat to the surface in relatively constant proportions (³He/Q = 0.1-1 x10⁻¹² cm³ STP J⁻¹). However, the ³He/heat ratios in the Panasqueira fluids (1-10 x10⁻¹² cm³ STP J⁻¹, calculated using the ³He/³⁶Ar ratio) are considerably higher. Therefore, it does not seem likely that gradual cooling of the pluton supplied heat to the hydrothermal system (as this would result in low ³He/Q ratios). Therefore, both He and heat in this collision related, granite-associated hydrothermal deposit were supplied from the mantle.     

热液成矿多元论

过去一提起热液矿床,很自然地想到是指岩浆期后的产物。成矿物质来自深部岩浆源,出露、不出露的岩体或假想隐伏存在的岩体就是成矿母岩。即岩浆冷凝过程中分馏出气体和含水溶液,成矿物质从热液中沉淀出来而成矿。     

云南金顶和白秧坪矿床He,Ar同位素组成及其意义

对金顸铅锌矿床和白秧坪Cu-Co-Ag矿床成矿阶段形成的热液矿物中原生流体包裹体的He，Ar同位素研究结果表明：金顸铅锌矿床的成矿流体的。He／^4He值为0．19～1．02Ra，^40Ar／^36Ar值为274～305，白秧坪Cu-Co-Ag矿床0．71～4．60Ra，^40Ar／^36Ar值为290～334，表明成矿流体中可能含有地幔He。这些新资料的获得为研究该区成矿作用和深部的关系提供了同位素地球化学依据。     

现代海底热水活动的系统性研究及其科学意义

现代海底热水活动是当前地球系统科学研究的一个重要组成部分,它是研究海底地质作用体系中的一个关键环节。海底的构造作用、岩浆活动等因素制约了热水循环的发育和活动规律,而热水活动又直接或间接地产生了一些地质效应,如海底的热水喷流成岩成矿效应,此外它还与海底的热能输导与转化、海洋化学组分特征、海洋生命和生命起源等现象有着密切的成因联系。开展现代海底热水活动的系统性研究,应注重将热水循环的内部动力学机制和热水活动所引发的外部环境效应相结合,为此我们把它初步展开为：热水循环的空间组构研究、热量输导作用研究、热水流体的化学成分研究、热水活动与极端生命的关系研究以及热水活动的生命周期研究等5个方面,分别解析其内部特征以及引发的环境效应。最后初步探讨了开展海底热水活动的系统性研究的科学意义。     

现代海底热水活动的系统性研究及其科学意义

现代海底热水活动是当前地球系统科学研究的一个重要组成部分，它是研究海底地质作用体系中的一个关键环节。海底的构造作用、岩浆活动等因素制约了热水循环的发育和活动规律，而热水活动又直接或间接地产生了一些地质效应，如海底的热水喷流成岩成矿效应，此外它还与海底的热能输导与转化、海洋化学组分特征、海洋生命和生命起源等现象有着密切的成因联系。开展现代海底热水活动的系统性研究，应注重将热水循环的内部动力学机制和热水活动所引发的外部环境效应相结合，为此我们把它初步展开为：热水循环的空间组构研究、热量输导作用研究、热水流体的化学成分研究、热水活动与极端生命的关系研究以及热水活动的生命周期研究等 5个方面，分别解析其内部特征以及引发的环境效应。最后初步探讨了开展海底热水活动的系统性研究的科学意义。     

广东三水盆地天然气非烃组分同位素地球化学

根据广东省三水盆地天然气中氦、氩、二氧化碳和氮等非烃组分的稳定同位素地球化学特征,探讨了该区天然气的来源以及大地热流。测得天然气中3He/4He（R）值为（1.60-6.36）×10-6,比大气的3Ne/4He（Ra）值(1.4×10-6)大:氩的稳定同位素组成(40Ar/36Ar=450-841)较大气氩富40Ar;二氧化碳的δ13C（PDB）值在-20-2‰的范围内,δ13N（Air）值在-57-+95‰之间:根据（?）He,4He值求得研究区的大地热流值（Q）为72-82mWm-2。大地热流和非烃组分同位素组成的高值以及研究区特别发育的火山岩等地质资料表明三水盆地有较强的地球深部流体（物质的和热的）向上溢出。一些油气藏中相当一部分氦、氩和氮来自地幔,各种天然气中均混有地壳来源的非烃气体。贫13C的二氧化碳气主要为地层中有机质分解的产物;富13C的二氧化碳则主要来自岩石化学反应的产物,并混有深部来源的二氧化碳。相当一部分大地热流源于上地幔。     

Mantle heat drives hydrothermal fluids responsible for carbonate-hosted base metal deposits: evidence from 3He/4He of ore fluids in the Irish Pb-Zn ore district

There is little consensus on whether carbonate-hosted base metal deposits, such as the world-class Irish Zn + Pb ore field, formed in collisional or extensional tectonic settings. Helium isotopes have been analysed in ore fluids trapped in sulphides samples from the major base metal deposits of the Irish Zn-Pb ore field in order to quantify the involvement of mantle-derived volatiles that require melting to be realised, as well as test prevailing models for the genesis of the ore fields. ³He/⁴He ratios range up to 0.2 R _a, indicating that a small but clear mantle helium contribution is present in the mineralising fluids trapped in galena and marcasite. Sulphides from ore deposits with the highest fluid inclusion temperatures (~200 °C) also have the highest ³He/⁴He (>0.15 R _a). Similar ³He/⁴He are recorded in fluids from modern continental regions that are undergoing active extension. By analogy, we consider that the hydrothermal fluids responsible for the carbonate-hosted Irish base metal mineralization circulated in thinned continental crust undergoing extension and demonstrate that enhanced mantle heat flow is ultimately responsible for driving fluid convection.     

安徽铜陵新桥铜-金矿床的He、Ar同位素组成及其意义

对安徽铜陵新桥铜 金矿床层状矿体和块状矿体的黄铁矿进行了流体包裹体的He、Ar同位素研究。结果表明,成矿流体的N(40Ar)/N(36Ar)≈238～293,N(3He)/N(4He)≈1 03～1 23Ra,与大气饱和水(包括大气降水和海水)的特征值N(3He)/N(4He)=1Ra,N(40Ar)/N(36Ar)=295 5非常接近,表明成矿流体含大气降水和海水,这与野外地质特征也相符合,反映了成矿流体来自海底喷流(热水)沉积作用过程,这一认识为该区铜 金矿床可能的海底热液喷流成因提供了新的证据。     

Helium and carbon gas geochemistry of pore fluids from the sediment-rich hydrothermal system in Escanaba Trough

Ocean Drilling Program (ODP) Leg 169, which was conducted in 1996 provided an opportunity to study the gas geochemistry in the deeper part of the sediment-rich hydrothermal system in Escanaba Trough. Gas void samples obtained from the core liner were analyzed and their results were compared with analytical data of vent fluid samples collected by a submersible dive program in 1988. The gas geochemistry of the pore fluids consisted mostly of a hydrothermal component and was basically the same as that of the vent fluids. The He isotope ratios (R/R_A=5.6–6.6) indicated a significant mantle He contribution and the C isotopic compositions of the hydrocarbons [δ¹³C(CH₄)=−43‰, δ¹³C(C₂H₆)=−20‰] were characterized as a thermogenic origin caused by hydrothermal activity. On the other hand, the pore fluids in sedimentary layers away from the hydrothermal fields showed profiles which reflected lateral migration of the hydrothermal hydrocarbons and abundant biogenic CH₄. Helium and C isotope systematics were shown to represent a hydrothermal component and useful as indicators for their distribution beneath the seafloor. Similarities in He and hydrocarbon signatures to that of the Escanaba Trough hydrothermal system were found in some terrestrial natural gases, which suggested that seafloor hydrothermal activity in sediment-rich environments would be one of the possible petroleum hydrocarbon generation scenarios in unconventional geological settings.     

江西相山铀矿田深部多金属矿化成矿流体来源:流体包裹体He-Ar同位素证据

江西相山铀矿田西部地区实施的铀矿科学深钻3号孔在深部–700 m发现大量铅锌银多金属矿化脉,垂向上呈"上铀下多金属"的分布特征。本文对深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿、方铅矿进行了流体包裹体He和Ar同位素组成测定,结果表明,相山深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿和方铅矿具有较一致的He、Ar同位素组成,矿物内流体包裹体的~3He含量范围为4.55×10^–14～1560×10^–14 cm^3·STP/g,~4He含量范围为1.05×10^–7～525×10^–7 cm^3·STP/g,~3 He/~4He为2.98×10^–7～4.96×10^–7,即0.21～0.35 Ra,介于地壳(0.01～0.05 Ra)和饱和大气水(1 Ra)之间,明显低于地幔的~3 He/~4He值(6～9 Ra),⁴⁰Ar浓度为0.969×10^–7～157×10^–7 cm^3·STP/g,⁴⁰Ar/³⁶Ar值为303.7～573.9,略高于饱和大气水的Ar同位素组成,结合矿石和蚀变岩石中Li元素富集特征,本文认为相山西部地区深部多金属成矿流体以地壳流体和大气降水为主,成矿流体富Li元素是He同位素明显高于地壳的原因,可能存在少量幔源流体的加入。另外,通过对比前人研究的该地区铀矿化矿石中黄铁矿He-Ar同位素组成,并结合前人对该地区幔源组分明显参与铀成矿的认识,本文认为多金属矿化和铀矿化成矿流体可能并非同一来源。