稀有气体在深部地质研究中的意义

幔源物质中的稀有气体蕴藏着丰富的地球深部过程信息。它们可对地幔结构、地幔脱气历史、大陆地幔不均一性、幔源岩浆演化和CO2天然气成因等研究提供独特的示踪作用。结合中国东部地幔捕虏体的资料,综述了稀有气体在这些方面的研究进展。研究表明,MORB源和OIB源玄武岩稀有气体组成差异强烈支持地幔双层结构的存在,地幔脱气过程主要受溶解度控制脱气模式(SCD)控制;同时,中国东部地幔存在不均一性可以在稀有气体方面得到印证;郯庐断裂可能为东部幔源无机CO2的脱出提供了良好的通道。     

辽宁宽甸新生代火山岩和地幔包体的稀有气体同位素组成及其演化意义

通过对宽甸新生代碱性玄武岩、地幔包体及辉石巨晶的稀有气体同位素组成的分析，认为不同岩性稀有气体含量的差异反映了岩浆作用过程中轻、重稀有气体的分馏特性，较轻的稀有气体(He、Ne)比较重的稀有气体(Kr、xe)具有更高的活动性和不相容性；该地区上地幔源区具有典型的MORB型源区特征，以辉石巨晶为代表；地幔包体的^3He／^4He值较低，可能是地幔流体交代作用造成的；大陆碱性玄武岩具有与大洋玄武岩截然不同的He同位素组成，反映了大陆区地幔岩浆上升过程中受到了陆壳物质混染。地幔源区^40Ar／^36Ar值为350左右，二辉橄榄岩和碱性火山岩的^40Ar／^36Ar值比大气略高，可能有大气组分的混合。部分样品中有^21Ne、^22Ne、^129Xe、^134Xe和^136Xe相对于大气的过剩现象，是核成因造成的。     

辽宁宽甸新生代火山岩和地幔包体He-Ar同位素组成

宽甸新生代碱性玄武岩、地幔包体及辉石巨晶的稀有气体同位素组成和流体含量分析表明，不同岩性稀有气体含量的差异反映了岩浆作用过程中轻、重稀有气体的分馏特性，较轻的稀有气体(He、Ne)比较重的稀有气体(Kr、Xe)具有更高的活动性和不相容性；该地区上地幔源区具有典型的MORB型源区特征，以辉石巨晶为代表；地幔包体的3^He／^4He值较低，可能与地幔上隆过程中富集地幔流体的交代作用或地幔塑性变形作用丢失了部分原始He有关；大陆碱性玄武岩具有与大洋玄武岩截然不同的He同位素组成，反映了大陆区地幔岩浆上升过程中受到了陆壳物质混染。地幔源区^40Ar／^36Ar值为350左右，二辉橄榄岩和碱性火山岩的^40Ar／^36Ar值比大气略高，可能有大气组分的混入。部分样品中有^21Ne、^22Ne、^129Xe、^134Xe和^136Xe相对于大气的过剩现象。     

东海地球动力学环境与过程的同位素证据及盆地动力学模式

在东海地球动力学环境与过程研究现状分析基础上,讨论了采自盆地东西部油气钻井玄武岩样品的岩石化学、微量元素和同位素测试分析的成果,阐述了玄武岩岩石结构与岩石成分特征,计算岩浆起源深度与岩浆起源温度。通过岩浆源区地幔性质与深部过程分析,指出Sm-Nd、Pb-Pb、Nd-Pb同位素体系反映的深部地幔流体具有古生代向新生代转型的双重特征,与古生代地幔岩浆来源具有较明显亲和性,其中既有古老地幔物质存在,又有新生地幔物质参与,表明研究区地壳深部流体活动十分频繁。结合海洋一期"863"双船折射大剖面有关地质-地球物理解释成果的综合分析认识,提出了盆地地球动力学成因模式。     

碳酸岩与铂族元素地球化学

碳酸岩（carbonatite）被视为一种研究大陆地幔地球化学的“探针岩石”,通过对这类岩石的研究,在探讨地幔组成与演化、地幔交代作用与不均一性以及岩浆形成的动力学背景、岩浆来源及演化和有关矿产的成矿作用等方面,具有重要的理论意义和实际价值。铂族元素（Platinum—group elements,简称PGE）在研究核-幔分异、地幔组成与演化以及幔源岩石（主要为基性-超基性岩）形成的大地构造背景、岩浆起源及演化,以及探讨K／T界线与陨石撞击事件等方面具有重要意义。本文在概述国内外碳酸岩和PGE地球化学研究现状的基础上,结合地质事实和地球化学研究成果,认为碳酸岩熔体具有一定携带PGE的能力,可利用PGE地球化学来探讨碳酸岩的源区特征和岩浆形成与演化过程;同时指出,碳酸岩PGE地球化学研究过程中还存在许多悬而未决的科学问题。     

地幔流体的前缘研究

地幔流体是与地幔环境处于平衡的气体和挥发分。其主要化学组分为碳、氢、氧、氮、硫（ＣＨＯＮＳ）。它以富于地球内部原始组分为特征，但也包含部分再循环组分。地幔挥发分在弱还原条件下主要为ＣＯ２－Ｈ２Ｏ，强还原环境则以ＣＨ４－Ｈ２Ｏ－Ｈ２为主。地幔流体地球化学的重要性质为：（１）易溶于硅酸盐熔体；（２）净化作用；（３）再沉淀作用。近年来，有关地幔流体中稀有气体和挥发分的起源、分布及同位素组成等前缘领域的研究已取得重要进展。当前拟优先探索的问题包括气体裂化与金刚石成因，非生物成因地幔烃，地幔流体与成矿作用，以及地幔挥发分注入与地壳重熔等。     

天池火山千年大喷发的岩浆混合作用与喷发机制初步探讨

根据岩浆演化和地球物理深部探测，天池火山之下存在地壳和地幔双层岩浆房。地幔玄武质岩浆向地壳岩浆房的补给，保持了天池火山逾百万年持续不断的喷发活动。本文从天池火山千年大喷发浮岩中的玄武质粗安岩一粗安岩角砾和条带状岩浆的岩相学、矿物学和岩石化学研究，提出地幔的粗面玄武质岩浆向地壳岩浆房的注入，触发千年大喷发，初步探讨了天池火山千年大喷发的岩浆混合作用与喷发机制。     

内蒙古阿巴嘎旗地区新生代玄武岩基本特征及成因

内蒙古阿巴嘎旗及其以北地区新生代玄武岩是更新世中心式火山活动产生的大陆溢流玄武岩,该区玄武岩以高碱、富钛、贫铝为特征,属于钠质碱性玄武岩系列.源区是软流圈上地幔,玄武岩是部分熔融和分离结晶两种作用的结果.地幔橄榄岩部分熔融产生玄武质岩浆,部分原始地幔岩浆未经变异沿构造通道直接喷出地表形成碧玄岩、碱性橄榄玄武岩;部分原始地幔岩浆在上升过程中因停顿,原始地幔岩浆发生橄榄石分离结晶作用,部分橄榄石从岩浆中析出,最终岩浆喷出地表形成橄榄拉斑玄武岩.研究该区新生代玄武岩基本特征,探讨岩浆起源和岩石产生的构造环境对认识该区岩石圈地幔和软流圈性质具有重要意义.     

深部流体及其与成矿成藏关系研究现状

深部流体(地幔流体)及其成岩成矿作用的研究是当今地质科学研究的前沿领域，最近几年这方面的研究进展较快。文章比较详细地讨论了地幔流体的组成、地幔流体中碳氧、氢氧和稀有气体同位素特征、地幔流体类型和运移形式，以及地幔流体活动的构造背景，并对地幔流体与金属矿床、油气田盆地等成矿成藏作用关系的研究现状进行了介绍。     

四川牦牛坪轻稀土矿床地幔流体特征——铅锶钕和氦氩同位素及稀土元素证据

四川牦牛坪稀土矿床是中国第二大轻稀土矿床。笔者对该矿床进行了较系统的Pb—Sr—Nd同位素、稀有气体同位素地球化学以及稀土元素地球化学研究。稀土元素地球化学特征研究显示,矿区萤石、方解石、氟碳铈矿稀土元素分布模式与区内英碱正长岩相似,表明牦牛坪稀土矿床成矿与英碱正长岩岩浆活动有关以及石英包裹体流体REE曲线平直,Eu与Ce无明显异常,曲线规律性较强,可以认为牦牛坪轻稀土矿床成矿流体稀土元素是深源的。Pb—Sr—Nd同位素组成表明成矿物质来自富集地幔,具深源甚至幔源特征。稀有气体同位素地球化学研究也在一定程度上揭示了牦牛坪轻稀土矿化与地幔过程之间存在着成因关系。     

稀有气体同位素测试技术及其在矿床学研究中的应用

稀有气体包含He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn六种元素,由于其化学性质十分的稳定,一般不参与各种化学反应过程。其在地球不同圈层及地外物质中的丰度和同位素组成差别巨大,是地球科学研究的重要示踪剂。稀有气体同位素组成的测试方法主要有分阶段加热熔融、真空压碎、激光微区熔蚀等气体采集方式,获得的气体经多级纯化后在静态稀有气体同位素质谱中进行测试。在矿床学研究中,作为灵敏示踪剂的稀有气体同位素大多用于判别成矿物质、成矿流体的来源,特别是幔源物质的贡献大小及壳幔相互作用与成矿的关系,用于揭示矿床在成矿各阶段(期)中的物质和流体源区差异,用以追踪和揭示成矿流体的演化、反演成矿过程并在一定程度上指示成矿流体在成矿过程中的行为。稀有气体同位素为精细成矿作用研究、不同矿种成矿作用差异分析、探寻大规模成矿作用提供了重要的科研手段。     

地幔脱气作用和大气圈惰性气体形成与演化

惰性气体同位素地球化学是研究地幔脱气作用和地球大气形成与演化的有效工具。根据惰性气体提供的信息,地球大气圈中惰性气体主要由地幔脱气形成。地球有三个截然不同的惰性气体储集库：ＭＯＲＢ（洋中脊玄武岩）型地幔（大量脱了气的地幔）,Ｌｏｉｈｉ（夏威夷洛尹黑海山）型地幔（少量脱了气的地幔）,和大气圈＋海洋＋大陆地壳。为了探索这三个气体储集库之间的联系,国外学者已建立了三种地幔脱气模式：①整体脱气（ＢＤ）模式,②溶解度控制脱气（ＳＣＤ）模式,和③稳定态脱气（ＳＳＤ）模式。其中ＳＣＤ模式能较好地解释各储集库中惰性气体同位素体系特征。ＳＣＤ模式认为地幔中各种气体的脱出程度和脱出历史不完全相同,主要受气体在硅酸盐熔体中的溶解度所控制,因而认为地球大气中的各种气体的演化史也不完全相同。从地球形成时算起,大气中惰性气体主要形成和演化的平均时间分别为：１３０Ｘｅ为（２１±７）Ｍａ,３６Ａｒ为（５６±１９）Ｍａ,３Ｈｅ为（３１０±１２０）Ｍａ,４０Ａｒ为１５００Ｍａ,４Ｈｅ为８００Ｍａ。     

稀有气体同位素地球化学应用前景

稀有气体有4个源区,包括大气、地下水、地壳和地幔;其中地幔稀有气体又可分为上地幔和下地幔2个源区。不同源区的稀有气体在同位素组成上截然不同,因而可以利用稀有气体同位素进行有关地质和地球化学过程的示踪。稀有气体同位素组成不仅对查明成矿流体的性质和来源及矿床成因具有重要作用,而且还可以为正确理解大规模成矿作用的地球动力学背景和全面弄清大型一超大型矿集区的时空分布规律提供重要线索。     

Upwelling of Mantle-derived Material in Southeast China: Evidence from Noble Gas Isotopes

Shallow groundwater collected in Chaozhou,Huizhou,and Guangzhou allowed testing of concentrations and the isotope ratios of noble gases.Based on the calculated noble gas temperature(NGT)and the ratio of noble gas isotopes,the recharge temperature,recharge source,and residence time of groundwater can be calculated.In addition,the contribution of noble gas components from different sources to the sample components can be assessed.In the Huizhou area,according to the 1/Xe vs.Ne/Xe and NGT data,the shallow sandstone-confined water samples in the Shiba area and the unconfined water samples of the Huangshadong are in different temperature ranges,indicating that they have different recharge sources,both in time or space.The He components in the samples are calculated to obtain the content of radiogenic ⁴He in the crust and to simulate the groundwater ages.The noble gas isotope ratios show the addition of mantle components into the basalt aquifers and sandstone aquifers in Chaozhou and Huizhou.Except for atmospheric and crustal sources,there is a certain proportion of mantle-derived components in the shallow underground cold water in Huizhou and Chaozhou.The noble gases in the Chaozhou groundwater have an obvious mantle signature,allowing speculation that there is a deep fluid carrying mantle characteristics.This upwelling of mantle-derived material might be caused by the India-Eurasia collision or that between the Philippine Sea Plate and the Eurasian Plate.     

地幔流体组成

地幔流体是当今地球科学研究中的前沿领域之一 ,具有重要的研究价值。文中总结了地幔流体组成研究的手段、实验方法及近年来的进展 ,探讨了目前存在的问题 ,认为当前需进一步工作的领域有 :(1)确定适宜于地幔流体组成测定的实验方法 ,以便进行全球数据对比 ;(2 )开展不同类型地幔源区中地幔流体稀有气体同位素体系与PbSrNdHfOs同位素体系的对比性研究 ;(3)对不同构造单元中的地幔流体进行研究 ,建立不同端员地幔源区的地幔流体组成和稳定同位素制约因素 ;(4 )研究壳幔相互作用过程中的地幔流体 ,确定地幔流体中再循环地壳组分的鉴别标志 ;(5)在全球范围内探讨地质历史时期地幔流体的组成、性质、运移及演化规律 ;(6 )开展幔源H2 及烃类的研究 ,为非生物成因天然气理论及勘探提供依据。     

Noble gases in ultramafic xenoliths from San Carlos,Arizona

This work reports the results of noble gas (Ne, Ar, Kr, Xe) analyses of accidental mantle xenoliths from San Carlos, Arizona. Except for the addition of radiogenic ⁴⁰Ar and mass fractionation effects, the isotopic structures of these gases are indistinguishable from atmospheric composition. The absence of ¹²⁹Xe excesses in these rocks may reflect indirect mixing of atmospheric gases with the source region of the xenoliths. The dominant influence on the noble gas abundances in the San Carlos xenoliths appears to have been diffusive gas loss, which may have occurred in a mantle metamorphic event or during contact with the host basanite magma. Evidence is presented for the partitioning of significant amounts of the heavy noble gases into fluid inclusions in the xenolith minerals; the proportion of each gas in the inclusions increases with increasing atomic weight of the gas, possibly reflecting solubility effects. The noble gases are present in greater concentration in pyroxenes than in olivine, similar to the behavior of other incompatible elements.     

中国天然气中稀有气体丰度和同位素组成

中国天然气中稀有气体丰度和同位素组成徐胜（中国科学院兰州地质研究所，兰州７３００００）关键词中国天然气、稀有气体丰度和同位素、稀有气体来源稀有气体在地质作用过程中的丰度和同位素组成变化几乎不受复杂化学反应的影响，而主要取决于溶解、吸附、吸着和核反应等...     

地球岩石中稀有气体研究进展

简要回顾了90年代以前在地球岩石稀有气体研究领域取得的成果,总结了90年代以来该领域的最新成就,最后指出了存在的问题。     

Atmospheric and juvenile noble gases in the Skaergaard layered igneous intrusion

Gabbro and diorite from the Skaergaard layered igneous intrusion contain noble gases which are mixtures of atmospheric and juvenile components. Atmospheric noble gases predominate in samples that have undergone extensive oxygen isotope exchange with meteoric-hydrothermal water. The source of the atmospheric noble gas component is inferred to be the hydrothermal circulation system. A juvenile component with ${}^{40}\text{Ar}{}^{36}\text{Ar}\text{≥ 6100}$ and containing fission xenon is also present This component predominates in samples showing unaltered magmatic oxygen isotope compositions. Neon of atmospheric isotopic composition is associated with the juvenile radiogenic ⁴⁰Ar and fission xenon. The source of this second noble gas component may be either the crustal country rock or the upper mantle. If the neon is juvenile primordial neon from a mantle source region, terrestrial primordial ${}^{20}\text{Ne}{}^{22}\text{Ne}$ is the same as atmospheric to within 4%. However, subduction of atmospheric noble gases into the upper mantle may provide an alternate source of neon and other noble gases in the mantle.