同位素地质分析技术与应用研究新进展——代序

2012年4月20—23日,由中国地质学会同位素地质专业委员会发起筹办,国土资源部同位素地质重点实验室、国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室联合承办的"同位素地质新技术新方法与应用学术讨     

氯同位素地质应用研究

抓有两个稳定同位素35Cl和37Cl，在自然界中的丰度分别为24.23％和75.77%。自然界中氯同位素的组成变化很小，氯同位素组成的表示方法一般用δ37C1值表示：37C1=[(37Cl/35C1)sample-1 (37Cl/35C1)Std]×1000 δ37C1在自然界的变化范围约为15‰(-8.0‰~+7.5‰)。由于海水中的氯同位素组成非常均一，Kaufman等（1984)调查发现世界大洋海水中氯同位素组成相同，因此建议采用标准海水（SMOC）作为氯同位素标准。氯同位素的分析方法主要包括气体同位素质谱法和热电离质谱法，目前的分析精度可达0.2‰。 对于大部分同位素而言，由扩散引起的同位素分馏主要与化学和生物过程有关。研究表明沉积物间隙水中造成氯同位素分馏的原因主要3个：①矿物在海水中沉淀的过程中优先富集37C1(Magenheim等，1994,1995);②扩散过程,35C1的扩散速度高于37C1(Desaulnier等，1986;Eggenkomip等，1994);③沉积物的离子隔膜过滤作用，当流体通过粘土矿物时，由于沉积物表层负电荷的排斥,35Cl受到的排斥作用大于37Cl，因此流体中会富集37C1，此机制被Campbell(1985）通过实验得到了证实。 氯是上地壳流体中主要的阴离子，在矿物岩石和矿床的形成过程中起着重要的作用，因此研究自然界中抓的分布和运移对于地球科学各个研究领域而言有着重要的意义。目前已对大气圈、水圈和岩石圈的氯同位素组成进行过分析，大气气溶液中δ37C1的变化范围为+0.42‰-2.53‰；河水中的δ37C1较高为+0.74‰-+2.85‰,盐湖卤水δ37C1则相对较低，为-2.06‰~+1.01‰，地下水中δ37C1变化范围较小为-0.50‰~+0.69‰；俯冲间隙水氯同位素组成最低，变化范围为-7.5‰~-2.2‰；新鲜的洋中脊玄武岩（ MORB）玻璃体中δ37C1的变化范围为+3.0‰~+7.2‰，去气地幔中δ37C1值为+4.7%；而富集地幔中δ37C1落在0.4‰~3.4‰之间；麻粒岩δ37C1的变化范围很小，其中大部分的岩石和矿物δ37C1都集中在-0.3‰~+0.11‰之间，平均值为-0.15‰，而角闪石和黑云母δ37C1分别为-1.12‰和+0.79‰;岩盐中δ37C1的变化范围为-0.6‰~+1.2‰。 氯同位素地球化学的研究工作在总体上仍处于起步阶段，但该方法在地球科学各个领域已经显示了极好的应用前景。氯同位素组成可以用于示踪板块俯冲和壳幔物质循环过程、热液成矿过程中成矿流体的起源和演化以及盐湖和岩石中卤水的起源和演化。     

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。     

硼同位素及其地质应用研究

硼的两个稳定同位素（10B 和11B）相对质量差较大,因此,硼同位 素分馏较显著。由于分析测量技术方面的改进和创新, 硼同位素地球化学近年来有了长足 的发展。业已查明,自然界中δ11B值变化为 －37‰～+58‰。其中,较负的 δ11B值见于非海相蒸发硼酸盐矿物和某些电气石,而较正的δ11B值见 于某些盐湖卤水和蒸发海水。现代大洋水的δ11B值十分恒定 (+39,5‰)。原始 地幔的δ11B值估测为－10‰±2‰。陨石的δ11B值很不均一,变化 可达90‰。而月岩的δ11B值变化较小（－6‰～+4‰）。由于硼同位素存在大的 分馏和不同地质体中截然不同的δ11B值,硼同位素地质应用范围十分广泛。目 前,硼同位素在研究星云形成过程和宇宙事件,壳-幔演化和板块俯冲作用过程,判别沉积 环境,研究矿床成因,示踪古海洋和古气候条件,和判断环境污染源区等方面的研究中成效显著。     

高精度Lu—Hf同位素测定的新技术与新方法

综述了Ｌｕ－Ｈｆ同位素体系的基本地质地球化学特征,对比了Ｌｕ－Ｈｆ同位素现有的分析方法,并介绍了包括化学流程在内的应用多接收器双耦合等离子体质谱仪（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）进行高精度和高准确度,Ｌｕ－Ｈｆ同位素分析的原理和测试过程,列举了部分最新地质应用成果。     

"喀斯特断陷盆地关键带与生态地质"专辑特邀主编寄语

自第三纪以来,康滇地块的地壳运动十分活跃,形成了喀斯特断陷盆地.由于该区"盆-山"地形变化剧烈,山地气候反差大;而西南季风的控制,使得该地区旱季是雨季的2倍,水资源的时空分配不均,土壤流/漏失严重,植被立地条件差,以至于石漠化问题缓解不明显.2016—2020年,在该区实施了国家重点研发计划典型脆弱生态修复与保护专项项目"喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范",为我们了解喀斯特断陷盆地关键带与生态地质特征、总结已实施石漠化综合治理工程成果提供了条件.在《地球学报》编辑部的大力支持下,从4个方面"水资源、水土流失、生态地质、生态服务",15篇文章构成"喀斯特断陷盆地关键带与生态地质"专辑,专辑并没有包括专项项目的全部内容,但对深入了解喀斯特断陷盆地的地质、气候、水文、生态和生态服务功能提供重要的参考价值.     

硅同位素测量方法及其地质应用

建立了硅同位素测量方法,获得了比前人更高的测量精度。分析了52个地质样品,探讨了硅同位素地质应用的前景。     

Re-Os同位素体系及其地质应用

Re-Os同位素体系是近年来地球化学研究的热点,也是发展较快的同位素地球化学方法,被广泛应用于同位素地质年代学、矿床成因、陨石定年、岩浆成因以及壳-幔演化、大陆岩石圈地幔定年等领域,尤其在地幔地球化学动力学等前缘领域,Re-Os同位素体系成为一种新的强有力的研究工具.     

构造-岩浆-沉积-成矿耦合作用——“云南省新一轮找矿行动及基础地质研究新进展”专辑特邀主编寄语

2023—2024年, 随着全国及云南省新一轮找矿行动计划全面启动, 作为矿产资源大省, 云南有责任、有能力在保障国家资源能源安全中展现更大作为和担当。云南省具有战略性矿产资源禀赋优势, 在统筹部署优势特色的31种矿产地质找矿工作中, 有望培育形成战略性矿产资源产业集群并进一步做好传统优势矿产产业基地。然而, 云南仍有几个重要的构造-成矿事件及找矿重点问题值得关注。例如, 云南西部三江及扬子板块西缘地区受三江特提斯构造域演化影响, 形成加里东期、印支期、燕山期和喜山期多期沉积-构造-岩浆-成矿复合叠加事件; 东部扬子板块在哥伦比亚超大陆、罗迪尼亚超大陆聚合-裂解过程中, 形成一系列构造-岩浆-沉积-成矿事件; 东南部华南褶皱带受特提斯与太平洋板块构造域叠加影响, 形成加里东期、印支期、燕山期多期多层位复合叠加成矿事件等。鉴此, 为主动服务于云南省新一轮找矿突破战略行动, 在《地球学报》编辑部的大力支持下, 我们联合云南省各个地质单位在2024年第4期刊发14篇文章, 作为“云南省新一轮找矿行动及基础地质研究新进展”专辑。专辑涵盖了基础地质、地质找矿、区域成矿规律和成矿模型等多个研究方向, 旨在为云南省新一轮找矿突破战略行动中找矿工作选区和部署提供科技支撑, 促进云南省多个战略矿床产业基地建设、勘查开发和增储上产。     

硅同位素动力学分馏的实验研究及地质应用

由于硅在自然界中没有化学阶态变化，主要呈硅氧四面体形式存在，因此硅同位素的热力学分馏很小，由此产生的硅同位素变化不大。溶液中ＳｉＯ２沉淀过程的同位素动力学分馏是引起自然界硅同位素明显变化的主要原因。本文实验测定了溶液中ＳｉＯ２沉淀过程的硅同位素动力学分馏系数α，并结合所测定的硅同位素动力学分馏系数对现代海底黑烟囱、太古代条带状磁铁石英岩、风化成因粘土矿物的δ＾３０Ｓｉ值明显偏低；浅海碳酸盐台地中硅     

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。     

"战略性矿产研究"专辑特邀主编寄语

近一个时期以来,国际地缘政治形势不断恶化,美国、欧盟、日本等经济体愈发重视矿产资源安全,陆续出台战略性矿产政策."十三五"期间,我国及时出台了战略性矿产政策,对保障国家资源稳定供应起到了重要作用.2020年是"十四五"矿产资源规划的编制年,战略性矿产是国家资源规划的核心,为了更好的支撑规划的编制,有关单位开展了深入研究,取得了一批重要成果.我们组织了长期从事战略性矿产研究工作的二十余家单位的60名专家,编写了22篇有关战略性矿产的文章,组成"战略性矿产研究"专辑.专辑包括综合篇、清洁能源篇、战略性大宗金属篇、战略性关键金属篇和战略性非金属篇5个部分,本文将对收录本专辑的文章做一简要介绍,对深入开展矿产资源相关研究工作以及国家矿产资源战略、规划、政策的制定具有一定参考价值.     

“深部综合信息矿产资源预测评价”专辑特邀主编寄语

深部综合信息矿产资源预测评价研究是地球系统科学研究中最具有交叉学科性质的领域。随着地表矿、浅部矿、易识别矿的日益减少,地质找矿工作逐步向第二深度空间发展。深部矿产资源三维预测已成为当前成矿预测研究的重点领域,地质学家们经过长期的持续研究,在该领域取得了一系列重大成果与重要认识。《地球学报》集中在2020年第2期刊发15篇文章作为“深部综合信息矿产资源预测评价”专辑,专辑涵盖了三个方向的研究成果:(1)矿产资源三维预测;(2)地质调查与研究;(3)地质、地化数据处理方法等。这些工作主要涉及矿产资源预测评价的两个方面,即预测方法和成矿规律,具体包括深部构造三维重建技术方法、同位素定年及示踪在成矿规律研究中的应用以及地球化学异常信息机器学习提取方法等方面的内容。本文将简要介绍收入本专辑论文的研究工作,对深入研究和认识深部综合信息矿产资源预测评价提供一定参考价值。     

微区原位普通铅同位素分析技术及其地质应用进展

应用激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)和二次离子质谱(SIMS)等分析技术进行微区原位普通Pb同位素分析是微区地球化学研究的重要内容之一.综述了矿物、熔体包裹体和沉积结核的微区原位普通Pb同位素分析技术及其地质应用的新进展.这些研究资料表明该分析技术在岩浆岩成因、沉积物物源示踪、地幔地球化学、古海洋学以及矿床学等的研究中提供了常规的全岩Pb同位素分析方法难以获得的重要信息,充分展示了该分析技术在地球科学研究中的应用前景.     

矿床成矿系列与成矿预测研究新进展——“《中国矿产地质志》‘成矿系列与找矿方向’”专辑特邀主编寄语

《中国矿产地质志》系列志书由全国600多家单位、4000多名地质工作者, 历时十多年编纂而成, 计划出版200多套志书、150余套附图, 全面记录我国180余种矿产、7万余处矿产地的矿产勘查成果和成矿规律, 实现我国已发现矿种、矿产地和国域面积的三个全覆盖。该志书填补了历史空白, 具有划时代的里程碑意义。该套志书是在“矿床的成矿系列”(简称“成矿系列”)理论思想指导下开展研编的, 厘定了地球系统演化各个时空域中矿种全覆盖的矿床成矿系列, 构建了全国94个成矿带和31个省区市的区域成矿谱系, 在此基础上构建了时间域、空间域及成矿作用紧密结合的成矿体系, 并进一步应用成矿系列的“全位成矿、缺位找矿”的预测思维开展了全矿种的成矿预测。在《地球学报》编辑部的大力支持下, 主动服务于新一轮找矿突破战略行动, 我们从全国、省域、成矿区带等不同尺度, 选取12篇论文, 组成“《中国矿产地质志》‘成矿系列与找矿方向’”专辑, 对铁、金、稀有、稀土、稀散、磷等战略性矿产等进行了系统总结和分析, 旨在为新一轮找矿突破战略行动中找矿工作选区和部署提供科技支撑, 促进国内重要矿产资源的勘查开发, 增储上产。     

“地质分析”国际会议及“国际地质分析者协会”简介

1　“地质分析”国际会议“地质分析”(Ｇｅｏａｎａｌｙｓｉｓ)国际会议是“地质与环境材料分析国际会议”(ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎｔｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭａｔｅｒｉａｌｓ)的简称。它是 2 0世记 90年代以来国际上一个定期召开的以地质与环境材料分析为主的专业会议。至今已召开过四届。第一届[1 ] “Ｇｅｏａｎａｌｙｓｉｓ 90”于 1 990年 6月 3～7日在加拿大安大略省的Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ召开。会议由加拿大光谱协会发起 ,加拿大地质调查所 (Ｇ…     

“绝对年龄”还是“同位素地质年龄”

科学发展史表明,科学的发展与哲学息息相关。没有正确的哲学思想指导,科学工作就会陷入迷途。同时,科学领域中资产阶级世界观和传统势力根深蒂固、盘根错节的影响又为资产阶级复辟提供了土壤。所以,科技领域历来是资产阶级和无产阶级激烈斗争的场所。因此,用马克思主义占领自然科学阵地,不断地批判唯心主义和形而上学,是巩固     

地下空间资源协同化评价探索——“复杂地质条件地下空间资源识别与评价”专辑特邀主编寄语

地下空间资源分布广泛, 是重要的国土空间资源。复杂地质条件下地下空间资源开发利用涉及“水、土、岩、气”等方面内容, 是资源开发面临的主要问题。科学合理的探测识别与评价是地下空间资源开发利用的重点研究方向, 对地下空间资源的可持续利用具有重要意义。在《地球学报》编辑部的大力支持下, 本次专辑由复杂地质条件下地下空间资源的探测、识别、评价等相关方面内容构成, 包括城市地下空间资源、地下水资源、地热资源等。该方面的研究成果可为地下空间相关资源的识别与保护研究提供重要的参考价值。