西藏驱龙斑岩铜矿铜同位素研究

本文通过Cu的同位素组成示踪斑岩型铜矿床Cu的来源,探讨岩浆-热液过程中Cu同位素的分馏.选择驱龙矿区从早到晚的三期热液脉以及早期钾硅酸盐化蚀变同期的样品,挑选新鲜的黄铜矿,测定其Cu同位素组成.早期A脉:为不规则石英-钾长石脉、石英-硬石膏脉及黑云母脉,δ~(65)Cu的范围为-0.44‰～-0.09‰,集中在-0.44‰～-0.31‰,平均值-0.29‰;B脉,为石英+硬石膏+黄铜矿±辉钼矿±黄铁矿脉和绿帘石-石英脉,δ~(65)Cu的范围为-0.42‰～+0.14‰,集中在-0.25‰～-0.18‰,平均值-0.18‰;晚期D脉,为板状黄铜矿-黄铁矿及黄铁矿脉,δ~(65)Cu的范围为-0.27‰～+0.47‰,集中在-0.27‰～-0.05‰,平均值-0.02‰;早期钾硅酸盐蚀变带,δ~(65)Cu的范围为-0.47‰～-0. 1‰,平均值-0.29‰.矿区铜同位素组成基本同岩浆岩一致(Zhu et al.,2000,2002;Maréchal et al.,1999,2002),表明Cu主要来自斑岩岩浆.不同期次热液的Cu同位素具有明显的分馏,早期相对富集~(63)Cu,晚期相对亏损~(63)Cu,A脉与B脉的同位素组成的差异可能与岩浆-热液演化过程有关,D脉的同位素组成差异可能是大气降水大量混入的结果.     

第一性原理计算不同Mg摩尔浓度的碳酸盐的Mg、Ca同位素平衡分馏系数

<正>碳酸盐中的Mg、Ca同位素平衡分馏系数对利用Mg、Ca同位素来进行地球内部碳循环示踪具有重要意义。我们通过第一性原理计算,在简谐近似(Urey H.C.,1947)的情况下,得到了不同Mg摩尔浓度的碳酸盐与白云石之间的Mg、Ca同位素平衡分馏系数,此方法已在Mg同位素(Wu et al.,2015)和Si同位素(Huang et al.,2014)应用。我们的结果显示,碳酸盐中的Mg摩尔浓度无论是高     

蚀变洋壳的Cu-Zn同位素组成

<正>铜(Cu)和Zn(锌)属于第一过渡族金属元素,分别有2种(~(63)Cu、~(65)Cu)和5种(~(64)Zn、~(66)Zn、~(67)Zn、~(68)Zn、~(70)Zn)同位素。作为重要的成矿元素,Cu-Zn同位素能够被用于示踪流体演化路径和制约成矿金属的来源(e.g.,Mathur et al.,2009;Li et al.,2010)。此外,Cu同位素已被用于制约核幔相互作     

大庙斜长杂岩体及其铁矿的铁同位素初步研究

<正>近年来,Fe同位素体系的示踪研究越来越多地应用于高温岩浆过程中,同时Fe元素作为重要的成矿元素,在示踪高温成矿过程、岩浆作用等方面具有重要潜力。目前,对于以攀枝花钒钛磁铁矿为代表的一类赋存于层状侵入体的岩浆岩型铁矿床的成矿过程中Fe同位素分馏行为的研究表明,Fe同位素体系在示踪结晶分异、亚固相线再平衡以及不平衡过程等方面有重要的指示意义(Chen et al.,2014;Liu et al.,2014)。以大庙铁矿为代表的与元古宙斜长岩体有关的Fe-Ti-V-P矿床,是岩浆岩型     

东非裂谷Oldoinyo Lengai火山碳酸岩浆作用过程中的镁同位素分馏

<正>碳酸盐熔体具有极低的粘度和独特的元素配分型式,是引起地幔交代作用和化学组成不均一性的重要介质之一(Yaxley et al.,1991;Rudnick et al.,1993;Coltorti et al.,1999)。火成碳酸岩是碳酸盐熔体结晶的产物,其镁(Mg)同位素组成可以为碳酸岩浆作用过程中镁同位素的分馏行为和地幔的镁同位素组成特征提供重要制约。为此,我们系统研     

氯化物单矿物溶液蒸发过程的氯同位素分馏

<正>1实验目的根据海水的等温蒸发实验,氯元素基本上参与了石膏析出阶段以后的全部成盐过程,形成了石盐、钾石盐、光卤石和水氯镁石等主要的氯化物矿物(陈郁华,1983)。卤水的演化过程是氯元素地球化学在地表储库的关键过程(Eastoe et al.,1999;Eastoe et al.,2001;Eastoe et al.,2007)。弄清稳定氯同位素组成在卤水演化过程中的变     

Re-Os同位素体系在沥青及灰岩中的应用研究——以青海玉树地区东莫扎抓铅锌矿为例

Re-Os同位素体系作为富有机质地质样品定年和示踪的一种强有力工具,得到了国内外地质学家的广泛认可(Ravizza and Turekian,1989;Cohenet al.,1999;Jiang et al.,2007;Selby et al.,2005;Yang et al.,2004;Hannah et al.,2006)。黑色页岩等样品由于有机质含量较高,与有机质存在紧密联     

菱镁矿与Mg~(2+)溶液平衡分馏系数的理论计算

<正>研究碳酸盐矿物中的元素及同位素组成,对研究古气候古环境有着重要的意义,因此,学界内对于各种碳酸盐矿物的平衡分馏数据有着极大的需求。近年来,一系列的理论计算(Rustad et al.,2010;Schauble,2011;Pinilla et al.,2015等)及实验工作(Pearce et al.,2012;Li et al.,2012等)提供了Ca、Mg、Fe     

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。     

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。     

稳定氯同位素地球化学研究进展

地球卤素元素含量相对稀少,相对而言氯为最常见的卤素元素。氯是一种挥发性元素,具有强烈的亲水性。自然界氯两个稳定同位素³⁵Cl和³⁷Cl,其相对丰度分别为75.76%和24.24%。文章综述了氯在各个地质储库的特征、稳定氯同位素分馏的控制因素以及氯同位素的地质应用三大方面的研究进展。地球主要储库中蒸发岩、海水、岩浆岩、沉积物、变质岩、地幔的氯同位素组成分别为-0.5‰~+0.8‰、0.00±0.05‰、-1.12‰~+0.79‰、-3.0‰~+2.0‰、-3.6‰~0、-1.9‰~+7.2‰。地外(月球、火星及其他小行星4-Vesta)氯同位素组成变化范围分别为-4‰~+81.1‰、-5.6‰~+8.6‰、-3.8‰~+7.7‰。相对地球上氯同位素(δ³⁷Cl)的变化范围(-14‰~+16‰),月球和火星δ³⁷Cl的变化范围可达-5.6‰~+81‰,表明挥发分氯在地内和地外迁移循环过程中有显著不同同位素分馏主控机制。已经探明氯同位素分馏受控于物理过程(如扩散、离子过滤、沉淀溶解作用、火山作用)和化学作用(如水岩作用、变质作用,尤其是蛇纹石化作用)等。扩散作用、淋滤作用和火山作用富集重同位素,沉淀作用结晶盐δ³⁷Cl先减小后上升,而蛇纹石化过程中多种因素共同影响。与其他指标结合,氯同位素地球化学可用于有效指示钾盐矿床远景区,评估示踪地下水的来源和演化路径、示踪污染物源区和量化生物修复、探究矿化流体来源、指示行星演化岩浆海洋脱气等过程。     

西藏驱龙斑岩铜矿床铁同位素初步研究

随着同位素测试技术的进步及MC-ICP-MS的引入,地球化学工作者对铁同位素在自然界中的分布特征及分馏机制有了基本的认识(Zhu etal.,2002;Rouxel et al.,2003;Markl et al.,2006;李津等,2008)。为了进一步探讨铁同位素在热液体系中的地球化学行为,我们选取了驱龙矿区部分闪长质包体、侏罗纪地层、花岗闪长岩,     

双稀释剂测定钼同位素比值的方法研究

Mo有7个稳定同位素,分别是92 Mo、94 Mo、95 Mo、96 Mo、97 Mo、98 Mo和100 Mo。由于92 Mo与100Mo间的核质量差异(～8.00%)较大、自身有多个价态(+2、+3、+4、+5、+6)和易形成共价键的性质,Mo被认为是容易发生同位素质量分馏的元素(Anbar,2004;Anbar et al.,2007a)。研究表明,Mo同位素在指示沉积环境的氧化还原     

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。     

稳定氯同位素在水环境地球科学中的研究进展

氯元素广泛分布于地表水体和沉积物中,并在地表圈层之间进行迁移和转化等生物地球化学循环.氯元素有两种稳定同位素:35Cl和37Cl,其相对含量分别为35Cl=75.153%和37Cl=24.147%.氯离子在地表环境中通常没有价态变化,既不发生引起键能明显变化的氧化还原反应,也不明显参与生物作用,因此氯离子不会因元素迁移形态转变而改变同位素组成.但是,自然界中氯同位素37Cl和35Cl间存在较大的相对质量差,氯在蒸发结晶、离子扩散、渗透和对流混合等水体迁移过程中35Cl和37Cl的运移速度因其质量差而有所不同,致使氯同位素发生分馏[1].在蒸发沉积作用过程中,因37Cl相对35Cl有较大的键结合能,而优先进入固相(盐类沉积物)中.相对于其它轻稳定同位素(H、O、C)而言,稳定氯同位素的分馏并不明显,自然界中δ37Cl为-14‰～16‰,但大气圈、水圈和岩石圈的氯同位素组成大多集中在-2‰～2‰.近年来,氯同位素测定方法的改进大大提高了测试精度和准确度,使得氯同位素得以广泛应用于对蒸发盐、地下水体的演化、海水入侵、矿床形成过程中的成矿流体作用、氯代有机溶剂的分馏机理、人工合成与自然降解的有机物示踪等方面的研究[2～10].     

滇西北休瓦促晚白垩世高分异Ⅰ型花岗岩成因及其对藏东地区晚中生代构造演化的限定

在印度—欧亚板块碰撞之前,拉萨—羌塘板块之间的碰撞也是导致青藏高原隆升的重要原因,而且也是地球科学中一个热点课题(Sengor,1979,1987;Murphy et al.,1997;Wang et al.,2008;Zhang et al.,2012;Zhu et al.,2013)。然而,中特提斯洋何时关闭,以及拉萨—羌塘板块之间碰撞的延续时间仍然在持续的讨论中(Murphy et al.,1997;Zhu et al.,2013;Zhang et al.,2012,2014)。先前的研究主要集中在拉萨和羌塘板块内部,少有关注藏东地区的岩浆活动对青藏高原晚中生代演化的限定。Wang等(2014a)研究已发现藏东义敦岛弧晚白垩世(110~80 Ma)花岗岩的形成可能与拉萨—羌塘板块之间的碰撞有关,深入研究这些岩体的成因及区域热演化历史将有利于对藏东地区晚中生代构造演化作出进一步的限定。休瓦促晚白垩世的岩体位于义敦岛弧南段的中甸地区,主要由3个岩相组成:岩相1黑云母花岗斑岩、岩相2二长花岗岩和岩相3浅色碱性长石花岗岩,它们的成岩年龄为85.5~84.4 Ma。这3个岩相为准铝质到弱过铝质(A/CNK=0.96~1.07),具有较高的Si O2(70.0%~76.0%)、K2O+Na2O(7.5%~10.7%)、Ga/Al(2.5~4.7),及较低的CaO(0.39%~1.67%)、Mg O(0.01%~0.57%)和P2O5(0.01%~0.17%);相对富集LREEs、Rb、Th、U和Ta,相对亏损HREEs、Ba、Sr、P和Ti,并具有负的Eu异常(Eu/Eu*=0.24~0.59)。相比于经典的A型花岗岩,休瓦促晚白垩世花岗岩具有较高的Sr((10.1~256.0)×10-6,多数大于100×10-6)及较低的Fe O*/Mg O(1.2~9.9)和Zr+Nb+Ce+Y((248~483)×10-6,多数小于350×10-6),呈现出高分异I型花岗岩的特征。这3个岩相均具有相对较高的(87Sr/86Sr)i(0.707 5~0.709 8)值,负的εNd(t)(-8.0~-6.9)和εHf(t)(-7.6~-3.2)值,及古老的Nd和Hf模式年龄(1.7~1.3 Ga),指示它们具有相似的来源即来自于古老的中基性下地壳的部分熔融;此外,锆石的δ18O值具有较大的变化范围(5.9‰~8.4‰,部分小于6.5‰),且在岩体中广泛发育的镁铁质包体指示源区还有部分幔源物质的加入(Valley et al.,2005)。尽管休瓦促晚白垩世岩体相比于同地区同时代的具有埃达克质的热林、红山和铜厂沟岩体(Wang et al.,2014a),具有相对较高的Si O2和较低的Sr/Y比值,但这4个岩体具有相似的(87Sr/86Sr)i、εNd(t)、εHf(t)和δ18O值,指示着它们具有相同的来源。故休瓦促晚白垩世花岗岩成因模式可概括为,在拉萨—羌塘地块晚碰撞—碰撞后伸展背景下,伸展减压作用导致幔源熔体上涌,促使加厚下地壳物质发生部分熔融,形成的熔体与少量幔源物质混合,之后经历较强的结晶分异作用而形成。前人已在松潘—甘孜地块西缘、羌塘地块及义敦岛弧等藏东地区开展了大量的低温热年代学研究(Jolivet et al.,2001;Lai et al.,2007;Reid et al.,2005a;Wang and Wei,2013;Wilson and Fowler,2011;Xu and Kamp,2000;Zheng et al.,2006)。本文通过统计这些研究中三叠世花岗岩的磷灰石裂变径迹年龄发现,在藏东地区存在着一期约90Ma的地壳整体抬升事件。结合中甸地区在86~80 Ma发育有形成于晚碰撞—碰撞后伸展环境的花岗岩,指示着拉萨—羌塘板块的碰撞作用及藏东地区的地壳抬升时间可能要早于晚白垩世,并且拉萨—羌塘地块的碰撞作用直到80 Ma仍然没有停止(Wang et al.,2014b)。     

贵阳大气降水中Hg同位素的质量分馏和非质量分馏研究

<正>Hg同位素技术被越来越多地应用于示踪大气Hg的来源及其迁移转化途径。中国被认为是全球最大的大气Hg排放国,但关于我国大气降水的Hg同位素组成鲜有报道。我们于2012年9月到2013年8月共收集了贵阳的雨水样品15个进行汞同位素分析,所有样品具有明显偏负的质量分馏(MDF,δ202Hg)以及明显偏正的奇数汞同位素非质量分馏(odd-MIF,Δ199Hg),δ202Hg值变化范围为-4.27‰~-0.44‰,平均为-1.11‰,而Δ199Hg变化范围为+0.19‰~+1.16‰,均值为+0.62‰。同时,在部分样品中也观察到轻微偏正     

榴辉岩中单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计评述

榴辉岩中单斜辉石和石榴子石之间显著的镁同位素平衡分馏,使其成为一种具有潜力的高精度地质温度计。为此本文选取文献中已报道的来自西南天山洋壳冷俯冲造山带、大别-苏鲁陆壳碰撞造山带和南非卡普瓦尔克拉通三种构造环境中的64对单斜辉石—石榴子石矿物对镁同位素数据利用δ~(26)Mg_(Cpx)-δ~(26)Mg_(Grt)图解筛选出50对达到镁同位素平衡分馏的数据,采用Huang et al.(2013)通过第一性原理计算和Wang et al.(2012)、Li et al.(2016)分别通过经验估计得出的镁同位素温度计计算榴辉岩的峰期温度并与前人研究结果进行对比。通过分析计算结果发现对于造山带榴辉岩,Huang et al.(2013)的温度计计算结果与前人通过传统温度计和相平衡模拟研究结果较一致,较好地重现了榴辉岩的峰期温度,而Wang et al.(2012)和Li et al.(2016)的温度计计算结果明显低于前人获得的峰期温度;对于克拉通榴辉岩,三种镁同位素温度计的计算结果与前人通过传统温度计获得的研究结果大多数相差在50℃以上,很可能是早期退变质过程中镁同位素在高温条件下再平衡导致的这表明三种镁同位素温度计均不适用于克拉通榴辉岩。同时,基于这些榴辉岩样品数据,本文利用经验估计的方法进行校准,得到了新的单斜辉石-石榴子石镁同位素公式△~(26)Mg_(Cpx-Grt)=1.11×10~6/[T(K)]~2(R~2=0.92)。此外,本文也对单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计的应用前景及应用时应当注意的问题进行了简单的探讨。     

西藏冈底斯岩基晚白垩纪拆沉作用

<正>冈底斯岩基是拉萨地体的重要组成部分,广泛发育早古生代至新生代岩浆岩(Chung et al.,2003;Hou et al.,2004;Mo et al.,2007;Wen et al.,2008;Zhu et al.,2011,2012)。在冈底斯岩基漫长而复杂的演化过程中伴随着大量的岩浆活动,其中200~150Ma、140~80 Ma、65~41Ma以及35-14Ma被认为是     

流域风化过程稳定锶同位素的分馏与示踪

稳定锶同位素(δ~(88/86)Sr)是近年来新兴的一种非传统稳定同位素,应用其示踪大陆风化过程与海洋锶循环已成为学术界一个研究热点。目前稳定锶同位素质谱测试精度可优于0.03‰,自然界不同地质体δ~(88/86)Sr的变化范围为-3.65‰～1.68‰。研究发现,流域风化过程中原生矿物的差异性溶解、次生矿物的形成与吸附作用、碳酸钙沉淀以及生物作用都会使得流体相δ~(88/86)Sr升高,而固体相δ~(88/86)Sr降低,从而导致稳定锶同位素在河流溶解态和颗粒态具有不同的地球化学行为。河流沉积物δ~(88/86)Sr随着风化强度的增强而降低,具有示踪流域化学风化强度的潜力。同时,当前亟需深入研究表生风化过程中稳定锶同位素的分馏机制及制约因素,这是运用河水δ~(88/86)Sr示踪流域化学风化的关键,也为深入理解全球海洋锶循环提供借鉴。