硫同位素在岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床成因研究中的应用

岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床形成的重要过程是硫化物熔体的熔离,而关键在于成矿岩浆中硫的过饱和。判断岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床中硫来源最直接有效的方法就是研究其硫同位素特征。当矿床的硫同位素值超出了地幔硫同位素的组成范围,揭示了壳源硫的混入。如果矿床硫同位素值δ³⁴S落入地幔值的范围内,则需要结合围岩硫同位素组成、并考虑岩浆房中是否发生了硫同位素交换反应来进一步判断是否有围岩硫的加入。异常的Δ³³S值主要出现在太古宙沉积硫化物中,利用δ³⁴S与Δ³³S相结合可识别样品中是否存在太古宙岩石中来源的硫;然而,一些太古宙岩石中硫化物Δ³³S值也可以在0‰附近;在一些后太古宙岩石的硫化物中也发现了异常的Δ³³S值;因此在根据Δ³³S值来判断S是否来源于太古宙岩石时应谨慎。仔细测定围岩和潜在的混染源的硫同位素组成对于准确评价岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床中S的来源是非常关键的。硫同位素和其他同位素如镍同位素、铜同位素、铁同位素相结合也许对于认识岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床中成矿物质来源及成矿岩浆演化过程能够提供新的思路。     

岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床研究的几个问题探讨

文章简述了岩浆型Cu—Ni—PGE硫化物矿床的主要特点和研究现状,探讨了矿床的成矿机制,认为其成矿的首要条件是岩浆中硫达到饱和而使硅酸盐岩浆与硫化物熔体发生熔离。综述了如何利用同位素方法确定其成矿物质来源,介绍了如何判别硫饱和度的方法。     

Re—Os同位素体系及其在岩浆Cu—Ni—PGE矿床研究中的应用

Ｒｅ－Ｏｓ同位素由于其较高的半衰期特点，近年来国外广泛就于前寒武纪含Ｃｕ－Ｎｉ－ＰＧＥ镁铁－超镁铁岩成岩年，结合其他地球化学数据，对壳幔岩浆源及作用进行解释研究。特别是由于Ｏｓ 是６个ＰＧＥ的其中之一，而多用于岩浆Ｃｕ－Ｎｉ－ＰＧＥ矿床贵金属来源的判别。     

Re－Os同位素体系及其在岩浆Cu－Ni－PGE矿床研究中的应用

Ｒｅ－Ｏｓ同位素由于其较高的半衰期特点，近年来国外广泛用于前寒武纪含Ｃｕ－Ｎｉ－ＰＧＥ镁铁—超镁铁岩成岩年龄测定，并结合其他地球化学数据，对壳幔岩浆源及作用进行解释研究。特别是由于Ｏｓ是６个ＰＧＥ的其中之一，而多用于岩浆Ｃｕ－Ｎｉ－ＰＧＥ矿床贵金属来源的判别。中国岩浆Ｃｕ－Ｎｉ－ＰＧＥ矿床以金川矿床为代表，已有的研究表明，可能存在岩浆混合成矿作用，开展Ｒｅ－Ｏｓ同位素体系的研究将会提供进一步判断的证据     

新疆阿尔泰大东沟铅锌矿床地质特征及稳定同位素地球化学研究

文章在对大东沟铅锌矿床地质特征进行简要描述的基础上,系统地研究了矿石碳、氢、氧、硫同位素的组成。研究结果表明其形成于火山活动的间歇期,受控于北西向断裂、火山沉积盆地、热液流体及喷流中心。矿体呈层状分布,与地层产状一致,直接容矿围岩为下泥盆统康布铁堡组火山－沉积岩,矿石构造以条带状、浸染状、细脉状为主,矿石矿物成分相对简单,主要为方铅矿、锌矿、黄铁矿等,其中锌的含量高于铅,矿床形成后经历了区域变质作用及热液流体改造。围岩蚀变较发育,矽卡岩化与铅锌矿化关系密切。矿床的34SV-PDB值为-22.3‰～11.7‰,方解石中的13CV-PDB值介于-4.2‰～0.4‰,计算所得的石英及方解石18O水值在-11.4‰～8.4‰之间,成矿流体应该为大气降水与岩浆水的混合物。矿床应属于火山－沉积岩容矿的块状硫化物矿床。     

难熔元素和代表性放射性同位素体系分析技术的进展、问题和应用展望

Pt-Os、Re-Os和Hf-W同位素体系的母体和子体Pt、Os、Re、Hf和W以及其它铂族元素（PGE）化学性质上都是难熔的,我们将这些元素和相关同位素称为难熔元素和难熔元素放射性同位素体系。难熔元素及其放射性同位素体系不仅可以直接测定金属矿床、油气藏和沉积岩系的年龄,而且还可以有效示踪地球深部的核幔反应等过程,这是其它地球化学工具不可替代的。本文评述了当前Pt-Os、Re-Os和Hf-W同位素体系和PGE元素分析技术的研究进展,指出：（1）目前Re-Os同位素定年误差仍较大,迫切需要优化改进分析技术,大幅提高Re-Os同位素定年的准确度和成功率;（2）Pt-Re-Os和W同位素的分析技术需要简化繁琐的化学分离流程和提高仪器分析的效率,同时探索建立新的化学分离和仪器分析方法,进一步提高分析精度,实现对更低Pt、Re、Os和W含量样品的准确分析,才能更有效地示踪地球深部物质循环过程;（3）PGE的元素分析技术尚需改进,分析精度仍需要进一步提升。我们预期随着进一步提升难熔元素和代表性放射性同位素的分析精度,显著降低同位素定年误差,其将在核-幔、幔-幔和壳-幔物质循环过程示踪、金属矿床精细定年和成因机制、复杂含油气系统的定年和示踪以及中元古代环境变化等研究中得到更广泛的应用。

     

宁芜地区梅山金矿床的成矿流体特征及矿床成因

梅山铁矿位于江苏省南京市雨花台区,铁矿主矿体的顶部和外围蚀变带中新发现了中型规模的金矿床,金矿体赋存于辉长闪长玢岩和下白垩统大王山组安山质凝灰岩、辉石安山岩的外接触带,矿石主要由黄铁矿、磁铁矿、少量的黄铜矿和方铅矿以及脉石矿物组成。金成矿阶段的石英、方解石和白云石中发育富液相包裹体、富气相包裹体、气体包裹体及含子晶三相包裹体。流体包裹体的均一温度主要集中在150~230℃之间,盐度w(Na Cleq)主要集中在2%~8%之间,指示金矿化阶段成矿流体具中低温、低盐度的特点。金矿石中脉石矿物石英、方解石和白云石的δDV-SMOW值介于-154.0‰~-110.9‰之间,计算得到的δ18O水值为-1.3‰~6.8‰,表明成矿流体为岩浆水和雨水的混合流体。金矿石中黄铁矿的δ34S值介于-0.2‰~9.3‰之间,均值为5.8‰,与梅山铁矿辉长闪长玢岩中浸染状黄铁矿的δ34S值相近。白垩纪岩浆活动是梅山铁金矿床形成的必要条件,金矿与铁矿形成于同一成矿系统,均与辉长闪长玢岩具有密切的时空和成因上的联系,金矿床为成矿末期的产物。     

稳定同位素和放射性同位素方法在铀矿水化找矿中的应用

在水文地球化学找矿研究中,采用稳定同位素和放射性同泣素方法判别放射性水异常及其成圈是一个重要的课题。在宝昌盆地采用氢氧同位素及氚的研究确定了3种类型的地下水异常。它们是:(1)局部淋滤富集和蒸发浓缩作用形成;(2)铀矿化引起的异常水;(3)深部与浅部水的混合作用形成。异常水的补给高程估计为1796m。异常地下水中~(234)U的过剩显示了矿化存在的可能性。同位素水文学的研究为水文地球化学找铀提出了一个新的方向。     

石英的结构和微量元素特征研究进展及其在岩浆-热液矿床中的应用

石英(SiO₂)具有稳定的化学性质和晶格结构,因此在地质演化过程中可以保存成岩成矿的基本信息。本文系统总结了国内外关于石英中微量元素的种类、分布、含量变化等诸多研究,详细论述了石英中微量元素的赋存状态和进入石英晶格中的机制,以及控制这些微量元素进入石英中的因素:如温度、压力、pH值和流体/熔体成分等;介绍了岩浆-热液矿床中石英复杂多样的结构,包括:单向固结结构(UST结构)、石英眼、晶洞以及雪球结构;评述了石英中微量元素的具体应用:石英的Ti温度计(TitaniQ)、Ti的扩散计时器、石英中Al温度计、Al的pH计,以及石英微量元素比值对岩浆-热液过程的指示作用;最后总结了阴极发光(CL)在揭示石英中微量元素的扩散过程、石英的世代关系等方面的应用,及相关的分析测试方法。据此,利用石英的特性可了解寄主岩石的成因,并分析岩浆-热液矿床中成矿流体的演化过程及石英中微量元素的沉淀机制,为找矿勘查提供依据。     

幔源岩浆氧化还原状态及对岩浆矿床成矿的制约

岩浆的氧化还原状态是控制许多基本地质过程的关键热动力学参数之一。估算玄武质岩浆和源区岩石氧化还原状态的常用方法主要包括多价元素的价态、多价元素的分配系数、共存矿物对的化学平衡和全岩化学比值。岩石学实验的深入和分析技术手段的快速发展使精确估算岩浆氧逸度成为可能。这有力地促进了对地幔源区成分、岩浆的部分熔融程度和熔融方式与分异演化历史,以及岩浆矿床的成因机制及成矿过程的研究。幔源岩浆的氧化还原状态复杂多变,不仅与构造背景有关,还与地幔深度(压力)、交代作用和部分熔融有着密切联系。而在岩浆到达浅部地壳后,结晶分异、岩浆去气和同化混染等过程也能不同程度地改变岩浆的氧逸度。因此,即使来自同一构造背景的幔源岩浆也呈现出明显的氧逸度不均一性。氧逸度的高低对源区部分熔融过程中金属元素的地球化学行为、岩浆的分异演化趋势、Fe-Ti-V氧化物饱和时间的早晚和S在岩浆中的溶解度具有明显的控制作用。因此,岩浆的氧逸度对钒钛磁铁矿矿床和汇聚板块边缘的岩浆硫化物矿床的成矿过程具有显著的影响。     

应用氢氧同位素研究矿床成因的一些问题探讨

成矿热液的氢、氧同位素组成与其水的类型、水/岩交换的岩石成分和同位素组成、水/岩交换时的温度及水/岩交换程度(W/R比值大小)等诸多因素有关,微生物和有机质也对其有一定的影响。因此,仅通过简单投影的方法将成矿热液的氢、氧同位素值与一些所谓的标准值进行类比,由此就推断出热液中水的来源,这种方法是不可取的;尤其当成矿热液的氢、氧同位素值介于大气降水和岩浆水的值之间时,切忌滥用两种水混合成矿模式,因为实际情况往往并不是这样。本文以胶东乳山金矿床为例,展开了这方面的讨论。     

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素古环境意义及应用

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素特征是反映古气候与古环境的重要代用指标,其碳氧稳定同位素组成分别受土壤CO2中C同位素组成和大气水的O同位素控制。在一定深度的土壤中,土壤次生碳酸盐δ^13C就主要受当地植物类型(C3植物和C4植物等)控制。土壤次生碳酸盐样预处理中剔除土壤中原生碳酸盐以及有机物污染尤为重要。土壤中次生碳酸盐C、O稳定同位素地球化学在土壤发生学、古气候恢复、古生态重建以及全球变化研究中应用日益广泛,但解译时可能受应用年代范围、成岩作用、原生和次生碳酸盐混杂、土壤碳酸盐多元发生等因素影响,其应用机理和范围还需进一步探讨。     

辽宁张家沟硫铁矿床流体包裹体与稳定同位素地球化学研究

张家沟矿区存在两种不同类型的矿体，其地质特征不尽相同。通过对矿床流体包裹体和稳定同位素地球化学特征的研究表明，矿床的形成温度为１４０～３００℃，成矿硫逸度ｌｇｆＳ２变化在－１０．３９～－１５．７０，ｌｇｆＯ２变化在－３４．１４～－４５．１６，ｐＨ值变化在４．６４～６．１５。早期成矿流体为一种低盐度高密度的热流体，随矿化作用的进行，成矿流体向弱酸性弱还原性方向演化。成矿作用以深部硫源的海底火山喷气热水沉积为主，后期以变质改造热液叠加为特征。层状矿体和脉状矿体为两次热事件形成不同矿化的产物。     

树轮稳定同位素记录:进展、问题及展望

树轮稳定同位素比率(δ13 C、δ18O 和δD)变化与树木生长季的气候和环境条件密切相关。控制实验表明, 树轮稳定同位素比率变化可较好地记录树木叶片气孔活动、水分来源、水分利用效率等相关信息, 已成为古气候和全球变化生态学研究的重要代用指标和手段之一。树轮稳定同位素记录能够较好地保留低频气候环境变化信息, 与年轮宽度相结合, 可有效地进行区域古气候重建和全球变化生态学方面的研究。文章综述了树轮稳定同位素的分馏机理及其发展, 系统阐述和评价了利用树轮稳定同位素指标进行古气候和古环境的相关研究成果, 并指出树轮稳定同位素研究在中国未来亟须着重发展的方向。     

过渡族金属元素同位素分析方法及其地质应用

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪 (MC ICP MS)的应用 ,近年来过渡族金属元素 (Cu ,Zn和Fe)同位素地球化学有了长足进步 ,成为国际地学领域的一个前沿研究方向。Cu同位素在自然界中的变化最大 ,δ65Cu值为 - 3.70‰～ +2 .0 5‰ ;Zn和Fe同位素变化比Cu同位素变化小 ,δ66Zn值为 - 0 .6 4‰～ +1.16‰ ,而δ56Fe值为 - 1.6 2‰～ +0 .91‰。自然界中各种无机过程 (从高温到低温 )和生物有机过程均能使Cu ,Zn和Fe同位素发生分馏。Cu、Zn和Fe在自然界中广泛分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中 ,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。因此 ,这些过渡族金属元素同位素已在陨石和宇宙化学、矿床学 ,海洋学和生物学等领域的研究中取得了显著成效 ,并将成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。     

岩浆热液矿床的水/岩反应及微观找矿意义

介绍了氢氧同位素水／岩反应的基本原理有及有关参数的确定,在此基础上给出了热液矿床的氢氧同位素／岩反应演化曲线,确定了水／岩比值,根据δ（＾１８Ｏ）值空间变化,得出岩浆热液成因的矿床由矿体→蚀变岩→未蚀变岩。     

青藏高原水汽输送与冰芯中稳定同位素记录*

降水中稳定同位素作为水中的组成成分,与水汽来源的变化存在直接的关系。根据在青藏高原降水中稳定同位素的研究,青藏高原南北降水中δ¹⁸ O和过量氘(d)都存在着显著的空间变化,这种空间变化与西南季风夏季向北推进的位置有关。在时间变化上,青藏高原不同地区降水中δ¹⁸ O和d的季节变化特征也与水汽来源的季节变化有关,而且这种季节变化主要受控于西南季风水汽与西风带输送水汽之间的相互作用,在中国最北端的阿尔泰山区还受到极地气团的影响。由于不同的大气环流造成的水汽来源的差异,青藏高原冰芯中稳定同位素变化也存在空间差异。北部地区冰芯中稳定同位素的年际变化与当地气象站记录显示良好的对应关系,而南部冰芯中稳定同位素的变化与当地气象站降水量在年际变化上显示反相关关系。     

大龙山,昆山铀矿床稳定同位素地质特征研究

本文是在地质研究的基础上着重应用同位素地质年代学、稳定同位素地球化学方法研究大龙山、昆山地区成岩成矿问题。研究成果表明与成矿有关的火成岩类的形成与古陆边缘的深断裂或裂谷活动有关,主要是郯-庐深断裂带附近下部地壳重熔并混染了部分上部地壳的物质。对铀矿床的研究,查明了多期次、复成因铀矿类型。铀矿热源来自岩浆-构造-热液活动。象山群(J_(1-2))砂岩是重要的铀源层和铀的预富体。矿液为多种来源的混合溶液,富重O,S,多期次岩浆-构造-热液活动导致多期次铀的活化迁移。富矿较贫矿具有良好的汇聚和储存铀的场所。多期次(4次:174Ma,137Ma,111.7Ma,66.6Ma)铀矿化集中叠加形成了大龙山富铀矿床和昆山富铀矿体(段)。     

河南外方山地区金矿稳定同位素地球化学特征

对河南省外方山地区前河、店房、西灶沟等金矿床矿石稳定同位素组成进行了研究,该区金矿矿石铅、硫、氢氧同位素组成与燕山期花岗岩基本一致,反映了金矿成矿与燕山期岩浆活动有密切的成因联系。各矿床矿石稳定同位素组成也有一定的差别,这与成矿时的地质环境有关。