白云母、高岭石矿物中羟基的o同位素分析方法研究

羟基矿物内部存在两种位于不同结构位置上的氧原子硅氧四面体氧和羟基氧,二者之间的Ｏ同位素分馏可能比任何共生矿物对都大,是一种潜在的单矿物同位素地质温度计。单矿物同位素地质温度计较矿物对同位素地质温度计有很多优点。准确测量矿物中羟基的Ｏ同位素组成是建立单矿物同位素地质温度计的关键。本文介绍了一种精确测量白云母、高岭石矿物中羟基的Ｏ同位素组成的新方法火焰加热真空脱水氟化法。δ１８ＯＯＨ的分析精度达到０３‰,羟基氧的提取率达到９９％～１００％。实验证明羟基矿物在高温真空脱水过程中不存在Ｏ同位素动力学分馏,羟基水     

物相之间氧同位素分馏的高温高压实验研究

应用理论计算、实验测定和经验估计三种方法均能获取含固体矿物体系的氧同位素分馏系数,其中高温高压实验研究不仅能够得到物相之间的同位素平衡分馏系数,而且能够提供与同位素交换动力学和机理有关的信息。同位素分馏系数的实验校准方法已经由原来的两相体系（矿物Ｈ２Ｏ、矿物ＣＯ２和矿物ＣａＣＯ３）交换发展为三相体系（ＣａＣＯ３矿物流体）交换,化学合成、重结晶和矿物反应技术得到了进一步应用。本文评述了近十年来这一领域的研究进展,着重介绍了Ｈ２Ｏ、ＣＯ２和ＣａＣＯ３作为交换介质进行氧同位素分馏系数校准的技术原理和结果,探讨了热液和碳酸盐交换实验结果不一致的原因。     

地质速率计—矿物氧扩散的应用

概述了同位素封闭体系内的矿物氧扩散和同位素交换机制及其在地质速率计上的应用。火成岩从高温冷却或变质岩从高峰主质温度冷却过程中，由于冷却速度不同，扩散作用导致的矿物晶体内部及晶粒间氧同位素再平衡也有所不同。通过实测岩石中各组成矿物氧同位素比值，模式含量和颗粒半径，据矿物氧扩散和同位素交换模型，可以估算出岩石的冷却速率。     

稳定同位素热液来源示踪的复杂性和多解性评述——以造山型金矿为例

以工作程度最高的造山型金矿为例,通过对国内外大量实例的剖析、讨论和综合,认为热液矿床稳定同位素组成不仅受成矿流体源区的制约,还不同程度地依赖于成矿热液复杂的演化历程,包括流体在运移过程中与围岩的同位素交换、沉淀过程中的同位素分馏以及后期可能的改造等多种因素。硫同位素很易因水岩反应、相分离、氧化作用、多种流体混合等过程而发生同位素分馏,从而使同一矿床不同产状矿脉,甚至同一期黄铁矿的S同位素出现显著差异。碳同位素测试常用的碳酸盐矿物大多是成矿晚期热液矿物,特别是方解石,其经历了水岩反应、CH4和CO2不混溶的相分离和流体的长期演化,往往指向复杂的多来源特征。氢氧同位素易因水岩反应而偏离源区特征,也易受后期改造而显示出大气水混入等特征。金矿中含氮矿物中氮含量和氮同位素值大致与变质岩和花岗岩值范围重合,这方面的研究还需进一步完善。因此,不能简单根据测定结果直接投图判断成矿流体的可能来源,而需要综合多种方法并结合矿区地质实际情况剔除成矿过程对稳定同位素的影响后才能更好地约束造山型金矿成矿流体来源。深入研究同位素沿着流体通道的空间变化和各成矿阶段的时间演化或许不仅能够查明成矿流体的来源,而且能够揭示流体的演化轨迹和成矿过程。     

矿床地球化学应用

稳定同位素方法已成为现代地球科学研究的重要手段之一，稳定同位素体系的理论模式及其地球化学应用是国际上地球化学研究的前沿方向之一。本文概括了热液体系内成矿地球化学过程引起稳定同位素组成变化的定量理论模式，包括热液矿物之间的同位素平衡的判断、热液去气和矿物沉淀的储库效应、二元混合与矿床成因等。这些模型对于确定成矿温度、鉴定成矿流体源区和推测成矿地球化学机理提供了更为合理的同位素数据定量解释基础。     

桂林洞穴沉积物的氧、碳同位素特征

<正>在现代稳定同位素研究中,往往利用达到同位素平衡的一对共生矿物或矿物——水之间的同位素组成来作为地质温度计,以了解其形成时的温度。对于岩溶洞穴环境来说,主要是利用方解石——水之间的同位素平衡反应。C.H.Hendy（1971）)详细研究了洞穴堆积过程中可能出现的各种地球化学作用及其对同位素分布的影响,认为当CO2从水中迅速逸失或进行水的蒸发作用时,产生同位素动力分馏,沉积物中相对富集的O18,不能作为古温度标志,而只有当CO2从水中缓慢逸出时,方解石和水之间氧同位素的平衡反应方可作为地质温度计。其平衡常数（K）主要取决于形成的温度。     

矿物O同位素地球化学理论

应用增量方法不仅能够从理论上准确计算所有固体矿物的O同位素分馏系数，而且能够定量预测；（1）热力学平衡条件下共生矿物之间的18O富集顺序；（2）岩石化学成分与O同位素组成之间的关系；（3）矿物结构变化对O同位素组成的影响；（4）同质多相转变和矿物反应中的氧同位素继承性。本文对这些规律性预测进行了概要性介绍，并给出实例予以说明。     

流体-岩石相互作用过程中氧同位素交换地球化学动力学评述

氧同位素研究对于示踪流体—岩石相互作用过程中流体的时间累积流量(或流体／岩石比)、流动方向和组成具有重要意义。基于质量平衡原理可以建立“封闭”体系和开放体系的氧同位素交换模型。“封闭”体系又可分为封闭、批式挥发和瑞利挥发体系。瑞利挥发较批式挥发造成岩石更大的^18O亏损，但在地质过程中两者差异并不显著。开放体系连续模型中氧同位素迁移的机制包括扩散称散和平流。由流体流动速率和扩散称散系数定义的Peclet数决定了上述两种机制在一定尺度上对氧同位素迁移的相对贡献。流体—岩石交换受表面动力学控制，当交换速率快于流体流动时，可认为流体和岩石达到了氧同位素分馆平衡，反之则没有达到平衡。由流体流动速率和流体—岩石反应速率常数定义的Damkoehler数决定了反应接近平衡的程度。如果采用多种矿物相监控，则矿物内部分馆可有效地区分这两种反应模型。对流体—岩石相互作用过程中氧同位素变化的地球化学动力学进行了系统评述，其原理和模型也可扩展到对其他元素的研究。     

橄榄岩中尖晶石的氧同位素继承性与晶体结构转变

根据激光探针分析含尖晶石橄榄石中矿物的氧同位素组成,反应增量法计算矿物对氧同位素分馏曲线,得到正尖晶石－矿物对氧同位素温度高于含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,而用反尖晶石－矿物的对计算的氧同位素温度则很接近含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,较为合理,因此地幔橄榄岩中镁铝尖晶石的氧同位素组成继承了其母体反尖晶石特征,即与橄榄石,单斜辉石和斜方辉石平衡的是反结构尖晶石,在其发生相变作用变成正结构尖晶石时未发生氧     

碾子山晶洞碱性花岗岩矿物-水氧同位素交换反应动力学

对黑龙江碾子山碱性花岗岩的全岩及其主要单矿物进行了氧同位素分析，结果表明，全岩和单矿物不仅δ^18O 值变化范围较大（全岩－2．4－2．0‰，石英0．0－5．8‰，碱性长石－3．8－0．1‰，磁铁矿－8．5－1．0‰），而且强烈亏损^18O。共生矿物之间表现出明显不平衡的氧同位素分馏特征，指示在花岗岩侵位之后与水之间发生了同位素交换，根据锆石和现代大气降水的氧同位素组成，对岩石与外来流体的δ^18O值进行了估计，多维矿水－岩反应时限约为0．3－3Ma，水／岩比（氧摩尔比）介于0．11－1．02之间。水－岩反应温度较高（约400度）和反应时间较长是导致石英δ^18O值降低的主要原因。     

氢氧同位素体系成矿流体示踪若干问题

综合分析国内外氢氧同位素研究进展结合部分热液矿床成矿流体的氢氧同位素示踪体系的可靠性,认为该方法存在以下问题:(1)通过石英矿物δ18 O计算流体的δ18O,同位素平衡温度厘定具有主观性,并且石英与流体之间的同位素平衡状态是否达到很难确定。同样的石英矿物δ18 O通过不同的平衡温度计算,得到不同的流体δ18 O,得出晚期大气降水混合的模糊认识;(2)石英中除流体包裹体外,由于晶格结构缺陷而含有部分结构水。在热爆裂法提取流体包裹体时石英中结构水的释放严重影响石英中流体包裹体δD测试结果。大量的已发表数据没有明确指定热爆裂温度,因此无法评价石英结构水对测试结果的影响程度;(3)石英作为流体包裹体寄主矿物对流体包裹体封闭性不佳,流体包裹体捕获后容易与外界流体发生物质交换,使流体包裹体δD不能代表成矿流体同位素组成,这直接挑战了石英作为寄主矿物进行流体包裹体δD测定的可靠性;(4)通过含差劲基热液蚀变矿物δD计算成矿流体δD,由于高温下压力对D/H分馏的影响难以定量评价,已有平衡方程大多忽略压力对D/H同位素分馏的影响,使得计算结果意义不明确。因此硫化物中流体包裹体的δD-δ18 O系统测试,需要辅以微量气体比值、H...     

矿物氧同位素模式温度计算

根据对现遥氧扩散模型的解析分析,通过模拟矿物之间的氧同位素交换轨迹进行模式温度计算,改进了常规矿物对氧同位素地质温度计方法。将模式温度计算与矿物氧－扩散封闭次上结合,建立了一个系统独立的同位素温度计算方法,因此所得到的同位素温度能够更好地反映矿物在高温岩石冷却过程中,的氧同位素交换行为;模式温度计算有如下优点：（１）考虑到了矿物之间扩散引起的同位素交换;（２）遵循质量守恒原理,更严格地适用于有限封     

云南会泽铅锌矿田硫同位素研究

为探讨会泽铅锌矿田成矿流体总硫同位素组成、成矿温度、硫源及还原硫的形成机制,在分析前人的硫同位素数据基础上对麒麟厂矿床上部原生矿体硫化物(黄铁矿、闪锌矿和方铅矿)及麒麟厂和矿山厂矿床外围新发现的硫酸盐矿物(重晶石)进行了硫同位素研究。结果显示,原生矿体中的硫化物的δ34S变化为8.0‰~17.68‰,成矿流体中硫同位素已达分馏平衡;矿床外围的硫酸盐δ34S变化为17.95‰~24.30‰。利用共生矿物对Pinckney法,估算获得成矿流体的δ34SΣS为14.44‰,与海相硫酸盐的δ34S相近;通过同位素地质温度计,估算获得成矿温度为134~388℃;包裹体测温发现,重晶石为热液成因,暗示成矿流体中的硫可能来自矿区及矿区外围各个地层的海相硫酸盐或是矿区发现的热液重晶石。硫酸盐的还原机制应为热化学还原作用(TSR)。     

磷酸盐氧同位素组成的测定方法及分馏机理研究进展

磷酸盐氧同位素组成在古气候和磷的生物地球化学循环研究中都具有十分重要的意义.测定方法和同位素的分馏机理是该类研究的基础.国际上已开展了一系列磷酸盐氧同位素的测定方法和分馏机理研究.在测定方法上,由初期的间接法,经高温还原/裂解法到氟化法,再演化到改进后的高温还原法(包括TC/EA-IRMS法),甚至激光原位技术,样品由实验室纯化学试剂扩展到各种复杂地质样品,在测量精确度、测量速度、样品用量、安全性和技术要求方面都有巨大改进.在分馏机理上,①尽管Longinelli等建立的关系式已获得了天然样品的验证,并认为是平衡分馏,但实验室模拟结果与其还存在较大差异(即没有达到平衡分馏).②在地表温度和pH条件下,无机过程均不会造成水体中溶解态磷酸盐和水之间的氧同位素交换.在高温(>70℃)及不同pH条件下,即使没有生物作用也会造成溶解磷酸盐和水分子之间进行氧的同位素交换,但不同实验室之间结果不一致.③在生物作用存在下,溶解无机磷酸盐和水之间在地表环境会发生强烈氧同位素交换,但除了PPase外,其余均没有达到平衡值.④磷灰石的氧同位素组成要比形成它的溶解态磷酸盐的值高1‰～1.4‰,因此在把Longinelli等关系式用于溶解态磷酸盐和水体系时,需要考虑该因素.同位素平衡分馏和条件有关,认为无机条件下的高温(>70℃)实验结果不一致,以及有生物参与的培养实验结果偏离平衡值,都是实验条件不同所致,包括pH、磷酸盐浓度、生物种类、生物量等.     

云母族矿物的氧同位素分馏

利用增量方法对云母族矿物的氧同位素分馏进行了系统的理论计算。结果表明，不同化学成分和结构状态的云母之间存在一定的氧同位素分馏，其１８Ｏ富集顺序在热力学同位素平衡时为：多硅白云母＞钠云母＞锂云母＞白云母＝珍珠云母＞海绿石＞铁云母＞金云母＞黑云母。在４００℃以上的高温条件下，云母－水体系的氧同位素分馏与温度之间的相关性不明显，并且云母相对于水亏损１８Ｏ达１‰－２．５‰。石英－云母体系的氧同位素分馏与温度之间具有显著的负相关性，因此，能够作为灵敏的同位素地质温度计。不过，石英－黑云母对的氧同位素地质测温往往给出岩石冷却过程中的退化再平衡温度，而不是岩石形成温度。     

铬同位素体系及其在铬铁矿成矿过程中的应用

近年来铬(Cr)同位素体系在示踪地幔部分熔融、岩浆结晶分异及俯冲带流体相关的地质过程中均取得了重要进展。本文通过实例研究综述了Cr同位素在铬铁矿成矿作用方向的主要进展,包括:(1) Stillwater层状岩体橄榄岩带和K?z?ldaˇg蛇绿岩壳幔过渡带内铬铁矿及共生硅酸盐矿物的Cr同位素研究,揭示了层状/似层状铬铁矿成矿过程中可能发生明显的Cr同位素分馏,且主要受结晶分异和岩浆补给过程控制;(2) K?z?lda?蛇绿岩豆荚状铬铁矿床的Cr同位素研究,证明了俯冲带地幔橄榄岩中尖晶石的部分熔融,可能是豆荚状铬铁矿床主要的成矿物质来源之一,同时俯冲带流体也可能直接参与成矿;(3)层状岩体及蛇绿岩中普遍存在矿物间的Cr同位素不平衡分馏现象,不仅可用以记录岩浆作用的冷却时间,同时也证明了铬铁矿成矿过程中释放的流体对矿物间的元素交换具有明显促进作用。     

碳酸盐矿物氧同位素分馏的理论研究

应用增量方法系统地计算了碳酸盐矿物的同位素分馏系数，得到不同结构和成分的碳酸盐矿物的18O富集顺序为：菱铁矿〉铁白云石〉菱镁矿≥白云石≥方解石〉文石〉菱锶矿〉白铅矿〉碳钡矿。在0℃～1200℃范围内获得了一组内部一致的碳酸盐－水体系的理论分馏系数，这些计算结果与已知的实验和／或经验数据之间存在良好的一致性，因此本文对碳酸盐矿物氧同位素分馏系数的理论校准不仅可应用于共生矿物组合形成温度的确定，而且能够应用于其形成机理的示踪。 计算结果表明，白云石的氧同位素分馏行为与方解石相似，在25℃下白云石与方解石之间的平衡分馏为0.56‰ 。理论预测文石相对于方解石显著地亏损 δ18O，在25℃时方解石与文石之问的平衡分馏为4.47‰ 。文石向方解石的同质多相转变可能是通过一种没有同位素再造的惰性氧结构单元[CO3]2- 进行的，即只涉及Ca2+ 与[C03]2- 基团之间键的断裂和再组台而未出现[CO3]2- 基团内部C－O键的断裂和再组合。结果在自然界和实验室实验中，文石中氧同位索配分的温度关系能够传递副方解石中来。这种在同质多相转变形成方解石过程中的氧同位素继承性对于了解白云石－方解石－水体系分馏的难题至关重要。理论预测也能够用来解释对方解石分馏的经验估算与实验测定之间的分歧。     

角闪石族矿物的氧同位素分馏

利用增量方法和同位素交换技术,对角闪石族矿物的氧同位素分馏进行了理论计算和实验测定。理论结果表明,不同化学成分的角闪石之间存在一定的氧同位素分馏,其13O富集顺序为:钠闪石>蓝闪石>铁闪石>阳起石=镁铁门石≥直闪石≥透闪石>普通角闪石>铝直闪石>韭闪石。高温条件下(>500℃),角闪石相对于水亏损¹⁸O达1‰至3‰。实验进行在有少量流体存在的条件下,温度为520℃至680℃。所确定的方解石-透闪石氧同位素分馏系数与理论计算值在误差范围内完全一致。理论和实验确定的石英-透闪石分馏曲线均显着低于已知的经验校准曲线,反映了变质岩中含角闪石矿物集合体内部的退化同位素再平衡。     

热液体系氢、氧同位素分馏机制及其地质意义

探讨了热液体系氢、氧同位素地球化学行为及其与水/岩交换同位素分馏的内在关系。有效W/R值是除温度条件外,另一控制蚀变岩石和热液水氢、氧同位素组成变化的因素。此外还根据数个矿区成矿热液水和蚀变岩石氢、氧同位素组成及变化特征对水/岩交换和W/R值的应用及地质意义展开讨论。最后提出热液体系中大气降水和岩浆热液水氢、氧同位素组成演化模式简图。     

鄂东地区岩石,矿物的氧同位素组成及其地质应用

本文通过对鄂东地区部分氧、碳同位素资料的分析整理,建立了金云母-水氧同位素平衡分馏方程和磁铁矿-金云母氧同位素平衡分馏方程;探讨了岩浆成矿系列及沉积-改造型矿床的氧同位素组成特征;初步探讨了氧同位素在本区找矿上的应用及前景.