铂族元素地球化学研究评述

随着分析技术的发展和数据的积累,人们逐渐认识到PGE在地球化学研究方面具有潜在的应用价值。但地幔中PGE的存在形式目前尚不清楚,在许多方面还有争议。文中通过大量的实例综述了近年来PGE的分异机制和其在上地幔分布不均一性方面取得的进展以及存在的问题,结果表明:除Au外,蚀变作用并不影响PGE的分异;PGE主要以硫化物或合金的形式赋存于地幔岩石中,其分布不均匀,单一地依靠PGE与MgO,Cr,Ni的相关性来探讨部分熔融、分离结晶过程中橄榄石、尖晶石、铬铁矿对PGE分异的影响是不全面的,必须考虑硫化物的作用;地幔岩石具有包裹体和粒间两种不同PGE分配模式的硫化物。地幔源区或板内携带PGE流体交代以粒间硫化物为主的地幔岩石。使其PGE发生分异;不管是核幔分离后外核物质的返回,还是单一硫化物的作用都不能完全否定陨石撞击的地球增生假说。在大的区域,上地幔PGE的分布是均一的,但在一定范围内由于不同的大地构造背景,其PGE的分布显示不均一性。     

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。     

中国铬铁矿的铂族元素分布特征

用NiS溶解和Te沉淀方法富集铂族元素（PGE），制成镍扣，再溶解于浓HCl中，使PGE和Te一起沉淀。制备的样品溶液在ELAN－5000型电感耦合等离子质谱仪（ICP－MS）上分析PGE。中国铬铁矿矿石，包括蛇绿岩套中的豆荚状铬铁矿床、非层状侵入体铬铁矿，计13个矿床（化）样品，其PGE模式表明，主要呈RU正异常模式，个别不同模式是由母岩不同以及铂族元素矿化叠加引起的。铬铁矿的PGE模式不取决于铬铁矿的化学成分，而取决于其母岩性质以及形成温度和铂族元素的熔点。     

铂族元素流体活动性

铂族元素(简称PGE)通常被认为是不活动性元素,可以用来示踪地幔源区和镁铁-超镁铁质岩浆的演化过程。然而,越来越多的野外地质证据和实验研究表明,PGE具有热液活动性,其活动性在指示岩石和矿床成因、地幔交代作用等方面具有重要意义。本文在回顾实际样品中PGE流体活动性的基础上,重点收集和整理了前人有关PGE流体活动性的实验研究和模型计算。大量地质记录显示岩浆活动常常伴随着热液事件发生,并且铂族元素的富集常与岩浆后期热液叠加作用以及大洋或盆地的热液事件有密切联系。溶解度实验结果表明,PGE在富Cl~-流体中的溶解度最高可达100n×10~(-6),而在富HS~-流体中则低几个数量级,仅有n×10~(-12)级别。高温高压实验及模拟计算显示,PGE通常以络合物形式在流体中进行迁移和富集,涉及的主要无机配位阴离子有Cl~-、HS~-、OH~-以及NH_3。这些PGE络合物或络合阴离子团的稳定性受流体的温度、氧逸度、离子浓度、pH等诸多因素的制约。其中,PGE-Cl络合物种型在PGE的浅部迁移中可能贡献最大,其稳定条件为中低温(300℃)、高盐度、高氧逸度、高Cl~-浓度、酸性的地质流体环境。而在还原、碱性、高S~(2-)浓度、相对中低温的流体条件下,PGE-HS种型则占主导。当流体环境为高温和碱性条件时,PGE-OH络合物种型则较为常见。相对其他几种络合物形式,PGE-NH_3对于PGE迁移的贡献较小,其最佳稳定条件为相对中低温、中碱性、相对低氧逸度的地质环境。最后,本文探讨了前人工作的不足以及未来亟需解决的问题。     

金宝山铂族元素矿床铂族元素的热液活动研究

金宝山铂族元素矿床是典型的岩浆型矿床，但矿体中广泛发育热液脉状矿石，脉体有较高的铂族元素含量，特别是硫化物细脉为铂族元素的重要载体，反映铂族元素的热液活动。根据岩体主要蚀变类型，区分出岩浆晚期高温流体活动阶段、岩浆期后蛇纹石化阶段和低温碳酸盐化阶段。各阶段热液性质、流体来源及铂族元素热液活动性分析表明，蛇蚊石化阶段铂族元素热液活动最强烈，主要表现为就地改造；热液活动未造成矿体形态、产状的根本变化。     

豆荚状铬铁矿铂族元素地球化学研究进展

豆荚状铬铁矿是蛇绿岩中特有的一类矿产，按其化学成分可分为高Cr型和高Al型两种。其中的PGE主要以RuS2和Os、Ir、Ru合金等包体形式存在，或以类质同像形式进入铬铁矿晶格。两种类型的铬铁矿均表现出负倾斜型PGE配分模式，其Pt、Pd含量相近；与高Al型铬铁矿相比，高Cr型铬铁矿有更高的Os、Ir、Ru含量，部分豆荚状铬铁矿表现出Pt、Pd相对富集的平坦到正倾斜型PGE配分模式。目前对豆荚状铬铁矿PGE含量及配分模式还缺少一个统一的解释，但其PGE地球化学可为豆荚状铬铁矿的成因及构造背景解释提供更多的信息。     

铂族元素地球化学标准物质的研制

ＧＰｔ＿１～７系列标准物质由土壤、水系沉积物、富镁超基性岩、富铁超基性岩、含铜镍贫铂矿石及铬铁矿等不同类型７个样品组成。铂族元素的含量范围从土壤和岩石的背景含量到矿石达４～５个数量级。经方差检验样品均匀度良好。标准物质的定值分析采用了不同类型的试金和湿化学法分离富集,以原子吸收、催化比色、催化极谱、等离子体质谱、发射光谱和中子活化等方法进行测定。定值的元素为Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ６个铂族元素及Ａｕ。该系列标准物质主要适于作铂族元素地球化学勘查和铂矿勘查中铂族元素分析的量值标准与测试的质量监控。     

试论铂族元素地球化学示踪体系

试论铂族元素地球化学示踪体系李胜荣，高振敏，陈南生（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词铂族元素，地球化学示踪，典型配分型式稀土元素作为地球化学示踪剂已为人们所熟知。Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ是一组化学和物理性质颇为相似的元素，...     

铂族元素作为地球化学指示剂有关问题讨论

铂族元素在研究地球化学过程中发挥着越来越重要的示踪作用。根据铂族元素在不同圈层中的分布,可以探索地球的形成历史和地外撞击事件。根据铂族元素之间的分异性,可用来研究岩浆的部分熔融程度、岩石的形成过程以及大地构造环境的判别等。然而,多年来,由于分析手段和分析方法等的限制,对铂族元素在地质作用过程中的化学行为的认识尚欠深入,对其作为地球化学指示剂的研究还存在诸多问题,许多现象尚不能得到很好的解释。本文提出,应加强地质样品中超痕量铂族元素的高精度分析方法研究和铂族元素在地质作用过程中分异行为、分异规律的研究。     

Platinum-group elemental geochemistry of mafic and ultramafic rocks from the Xigaze ophiolite, southern Tibet

The Xigaze ophiolite in the central part of the Yarlung–Zangbo suture zone, southern Tibet, has a well-preserved sequence of sheeted dykes, basalts, cumulates and mantle peridotites at Jiding and Luqu. Both the basalts and diabases at Jiding have similar compositions with SiO₂ ranging from 45.9 to 53.5 wt%, MgO from 3.1 to 6.8 wt% and TiO₂ from 0.87 to 1.21 wt%. Their Mg^#s [100Mg/(Mg + Fe)] range from 40 to 60, indicating crystallization from relatively evolved magmas. They have LREE-depleted, chondrite-normalized REE diagrams, suggesting a depleted mantle source. These basaltic rocks have slightly negative Nb- and Ti-anomalies, suggesting that the Xigaze ophiolite represents a fragment of mature MORB lithosphere modified in a suprasubduction zone environment. The mantle peridotites at Luqu are high depleted with low CaO (0.3–1.2 wt%) and Al₂O₃ (0.04–0.42 wt%). They display V-shaped, chondrite-normalized REE patterns with (La/Gd)_N ratios ranging from 3.17 to 64.6 and (Gd/Yb)_N from 0.02 to 0.20, features reflecting secondary metasomatism by melts derived from the underlying subducted slab. Thus, the geochemistry of both the basaltic rocks and mantle peridotites suggests that the Xigaze ophiolite formed in a suprasubduction zone.Both the diabases and basalts have Pd/Ir ratios ranging from 7 to 77, similar to MORB. However, they have very low PGE abundances, closely approximating the predicted concentration in a silicate melt that has fully equilibrated with a fractionated immiscible sulfide melt, indicating that the rocks originated from magmas that were S-saturated before eruption. Moderate degrees of partial melting and early precipitation of PGE alloys explain their high Pd/Ir ratios and negative Pt-anomalies. The mantle peridotites contain variable amounts of Pd (5.99–13.5 ppb) and Pt (7.92–20.5 ppb), and have a relatively narrow range of Ir (3.47–5.01 ppb). In the mantle-normalized Ni, PGE, Au and Cu diagram, they are relatively rich in Pd and depleted in Cu. There is a positive correlation between CaO and Pd. The Pd enrichment is possibly due to secondary enrichment by metasomatism. Al₂O₃ and Hf do not correlate with Ir, but show positive variations with Pt, Pd and Au, indicating that some noble metals can be enriched by metasomatic fluids or melts carrying a little Al and Hf. We propose a model in which the low PGE contents and high Pd/Ir ratios of the basaltic rocks reflect precipitation of sulfides and moderate degrees of partial melting. The high Pd mantle peridotites of Xigaze ophiolites were formed by secondary metasomatism by a boninitic melt above a subduction zone.     

大别造山带毛屋超镁铁岩的铂族元素研究

采用镍锍火试金法结合ICP-MS分析了毛屋斜方辉石岩和石榴二辉岩样品中的Ir、Ru、Rh、Pt和Pd的含量,结果显示其铂族元素(PGE)的含量随岩石类型无规律性的变化,原始地幔标准化后的铂族元素分布模式呈负斜率,Pd、Ir发生了分异。毛屋超镁铁岩铂族元素特征的形成受岩石中铂族元素的存在相制约,PPGE富集在富Cu硫化物,而IPGE以类似残留相、不熔的单硫化物固熔体形式存在,其中地壳混染也起了一定的作用;同时,成岩过程中流体的存在造成了Pt和Pd的活化。因此,单硫化物固熔体和流体的共同作用形成了毛屋超镁铁岩类似残留地幔岩的铂族元素分布特征。     

北大别白垩纪镁铁－超镁铁岩的铂族元素地球化学研究

采用镍锍火试金法结合ICP-MS分析了12个北大别白垩纪镁铁-超镁铁岩样品的Ir,Ru,Rh,Pt和Pd的含量,结果显示铂族元素（PGE）的含量较低,原始地幔标准化后的PGE分布模式呈正斜率型,PPGE相对原始地幔略微亏损,而IPGE强烈亏损,Pd/Ir值远高于相应的地幔比值。这些镁铁-超镁铁岩中PGE的强烈分异是地幔低程度的部分熔融过程中,PPGE主要受硫化物控制,而Ir则存在于非硫化物相如尖晶石,可能还有合金之中造成的。同时,铂族元素的分布特征表明这些镁铁-超镁铁岩是岩浆结晶分异的产物。     

金川铜镍矿床58号矿体亲铜和亲铁元素特征及其地质意义

通过对金川铜镍硫化物矿床中58号矿体地质特征、亲铜和亲铁元素地球化学特征等方面的研究,发现其具有不同于24号矿体、1号矿体和2号矿体的地质和地球化学特征。58号矿体产于Ⅲ号岩体上盘围岩中,矿体总体走向为NNE,倾向NW。与金川矿床其他几个矿体比较,该矿体具较高的Cu、Ni和PGE含量。研究独立的58号矿体对全面理解整个金川超基性岩体的成矿规律,指导今后找矿工作具有重要意义。笔者认为58号矿体的硫化物是从PGE微弱亏损的苦橄质岩浆中熔离出来的,其硫化物熔体具有不同的分异演化过程。     

铂族元素在地壳、岩石和沉积物中的分布

随着20世纪90年代铂族元素分析测试技术的突破性进展以及大量可靠的岩石和沉积物铂族元素含量分析数据的积累,引用20世纪80年代前发表的有关铂族元素的地壳丰度和岩石、沉积物中的平均含量作为衡量标准已不适宜。根据近15年来获得的大量的有关铂族元素含量的可靠数据,综合给出了铂族元素在地壳、岩石、土壤和沉积物中的丰度。这种对地壳、岩石和沉积物中铂族元素丰度值的新认识,对理论地球化学、勘查地球化学甚至铂族元素矿产勘查工作都具有重要的意义。     

内蒙古柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩铂族元素(PGEs)的分布特征及分异机制探讨

采用Carius管结合MC-ICPMS法分析了内蒙古柯单山蛇绿岩地幔橄榄岩中Ir、Ru、 Pt 和Pd 的含量,与典型的地幔橄榄岩进行对比研究,发现柯单山地幔橄榄岩中Ir和Ru明显亏损,Pt和Pd强烈富集,具有极高的Pd/Ir值,PGEs地幔标准化配分模式具有较陡的正斜率,明显不同于通常观测到的代表部分熔融残留相中铂族元素配分模式(负斜率或平坦型)。柯单山地幔橄榄岩的Ir和Ru与MgO呈正相关关系,表明Ir和Ru的亏损可能与部分熔融过程中硫化物的消耗程度有关,而与PGEs在硫化物/硅酸盐间的能斯特分配系数没有直接关系; Pt、Pd的富集表明本区的地幔橄榄岩不仅仅是经历过部分熔融的残余,而与来自深海的橄榄岩和大陆岩石圈地幔(SCLM)中的方辉橄榄岩相似,因此推测,本区地幔橄榄岩在部分熔融后又经历了富Pd的熔/流体交代,而熔/流体的来源可能是在岩浆分异演化过程中"熔离"出来的硫化物。     

中国及相邻区域岩石圈结构及动力学意义

中国大陆及邻近陆域海域是晚古生代以来由多个较小的板块或地块汇聚形成的。中生代亚洲东部岩石圈拉张解体和减薄。古新世印度与欧亚大陆碰撞引起地壳缩短隆升,形成青藏高原和喜马拉雅造山带。根据中国大陆及相邻区域天然地震、人工地震及其他地学资料,采用多学科多手段进行反演。对沉积层、地壳、岩石圈特性及厚度变化进行研究,探讨中国大陆及相邻陆域海域岩石圈结构特征及深部动力学问题。