TSR成因H2S的硫同位素分馏特征与机制

热化学硫酸盐还原反应(TSR)是深层碳酸盐岩油气藏中硫化氢的主要成因机制,目前已在全球发现了50多个TSR成因的大中型含硫化氢天然气田。通过对中国四川盆地含硫化氢气田硫化物的采集与同位素分析,结合全球含硫化氢天然气田硫同位素分析数据,研究了TSR过程中硫同位素的地球化学行为和分馏特征。研究发现,TSR成因的高含硫化氢天然气中,硫化氢与硫酸盐的硫同位素分馏值小于15‰,主要分布范围为2.5‰~13.82‰,平均在10‰。四川盆地海相层系膏岩的硫同位素值分布较宽,并呈现阶梯状变化,而硫化氢的硫同位素则呈现出相似的分布规律,表明各主要含硫化氢气田硫化氢中的硫来自于本层系的硫酸盐,TSR主要发生在各自的储集层中。四川盆地各气田TSR发生的温度条件相似,硫同位素分馏比较接近。TSR过程中硫同位素的分馏过程与硫酸盐本身硫同位素值的高低无关,而与TSR反应程度有关。TSR反应程度越高,硫化氢的硫同位素值与地层硫酸盐的硫同位素越相近。通过系统分析整理全球含硫化氢气田的硫化物硫同位素数据,并结合四川盆地地质条件和油气演化过程,揭示了TSR过程中硫同位素的分馏特征,并绘制出四川盆地和全球各时代硫化氢和石膏的硫同位素分布曲线图,为研究含油气盆地蒸发岩沉积演化和硫化氢成因提供了参考。     

华南地区泥盆系MVT铅锌矿床S、Pb同位素特征

华南泥盆系密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床,受控于泥盆系海进序列的台地碳酸盐岩,大体可分为以凡口为代表的中低温热液型和以泗顶、北山为代表的低温热液型。在矿床学研究基础上,对研究区内不同类型的铅锌矿、硫铁矿开展系统的硫、铅同位素分析,收集和测定493件S和64件Pb同位素数据,总结硫、铅的来源和硫同位素分馏机制,并初步探讨了成矿机制。硫同位素研究显示,矿石硫有多种来源,主要来自于还原性卤水,部分来自氧化性卤水中ΣSO_4~(2-)的还原,少量硫来自于矿区含矿地层。不同矿床在成矿作用过程中硫同位素的分馏机制不同。在以凡口为代表的中低温热液矿床中,矿石δ~(34)S值高且相对集中,以热力学分馏为主,生物分馏作用较微弱;在以泗顶、北山为代表的低温热液矿床中,矿石δ~(34)S值低且分散,以生物分馏作用为主,仅部分中粗粒铅锌矿石以热力学分馏为主。成矿作用过程中硫同位素分馏远未达到平衡状态。不同矿床的矿石铅同位素组成呈线性分布,反映出不同来源铅的混合。古老铅来自遭剥蚀的古陆,年轻铅代表泥盆系沉积物的普通铅。二者的比例与岩石中陆源物质(Pb)的含量相对应。成矿时的铅直接来自于氧化性卤水,间接来自于卤水对流经的泥盆系含矿层(尤其是底部碎屑岩)的淋滤,更间接地来自古陆剥蚀区以及海相沉积物。金属物质的迅速沉淀成矿作用与两类流体的混合有关,氧化性卤水来自蒸发盐红层盆地,沿泥盆系底部紫色砂岩经区域性迁移,其中富含大量金属成矿元素,并含有少量呈ΣSO_4~(2-)的硫;而还原性流体中富含ΣH2S的硫。流体的混合作用局限于矿区范围内,并不存在区域性的简单大规模流体混合过程。     

硫化物中硫同位素分馏理论计算研究进展

硫化物是重要的矿物类,通常是一个或多个金属元素与硫结合而形成硫化物.硫化物作为大多数金属的主要来源具有重大的经济利用价值,硫化物中硫同位素分馏的研究一直是同位素地球化学研究的热点.研究不同金属硫化物之间的硫同位素分馏效应,对于利用硫同位素对成矿作用过程和成矿物质来源开展地球化学示踪,具有非常重要的意义.本文结合笔者近期的工作概述了硫化物中硫同位素分馏的理论计算研究,认为虽然半经验半理论的增量方法在同位素分馏计算中存在一定的局限性,但在没有其他实用的理论计算方法时,改进的增量方法可以作为硫化物中硫同位素分馏计算的一种理论估算方法.     

非质量硫同位素分馏效应研究进展

非质量硫同位素分馏效应是目前国际上最前沿的稳定同位素地球化学研究领域之一。在简要介绍非质量分馏理论的基础上,对近几年非质量硫同位素分馏效应的最新研究成果进行总结和分析。关于非质量硫同位素分馏的微观来源机制存在较多争议,有待于进一步探索;采用SF6为工作气体是现有硫同位素高精度测定的主要制样技术;非质量硫同位素分馏效应研究为火星大气演化及火星生命痕迹探询、古代大气氧化条件、地球早期硫循环、火山活动对气候的影响等重大地质科学问题的解释开辟了一条独特的新途径。最后对非质量硫同位素分馏领域研究趋势进行了探讨。     

新疆十红滩层间氧化带型砂岩铀矿同位素地球化学研究

文章在对吐哈盆地十红滩层间氧化带型砂岩铀矿床地下水和粘土矿物的氢、氧同位素，钙质砂岩的碳、氧同位素，黄铁矿和长石的铅、硫同位素组成进行分析测试的基础上，系统总结了矿床的地球化学特征；认为形成层间氧化带和铀矿化的层间水主要来自大气降水，研究区水与有机烃类气体同位素交换、强烈的蒸发作用和水岩反应是控制地下水和矿物中同位素分馏的主要机制，层间氧化带和铀富集成矿是地下水在低温、常压下对围岩长期作用的结果，钙质砂岩的碳和黄铁矿的硫均主要为生物有机成因，盆地深部的煤成油、气也参与了成矿作用。     

沉积环境细菌作用下的硫同位素分馏

缺氧的沉积环境中存在大量的细菌,它们消耗硫的化合物为其新陈代谢提供能量,并导致硫的化合物被还原、氧化或（和）歧化。细菌的还原作用和歧化作用都能造成明显的硫同位素分馏。细菌硫酸盐还原造成的硫同位素分馏一般在4‰～46‰之间,平均为21‰;细菌参与的氧化作用所造成的硫同位素分馏很小,不到5‰;硫的中间价态物质（S0、S2O2-3和SO2-3）的歧化作用可以造成7‰～11‰的硫同位素分馏。主要依据实验研究和现代海洋观测获得的细菌还原和歧化作用的硫同位素分馏结果已经被用于解释古代沉积物中的硫同位素记录,成为研究地球历史上古海洋的化学演化的重要手段。     

稳定同位素地球化学及其在矿床研究中的应用

第四讲 硫同位素地球化学(续) (五)硫同位素分镏的动力学效应 前面讲的是硫同位素分馏的热力学效应,它叙述了在达到平衡条件下,各物相间硫同位素的分馏及物理化学环境(温度、氧逸度、酸碱度等等)对硫同位素分馏的影响,本节将讨论在运动过程中,同位素的物理化学性质差异所引起的同位素分馏效应——动力学效应。     

重大地质转折期的碳、硫循环与环境演变

碳、硫在表层储库和地质储库以不同的形式相互转换,在这个过程中都伴随着一定的同位素分馏。碳同位素的分馏主要受到光合作用以及海水溶解无机碳与大气CO2交换的控制,而硫同位素的分馏则主要受控于硫酸盐细菌还原作用。表层储库碳、硫同位素的组成通过地质作用被很好地保存在地质储库中,因此通过对地质储库中碳、硫同位素的分析和研究,可以很好地了解地球各圈层相互作用的规律,重塑地质历史特别是重大关键转折时期的演化过程。同时文中借助一些碳、硫同位素应用实例,进一步加深理解影响碳、硫同位素组成和变化的原因,以提高对不同时期全球环境变化的认知程度。     

华北地台北缘东段金矿带硫同位素特征及其找矿意义

华北地台北缘东段金矿带主要类型金矿床的矿石硫同位素组成受矿源层破同位素背景值制约,成矿与不同时代花岗岩侵入或混合岩化作用引起的成矿物质活化作用有关。深成作用过程中的硫同位素平衡分馏效应使矿石硫稍富S~(34)。热变质过程中的硫同位素扩散分馏效应使矿石流稍富S~(32)。该区太古代层状岩系为金的潜在矿源,具有发现新矿化集中区和新类型金矿床的巨大潜力。根据金矿床硫同位素变化规律可进行深部成矿预测。     

太湖大气气溶胶中硫稳定同位素组成分析

用 MAT-253同位素质谱仪对太湖大气气溶胶中的硫稳定同位素组成特征进行了分析.结果显示,太湖大气气溶胶中δ34S 数值变化范围为4.46‰~9.87‰,表明该地区大气气溶胶的主要硫源与当地燃煤排放直接相关.Δ33S 绝对值普遍大于0.1‰,说明太湖大气气溶胶中存在显著的硫稳定同位素非质量分馏效应;基于正Δ33S 和负Δ36S 的关联,揭示太湖气溶胶中硫稳定同位素的分馏异常主要与平流层 SO2发生的光化学反应有关,该科学问题迫切需要做进一步系统深入的研究.