稳定和放射性同位素在Cu-Ni-PGE岩浆矿床研究中的应用:实例及需要注意的问题

硫、氧同位素和放射性同位素比值在示踪岩浆与围岩的反应及在岩浆镍-铜-铂族元素矿床成因中同化过程的重要性方面有很大作用。如1.1Ga的Duluth杂岩、Norilsk地区二叠-三叠纪侵入岩和1.4Ga的Kabanga侵入岩体中矿床的硫同位素测定结果证明硫来自含硫化物和硫酸盐的围岩。1.3Ga的VoisbeysBay矿床矿石的硫同位素δ34S值通常落入公认的地幔硫同位素组成范围(0±2‰)内,而对其元古宙变质沉积围岩进行的详细研究结果显示δ34S的平均值也在此范围。全面了解同位素组成的潜在混染对合理评价提供硫来源的围岩在矿石形成中的作用是非常必要的。用氧同位素和放射性同位素示踪岩浆和围岩相互作用时,必须在开放体系没有扰动同位素系统情况下进行。在氧同位素体系和放射性同位素体系(如Re/Os、Pb同位素体系)中,元素在热液条件下活动性强或主相没有发生同位素交换与吸收,都会导致低温热液过程掩盖高温过程。只有在进行详细的岩相观察和单矿物分析之后,再应用围岩混染同位素模式才是有意义的。     

海相碳酸盐岩储层实验分析技术进展及应用

中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室经过近10年的建设和发展,初步形成了岩石组分与结构分析、储层地球化学实验分析、孔隙形成与分布模拟实验、储层地质建模和基于储层地质模型的地震储层预测5项技术系列,为碳酸盐岩沉积储层研究提供了一站式解决方案。本文重点阐述了岩石组分与结构分析和储层地球化学实验分析2项技术系列的技术内涵、技术进展及应用。岩石组分与结构分析主要从不同角度开展岩石结构和矿物成分分析,是碳酸盐岩沉积储层研究最基础的工作,为深化沉积储层认识提供了手段。储层地球化学实验分析主要包括同位素和元素地球化学检测,在碳酸盐岩储层成因与分布规律研究中得到广泛的应用,其中碳酸盐矿物激光原位U-Pb同位素定年、团簇同位素、激光原位碳氧稳定同位素在线取样测定和微量-稀土元素激光面扫描成像等技术是近几年开发的核心技术,也体现了储层地球化学实验分析技术从全岩溶液法到激光原位法再到激光面扫描成像的技术发展趋势。     

伟晶岩中不同副矿物U-Pb同位素定年和示踪的问题与应用

定年和示踪一直是伟晶岩成岩成矿过程和稀有金属富集机制研究的关键问题。副矿物不仅是伟晶岩中稀有稀土元素的重要载体,还蕴含丰富的微量元素并常常具有较高的U- Th含量,是研究伟晶岩年代学、成岩成矿过程和物质源区的“理想探针”。伟晶岩中常用的适合于U- Pb同位素定年的副矿物有锆石、铌钽铁矿、独居石、锡石、榍石、褐帘石、磷钇矿和磷灰石等。由于封闭温度、矿物学特性和不同性质流体中元素行为的差异,伟晶岩中不同副矿物的U- Pb系统常表现出复杂的年龄谱系,可能记录了伟晶岩中潜在的后期地质过程,如：自交代、后期变质与流体改造等。因此,基于前期光学显微镜、扫描电镜、冷阴极发光、激光拉曼光谱分析等矿物微观结构研究,对不同期次或世代的副矿物进行原位微区U- Pb定年及主微量元素和同位素地球化学分析,对于全面认知多期地质事件和伟晶岩成岩成矿过程演化历史,进而更准确地构建其构造- 岩浆- 热液- 成矿作用时空框架具有重要的科学意义。     

放射性同位素定年技术在崇明岛潮滩沉积速率上的应用研究

选取崇明岛北侧由东至西4个潮滩沉积柱,分析137Cs、226Ra和210Pb放射性比活度,应用210Pb和137Cs放射性同位素定年方法计算崇明岛潮滩沉积物沉积速率。对于东西两端,210Pb方法测得速率分别为3.08cm/a和2.34 cm/a,而137Cs测得速率分别为6.19 cm/a和2.06 cm/a。结果表明,137Cs定年方法计算出的潮滩沉积速率普遍大于210Pb方法结果;但两者反映了相同的速率规律。崇明岛主力生长方向为东和东北,西侧沉积作用相对较弱,表现出"东快西慢"的特点。沉积纵向上,1954年以来,自下而上沉积速率逐渐减缓。     

金属硫化物Re-Os同位素定年技术进展

近30年来,Re-Os同位素分析方法在样品溶解、化学分离及质谱测定,以及微区分析等方面取得了重要进展,Re-Os同位素体系已成为同位素地质年代学研究的一个重要手段。本文对近年来金属硫化物Re-Os同位素分析技术的研究发展现状以及存在的问题进行系统评述,包括野外工作和室内金属硫化物矿物精确识别和挑选、样品的分解、分离富集技术到仪器测定、参考标样选择等,并对化学处理过程中如何提高试剂纯度,避免器皿、试剂和环境污染,如何降低实验流程空白等方面给出了建议,可为相关研究者优化Re、Os及其同位素的高精度测试提供参考。

     

超高压变质岩的放射性同位素体系及年代学方法

要深刻理解同位素在超高压变质及退变质过程中的地球化学行为对获得超高压变质岩准确并有明确意义的年龄值是非常重要的。对Sm—Nd,Rb—Sr同位素体系,只有变质矿物同位素体系达到平衡才能给出精确有意义的等时线年龄。研究表明,与副变质岩互层的细粒榴辉岩的高压变质矿物之间,或者强退变质岩石的退变质矿物之间,其Nd,Sr同位素可以达到平衡;然而高压变质矿物与退变质矿物之间Nd,Sr同位素不平衡。由于全岩样品总是含有数量不等的退变质矿物,因此石榴石＋全岩Sm—Nd法或多硅白云母＋全岩Rb—Sr法将有可能给出无地质意义的年龄。通常低温榴辉岩的高压变质矿物之间存在Nd同位素不平衡。超高压变质岩多硅白云母所含过剩Ar主要源于榴辉岩原岩中角闪石在变质分解时释放出来的放射成因Ar。因此,不舍榴辉岩的花岗片麻岩多硅白云母基本不舍过剩Ar。对变质锆石成因的准确判断是正确理解锆石U-Pb年龄意义的关键。本文对不同成因锆石的判别标志及年龄意义做了总结,并指出将阴极发光图形,锆石痕量元素组成及矿物包裹体鉴定相结合是进行锆石成因鉴定的有效方法。高压变质或退变质增生锆石组成单一,是理想变质定年对象。然而变质重结晶锆石域常是重结晶锆石和继承晶质锆石的混合区,因而给出混合年龄。只有完全变质重结晶锆石才能给出准确变质时代。     

铼—锇同位素和铂族元素分析方法及地学应用进展

近30年来,国内外铼—锇(Re-Os)同位素和铂族元素(PGE)分析方法及其地学应用取得了诸多研究进展.首先对铼—锇同位素和铂族元素分析的样品溶解、化学分离及质谱测定等方面的进展情况进行了综述;然后,对铼—锇同位素和铂族元素在天体化学、大陆岩石圈地幔定年、金属矿床定年、沉积地层定年及古环境,以及在油气系统定年与示踪等领域的应用进展情况进行了简要评述.可供地质分析工作者针对不同分析任务及分析对象,选择分析方法并进一步发展Re-Os-PGE分析技术时参考,也可供地质科研工作者开展Re-Os-PGE地球化学研究工作时借鉴.     

湘南道县辉长岩包体的锆石LA-ICP-MS定年、Hf同位组成及其地质意义

道县虎子岩碱性玄武岩筒产出较多的辉长岩包体。用于锆石定年的辉长岩样品的岩石化学特征显示：其K₂O、Fe₂O₃、TiO₂高于其他同类样品,稀土元素、微量元素总量也相对较高,样品的K^*值（2K_N/（Ta_N+La_N））为7.60>1,显示岩浆具有亲岛弧性质,反映源区地幔受到较强的交代作用;Nb^*值（2 Nb_N/（K_N+La_N））为0.11<1,反映基性岩浆侵入时受到了地壳混染;辉长岩中的锆石具有清晰的韵律环带,Th/U值=0.91~4.35,具有岩浆锆石的特征;锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（201.50±0.53）Ma,代表了辉长岩的结晶年龄;ε_Hf （t）值为-0.88~4.45,投点落入球粒陨石附近,暗示强烈的壳幔交换作用;Hf模式年龄平均为751 Ma,反映早期地壳对岩石源区的贡献。Hf同位素组成特征反映辉长质岩浆是在印支晚期局部拉张背景下,岩石圈上地幔上隆减压熔融的产物。     

闽西南古田-小陶花岗质杂岩体的形成时代和成因

古田-小陶花岗质杂岩体是由小陶、古田、华家、蛟洋和姑田等单元组成.小陶、古田和华家单元为含黑云母二长花岗岩,蛟洋和姑田单元是含角闪石黑云母石英二长岩.小陶和古田花岗岩以高SiO2（＞71.77%）、K2O（＞4.67%）和低CaO（＜1.71%）为特征,属于弱过铝-强过铝花岗岩;它们含高的Rb、Nb、Ta、Th、U和低的Sr、Ba含量;稀土（REE）含量和轻重稀土分异（（La/Yb）N）变化大,分别变化于143×10-6～548×10-6,和3.3～26.5,Eu亏损中等到强.姑田和蛟洋单元都以低SiO2,（62.88%～66.38%）和高Al2O3（15.44%～16.51%）为特征.姑田单元的REE总量低而蛟洋单元的REE总量高,但两者的Eu负异常都不明显.华家单元花岗岩的地球化学特征介于上述两组花岗岩之间.LA-ICPMS锆石U-Pb定年显示小陶花岗岩形成于222±3Ma,而古田花岗岩形成于161±1Ma.小陶、古田和姑田花岗岩具有相似的87Sr/86Sr初始比值（0.7089～0.7099）和εNd（t）值（-11.1～-11.5）,而且古田和小陶花岗岩的锆石Hf同位素组成也相似,表明它们起源于相同的源区.地球化学和Sr-Nd-Hf同位素指示它们的源区物质是具有1.73～1.5Ga平均地壳存留年龄的变质沉积岩.而位于杂岩体南部的华家花岗岩显示明显高的87Sr/86Sr初始比值（0.7310）和更低的εNd（t）值（-16.4）,指示它的母岩浆起源于古元古代壳源物质,暗示杂岩体南北基底组成可能不同.古田花岗岩形成于燕山早期的板内伸展构造背景,而小陶花岗岩形成于印支晚期,地球化学特征以及同时代岩石组合以及构造应力场分析表明其最可能形成于后造山构造背景.     

微量水氢氧同位素在线同时测试技术——热转换元素分析同位素比质谱法

水中氢氧同位素组成的时空差异性,为水循环、古气候环境反演、水源识别等研究提供了一种非常有效的技术手段。文章采用热转换元素分析同位素比质谱法(TC/EA-IRMS),实现了在线单次分析过程中同时测定微量水的δD和1δ8O,用样量仅需0.2μL;δD和1δ8O的分析精度分别为0.81‰和0.06‰。通过分类测试(δD值相差小于50‰的水样和标准水列为同一类进行测试)等措施可消除记忆效应,同时实现对测试结果的精确校正,而无需准确标定参考气和测定H3+因子。     

一种新的、快速的碳、氮、硫同位素测定手段──EA－IRMS连线分析技术

一种新的、快速的碳、氮、硫同位素测定手段──ＥＡ－ＩＲＭＳ连线分析技术储雪蕾（中国科学院地质研究所，北京１０００２９）关键词元素分析仪－同位素比值质谱仪，连线分析碳，氮，硫同位素碳、氮、硫三种元素的稳定同位素在地学、生态学、环境科学等领域受到了重视，...     

植物样品中无机元素分析的样品前处理方法和测定技术

植物样品中无机元素的分析测定在环境地球化学和生物地球化学的研究中起着重要作用。植物样品中元素含量一般较低,须选用科学合理的前处理技术和灵敏度高、精密度好、检出限低的测定方法。本文针对植物样品前处理方法和无机元素分析测定技术的研究进展、优势与不足进行评述。前处理方法主要根据样品和待测元素的性质进行选择:干法灰化所用试剂少、空白值低,但组织致密型的样品不易灰化完全、高温下易造成元素挥发损失;湿法消解样品消解较为完全,但试剂消耗大、空白值高、操作繁琐;微波消解可以防止部分易挥发元素损失,用酸量少、消解速度快,但称样量相对较小,不适于需要大称样量的样品分析。几乎所有针对元素分析的仪器分析技术都可以用于植物样品分析,主要根据仪器适用的元素、必要的干扰校正以及基体改进等方面进行选择:电感耦合等离子体质谱法可同时测定植物样品中40种以上的元素,高分辨质谱的检出限可达fg/mL;电感耦合等离子体发射光谱法适用于某些植物样品中含量较高的P、K、Na等元素的测定;原子吸收光谱法可分析元素达70余种,是普及程度最高的仪器分析技术之一;原子荧光光谱法与氢化物发生技术的联用,在元素含量较低的植物样品分析中技术优势更加明显;新兴的激光诱导击穿光谱技术已被应用于植物样品分析,无需复杂的样品前处理,操作简单快速,可实现原位、在线、实时、多元素同时检测;其他选择性强、灵敏度高的分析技术,满足了一些特定元素不能用常规分析技术测定的需求。当前主流分析技术的样品前处理方法都存在着缺陷,固体进样技术将成为植物样品分析领域的发展方向之一。     

通化地区中生代大川花岗岩岩体成因与REE赋存状态——来自岩石地球化学、锆石U-Pb定年和Hf同位素制约

吉林南部地区位于华北克拉通北缘东段,是一个经历了太古宙、元古宙、古生代、中生代以及新生代漫长地质历史演化的地质构造区,广泛发育晚中生代富集稀土元素的碱长花岗岩。本文选取该区富集稀土元素的大川花岗岩体,开展岩相学、锆石U-Pb年代学与Hf同位素、岩石地球化学研究,结果表明：该岩体主要由细粒、中粒和粗粒黑云母碱长花岗岩所组成,其次是花岗伟晶岩;主量元素具有高硅(w(SiO₂)=72.56%～84.09%)、低铝(w(Al₂O₃)=8.15%～14.76%)、准铝—强过铝质(A/CNK=0.98～1.60)的特征,属于高钾钙碱性系列;样品稀土质量分数较高(w(ΣREE)=88.53×10^-6～839.95×10^-6),(La/Yb)_N=2.30～41.24,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,稀土配分模式为右倾型,Eu负异常比较明显,δEu值为0.05～0.60,分异指数(I_D=86.72～97.69)较高,固结指数(I_S...     

电子探针分析技术进展及面临的挑战

电子探针是研究地球与行星物质组成最基础的微束分析技术。近年来,固体地球科学和行星科学的不断发展,促使电子探针分析技术取得了一系列进展:矿物微量元素分析、稀土矿物测试方法完善、副矿物定年、富Fe矿物/熔体Fe~(3+)含量测定、场发射电子探针及软X射线分析谱仪的开发及应用等。同时,电子探针分析技术也面临着诸多挑战:微量元素测试在降低检测限的同时,还需要提高分析的准确度和精确度;降低二次荧光效应的影响;场发射电子探针在低电压下需要建立全新的分析条件和校正方式。基于这些挑战,电子探针未来在微量元素监测标样开发、二次荧光效应校正、场发射电子探针及软X射线分析谱仪应用、波谱仪完善和微区多种分析技术集成等方面具有发展潜力,以便为地学样品的研究提供更丰富、更准确的微米尺度成分信息。     

元素分析-同位素比值质谱法测量海洋沉积物中有机碳和氮稳定同位素组成的实验室间比对研究

海洋沉积物中有机碳、氮稳定同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)作为一种有效指标,可对不同地质时期空气、温度、降水等参数的变化进行标记。元素分析-同位素比值质谱法是一种测量海洋沉积物有机碳、氮稳定同位素组成的合理、有效的方法。目前我国有诸多实验室使用元素分析仪(EA)与稳定同位素比值质谱仪(IRMS)联用的方法对沉积物中的有机碳、氮稳定同位素进行测试。各实验室之间测试技术及数据稳定性缺少比对依据,测试结果缺乏有效的溯源,使用过程中缺乏规范和统一。本文选取了我国2018年研制的三个国家一级海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质(GBW04701、GBW04702、GBW04703)及两个国际标准物质(EMA-B2152、EMA-B2151),在我国十家实验室对EA-IRMS在线技术测试方法进行实验室间的测量比对实验,以验证方法的稳定性、精密度和准确度。测试结果表明:各家协作实验室的数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好,测得的δ~(13)C和δ~(15)N精密度分别好于0.10‰、0.14‰。通过比对研究,同时证明了EA-IRMS在线技术适用于海洋沉积物中的有机碳、氮稳定同位素的测定,初步建立了一套适合海洋沉积物样品分析的方法。     

稀有气体同位素的激光探针分析:技术与应用

稀有气体同位素的激光探针分析就是利用激光的集束性和高能性来抽提固体样品中的气体 ,然后将气体净化、分离之后送入质谱计测定其含量和同位素组成。该系统主要由显微监视系统、激光发射系统、位移调节系统、样品处理系统和质谱计组成。薄片样品放入真空样品室后 ,利用显微监视系统可以对薄片进行分析和照相 ,可以对小到 30～ 5 0 μm的微小区域定位分析。该方法的优势主要在于 :(1)系统本底非常低 ;(2 )样品用量较少 ;(3)具有很高的空间分辨率 ;(4 )利用“Q开关” ,可以用作微破裂工具 ;(5 )与熔融法相比 ,分析成本较低。它也有不足之处 :(1)系统的投入成本高 ;(2 )各稀有气体的抽提效率不均一 ,需要校正。     

元素有机相态的提取技术及应用

通过成矿元素的溶解、再迁移及在地表形成各种活动相态的过程,探讨利用元素有机相态勘查隐伏金属矿床的机理,并介绍元素有机相态的提取技术及矿例。     

河南新县花岗岩岩基的岩石成因、来源及对西大别构造演化的启示

本文对新县花岗岩岩基进行了系统的锆石U-Pb定年,全岩元素地球化学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素测试,研究探讨其成岩年龄、岩石成因、物质来源以及地球化学动力学背景。锆石U-Pb年龄为125.5±1.5Ma,属于早白垩世产物。全岩元素地球化学成分表现为高硅、富碱,贫镁、铁和钙,富集轻稀土元素、大离子亲石元素（Rb、K、Th、U）和Pb,亏损重稀土元素、高场强元素(Nb、Ta、Ti)和Sr、Ba。全岩同位素具有中等略偏高的Sr 初始比值(87Sr/86Sr)i=0.706949~0.707086;低的放射性Pb同位素组成[ (206Pb/204Pb)i=16.611～17.152,(207Pb/204Pb)i=15.304～15.432,(208Pb/204Pb)i=37.316～37.702]; 低的Nd初始比值（εNd(t)=-13.65～-13.51）和老的Nd模式年龄（TDM2=2.12～2.13Ga）。锆石原位Hf同位素具有较低的初始比值（εHf(t)=-22.92～-19.40）和老的Hf二阶段模式年龄（TDM2=2.39~2.61 Ga）。综合以上元素地球化学特征、锆石U-Pb定年结果及Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成,新县花岗岩岩基应属于分异的高钾钙碱性I型花岗岩,是化学成分类似于扬子板块北缘新元古代TTG型岩浆岩的扬子下地壳在非加厚下地壳（深度小于35km）环境下部分熔融的产物。