地质样品中铬的化学分离及双稀释剂法铬同位素测定

本研究建立了适用于玄武岩、纯橄岩和页岩样品的阳离子树脂铬元素化学分离方法, 并采用双稀释剂校正化学分离和质谱仪测量过程中的质量分馏。在化学分离过程中铬有3个淋洗峰, 反映了盐酸体系中铬至少具有3种络合物。页岩样品中Al、Ti含量较高, 在淋洗过程中会有过载现象。采用了SRM 979对50Cr-54Cr双稀释剂进行了标定, 双稀释剂的铬同位素组成为50Cr/52Cr=41.66, 54Cr/52Cr=22.28。铬元素标准NIST 3112a相对于SRM 979的δ53Cr= –0.063±0.05‰(2SD, N=22)。玄武岩、纯橄岩等标准物质的结果与已发表数据在误差范围内一致, 精度达到国际同类实验室平均水平。     

元素硒的无机氧化动力学研究Ⅱ:硝酸与二氧化锰的氧化

地球表生环境中还原态硒的氧化释放是生物可利用态硒的重要来源,为了解元素Se氧化至硒氧离子过程的反应动力学机制和规律,使用~(74)Se-~(77)Se同位素双稀释剂硒浓度测定技术,开展了HNO_3、MnO_2氧化元素Se的实验研究。结果表明,两者均可将元素Se氧化为Se~(4+),且产物较为单一。HNO_3和MnO_2氧化元素Se的过程可分别用拟一级和零级动力学方程描述,其反应速率常数分别为0.0045h~(-1)和0.033μg·m L~(-1)·h~(-1)。从实验数据和动力学模拟推测,NO_3~-离子向固体元素Se内部扩散是NO_3~-氧化元素Se反应的控制步骤,固体MnO_2与元素Se的反应则主要与Se表层原子活化的量密切相关。     

江西相山沙洲铀矿床He、Ar同位素特征及其地质意义

江西相山沙洲铀矿床位于中国华南赣杭铀成矿带南西段、华南中生代陆相火山岩带西缘。本次工作系统采集了矿区内成矿期黄铁矿、方解石,开展了稳定同位素和稀有气体同位素研究。研究表明方解石的δ13CV-PDB和δ18OV-SMOW值分别为-3.2‰~-7.4‰,8.5‰~15.2‰,成矿流体中的碳主要源自地幔;黄铁矿样品流体包裹体的n(40Ar)/n(36Ar)值为303~326,n(3He)/n(4He)值为0.193~2.946 Ra;成矿流体的He—Ar同位素组成是地壳流体[n(3He)/n(4He)值较低,n(40Ar)/n(36Ar)值与大气近似]和地幔流体[高n(3He)/n(4He)和n(40Ar)/n(36Ar)值]两端元的不同比例混合产物。     

藏北商旭造山型金矿床成矿物质来源探讨：C、S、Pb同位素证据

西藏双湖县商旭金矿床位于班公湖—怒江缝合带中段。矿床受近东西向断裂控制,赋存于中—下侏罗统木嘎岗日群浅变质增生混杂岩中。本文研究主成矿阶段石英流体包裹体中CO_2的C同位素及共生硫化物的S—Pb同位素组成特征,并与木嘎岗日群、虾别错—木嘎岗日山花岗岩等主要地质体对比。含金石英脉流体包裹体中CO_2的δ~(13)C_(V-PDB)值范围为-17.8‰～-23.1‰,均值为-21.3%,接近沉积岩或者变质岩源有机碳,表明商旭金矿床的成矿流体可能来自于木嘎岗日群的变质流体,而含金石英脉中发育着与虾别错—木嘎岗日山花岗岩同时代的少量岩浆锆石,暗示成矿流体还有岩浆热液的加入。共生硫化物δ~(34)S_(V-CDT)值变化于-4.5‰～4.6‰,均值为-1.6‰,具有深源硫(地幔或下地壳,δ~(34)S_(V-CDT)=-3‰～+3‰)的特征;共生硫化物Pb同位素位素[n(~(206)Pb)/n(~(204)Pb)=18.350～18.690、n(~(207)Pb)/n(~(204)Pb)=15.632～15.700、n(~(208)Pb)/n(~(204)Pb)=38.570～38.980]与早白垩世虾别错—木嘎岗日山花岗岩[n(~(206)Pb)/n(~(204)Pb)=18.558～19.169、n(~(207)Pb)/n(~(204)Pb)=15.616～15.651、n(~(208)Pb)/n(~(204)Pb)=38.838～39.154]基本一致,同时向侏罗统木嘎岗日群[n(~(206)Pb)/n(~(204)Pb)=18.630～18.970、n(~(207)Pb)/n(~(204)Pb)=15.619～15.673、n(~(208)Pb)/n(~(204)Pb)=38.887～39.260]略有漂移,暗示商旭金矿床的Pb可能来源于早白垩世岩浆活动,同时还有部分来自木嘎岗日群中铅的加入。本次研究认为,商旭金矿的成矿物质部分来自深部壳幔岩浆作用,并被成矿热液携带至浅部。木嘎岗日群围岩也贡献了部分成矿物质,被地层中的变质热液携带到成矿流体中。     

硒同位素双稀释剂数值优化的应用

<正>近年来,随着MC-ICPMS的出现与发展,硒同位素已被广泛地应用于地质与环境等学科的研究。同位素双稀释剂作为非传统稳定同位素地球化学的三种主要分析技术之一,能够有效校正硒同位素在化学纯化与质谱测试过程中的质量歧视效应,为高准确和高精度硒同位素数据的获取奠定了基础。影响硒同位素双稀释剂法使用的关键因素在于准确掌握两单稀释剂间和双稀释剂与样品间的最优配比值。Cumming[1]在Pb同位素双稀释剂法的研究时发现,校正结果的误差增量大小与双稀释剂中两单稀释剂间的配比(λ)和双稀释     

常用锂同位素地质标准物质的多接收器电感耦合等离子体质谱分析研究

锂同位素研究是非传统稳定同位素地球化学研究的前沿,已广泛应用于从地表到地幔的岩石圈及流体等固体地球科学的研究领域。准确测定锂同位素比值是应用该同位素体系的前提。本文报道了国际上7种常用地质标准物质(BHVO-2、JB-2、BCR-2、AGV-2、NKT-1、L-SVEC、IRMM-016)的锂同位素组成数据。分析中采用硝酸-氢氟酸混合酸消解岩石标准样品,通过3根阳离子交换树脂(AG50W-X8,200~400目)填充的聚丙烯交换柱和石英交换柱对锂进行分离富集,利用Neptune型多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)测定锂同位素比值,使用标准-样品交叉法(SSB)校正仪器的质量分馏。实验得到这7种常用地质标准物质的锂同位素组成与测试精度(2SD)分别为:δ7LiBHVO-2—L-SVEC=4.7‰±1.0‰(n=53),δ7LiJB-2—L-SVEC=4.9‰±1.0‰(n=20),δ7LiBCR-2—L-SVEC=4.4‰±0.8‰(n=8),δ7LiAGV-2—L-SVEC=6.1‰±0.4‰(n=14),δ7LiNKT-1—L-SVEC=9.8‰±0.2‰(n=3),δ7LiL-SVEC—L-SVEC=-0.3‰±0.3‰(n=10),δ7LiIRMM-016—L-SVEC=0.0‰±0.5‰(n=10),这些数据在误差范围内与国际上已发表的数据一致。Li同位素分析精度可以达到大约0.5‰,长期的分析精度即外部重现性≤±1.0‰,达到了国际同类实验室水平。7种常用地质标准物质的锂同位素组成数据的发表为锂同位素研究提供了统一的标准,使地质样品的锂同位素数据的质量监控成为可能。在基质效应的研究中,使用不同量的IRMM-016配制的标准溶液过柱,深入探讨了样品量对锂同位素测定值的影响,结果表明,在现有测试精度下,只要分析样品的锂含量达到100μg/L,且不超过树脂的承载量,样品的锂同位素组成在误差范围内与真值吻合,样品量的大小不影响锂同位素测定结果的准确性。     

V和Ba同位素分析方法综述

随着多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的应用,金属稳定同位素的分析方法不断得到改善和突破,这使得金属稳定同位素地球化学成为国际上新兴的地球科学方向。本文以V和Ba同位素为代表,详述了这两个体系近年来分析方法的进展。重点介绍了中国科学技术大学金属稳定同位素实验室建立的高精度的V同位素分析方法[δ~(51)VAA的长期外部测量精度好于±0.1‰(2SD)],以及将SRM3104a作为基准标样的Ba同位素分析方法[δ~(137/134)Ba_(SRM3104a)长期外部测量精度优于±0.05‰(2SD)]。     

钼及钼同位素地球化学——同位素体系、测试技术及在地质中的应用

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用使过渡金属元素同位素地球化学的研究近年来获得蓬勃发展.利用元素双稀释剂法对钼同位素值进行校正,目前可以获得±0.1‰(2σ)的测试精度.自然界中钼同位素分馏δ98/95Mo可达～3‰,其分馏机制与环境的氧化-还原状态有关.在氧化环境下钼以MoO2/4-的形式与锰...     

富有机质页岩方解石脉成因、成岩模式与地质意义——以四川盆地南部龙马溪组为例

富有机质页岩中方解石脉体普遍发育,其形成过程和机制对成烃储层和成藏具有重要指示意义。本文以四川盆地南部龙马溪组为例,采用显微岩相学、阴极发光、原位微区电子探针、同位素地球化学及流体包裹体相结合的方法,分析其中的方解石脉成因,并结合地质背景探讨了成岩流体动态演化模式及其勘探意义。结果表明,研究区龙马溪组页岩发育三期方解石脉,第一期(Cal-1)近围岩或独立生长,形成于同生—准同生成岩阶段,是微生物还原作用的产物,具有富Fe、Mg、Al元素、贫Mn元素的特征,其δ~(13)C_(V-PDB)=0.06‰～4.53‰,δ~(18)O_(V-PDB)=-13.21‰～-10.79‰,n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)=0.719366～0.719689;第二期(Cal-2)形成于早成岩阶段,是有机质脱羧作用的产物,以相对富Fe、Mg、Mn、Al元素为特征,其δ~(13)C_(V-PDB)=-6.93‰～-0.08‰,δ~(18)O_(V-PDB)=-13.28‰～-10.05‰,n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)=0.719378～0.720688;第三期(Cal-3)远离围岩,形成于晚成岩阶段,是甲烷热氧化作用的产物,具有富Fe、Mg、Mn元素,不含Al元素的特征,其δ~(13)C_(V-PDB)=-19.00‰～-12.64‰,δ~(18)O_(V-PDB)=-9.08‰～-6.65‰,n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)=0.719855～0.721342。通过对方解石脉成因及流体来源刻画,结合龙马溪组页岩热演化史,三期方解石脉的成岩演化对页岩的储集空间具有改善作用,有利于页岩气的勘探开发。     

同位素双稀释剂法的原理与应用Ⅰ:原理部分

随着MC-ICP-MS的推广使用,同位素双稀释剂法在国际上已被广泛用于非传统稳定同位素领域中低浓度元素同位素组成的高精度分析,其可有效校正化学纯化和质谱测定过程中的同位素质量分馏,但该方法在国内还未得到全面应用。制约该方法使用的关键在于难以掌握两单稀释剂间(λ)以及双稀释剂与样品之间(p)的最优配比值。本文以Siebert等(2001)的几何迭代算法为例,详细说明了双稀释剂法的计算流程,提出了定性和定量双稀释剂的选择原则,并以硒同位素为例,说明了两单稀释剂间和双稀释剂与样品间最佳配比值的优化步骤,最后简要说明了双稀释剂组成的标定方法、双稀释剂法的优缺点,以及可用于同位素非质量分馏研究的发展趋势。     

贵州遵义牛蹄塘组黑色岩系的硒同位素变化及其环境指示初探

西南早寒武世牛蹄塘组是分布在中国南方扬子地台的一套黑色岩系,区域上发育有典型富集多金属元素的硫化物矿化层.选取遵义松林小竹牛蹄塘组下部富硒、钼、镍等元素的黑色岩系剖面,利用Se同位素初步探讨了该剖面岩石的沉积环境和硒的可能来源.结果表明,小竹牛蹄塘组下部剖面黑色岩系的δ82/76SeSRM3149比值变化较大,下部底层含碳斑脱岩与磷块岩的变化范围在-4.35‰～ 4.11‰之间;中间镍钼层及碳质页岩、碳质碳酸盐岩的δ82/76SeSRM3149变化范围窄,平均值为0.9‰±0.23‰(n=4);上层碳质页岩为-1.24‰.结合已发表的钼同位素数据,认为中间岩石沉积于缺氧/无氧环境,但存在盆地海水与热液或充氧水团的混合;下层的岩石曾一度位于充氧与贫氧环境的边界面,局部岩石曾暴露地表经历了较强的风化和蚀变作用,海水中硒有可能来自底部富硒斑脱岩的氧化淋滤或海底热液.据此推测遵义松林小竹牛蹄塘组下部岩石的沉积环境极可能处在局限盆地靠近陆地的边缘部分,经历了充氧→贫氧→缺氧/无氧→贫氧的演化阶段.     

云南思茅盆地上白垩统勐野井组自形黄铁矿成因及地质意义

云南思茅盆地位于特提斯成矿带东南段,上白垩统勐野井组是该区域一套广泛分布的含盐地层,该组内赋存有中国目前唯一的前第四纪固体钾盐矿床。对思茅盆地江城地区勐野井组石膏和黄铁矿样品,利用电子探针和质谱仪进行了主、微量元素和硫同位素分析,结果表明黄铁矿的n(S)/n(Fe)平均值为202,为硫富集型黄铁矿;黄铁矿的w(Co)/w(Ni)值为301~1074,变化范围较大;黄铁矿的δ34SV-CDT值为-836‰~-336‰,平均值为-633‰,而石膏的δ34SV-CDT值为66‰~107‰,平均值为948‰。通过对黄铁矿n(S)/n(Fe)、w(Co)/w(Ni)、硫同位素以及石膏硫同位素进行分析,认为勐野井组石膏层在成岩期后受到了热液蚀变的作用,热液蚀变导致石膏被还原形成S2-,S2-与热液带来的Fe结合形成了粒状黄铁矿。通过对思茅盆地江城地区勐野井组黄铁矿、石膏的成因机制研究得出,受印度板块俯冲活动控制,深部热液对该区上白垩统勐野井组内原生蒸发岩有明显改造作用并有多种金属矿物伴生。思茅盆地晚白垩世以来热液活动频繁,多期次的热液作用对盆地金属成矿有积极影响,对勐野井组钾盐有不利的改造作用,使得原生钾盐发生蚀变,普遍发生重结晶作用。     

同位素双稀释剂技术的数值模拟与应用

近年来,非传统稳定同位素地球化学已成为新兴发展的研究领域,同位素双稀释剂技术是该领域的主流分析方法之一,但始终存在的困扰问题是如何进行同位素双稀释剂间以及稀释剂与样品间的最优混合。这两种混合比严重制约着同位素比值测试的准确度、精度和重现性。本文从同位素双稀释剂技术的数学原理出发,以Cr、Mo同位素为例,结合MonteCarlo误差模型,深入讨论和分析了两单稀释剂间比值(λ)及双稀释剂与自然样品间比值(p)的最优化数值模拟,得到了以双稀释剂~50(Cr)-~54(Cr)、~97(Mo)-~(100)Mo为例的λ、p值的最优取值范围。该数值模拟可适用于所有能够利用同位素双稀释剂技术的元素。在此基础上,就数值模拟结果如何应用于同位素双稀释剂的选择和组成标定也给予了详细说明,这为我国开展和使用同位素双稀释剂技术提供了基本思路和需要注意的关键问题,有助于推动同位素双稀释剂技术在我国地学界的广泛应用和发展。     

藏北羌塘盆地双湖地区下侏罗统油页岩的有机碳同位素异常和正构烷烃分布特征及大洋缺氧事件研究

针对世界性的大洋缺氧事件的成因机制问题,以藏北羌塘盆地双湖地区曲色组油页岩为例,根据野外地质观察与室内有机地球化学分析,探讨全球性的侏罗纪早Toarcian缺氧事件。有机地球化学分析表明,样品有机碳(TOC)变化范围为0.34%~15.28%,平均为6.85%,干酪根δ~(13)C_(org)值变化范围为-22.9‰~-27.2‰,平均值为-24.77‰,δ~(13)C_(org)值发生2次负偏移夹一次正偏移,最大偏移量达4.2‰,这种偏移模式指示所测剖面是一个国内罕见的较完整的Toarcian剖面。n(C)/n(N)原子比变化范围27.06~67.42,干酪根以Ⅱ型为主,正构烷烃碳数分布范围C_(13)-C_(35_之间,主峰碳多为n C_(16_或n C_(17_,OEP平均为0.97,碳优势指数CPI平均为1.02,TAR_(HC)值分布在0.13~0.79,有机质来源以藻类占优势,陆源植物持续输入,地层剖面上δ~(13)C_(org)值、n(C)/n(N)以及TAR_(HC)的变化趋势一致,分析认为藏北羌塘盆地双湖地区Toarcian缺氧事件受有机质组分变化控制。     

193 nm ArF准分子激光剥蚀等离子体质谱法测定熔融玻璃中微量铌和钽

建立了一种利用193 nm ArF准分子激光剥蚀-等离子体质谱法直接测定岩石熔融玻璃中Nb和Ta的分析方法。采用常规的碱熔法熔融样品,以29Si为内标、玻璃标准参考物质NIST SRM612为外标进行测定,方法的检出限分别为Nb0.003μg/g和Ta0.006μg/g(n=10)。分析4个不同的地质标准参考物质结果表明,Nb和Ta测定结果的相对误差(RE)和精密度(RSD,n=11)均低于10%。     

铝土矿中锂同位素分离提纯方法的建立

铝土矿是极端风化作用的产物,也是锂的重要载体,由于其资源量巨大,对铝土矿中锂的富集机制和分布规律的研究将有利于找矿预测。锂同位素的高效准确分析是深入认识矿物中锂的富集机制和分布规律的基础。铝土矿样品由于化学稳定性较强,溶样过程较为复杂,且Al、Na、Ca、K等基体元素含量远高于锂,给锂的纯化增加不少难度。本文采用内径5mm、柱长190mm的聚四氟乙烯离子交换柱和AG50W-X12阳离子交换树脂,以0.5mol/L硝酸为淋洗液淋洗34mL,收集最后的12mL,即可完成对铝土矿中锂的完全纯化回收。该纯化方法减少了淋洗液的使用量,提高了实验效率。采用该方法对国际标样L-SVEC、RGM-2、GSP-2进行锂的纯化,通过多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测试锂同位素组成,得到的δ~7Li测试值分别为-0.26‰±0.09‰(2SD,n=3)、3.19‰±0.37‰(2SD,n=3)、-0.78‰±0.22‰(2SD,n=3),与前人报道一致,验证了该方法的可靠性。此外,采用本方案对铝土矿国家标样(GBW07182)进行锂的纯化,δ~7Li测定值为10.16‰±0.21‰(2SD,n=3)。     

玄武岩标准样品铁铜锌同位素组成

报道了三种玄武岩标准样品(BCR-2、BIR-1a和GBW 07105)的铁铜锌同位素数据。实验使用HNO3-HF混合酸消解玄武岩标准样品;AGMP-1阴离子交换树脂分离提纯样品中的铜铁锌,利用多接收等离子体质谱仪(MC-ICPMS)测定铁铜锌同位素比值,分析过程中使用样品-标准-样品交叉法校正仪器的质量分馏。实验得到BCR-2、BIR-1a和GBW 07105标准样品的高精度铁铜锌同位素组成(95%置信水平的不确定度)分别为:δ56FeBCR-2-IRMM014=0.070‰±0.018‰(2SD),δ65 CuBCR-2-SRM976=0.16‰±0.04‰(2SD),δ66 ZnBCR-2-IRMM3702=-0.072‰±0.020‰(2SD);δ56 FeBIR-1a-IRMM014=0.044‰±0.026‰(2SD),δ65CuBIR-1a-SRM976=0.027‰±0.019‰(2SD),δ66 ZnBIR-1a-IRMM3702=0.085‰±0.032‰(2SD);δ56FeGBW 07105-IRMM014=0.126‰±0.039‰(2SD),δ65 CuGBW 07105-SRM976=0.12‰±0.01‰(2SD),δ66ZnGBW 07105-IRMM3702=0.22‰±0.03‰(2SD)。这些数据在误差(不确定度)范围内与国际上已发表的数据是一致的。三个玄武岩标准样品的铁铜锌同位素组成数据的发表为铁铜锌同位素研究提供了统一的标准,使地质样品的铁铜锌同位素数据的质量监控成为可能。     

邹平王家庄铜矿床成矿地球化学及成因探讨

王家庄铜矿床的矿化脉石英中流体包裹体均一温度介于116 ~ 566 ℃之间,均值为 289 ℃;盐度介于7.2%～63.2% NaCleq,均值为21.1% NaCleq。流体的气相成分主要为H2O和CO2。在均一温度为240 ~ 440 ℃区间内,出现了富气相的两相水溶液包裹体、富液相的两相水溶液包裹体和含子晶的三相水溶液包裹体共存现象,以及加温后富气相包裹体均一到气相和同期富液相包裹体均一到液相的特征,表明成矿流体曾发生过沸腾作用;其中第一次发生于360 ~ 400 ℃,主要形成高温、高盐度含子晶的三相水溶液包裹体和高温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;第二次发生于240 ~ 320 ℃,主要形成高—中温、高盐度的含子晶的三相水溶液包裹体和高—中温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高—中温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;之后主要形成富液相的两相水溶液包裹体,具有中低温和中盐度的特征。矿化脉石英中的δ18OH2O介于-1.14‰ ~ 1.79‰之间,均值为0.94‰;δD介于-63.70‰ ~ -56.50‰之间,均值为-59.8‰;说明王家庄铜矿床的成矿流体主要来源于岩浆,后期混入大气降水。矿石矿物的δ34S变化于-8.80‰ ~ -2.80‰之间,均值为-6.33‰。矿石矿物的n(206Pb)/n(204Pb)介于18.1684 ~ 18.3637之间,均值为18.2892;n(207Pb)/n(204Pb)介于155546 ~ 156342之间,均值为155777;n(208Pb)/n(204Pb)介于38.1286 ~ 38.4840之间,均值为38.2780。说明矿石具有贫重硫和富放射性成因铅的特征,硫、铅主要来源于深部,后期可能受到地壳物质或大气降水的混染。     

高精度硅同位素分析方法研究进展

基于碱熔法的改进和多接收电感耦合等离子质谱仪（MC-ICP-MS）的发展,近年来高精度Si同位素组成（δ30Si）分析方法取得了长足进步,分析精度（2SD）自气体质谱仪（GS-MS）时代的±0.15‰~±0.30‰ 提高到优于±0.10‰,足以辨析高温过程中Si同位素发生的微小分馏,并且避免了实验流程中使用含氟等危险化学品。二次离子质谱（SIMS）和飞秒激光剥蚀（fs LA）的发展使得原位Si同位素组成分析精度近期也优化到±0.10‰~±0.22‰。文章对近年来Si同位素分析方法的发展沿革进行综述,探讨建立溶液法MC-ICP-MS的高精度Si同位素分析方法的进展与局限,并比对了国内外各个实验室已发表国际国内Si同位素标准物质测定值,最后总结了硅酸盐地球（BSE）、地壳和陨石等主要地质储库的δ30Si组成范围。     

冀北窟窿山流纹斑岩锆石SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

冀北窟窿山流纹斑岩位于赤峰—开原断裂以南、尚义—平泉断裂带以北的华北克拉通北缘隆起带和沽源—红山子铀成矿带的西南段,主要分布于窟窿山北西部,出露面积约25 km~2。本文通过SHRIMP锆石U-Pb定年和主量元素、微量元素、稀土元素、Sr—Nd—Pb—O同位素组成测试,查明流纹斑岩形成的地质时代,探讨流纹斑岩的物质来源和形成的构造背景,分析流纹斑岩与铀矿化的关系。分析结果显示:流纹斑岩SHRIMP锆石n(~(206)Pb)/n(~(238)U)年龄为138.4±1.3 Ma(n=12,MSWD=0.25),属早白垩世早期;流纹斑岩具有高硅、富钾、钠,高FeO~T/MgO值,贫Al、Mg、Ca、P的高分异特征,属准铝质—弱过铝质高钾钙碱性系列岩石,在SiO_2—[(Na_2O+K_2O)—CaO]和SiO_2—FeO~T/(FeO~T+MgO)图解中落于A型花岗岩区;∑REE含量较低,Eu负异常明显,具轻稀土富集型稀土配分曲线特征,富集Rb、Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf、Y等元素,亏损Sr、Ba、P、Ti等元素,10000Ga/Al=3.74～4.29(2.6),Zr+Nb+Ce+Y=374×10~(-6)～402×10~(-6)(350×10~(-6)),显示A型花岗岩微量元素的特征。流纹斑岩的[n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)]_i值变化范围较大(=0.690385～0.724000),ε_(Nd)(t)值较低(=-16.2～-14.9)、T_(DM2)较大(=2163～2244 Ma),Pb同位素比值较低{[n(~(206)Pb)/n(~(204)Pb)]_i=16.893～16.922、[n(~(207)Pb)/n(~(204)Pb)]_i=15.393～15.424、[n(~(208)Pb)/n(~(204)Pb)]_i=37.716～37.771},在铅同位素图解中窟窿山流纹斑岩同时带有下地壳物质和富集地幔印记;δ~(18)O_(V-SMOW)=3.5‰～4.9‰,低于正常地幔的δ~(18)O_(V-SMOW)值(=5.3‰±0.3‰),具低氧流纹岩特征。Sr—Nd—Pb—O同位素特征显示,流纹斑岩可能是源于DMM型、EMI型地幔和少量古老下地壳混合形成的年轻下地壳部分熔融的产物,而且与高温热液蚀变有关。对比表明,窟窿山流纹斑岩与中国东部绝大多数与火山岩有关的热液型铀矿的赋矿围岩时代一致,特别是与沽源—红山子铀成矿带西南段张麻井铀矿的赋矿流纹斑岩特征一致,而且在流纹斑岩的接触带内已揭露到铀矿化,指示窟窿山流纹斑岩的内、外接触带具有良好的找矿前景。