贵州乌江水系枯水期河水硫同位素组成研究

对枯水期乌江及其主要支流河水的硫同位素组成进行了研究。河水SO42-的δ34S值在-15.7‰～18.9‰之间,干流δ34S值介于-3.7‰～0.0‰之间。主要支流河水的SO42-浓度和δ34S值具有明显的区域性差异:上游碳酸盐岩地区支流河水SO42-浓度较高而δ34S值较低,河水中的SO24-来源于煤中还原态硫的氧化、矿床硫化物氧化和大气降水;下游碳酸盐岩夹碎屑岩地区支流河水则相反,具有较低SO24-浓度和较高δ34S值,河水中的SO24-来源于硫酸盐蒸发岩溶解、大气降水以及煤中还原态硫的氧化。干流的硫同位素组成显示枯水期河水中的硫酸盐主要来源于碳酸盐岩地区。     

陕北盐盆中奥陶统马五段蒸发岩硫同位素特征及其古环境意义

奥陶纪时期陕北盐盆位于华北海与祁连海的连接处,该地区在中奥陶世沉积了巨厚的蒸发岩-碳酸盐岩相,其马家沟组五段岩性以中薄层泥晶-细粉晶白云岩-硬石膏岩、中厚层粗粉晶白云岩与灰岩、中厚层石盐-硬石膏、硬石膏-石盐-泥岩的组合特征。本文对马五段蒸发岩-碳酸盐岩层硬石膏硫同位素特征开展了系统的研究工作,研究表明陕北盐盆奥陶系马五段硬石膏硫同位素值普遍较高,马五段大部分硬石膏硫同位素值其分布范围为25.03‰~29.25‰,落于奥陶纪全球海水δ~(34)S值范围内。硫同位素值的大小与岩性密切相关,硬石膏δ~(34)S值具体表现为灰岩/白云岩段均值为27.28‰(25.77‰~29.25‰)泥岩段均值为26.22‰(25.49‰~28.08‰)石盐段均值为25.41‰(25.03‰~26.04‰)。多种因素影响蒸发岩盆地硬石膏同位素值差异,研究区海侵阶段具有δ~(34)S高值,主要受海相沉积作用、古气候及缺氧状态下MSR作用等因素影响;海退阶段封闭环境具有相对较低δ~(34)S值,卤水形成封闭循环及淡水溶解地层原有硫酸盐矿物形成的混合卤水的加入等因素影响。     

河北平原地下水硫酸盐34S和18O同位素演化特征

地下水中硫酸盐的34Ss和18O在探寻地下水的水质演化规律、赋存环境特征方面具有重要的研究意义,笔者选取保定-河间-沧州-黄骅剖面采集深层地下水水样,分析测试了其主要阴阳离子含量、δ18O、δD、14C及δ34Sso42-和δ18Oso42-各项指标,在此基础上首次探讨了河北平原地下水中硫酸盐的硫、氧同位素分布特征与演化机理.研究发现研究区地下水硫酸盐的δ34Sso42-值沿地下水流向增大,δ18Oso42-值则在一个较小的范围内波动,最终接近一个常数值,二者间呈现较好的负相关关系;δ34Sso42-值随地下水14C年龄的增加而增加,δ34Sso42-则随地下水14C年龄的增加而趋于稳定;34Sso42-值与r(so42-)/r(C1-)的值呈负相关关系,δ18Oso42-值与r(SO42-)/r(C1-)的值则呈正相关关系.在研究区地下水中硫酸盐的34S和18O同位素的分布演变特征主要由SO42-和水之间的同位素交换反应、微生物硫酸盐的还原作用、硫化氢的再氧化作用所影响,其中微生物硫酸盐的还原作用的结果使地下水中的硫酸盐富集34S,SO42-和水之间的同位素交换反应是影响地下水的δ18Oso42-值的主导因素,使地下水的δ18Oso42-取决于地下水的氧同位素组成.     

扬泰靖地区地下水硫同位素组成特征及其意义

通过分析长江三角洲扬泰靖地区第四系松散层地下水硫酸盐的硫同位素组成特征,揭示不同层次和地段地下水中硫酸盐的演化规律及其赋存环境变化特点。研究表明潜水中硫同位素值变化不大,8.3‰～10.5‰,而孔隙承压水中硫同位素值变化较大,随深度增加而增大(最高达71.6‰)。在潜水中,硫酸盐源于农业污染或污染物与海源硫酸盐的混合;在顶部地区和沿江地段的浅层孔隙承压水中,负δ34S值的硫酸盐源于硫化物的氧化,与其松散层岩性以砂性土为主、径流条件好、封闭性差和处于氧化环境有关;而在东部的深层孔隙承压水中,高δ34S值的硫酸盐源于硫酸盐的还原,与其松散层岩性以粘性土为主、隔水层发育、径流条件差、封闭性好和处于还原环境有关。     

云南金沙厂铅锌矿床硫同位素地球化学特征

金沙厂铅锌矿床位于云南省东北部,川-滇-黔铅锌成矿域的西北部,矿体主要赋存于下寒武统和上震旦统的碳酸盐地层中。该矿床的主要矿石矿物是闪锌矿和方铅矿,主要脉石矿物是重晶石、萤石和石英。闪锌矿的δ34S值分布于3.9‰～11.2‰之间,平均为5.7‰;方铅矿的δ34S值在6.0‰～9.0‰之间,平均为7.1‰;两个重晶石的δ34S值分别为34.8‰和34.5‰。重晶石的δ34S值与下寒武地层硫酸盐的一致,排除其他可能来源,认为重晶石的硫来源于下寒武统地层。硫化物的硫不可能来自细菌硫酸盐还原作用,因为流体包裹体均一温度远高于细菌的存活温度。硫酸盐热化学还原作用产生的同位素分馏至多为20‰,由此可知下寒武统地层中硫酸盐发生热化学还原作用产生的还原硫δ34S值至少应为14‰,这个值远高于该矿床硫化物δ34S值,因此这种机制不是还原硫的唯一来源。矿区周围广泛分布玄武岩,并且与岩浆有关的硫化物δ34S值比较低,所以硫化物中的硫可能来自岩浆活动。在方铅矿和闪锌矿共生的样品中,闪锌矿的δ34S值大于方铅矿的δ34S值,说明成矿流体的硫同位素局部达到平衡。利用矿物对硫同位素组成计算的硫化物平衡温度与流体包裹体均一温度一致。     

贵州东部及邻区南华纪锰矿中黄铁矿硫同位素高异常及地质意义

贵州东部及邻区南华纪锰矿层中的黄铁矿产出形态多样,为了研究它们的成因标志,通过野外和镜下观察发现黄铁矿主要呈浸染状、条带状和结核状产出,并以草莓状和自形-半自形粒状结构为主。硫同位素测试结果显示含锰岩系中黄铁矿具有异常高δ34S值的特征,介于+37.9‰~+62.6‰之间(平均52.7‰),呈塔式分布,峰值在+46‰~+59‰之间,沿同一矿体剖面从下到上逐渐减小,不同矿床间差异大。结果表明沉积盆地的封闭性和冰川事件使海水硫酸盐浓度降低并富集重硫同位素,随后形成的硫酸盐最低带进一步减小了硫同位素的分馏,使黄铁矿的δ34S达到异常高值。随着沉积盆地逐渐变开放,矿层由下而上黄铁矿的δ34S值逐渐减小,而不同矿床黄铁矿的δ34S值差异则是因为沉积盆地封闭性的差异。因此,封闭的局限沉积盆地是锰矿床形成的重要地质背景条件,而渗流热卤水或火山锰源可能是矿床的主要锰质来源。     

招远金矿区水体中硫同位素特征及其对污染来源的指示

稳定同位素因其指纹效应已成为分析矿区污染来源的重要技术手段。文章以招远金矿区为例,应用硫同位素联合水化学分析、聚类分析及氢氧同位素分析招远金矿区水污染特征和成因。通过分析可知,矿区内地表水和地下水主要接受大气降水补给,水力联系密切。水化学类型以SO₄—Ca和SO₄—Na型为主,阴离子以SO₄2-为主,地表水和地下水的NO₃-和Cl-在空间上变异性较大。地表水硫酸盐含量普遍偏高,硫酸盐污染较为严重,高值区出现在玲珑金矿、金翅岭金矿和张星镇附近;而地下水高值区都出现在玲珑金矿附近,且SO₄2-浓度沿着径流方向逐渐降低。地表水中硫酸盐δ34S值介于1.8‰~9.8‰,地下水中硫酸盐δ34S值介于2.7‰~9.6‰,地表水和地下水硫酸盐含量受玲珑金矿硫化、玲珑花岗岩和胶东岩群影响明显。在地下水径流途中,有地表水入渗污染地下水的现象。另外,工业废水的排放也是硫酸盐含量升高的主要原因。研究表明:硫同位素在金矿区硫酸盐污染的来源和特征方面有很好的指示作用,是评价矿山开采对地下水污染的有效工具。     

鄂西长阳锰矿稳定同位素特征及其地质意义

长阳锰矿位于扬子陆块北缘,赋存于南华系大塘坡组含锰黑色岩系中,含锰矿物主要是菱锰矿。通过对含锰岩系C、O同位素及黄铁矿单矿物S同位素的分析表明:δ13C、δ18O值分布范围和平均值分别为﹣6.2‰～﹣2.1‰、﹣2.9‰和﹣7.9‰～﹣5.3‰、﹣6.8‰,δ34S介于38.41‰～66.85‰,平均值为60.95‰。研究认为:长阳锰矿炭质主要来源于无机碳,在沉积过程中有有机质碳的加入。通过O同位素反演的古温度一般在39.4℃～58.2℃,均值为48.9℃,古温度偏高说明其沉积时水体较深。研究区古盐度Z值大部分大于120,为古盐度较高的海相沉积环境,有部分降水和陆源淡水进入沉积区。长阳锰矿含锰层位中黄铁矿具有异常高的δ34S值,δ34S介于38.41‰～66.85‰,平均值为60.95‰,沉积盆地的封闭性和冰川事件使海水浓度降低并富集重硫同位素,随着海水硫酸盐和硫化物之间的硫同位素分馏的减小,使黄铁矿的δ34S达到异常高值。     

扬子地台灯影组碳酸盐岩中的硫和碳同位素记录

扬子地区灯影组的海相碳酸盐岩地层不仅记录了当时海水的碳同位素变化，也保存了海水的硫同位素记录，能够通过测定所提取的微量硫酸盐的硫同位素组成来获得。灯影组碳酸盐岩中微量硫酸盐的δ^34S值大部分在 20.0‰～ 38．7‰之间变化，碳酸盐岩的δ^13C值变化在 0．5‰～ 5．0‰之间。除灯影组顶、底界线处外，δ^34S和δ^13C值总体上变化幅度较小，大体上呈逐渐降低的变化趋势。灯影组碳酸盐岩中连续的硫、碳同位素记录分别反映了同期海水中溶解硫酸盐和碳酸盐的硫、碳同位素的变化特征。灯影组微量硫酸盐和碳酸盐岩的同位素特征，意味着灯影期海洋中具有高的生物产率和有机碳埋藏速率；除了顶底界线处，具有相对稳定的古气候条件和古海洋环境。灯影期海水的δ^34S值和δ^13C值同时呈逐渐降低的变化趋势，可能是由海洋深部水体逐渐氧化所致。     

新疆巴音铜矿床硫同位素地球化学研究

采用硫同位素方法,对新疆巴音铜矿床硫化物和硫酸盐矿物进行硫同位素测定,获得硫化物和硫酸盐的δ34 S值在- 17. 5‰～ + 10. 0‰ ,硫同位素富集顺序为δ34 S重晶石> δ34 S黄铁矿> δ34 S辉铜矿> δ34 S黄铜矿。对矿床矿物包裹体测定及矿物稳定场进行物理化学计算,获得成矿温度约250℃ , log f O2为- 34. 37～- 38. 42;log f s2 为- 8. 59～-14. 0; log f CO2为-2. 3; pH值为3～6。对矿床δ34 S?S计算,获得δ34 S?S为+ 10‰ ,指示出矿石硫源来自岩浆与海水硫酸盐混合。      

扬子地块北缘大型钡成矿带中硫同位素组成及其意义

钡以BaSO4形式存在的重晶石矿床在世界上分布广泛,但以BaCO3形式存在的毒重石矿床极为罕见。在扬子地块北缘大巴山一带的早古生代硅岩建造中,发育大量层状毒重石和重晶石矿床,两类矿床在空间上表现出既共生又分离的分布规律,构成世界上极为独特的大型钡成矿带。本文研究了钡成矿带中的硫同位素组成特点,结果显示,在以毒重石矿石为主的成矿亚带中,重晶石样品的δ^34S值相对较低,变化范围较小（22．1‰～37．0‰）,平均27．3‰（n=11）,基本上与寒武纪海水硫酸盐的δ^34S值（δ^34S=27～32‰）接近或略低。反映了形成重晶石的硫来自海水,并有可能经历了热化学的硫酸盐还原作用;与毒重石共生的重晶石形成与热液流体有密切关系。在以重晶石为主的成矿亚带中,重晶石样品的δ^34S值相对较高,变化范围较宽（33．4‰～57．6‰）,平均43．5‰（n=31）。与寒武纪海水硫酸盐δ^34S值相比发生了大的改变,反映了与同期海水硫酸盐相关的重硫的强烈富集。这种高正值特点超过了地史中海水硫酸盐的最高值,说明重晶石的形成与生物作用密切相关。强烈的重硫富集,归因于硫酸盐还原菌的活动。     

锡林河流域地表水和浅层地下水的稳定同位素研究

2006年4—9月,在从锡林河源头沿河流进行地表水和地下水同位素样品采集和分析的基础上,利用全球降水同位素监测网(GNIP)包头站的大气降水稳定同位素资料,结合锡林河流域的气象和水文资料,对锡林河流域大气降水、地表水和地下水稳定同位素进行了研究.结果表明:地下水中δ18O和δD值分别集中在-11.7‰～-14.9‰和-80‰～-89.5‰范围内,δ18O沿地下水流向有增加的趋势,大部分地下水中δ18O的季节波动性不大;河流干流δ18O和δD的年算术平均值从源区的-12.8‰和-94.5‰到入锡林河水库处的-10.0‰和-79.3‰,差值分别约为3‰和15‰.河水中的δ18O值沿流程增加而增大的现象可归结为受含有较高δ18O值的地下水补给作用和河水的蒸发作用的共同影响,其中对δ18O蒸发富集的研究显示,蒸发引起δ18O富集值为1‰.通过地下水线(GWL)和地表水线(SWL)及区域大气降水线(LMWL)的对比分析发现,在径流季节,降水对地表水的贡献小,地下水是地表水主要的补给源,地表径流基本是地下水的排泄.     

黔东松桃地区南华系大塘坡组锰矿中黄铁矿硫同位素特征及其地质意义

黔东松桃地区是我国重要的锰矿富集区,其中大塘坡组中黄铁矿δ34S存在比较大的差异.通过CF-IRSM法对松桃李家湾、道坨、西溪堡矿区菱锰矿样品中黄铁矿硫同位素组成开展研究,结果显示出两个明显的特征:(1) 样品中黄铁矿普遍具有极高的δ34S值,为47.69‰~66.76‰;(2) 在同一成锰盆地中,水深相对较浅的李家湾矿区黄铁矿δ34S值(47.69‰~59.15‰)明显低于水深相对较深的道坨矿区的δ34S值(53.85‰~62.86‰),且中心相δ34S的值(53.85‰~66.76‰)明显高于过渡相δ34S的值(47.69‰~59.15‰),黄铁矿硫同位素组成表现出明显的深度梯度效应.大塘坡组含锰层位黄铁矿异常高的δ34S值及其明显的深度梯度特征表明,在新元古代Sturtian冰期刚刚结束的间冰期初期,海水硫酸盐浓度极低,海洋呈现显著的分层现象,这一时期深部海洋可能并没有完全氧化.      

内蒙狼山成矿带东升庙多金属硫化物矿床硫的来源及矿化过程

东升庙多金属硫化物矿床是狼山成矿带最大和最典型的铅锌多金属硫化物矿床,目前该矿床硫的来源及成矿过程仍存在争议。本文对矿区常见硫化物矿石和最重要的赋矿围岩——绢云石墨片岩中的硫化物分别进行硫同位素分析。结果显示东升庙矿床的硫化物普遍富集硫的重同位素,且矿石与围岩中的硫化物的硫同位素分布范围均较为集中。绢云石墨片岩中的黄铁矿的δ~(34)S值在+19.4‰~+23.4‰之间,具有和当时海水硫酸盐相似的硫同位素组成,指示围岩中的不规则黄铁矿是孔隙水(海水)中的硫酸盐被完全还原后形成的。矿石硫化物的δ~(34)S值在+28.3‰~+31.3‰之间,相比围岩中的黄铁矿明显富集硫的重同位素,指示两者具有不同的硫源。矿石中的硫可能源自基底地层中蒸发岩的溶解,由此形成的硫酸盐占主导的热液流体可萃取大量铅、锌等金属,当遇到狼山群地层中富含有机质的沉积岩时发生热化学还原反应,从而造成硫化物的大量卸载,形成金属硫化物矿床。     

硫同位素技术在北方岩溶水资源调查中的应用实例

从地球化学背景方面看,在以奥陶系碳酸盐岩为含水介质的中国北方多数岩溶地下水浅循环系统中,岩溶水的硫酸根有三个主要来源,分别是水对中奥陶统中石膏的溶解、岩溶含水层上覆煤系地层中黄铁矿氧化溶解并补给岩溶水以及与土层密切相关的地表水中硫酸根的加入。上述三类水的δ34S同位素值的差别很大,中奥陶统中石膏硫同位素最重,δ34S值一般在20‰～32‰;煤系地层中黄铁矿的硫同位素最轻,一般在－10‰～10‰,多数低于4‰;而地表水的硫同位素介于上述二者之间,δ34S值较稳定分布在7‰～12‰之间。利用这一具有示踪意义的特点,我们对一些泉域系统的岩溶地下水补、排关系以及一些水化学成分的来源进行了成功的解释,为进一步认识岩溶水文地质条件提供了有力的佐证。      

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)。     

贵州红枫湖硫酸盐来源及循环过程的硫同位素地球化学研究

红枫湖是云贵高原上一个中等富营养化的季节性厌氧湖泊。对红枫湖流域湖水及其入湖河流河水一年内四个季节的水体硫酸盐硫同位素组成进行了系统研究,结果表明,红枫湖湖水硫酸盐的δ^34S值介于-8．7‰-4．9‰之间,平均-6．8‰,入湖河流的δ^34S值变化范围为-14．7‰-＋0．8‰。湖水的硫同位素组成主要受煤以及大气降水的控制,硫化物和蒸发岩的贡献较小。全年内湖水的δ^34S值季节性变化明显,表现为夏季〉秋季〉冬季、春季的特征,反映了大气降水对湖水硫酸盐贡献的季节性差异。此外,湖水垂直剖面上呈现出明显的季节性差异,冬季、春季湖水的剖面上下δ^34S值几乎没有变化,而夏季、秋季湖水表层和底层相对较高,呈规律性变化,这与湖水冬季混合、夏季分层的特点有关;夏季湖水分层期间雨水在湖泊表层的滞留,以及湖泊底层的硫酸盐细菌还原等相关生物地球化学过程是水体垂直剖面上δ^34S值规律性变化的主要原因。     

喀什平原区地下水硫酸盐分布特征及来源

喀什平原区位于我国最西部,是中巴经济走廊建设的重要组成部分。以往水文地球化学研究表明,该区域地下水硫酸盐含量、硬度和总溶解固体量普遍偏高。以此次采集的地下水化学样品测试结果为依据,结合喀什平原区水文地质条件,采用统计、对比以及饱和指数分析方法,系统分析了区内地下水中的硫酸盐含量分布特征及其来源。研究表明,区内SO_4~(2-)含量为81.62~1 757.13 mg/L,总体呈北部高、南部低,东部高、西部低的分布规律;沿地下水流方向,SO_4~(2-)浓度由西至东呈逐渐增大的趋势。地下水中方解石和白云石饱和指数大于零,而石膏及硬石膏饱和指数小于零,说明硫酸盐主要来自于地下水对石膏和芒硝的溶解作用。该研究成果可为喀什平原区发展和规划对地下水资源的开发利用提供一定的水文地质依据。     

新疆霍什布拉克铅锌矿床硫铅同位素地球化学研究

对新疆霍什布拉克铅锌矿床硫化物硫、铅同位素测定,获得成矿早期黄铁矿的δ34S值为-12.1‰～-8.5‰,闪锌矿的δ34S值为-17.6‰,方铅矿的δ34S值为-18.8‰;晚期黄铁矿的δ34S值为+12.8‰～+22.2‰,闪锌矿的δ34S值为+20.0‰～+24.2‰,方铅矿的δ34S值为+14.4‰+22.2‰.成矿从早到晚,硫同位素由大的负值变化到大的正值,方铅矿的206 Pb/204 Pb比值为17.900-18.086,207Pb/204Pb比值为15.586-15.732,208Pb/204Pb比值为37.997-38.381;黄铁矿的206Pb/204Pb比值为17.950,207 pb/204Pb比值为15.633,208 pb/204 Pb比值为38.144.灰岩的206pb/204 Pb比值为18.156-18.875,207Pb/204Pb比值为15.396-15.855,208Pb/204Pb比值为37.631-38.967.硫同位素指示硫来源于海水硫酸盐还原硫.铅同位素指示至少有两上以上来源.     

陕西柞水银洞子银铅矿床硫同位素地质研究

在银洞子银铅矿床中,硫同位素组成变化很大,围岩地层中硫化物的δ~(34)S/‰值为-3.2—+6.5,13号矿体的硫同位素以富集重硫为特征,硫化物和硫酸盐的δ~(34)S/‰值为+4—+28.48,而小铅矿体群的硫同位素以相对富集轻硫为特征,硫化物的δ~(34)S/‰为-3.5—+4.67,其顶板岩石为接近零的负值.研究表明,矿体和围岩中的硫主要来自封闭盆地中海水硫酸盐的还原,沉积环境经历了对H_2S的封闭—开放—封闭的过程,矿体是在海底热卤水中沉积形成的,硫化物的δ~(34)值受沉积环境和热卤水的物理化学条件所制约.