文石—水体系氧同位素分馏机理的实验研究

采用“附晶生长法”分别在５０和７０℃下合成文石下矿物,获得了两种不同的文石与水之间的氧同位素分馏关系。结果证明,文石与水之间氧同位素分馏的化学动力学机 为两步：（１）碳酸根与水之间进行氧同位素交换和平衡,即：「Ｃ＾１６Ｏ３」＾＾３－＋２Ｈ２＾１８Ｏ＝「Ｃ＾１８Ｏ３＾１６Ｏ」＾２－＋２Ｈ２Ｏ１６Ｏ;（２）与水平衡以后的「ＣＯ２」＾２－离子与Ｃａ＾２＋结合生成文石,即：Ｃａ＾２＋＋＿「Ｃ＾１８Ｏ２＾１     

六二一七热液铀矿床形成的物理化学条件研究

根据包裹体分析资料和热力学计算结合矿床地质特征，本文研究了江西六二一七花岗岩型铀矿床形成的物理化学条件，并对红化（赤铁矿化）与热液铀矿化之间的因果关系进行了探讨。结果得到，热液铀矿化形成于中低温、中压、低氧逸度、高流逸度、中性至弱碱性的还原环境。成矿热液中，铀主要呈［UO2（CO3）2］2-和［UO2F4］2-形式迁移，至一定的物理化学条件下发生沥青铀矿沉淀。红化是矿前期高氧逸度流交代热液对围岩氧化所至，红化蚀变岩石因含有Fe3+，从而有利于热液铀矿化的发生。     

碳酸钙-水体系氧同位素平衡及稳态分馏的低温实验研究

采用“一步”和“两步”的直接沉淀法和附晶生长法在 5 0℃和 70℃分别合成碳钡矿和文石 ,测定不同条件下合成矿物与水之间的氧同位素分馏 ,结果显示 ,文石—水体系氧同位素分馏机理分两步 :(1) [CO3 ]2 - 与H2 O的氧同位素交换和平衡 ,此过程是文石 水氧同位素平衡的决速率步骤 ;(2 )与H2 O平衡以后的 [CO3 ]2 - 与Ca2 +]结合生成文石 ,此过程体现矿物形成过程中氧同位素分馏的结构效应。在此基础上 ,采用缓慢沉淀法和“两步”的附晶生长法获得了 0～ 70℃的文石 水体系氧同位素平衡分馏方程。采用“一步”和“两步”的附晶生长法在 5 0℃和 70℃合成文石 ,文石在溶液中经同质多象转变成次生方解石 ;结合文献数据 ,获得 0～ 70℃范围内的方解石 水体系稳态氧同位素分馏方程。     

大别山北部榴辉岩的Sm-Nd年龄测定及其对麻粒相退变质时间的制约

报道了大别山北部三个榴辉岩样品的矿物 Sm- Nd等时线年龄，它们分别为 (210± 6) Ma或 (214± 6) Ma、 (208± 38) Ma和 (208± 4) Ma。氧同位素研究表明，这些样品中的石榴子石与绿辉石之间处于氧同位素平衡状态，因此，该 Sm- Nd等时线定年结果可靠。本区榴辉岩的高压麻粒岩相退变质阶段的冷却年龄为 210 Ma左右；榴辉岩的钕同位素初始比ε Nd(t)(两个样品一个为－ 10左右，另一个为－ 2)基本上表现为陆壳岩石特征，可能类似于南部超高压带中的榴辉岩，为印支期扬子陆壳俯冲变质成因。它们的全岩δ 18O值较低，为＋ 2.4‰～＋ 3.6‰，可能指示其原岩同大别山南部超高压带中榴辉岩一样，在板块俯冲之前，经受过高温地表水热液蚀变。年代学结果表明，大别山北部榴辉岩在 230～ 210 Ma期间经历的是一等温或升温过程，这与大别山南部含柯石英榴辉岩在这一时期的快速冷却过程形成强烈对比，这对理解俯冲陆壳中不同构造岩片折返过程的差异有重要意义。     

第五届《地球化学》编委会名单

主 编：涂光炽 副主编：李献华 彭平安 赵振华 裘愉卓 常务编委：沈承德 夏斌 徐义刚 朱炳泉 肖贤明 杨秋剑(专职) 编 委：傅家谟 高山 耿安松 洪业汤 蒋志 李献华 林杨挺 刘丛强 刘东生 卢焕章 欧阳自远 彭平安 裘愉卓 沈承德 沈其韩 孙敏 孙世华 孙晓明 涂光炽 王京彬 吴福元 夏斌 肖贤明 徐义刚 杨秋剑 曾贻善 赵振华 郑永飞 周新民 朱炳泉     

大陆碰撞和超高压变质的化学地球动力学:来自中国大陆科学钻探的结果

利用中国大陆科学钻探工程连续取样的优势,对主孔200～4000m超高压变质岩进行了系统的地球化学研究.结果对大陆俯冲带变质的化学地球动力学提供了新的制约.目前取得的主要成果如下(1)建立了200～4000m深度的超高压矿物氧同位素变化剖面,发现18O亏损深度达3300m.结合大别-苏鲁造山带地表露头岩石达30000km2的18O亏损,表明扬子陆块北缘曾发生三维空间巨量物质(～100000km3)的18O亏损;(2)钻孔超高压变质岩的原岩形成于新元古代中期(～780Ma),属于双重双峰式岩浆活动的产物;原岩既有中元古代晚期新生地壳,也有古元古代中期古老地壳.这种双重双峰式岩浆活动出现在弧-陆碰撞带基础上发育的裂谷构造带,是对Rodinia超大陆开始裂解的响应;(3)高压榴辉岩相重结晶作用发生在216±3Ma,高压榴辉岩相重结晶作用持续的时间为1.9～9.3Myr或更短;(4)不同岩性接触带的矿物O同位素、H同位素、全水含量以及羟基含量的研究表明,退变质流体在同位素组成上是内部缓冲的,且退变质流体主要来自于名义上无水矿物中结构羟基和分子水的出溶.定量计算表明,这些出溶的结构羟基和分子水能为角闪岩相退变质作用提供足够的流体来源;(5)在不同岩性接触带,稳定同住素、水含量及岩相学上出现同步变化,表明不同岩性接触带可能是流体活动最剧烈的地方.对于远离榴辉岩-片麻岩接触带的榴辉岩,退变质流体主要来自榴辉岩内部名义上无水矿物中结构羟基和分子水的出溶.对于靠近接触带的榴辉岩,则可能主要受来自比榴辉岩更富水的片麻岩中矿物的脱水作用.根据相邻样品之间的距离、岩相学和δ18O值,可以确定出不同岩性和相同岩性之间氧同位素不均一性的尺度为20到50cm,对应于大陆碰撞过程中流体活动的最大尺度;(6)对两个连续岩芯段的主量和微量元素剖面研究表明,在大陆俯冲带变质过程中,大离子亲石元素(LILE)和轻稀土(LREE)具有较高的活动性,而高场强元素(HFSE)和重稀土(HREE)是不活动的.这些元素的活动可能是由折返过程中大陆地壳的部分熔融导致的,因此指示了超临界流体的出现.折返过程中大陆地壳的这种部分熔融作用导致了不同板片组分之间的质量迁移,但是这种有效的迁移只发生在很小的尺度范围内,在岩相学接触带和裂隙带的局部开放系统中.     

矿物氧同位素模式温度计算

根据对现遥氧扩散模型的解析分析,通过模拟矿物之间的氧同位素交换轨迹进行模式温度计算,改进了常规矿物对氧同位素地质温度计方法。将模式温度计算与矿物氧－扩散封闭次上结合,建立了一个系统独立的同位素温度计算方法,因此所得到的同位素温度能够更好地反映矿物在高温岩石冷却过程中,的氧同位素交换行为;模式温度计算有如下优点：（１）考虑到了矿物之间扩散引起的同位素交换;（２）遵循质量守恒原理,更严格地适用于有限封     

岩浆岩体系氧同位素分馏系数的理论计算

The increment method is applied tocalcuation of oxygen isotope fractionation factors for common magmatic rocks by usingoxygen isotope indices for known minerals.The results show that there are some differencesin the degree of 18O-enrichment for the different types of magmatic rocks,andtheir sequence of 18O-enrichment is reckoned as follows acid rocks >neutral rocks > basic rocks > ultrabasic rocks.Two sets of internally consistentfractionation factors for phenocryst-lava systems at temperacture above 1000K and forrock-water systems in the temperature range of 0 to 1200℃ are acquired, respectively.Thetheoretical calibrations are consistent with the data from hydrothermal experiments andempirical estimates.The present results can be used to quantitatively determine thehistory of water-rock exchange and to serve geological thermometry for various magmaticrocks (especially extrusive rocks containing phenocryst).     

太古宙地质与板块构造:观察与解释

建立于20世纪60年代的板块构造理论,在一开始就能够成功解释显生宙时期发生的许多地质现象、过程和事件,但是在解释大陆内部和前寒武纪时期地质记录时受到了不同程度的挑战.就板块构造与大陆地质之间的关系来说,由于将陆内构造与陆缘构造之间在结构和成分上的继承和发展关系割裂开来,结果导致传统板块构造模型不适用于前寒武纪地质,特别是不能解释太古宙克拉通基本地质特征的假象.然而,这些假象并不意味着,太古宙大陆地壳不是起源于板块构造体制,而是起源于所谓的前板块构造体制.目前所提出的前板块构造过程都是在停滞层盖构造体制下的垂向运动,不仅包括像重力凹沉、地幔柱和热管构造这样的内生过程,而且包括像流星撞击这样的外生过程.这些垂向过程不仅在太古宙引起了活动层盖构造的起始,而且在显生宙时期依然活跃,都是不同深度条件下地幔极向对流的结果,并非某一时期所特有.一旦将20世纪传统的板块构造运动学理论升级为21世纪整合的板块构造运动学-动力学理论,系统深入地检查物质和能量在板块边缘的垂向传输,即可发现板块构造能够解释太古宙克拉通地壳的岩石组合、构造样式和变质演化等常见特征.通过认识和理解汇聚板块边缘的结构和组成及其动力...