海底多金属结核的氦同位素异常及地质意义

太平洋中部CC区海底多金属结核的氦丰度和同位素比值被测定,³He/⁴He= 1.73×10^-5～13.26×10^-5。通过与大气、地壳、地幔及宇宙尘的氦同位素对比提出多金属结核的。³He/⁴He比值异常可能与海底热液或宇宙尘的注入有关。根据氦同位素异常与海底热液活动的关系指出结核中的成矿物质可能主要来源于海底热液;深晦沉积物与多金属结核的³He/⁴He比值相似,表明沉积物的沉积速率与多金属结核的生长速率基本一致。     

亚洲最大铅锌矿——三阶段叠加成矿的金顶巨型铅锌矿床

云南兰坪金顶铅锌矿,作为亚洲最大的铅锌矿床,是三阶段成矿作用叠加的产物:第一阶段,是位于T1双峰式火山岩组合之上的三叠纪三合洞组时期(T3s)碳酸盐岩中的海相热水沉积型(M-SEDEX-type)闪锌矿-方铅矿±天青石±菱铁矿矿床组合,分布于兰坪盆地西侧。第二阶段,晚白垩世-古新世陆相湖盆中的热水沉积型(C-SEDEX type)矿床,是晚白垩世至古新世时期(~110Ma,~65Ma),挤压形成的高山应力转向伸展而形成的深的断陷湖盆("高山深盆")中,沿同生断裂(沘江断裂)喷流形成块状硫化物堆积于陆相红色砂岩盆地中形成的矿床,湖盆中靠沘江断裂一侧,大小不等灰岩角砾堆积于山麓,向西砾径逐渐变小,数量减少,直至湖盆西侧灰岩角砾消失变为正常湖相红色砂岩沉积;并且湖盆中的硫化物沉积出现温度控制的分带现象,北东侧架崖山、北厂一带以细粒闪锌矿为主,南西侧南厂、白草坪一带以细粒方铅矿为主。第三阶段,新近纪时期中-低温热液成矿作用。受到青藏高原东端逃逸挤压,兰坪盆地东侧中生代地层大规模向西逆冲推覆,甚至推覆体该在金顶湖盆上形成穹隆,将先前形成的金顶陆相湖盆中的铅锌矿封盖起来;同时,将三合洞组灰岩中M-SEDEX型层控铅锌矿±天青石矿层倒转推挤之穹隆北东侧的跑马坪一带;在中-上新世时期出现挤压后的伸展转换,伴随伸展盆地的形成和深部热液的上涌(在东侧维西-通甸断裂内甚至拉出大量的粗面质火山岩+碱性玄武质火山岩),再次沿沘江断裂上升的深部热液沿次级断裂、裂隙输送至矿质丰富的穹隆内,含矿热卤水使众多的灰岩角砾遭受氧化卤水交代,在角砾边部形成石膏-硫化物壳层,同时,铅锌组分活化迁移至逆冲推覆岩片中高孔隙度的景星组(K1j)砂岩中大量聚集,形成浅成低温热液型(Epithermal-type)的砂岩容矿的铅锌矿。其结果,导致金顶穹隆有限的空间内,形成"三世同堂"的奇异景观,但各个世代的铅锌矿和硫酸盐具有不同的硫同位素特征,三合洞组时期的M-SEDEX型铅锌-天青石矿,δ34S值在+7.9‰~+21.12‰,显示出硫主要来自于海水硫酸盐的特征;晚白垩世-古新世时期的CSEDEX型含灰岩角砾的细粒铅锌矿的δ34S值在-54.9‰~-1.0‰,显示出很大的变化范围,主要为负值,生物作用参与的特征明显;新近纪砂岩容矿的铅锌矿δ34S值在-2.2‰~+3.5‰,显示出深源硫为主的特征。这正是亚洲最大铅锌矿床形成的秘籍所在——特殊构造演化下的多期叠加成矿作用使矿质在有限空间内聚集。     

秦岭泥盆纪硅质岩硅、氧同位素地球化学研究

秦岭泥盆系成矿带内很多矿床中都产硅质岩,这些硅质岩是泥盆纪沉积柱中的重要组成部分。他们的硅（δ３０Ｓｉ为－０．０５％～－０．０１％）、氧（δ１８Ｏ为１．８６％～２．０９％）同位素组成指示了其海底热液沉积成因方式;微晶石英沉淀的介质温度（８２．１～９４．８℃）高于正常海水温度;随热液沉积演化,硅、氧同位素均向重同位素方向产生动力学分馏;硅质岩层底盘硅化体是热液沉积时的同生蚀变产物,两者硅质同源,硅质岩中的石英脉或团块则是沉积期后硅质岩本身ＳｉＯ２活化产物。     

中国西南地区CO2释放点的He同位素分布不均一性及大地构造成因

在印度板块向欧亚大陆俯冲碰撞过程中,产生一系列深大断裂带,形成大量CO2释放脱气点。这些点除了释放大量的CO2、N2、H2S气体以外,还会附带释放CH4、He等各种各样的气体。释放出来的氦为惰性元素,是判识幔源气体最灵敏的地球化学示踪指标,He同位素随形成的构造部位不同而不均匀地分布,且与不同的大地构造成因关系密切。藏中及藏北区块在大地构造位置上属于班公湖-怒江断裂带发生了明显的地幔脱气作用,显示其与地幔相连通而且深度达到上地幔,为一条岩石圈深断裂带;但样品中幔源氦约占总氦的1.4%~1.7%,反映该断裂带深部的开放性程度较低,而闭合性程度相对较高,由此反映了该区处于强烈挤压的构造环境和地壳增厚的地质背景。在滇西南地区(重点在腾冲热海地区)地热流体逸出气体中含有大量幔源岩浆挥发组份,表明该区地壳浅部存在幔源岩浆侵入活动。该区怒江断裂带发生着明显的地幔脱气作用,显示该断裂带与地幔相连通且深度达到上地幔,为一条岩石圈深断裂带;同时所有样品中的幔源氦平均约占总氦的26.2%,最高可达48.8%以上。反映该裂谷带代表伸展性构造环境,且是地幔脱气作用最强烈的构造区之一,是俯冲碰撞的中心地带。而在滇中地区—小江断裂带却是另一番景象,该区样品中的幔源氦平均约占总氦的2.27%,最高也才8.9%。反映此区为印度板块向欧亚大陆以NNE方向碰撞影响到的最东缘。小江断裂带局限在地壳范围内,故而氦同位素显示出在此断裂带以西则明显存在幔源来源,而往东则幔源氦极微。氦同位素在自西至东由藏西到藏南(藏南西与藏南东)至滇西到滇中,R/Ra值由较低到较高再到较低到最高再降低的平面分布规律。川西—鲜水河断裂带则因特殊的构造部位,是中国“地质百慕大”;样品中幔源氦平均约占总氦的8.1%,平均值高于西藏各分区以及云南除滇西南以外的各区,但又远远小于滇西南—腾冲地区。说明鲜水河断裂带,部分地贯穿整个岩石圈,并有切割上地幔之趋势。     

辽东古元古代菱镁矿矿床与硼酸盐矿床——同期异相沉积成矿探讨

辽东地区古元古代辽河群火山-沉积建造中发育有大规模的菱镁矿矿床和硼酸盐矿床,是中国非金属矿产镁、硼的主产地。文章对这两类非金属矿床进行了主微量元素、稳定同位素(硫和碳)和LA-MC-ICP-MS锆石UPb定年测试。同时,结合部分前人的同位素测试结果对成矿作用进行了探讨,研究表明:1菱镁矿矿石及内部的石膏岩的δ34SV-CDT为15.6‰~26.5‰,硼矿石及其周缘硬石膏和大理岩围岩的δ34SV-CDT值和δ11B值分别为11.6‰~24.3‰和8.8‰~13.9‰,显示为海相蒸发沉积的特征;2菱镁矿矿体内黄铁矿δ34SV-CDT值为16.0‰~20.7‰,硼酸盐矿体内黄铁矿δ34SV-CDT值为12.3‰~13.2‰,显示海相硫酸盐热还原成因的特征;3菱镁矿矿石的δ13CV-PDB值为0.3‰~1.6‰,硼酸盐矿床周缘新鲜大理岩围岩的δ13CV-PDB值为-1.5‰~4.6‰,记录有受古元古代Lomagundi海相蒸发事件影响的碳同位素"正异常"现象;4菱镁矿矿石和硼矿体周缘的镁质大理岩均具有相似的页岩标准化稀土元素配分图和较高的硼含量;5菱镁矿和硼矿矿体上、下盘中的各类变粒岩和浅粒岩的岩浆锆石阴极发光图像相似,均具有的2.2 Ga左右的峰期岩浆锆石年龄。因此,辽吉裂谷北缘斜坡区的菱镁矿矿床和中央凹陷区的硼酸盐矿床可能均形成于2.2 Ga左右的海相蒸发沉积环境,形成于大规模火山喷发沉积活动的间歇期,属裂谷内南北两侧同期异相海相蒸发沉积的产物。     

冲绳海槽活动热水成矿系统的氦同位素组成:幔源氦证据

冲绳海槽长英质火山岩的3He 4He比值 (R)为 5 3～ 8 7RA(RA 为大气的3He 4He比值 1 4× 10 - 6 ) ,显著不同于壳源花岗岩和壳源长英质火山岩 ,而接近于MORB和弧安山岩 ,揭示长英质岩浆系玄武质岩浆派生产物 ,后者来自受俯冲带组分混染的楔形地幔 .海底下部热水成矿系统具有极高的3He 4He比值 ,最下部浸染 脉状硫化物R RA 变化于 12 3～ 2 9 3之间 ,块状硫化物该比值介于 10 7～ 17 9之间 .3He极大富集可能与地幔热柱作用有关 ,反映了深部地幔氦的贡献 .上部热水成矿系统及其产物的R RA 变化于 2 6～ 8 0之间 ,黑烟囱流体该比值为 6 5 ,CO2 流体该比值为 5 8～ 6 6,重晶石为该比值 4 3～ 6 0 .硫化物烟囱显示R RA 分带 ,自内而外R RA 值降低 ( 8 0→ 6 0→ 2 6) ,证明上部热水成矿系统仍有地幔氦注入 ,但因热水流体与海水的大量混合而被稀释 .     

硫酸盐的氧同位素测量方法

硫酸盐不仅是常见矿物,还是自然界少数几个具有氧同位素非质量分馏效应的矿物之一。硫酸盐矿物的氧同位素组成,特别是硫酸盐的氧同位素非质量分馏效应,可以为研究其形成过程和条件提供大碹有用信息,揭示一些元素浓度甚至单个同位素比值测量无法获得的特殊作用过程。但由于硫酸盐的氧同位素分析技术难度大,这一方法在国内尚未建立起来。论文介绍了BrF5法测量硫酸盐氧同位素组成的实验装置、分析流程和测量结果。该方法是目前唯一可以同时测量硫酸盐^17O／^16O和^18O／^16O比值的方法。对BaSO4国际氧同位素标准样品NBS-127和一种BaSO4化学试剂进行了多次重复测量。测量的NBS-127国际标样的δ^18Ov-SMOW=（9．20±0．11）‰,与标准值完全一致;BaSO4化学试剂的δ^18Ov-SMOW=（14．64±0．13）‰。分析精度（标准偏差）达到0．13％。（1σ）,优于国外（0．15～0．29）‰（1σ）的水平     

云南梅树村前寒武系-寒武系界线剖面的硅同位素研究

云南梅树村前寒系-寒武系界线剖面是研究前寒武系-寒武系界线层型最重要的国际候选剖而之一。本文首次系统地研究了硅同位素在剖面中的变化规律；指出在“B点”-“C点”之间有海底喷气活动存在“界线粘土层”为火山成因。“C点”附近点δ13Cδ18O负异常与大量生物活动有关，而非“灾变”所致。     

渤海湾西岸牡蛎壳体形态、生长速率与生长环境的关系

牡蛎壳体的尺寸、生长年龄和生长速率是其生命历史中一些最基本的生态信息,与礁体综合生长环境有关;通过对礁体中的壳体形态和壳体生长速率的对比研究,可以恢复礁体生长时期的综合环境。通过对取自黄港水库、大吴庄和岭头三个埋藏牡蛎礁体中保存完好的牡蛎壳体的形态统计分析,并对其中部分适合贝壳年轮研究的壳体进行生长年龄和死亡季节的分析研究;恢复了壳体记录的礁体生长环境,并探讨礁体生长环境对壳体形态的影响和塑造。结果表明,黄港水库礁体中的壳体具有最快的壳高生长速率和最短的生长寿命,礁体生长在距离河口较近的位置,礁体生长环境较动荡;大吴庄礁体中的壳体具有宽大肥厚的壳体外形和最快的壳重增长速率,礁体生长在潮间带或浅海区等稍远离河口的位置,生长环境相对稳定;岭头礁体中的壳体细窄扁平,壳重和壳高生长速率均最慢,礁体生长在如海湾或潟湖等相对封闭的环境中。     

宁芜和尚桥铁氧化物-磷灰石矿床(IOA)成矿过程研究:来自磁铁矿LA-ICP-MS原位分析的证据

铁氧化物-磷灰石矿床(IOA)是全球铁矿资源重要的供给矿床类型之一,受到国内外科研和矿产开采工作者的广泛关注。对铁氧化物-磷灰石矿床研究的争议主要集中在矿床成因上,即岩浆成因或者热液成因。作为一类具有多阶段成矿作用的矿床,IOA型矿床很难用热液或者矿浆成因予以简单概括,需要动态地看待成矿作用。和尚桥铁矿床是一个大型的铁氧化物-磷灰石(IOA)矿床,位于中国东部长江中下游多金属成矿带宁芜矿集区中。和尚桥铁矿床成矿作用含有三个清晰的磁铁矿矿化阶段,分别形成浸染状(Mt1)、角砾状(Mt2)和脉状(Mt3)矿石。对各阶段磁铁矿矿石中磁铁矿进行激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)微区成分测试。在成矿过程中,从早到晚,磁铁矿表现出了从具有岩浆成因特征向具有热液成因特征的方向演化。磁铁矿中Mg和Al含量升高,Cr含量先降低后略微升高,Mn、Co、Ni和V含量先降低后升高,Mo和Sn含量先升高后降低的趋势,表明成矿过程中各阶段围岩及大气水对成矿流体的贡献不一。结合前人研究成果,我们认为和尚桥铁矿床中磁铁矿铁质的来源与安山质侵入岩密切相关,可能来源于岩浆不混溶作用形成的铁质富集流体(熔体),磁铁矿在高温热液环境中结晶沉淀。成矿过程具有多阶段性,推测在各成矿阶段间隙,富铁流体得到富集,同时地层物质不断的加入并导致了磁铁矿成分显示出越来越多的热液成因信息,地层物质(特别是膏盐层)对成矿过程起到了重要的控制作用。