鄂尔多斯盆地上、下古生界和中生界天然气地球化学特征及成因类型对比

鄂尔多斯盆地位于中国中部,是中国第二大沉积盆地,天然气类型多样、分布广泛,在上、下古生界都有找到千亿立方米以上的大气田,中生界也找到一些气藏.通过对上、下古生界和中生界200多个气样的组分及碳同位素的对比分析,对不同层位天然气的类型进行研究,并分析其气源.上古生界天然气烷烃碳同位素值较重,显示煤成气的特征;各气田天然气发生单项性碳同位素倒转,这主要是同源不同期煤成气混合的结果.下古生界天然气δ13C1值重,δ13C2和δ13C3值较轻,属于煤成气为主油型气为辅的混合气;有多项性碳同位素倒转,更有少见的δ13C1>δ13C2,这是由于高(过)成熟阶段的煤成气和油型气混合造成的.中生界天然气碳同位素值较轻,显示油型伴生气的特征;少数气样发生δ13C3>δ13C4倒转是由于细菌氧化作用和不同期次油型气混合所致;丁烷碳同位素出现δ13iC4>δ13nC4,与上古生界相反,这可能是与干酪根类型不同有关.通过δ13C1-Ro的判别以及奥陶系碳酸盐岩有机碳含量低,否定了奥陶系碳酸盐岩是下古生界油型气的主要来源,认为下古生界油型气主要来自上古生界海相石灰岩,可能有少量奥陶系碳酸盐岩的贡献.     

青藏高原木苟日王新生代火山岩地球化学及Sr-Nd-Pb同位素组成——底侵基性岩浆地幔源区性质的探讨

藏北羌塘木苟日王新生代火山岩主要岩石类型为玄武岩和安山玄武岩，地球化学研究表明该套岩石表现出低SiO₂（51～54%），高Mg、Cr和Ni等幔源岩浆的特征;岩石轻稀土中度富集,具弱负铕异常,发育Nb、Ta、Ti等高场强元素的负异常.其低的Sm/Yb值（Sm/Yb = 3.07 ～ 4.35）表明它们应来源于软流圈地幔尖晶石二辉橄榄岩的局部熔融.岩石87Sr/86Sr = 0.705339 ～ 0.705667， ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb = 38.8192 ～ 38.8937， ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb = 15.6093 ～ 15.6245，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 18.6246 ～ 18.6383，而¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.512604 ～ 0.512639，ε_Nd 值近于0（＋0.02～ －0.66），与典型的地幔端元BSE（地球总成分点）十分类似.岩石Δ8/4Pb＝66.82～74.53，△7/4Pb＝9.88～11.42，ΔSr>50，具典型的DUPAL异常,这些地球化学特征表明木苟日王高钾钙碱性基性火山岩可能源于受俯冲流体交代的亲冈瓦纳软流圈地幔的部分熔融.结合该区新生代高钾钙碱性中酸性火山岩地球化学和地球物理资料,文中进一步提出,由于拉萨地块的北向俯冲作用,俯冲流体交代软流圈地幔诱发其部分熔融形成以木苟日王火山岩为代表的高钾钙碱性基性岩浆,这些基性岩浆对羌塘地块岩石圈的底侵作用对于羌塘地块新生代埃达克质高钾钙碱性中     

用分段加热法测定的雅鲁藏布江蛇绿岩的He和Ne同位素组成: 来自深部地幔的信息

使用分段加热法测定了雅鲁藏布江蛇绿岩各组合岩石的He, Ne含量和同位素组成. 雅鲁藏布江蛇绿岩中, 玄武岩样品各温度段的R值均高于大气值; 白郎蛇纹岩在700℃释放出的气体具有32.66R_a的He同位素组成, 表明该蛇纹岩含有深部地幔流体; 辉绿岩样品在低温步均表现出具有热点特征的、远高于MORBs的R值(地球上的热点起源于深部地幔, 具有超过30 R_a的R值). 在Ne同位素体系图中, Ne同位素数据主要沿Loihi Line分布, 这也说明雅鲁藏布江蛇绿岩的各组合岩石的流体组分主要源于深部地幔. 这些特征揭示了该特提斯洋形成环境有地幔柱的参与. 没有在玄武岩样品中观测到地幔柱型He的原因可能是壳源流体改造导致的.     

鞍山-本溪地区条带状硅铁建造的硫同位素非质量分馏对太古代大气氧水平和硫循环的制约

目前人们对地球早期大气氧浓度和硫循环还存在不同的认识. 条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的沉积建造类型, 真实地记录了当时大气和海洋的状态. 测定了辽宁鞍山-本溪地区太古代(~2.7 Ga)条带状硅铁建造(BIFs)中硫化物的多硫同位素组成(δ³⁴S/δ³³S/δ³²S). △³³S = -0.89‰ ~ +1.21‰, 非质量分馏明显. 这种非零△³³S值意味着太古代硫同位素循环与现在不同, 气相光化学反应发挥了重要作用. 与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造具有负的△³³S值, 而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造具有正的△³³S值. δ³⁴S的变化范围很大, -22.0‰ ~ +11.8‰, 指示当时海水硫酸盐的细菌还原活动已经存在, 海水硫酸盐的浓度至少在局部地区已达1 mmol/L. 结合在条带状硅铁建造中同时出现的赤铁矿、磁铁矿和硫同位素非质量分馏产生和保存条件, 推测太古代大气氧水平相当于现代大气氧水平的10^-2~10^-3.     

鄂尔多斯盆地能源矿产氯仿沥青Sm-Nd同位素研究

对鄂尔多斯盆地石油、煤、含铀砂岩及其围岩的氯仿沥青进行了Sm-Nd同位素研究。结果表明,盆地流体(包括深部流体)活动具有多期性,且后期的流体活动对铀矿床的形成具有重要作用;赋存于同一套地层中的含铀砂岩沥青、煤沥青及石油沥青,虽然均具有富集地幔特征,但并非同期活动的产物;东胜矿区侏罗系直罗组煤沥青和盆地西南部陈家山矿区侏罗系延安组的煤沥青,源区时代上存在较大差异,伴生沥青并非全部由煤的热演化形成,可能还存在外来流体的加入,且东胜直罗组煤的伴生沥青较延安组煤的伴生沥青来源深度更大;盆地内马岭油田的直罗组石油沥青、陈家山延安组煤层石油沥青及其煤沥青在源区特征上具有内在联系。     

宜万铁路马鹿箐隧道岩溶突水来源分析

马鹿箐隧道是宜万铁路22座长、特长隧道之一,全长7 879m,最大埋深600m。2006年1月21日发生特大突水事故,最大突水量达30×104m3/h,造成重大损失。为查明突水来源,在突水区附近约5km2范围内采集不同类型的水样21个,淤泥样2个,采用水文地球化学方法对这些水样进行水化学分析和同位素分析,还对淤泥和部分水样做了14C测年。通过对比样品分析结果,运用水文地球化学理论和同位素水文地质方法,认为突水来源为年代较老的溶洞封存水。     

北祁连俯冲-增生杂岩带中低温榴辉岩的地球化学特征

北祁连俯冲-增生杂岩带中的低温榴辉岩以透镜体形式产于蓝片岩和多硅白云母片岩中。根据稀土元素、微量元素及Sr-Nd同位素分析研究,可将本区低温榴辉岩分为两类:Ⅰ类榴辉岩以轻重稀土分异不明显和具有Eu正异常为特征;Ⅱ类榴辉岩的轻稀土富集,有轻微的Eu负异常。Sm-Nd同位素研究显示,I类榴辉岩样品的εNd(t)值为2.5~6.9,平均值为4.5;Ⅱ类榴辉岩εNd(t)=-3.3~1.4。这些研究成果表明,Ⅰ类榴辉岩的原岩来源于长期亏损的地幔源区,可能形成于大洋环境;而Ⅱ类榴辉岩的原岩在形成过程中很明显混入了陆壳物质,据此推断其原岩形成于大陆边缘或洋陆过渡环境。     

冀北小张家口超基性岩体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

采用离子探针(SHRIMPⅡ)测得小张家口基性-超基性岩体中的锆石主要有220±5Ma和491±7Ma两组年龄,以及一个很老的继承锆石年龄2453Ma。年龄为220±5Ma的一组锆石(A组)具有典型的岩浆型振荡环带,这组年龄应代表该岩体的侵位年龄。A组锆石的~(176)H/~(177)Hf比值从0.282557到0.282690,ε_(Hf)(220Ma)=-2.9～ 1.66。年龄为491±7Ma的一组锆石(B组)具有变质成因的蝴蝶结构(Butterfly structure)和熔蚀边,属于继承锆石。B组锆石的~(176)Hf/~(177)Hf比值从0.282239到0.282483,ε_(Hf)(491Ma)=-8.6～0.06。~(207)Pb/~(206)Pb年龄为2453Ma的锆石应该是岩浆侵位时从华北克拉通古元古代基底中捕获的锆石。A组锆石的Hf同位素数据表明,220Ma左右由于华北北缘岩石圈伸展,导致软流圈地幔上涌,亏损的软流圈地幔流/熔体与富集的岩石圈地幔相互作用并混合,这种混合地幔源区发生部分熔融而形成小张家口基性-超基性岩体。B组锆石可能是小张家口岩体在岩浆侵位过程中捕获的来源于富集地幔或大陆下地壳的锆石。     

吉林蛟河地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd-Hf-Os同位素特征与岩石圈地幔时代

吉林省蛟河市境内大石河新生代玄武岩中含有丰富的地幔橄榄岩包体,详细的岩石学与矿物学研究显示,这些包体的主要岩石类型为尖晶石二辉橄榄岩-方辉橄榄岩,未发现石榴石橄榄岩。岩相学及地球化学资料显示它们都是经历过熔体抽取而形成的岩石圈地幔残留。矿物平衡温度计算发现,本区的这些地幔橄榄岩包体来自地下40～60km 深度,且下部以二辉橄榄岩为主,而上部以贫单斜辉石的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为主,显示明显的岩石圈地幔分层现象。Sr-Nd-Hf 同位素资料反映这些地幔包体均表现为亏损性质,而 Re-Os 同位素资料确定上述岩石圈地幔形成于中元古代,明显老于上覆地壳的新元古宙时代,反映壳幔年龄上的解耦。因此我们推测,该区曾经历过华北克拉通类似的早期岩石圈地幔的整体丢失事件,然后形成于其它地区的中元古宙岩石圈地幔在本区增生。     

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 SiO_2(>71.77%)、K_2O(>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、Nh、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SiO_2(62.88%～66.38%)和高 Al_2O_3(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~(87)Sr/~(86)Sr 初始比值(0.7089～0.7099)和ε_(Nd)(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~(87)Sr/~(86)Sr 初始比值(0.7310)和更低的ε_(Nd)(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。