钙同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩-共生硅酸盐研究中的应用

作为"非传统稳定同位素"家族成员,钙同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。钙是主要的造岩元素,也是生物必需的元素。钙在地球各圈层广泛分布,研究钙同位素的地球化学行为将有助于提高我们对各种生物过程和地质过程的认识。钙同位素测定主要采用热电离质谱仪(TIMS)和多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),分别表示为δ^44/40Ca和δ^44/42Ca。目前自然界可观测到的δ^44/40Ca变化范围为-2.0‰～6.75‰,约8.7‰。本文系统介绍了近年来钙同位素分析中样品溶解、化学分离、质谱测定以及高温地质过程中的钙同位素分馏及其地质应用等方面的研究成果,尤其对钙同位素在碳酸岩-共生硅酸盐岩研究中的意义、钙同位素组成以及取得的主要认识作了较为全面的介绍。阐述了放射成因⁴⁰Ca、部分熔融作用/分离结晶作用、地壳同化作用、古俯冲碳酸盐循环、热液蚀变作用、岩浆起源深度等对碳酸岩、硅酸盐岩的钙同位素组成造成的影响。最后,通过系统对比碳酸岩-共生硅酸盐岩的锂、镁、钙同位素研究成果,认为应该开展多元同位素体系的...     

纳米比亚罗辛地区白岗岩型铀矿成因研究

纳米比亚罗辛地区白岗岩型铀矿床产于白岗岩穹窿边部白岗岩与达玛拉基底变质岩内外接触带,以及变质岩片理、褶皱、转折等部位。已有矿床晶质铀矿年龄介于494～508Ma之间,既是D、E两期白岗岩重熔年龄,也是近水平方向韧性剪切变形活动时代。白岗岩型铀矿床铀矿物以晶质铀矿、钍铀矿、钛铀矿为主,晶质铀矿及伴生的锆石、独居石等矿物具有全自形或半自形晶粒状结构、浸染状构造,具有岩浆分异结晶特征。铀铅同位素示踪分析表明铀来自达玛拉基底岩系和A、B、F期白岗岩。含矿的D、E白岗岩是基底变质岩和早期白岗岩部分重熔形成的。以晶质铀矿为主的白岗岩型铀矿床是在达玛拉造山期岩浆形成演化阶段,由结晶分异作用形成铀预富集基础上,在造山期后韧性变形作用下白岗岩再次重熔富集成矿的。     

坦桑尼亚古元古代姆柏兹地体锆石U-Pb-Hf同位素特征及其指示的构造环境研究

通过研究坦桑尼亚乌本迪变质活动带内姆柏兹地体(初)糜棱岩的锆石U-Pb-Hf同位素特征,认为初糜棱岩物质来源于古老地壳的再循环。对比研究坦桑尼亚鲁呼呼盆地和鲁夸盆地卡鲁超群沉积特征,结合卡鲁超群底部砂岩的碎屑锆石年龄谱系特征,推测鲁夸盆地内卡鲁系的最大沉积时限为晚石炭纪-早二叠纪,其物质来源于乌本迪带或南部伊鲁米德带内的新元古代-寒武纪岩浆岩。通过计算碎屑锆石年龄与地层沉积时代差值的累频分布特征,确定了晚古生代时期的鲁夸沉积盆地构造属性为拉张背景的陆间裂谷。结合本次锆石U-Pb-Hf同位素特征研究和区域地质资料分析结果,认为姆柏兹地体经历了两次俯冲-造山-裂解(伸展)构造旋回,响应了哥伦比亚超大陆、罗迪尼亚超大陆的聚合、裂解。冈瓦纳大陆裂解期间形成的裂谷盆地接受沉积,形成了卡鲁超群沉积。     

塔里木盆地古城地区下奥陶统碳酸盐岩碳氧同位素特征

下奥陶统碳酸盐岩储层是塔里木盆地古城地区的主要产气层。为了探讨研究区下奥陶统碳酸盐岩碳同位素变化的原因,对取自塔中地区古城7、古城8、古城9和古城12等4口井的51块碳酸盐岩样品进行了分析,结果显示,δ13C值为-2.26‰~1.55‰,δ18O值为-10.57‰~-4.69‰,Mn/Sr也小于2~3的范围。结果表明,研究区碳酸盐岩样品基本保持了碳氧同位素的原始组成。δ13C值与海平面变化存在正相关关系,证明研究区早奥陶世晚期存在一海退期。     

九龙江口潮滩表层沉积物有机质的分布、来源及沉积环境指示意义

本研究旨在揭示九龙江口潮滩有机质含量及其来源的时空分异规律,寻找有效识别潮滩沉积环境的有机碳指标,以便更好地将有机碳应用于河口沉积微相识别和古环境研究。在九龙江口潮滩不同地貌单元,于夏季和冬季采集41个表层沉积物,进行粒度、总有机碳（TOC）、总氮（TN）和稳定碳同位素（δ¹³C）测试。结果显示：从高潮滩至低潮滩,沉积物粒度逐渐变粗,TOC、TN和C/N变小,δ¹³C值偏正。高潮滩有机质来源以陆源和红树林贡献为主,中潮滩以海源和互花米草贡献为主,低潮滩以海源贡献为主。九龙江口潮滩有机质的分布和来源受控于河口陆海相互作用的季节变化、潮滩沉积动力分异和潮滩植被分布。高潮滩与中–低潮滩之间,TOC存在显著性差异,TN、δ¹³C存在极显著性差异,因此参数组合TOC、TN和δ¹³C可作为高潮滩与中–低潮滩的有效判别指标。     

珊瑚脂质是其共生虫黄藻密度降低时的重要能量来源

近年来珊瑚白化现象日益严峻。白化意味着珊瑚共生虫黄藻密度的降低,然而目前关于珊瑚体内的脂质在虫黄藻密度降低时对维持能量供给稳定的意义尚不清楚。本研究以2020年3月和6月在西沙群岛采集的帛琉蜂巢珊瑚（Favia palauensis）和澄黄滨珊瑚（Porites lutea）样品为材料,通过生理参数（虫黄藻密度、脂质含量）与地球化学指标（虫黄藻的稳定氮同位素δ¹⁵N_z值）相结合的方法,探讨了珊瑚脂质对虫黄藻密度及其光合作用强度变化的响应。结果显示,夏季两种珊瑚的虫黄藻密度和δ¹⁵N_z值均显著下降,意味着夏季虫黄藻密度降低导致了其光合作用强度的降低。与此同时,两种珊瑚的脂质含量也显著下降,并且脂质含量与虫黄藻密度、δ¹⁵N_z值之间均呈正相关关系,这说明珊瑚脂质含量与虫黄藻光合作用强度的变化之间存在耦合关系。当光合作用强度降低时,珊瑚可以通过消耗其自身储存的脂质更好地维持能量供给的稳定,这对提高环境胁迫的适应能力以及抗白化能力具有重要意义。     

准噶尔盆地滴南凸起-阜北斜坡区原油地球化学特征及来源

滴南凸起-阜北斜坡区位于准噶尔盆地中央隆起带东段,其周缘地区有多个生烃凹陷,发育四套烃源岩,具复杂的油源关系。为厘清该区中上侏罗统油源关系,利用多项地化指标进行油源对比,结果表明:A类原油具轻碳同位素,植烷优势明显,高伽马蜡烷指数,表现出了湖相母质输入的特点,与二叠系泥岩具良好亲缘关系;B类原油具重碳同位素,姥鲛烷优势,几乎不含伽马蜡烷等特征,反映了原油母质形成于强氧化的沉积环境,与侏罗系泥岩同源;C类原油各项指标介于以上两类原油之间,是二叠系与侏罗系烃源岩的混源。     

黄土高原西部地区黄土地层有机质主要来源分析

黄土有机质的主要来源是决定其稳定碳同位素(δ 13 Corg.)能否应用于重建过去C3/C4相对丰度变化及相应的古气候变化的关键基础科学问题。如若黄土地层当中的有机质主要由粉尘携带而来, 而非当地植被, 显然其δ 13 Corg. 不是一个局地植被过去C3/C4相对丰度变化及古气候变化的良好指示器。本文对黄土高原西部地区(六盘山以西)新获得和已发表的相关数据进行综合分析, 尝试对该地区黄土有机质的主要来源进行定量的分析。结果表明, 总体而言, 该地区黄土地层有机质主要来源于当地植被, 由粉尘携带而来的有机质贡献量不超过8 %, 所造成的有机碳同位素变化幅度不超过1.7 ‰ 。这些结果说明该地区的黄土地层有机质δ 13 Corg. 是可以用来重建过去C3/C4植物相对丰度及相应的古气候变化的。为了更精确的重建, 后续的工作应当更多考虑粉尘搬运过程当中的有机质输入以及粉尘沉积之后的微生物活动的可能潜在影响。     

树轮稳定同位素记录:进展、问题及展望

树轮稳定同位素比率(δ13 C、δ18O 和δD)变化与树木生长季的气候和环境条件密切相关。控制实验表明, 树轮稳定同位素比率变化可较好地记录树木叶片气孔活动、水分来源、水分利用效率等相关信息, 已成为古气候和全球变化生态学研究的重要代用指标和手段之一。树轮稳定同位素记录能够较好地保留低频气候环境变化信息, 与年轮宽度相结合, 可有效地进行区域古气候重建和全球变化生态学方面的研究。文章综述了树轮稳定同位素的分馏机理及其发展, 系统阐述和评价了利用树轮稳定同位素指标进行古气候和古环境的相关研究成果, 并指出树轮稳定同位素研究在中国未来亟须着重发展的方向。     

湖南七宝山矿床石英斑岩锆石U-Pb定年及Hf同位素地球化学

湖南浏阳七宝山铜多金属矿床位于钦杭成矿带西南段,是湘东北规模最大的铜多金属矿床,矿区内的石英斑岩对成矿贡献非常大。石英斑岩内锆石具有典型岩浆期锆石特征,LA-ICP-MS U-Pb定年结果为154.8依1.8 Ma,代表其形成年龄,属晚侏罗世岩浆活动产物。岩浆期锆石的176Hf/177Hf=0.282120~0.282539,对应的εHf(t)值均为负值,集中在-19.8~-4.9,计算的亏损地幔模式年龄(tDM1)集中在1001~1596 Ma,平均地壳模式年龄(tDM2)集中于1519~2450 Ma,表明石英斑岩的岩浆源区具有明显壳源特征,来自于古元古代至中元古代地壳的部分熔融。结合岩石学研究,七宝山矿区内石英斑岩体成因可能是在华南地块受到伊泽奈奇(Izanagi)板块向西北俯冲的影响下,古元古代至中元古代地壳部分熔融形成岩浆,而后岩石圈拆沉和软流圈物质上涌进入岩浆发生不均匀混合在晚侏罗世上侵形成的。