Crystal-Melt Separation and the Development of Isotopic Heterogeneities in Hybrid Magmas

If a magma is a hybrid of two (or more) isotopically distinctend-members, at least one of which is partially crystalline,separation of melt and crystals after hybridization will leadto the development of isotopic heterogeneities in the magmaas long as some of the pre-existing crystalline material (antecrysts)retains any of its original isotopic composition. This holdstrue whether the hybridization event is magma mixing as traditionallyconstrued, bulk assimilation, or melt assimilation. Once a magma-scaleisotopic heterogeneity is formed by crystal–melt separation,it is essentially permanent, persisting regardless of subsequentcrystallization, mixing, or equilibration events. The magnitudeof the isotopic variability resulting from crystal–meltseparation can be as large as that resulting from differentialcontamination, multiple isotopically distinct sources, or insitu isotopic evolution. In one model, a redistribution of one-thirdof the antecryst cargo yielded a crystal-enriched sample with⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of 0·7058, whereas the complementary crystal-poorsample has ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of 0·7068. In other models, crystal-richsamples are enriched in radiogenic Sr. Isotopic heterogeneitiescan be either continuous (controlled by the modal distributionof crystals and melt) or discontinuous (when there is completeseparation of crystals and liquid). The first case may be exemplifiedby some isotopically zoned large-volume rhyolites, formed bythe eruptive inversion of a modally zoned magma chamber. Inthe latter case, the isotopic composition of any (for example)interstitial liquid will be distinct from the isotopic compositionof the bulk crystal fraction. The separation of such an interstitialliquid may explain the presence of isotopically distinct late-stageaplites in plutons. Crystal–melt separation provides anadditional option for the interpretation of isotopically zonedor heterogeneous magmas. This option is particularly attractivefor systems whose chemical variation is otherwise explicableby fractionation-dominated processes. Non-isotopic chemicalheterogeneities can also develop in this fashion. KEY WORDS: isotopic heterogeneity; zoning; hybrid magma; crystal separation; Sr isotopes; aplite; rhyolite     

邹平王家庄铜矿床成矿地球化学及成因探讨

王家庄铜矿床的矿化脉石英中流体包裹体均一温度介于116 ~ 566 ℃之间,均值为 289 ℃;盐度介于7.2%～63.2% NaCleq,均值为21.1% NaCleq。流体的气相成分主要为H2O和CO2。在均一温度为240 ~ 440 ℃区间内,出现了富气相的两相水溶液包裹体、富液相的两相水溶液包裹体和含子晶的三相水溶液包裹体共存现象,以及加温后富气相包裹体均一到气相和同期富液相包裹体均一到液相的特征,表明成矿流体曾发生过沸腾作用;其中第一次发生于360 ~ 400 ℃,主要形成高温、高盐度含子晶的三相水溶液包裹体和高温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;第二次发生于240 ~ 320 ℃,主要形成高—中温、高盐度的含子晶的三相水溶液包裹体和高—中温、中盐度富液相的两相水溶液包裹体及高—中温、低盐度富气相的两相水溶液包裹体;之后主要形成富液相的两相水溶液包裹体,具有中低温和中盐度的特征。矿化脉石英中的δ18OH2O介于-1.14‰ ~ 1.79‰之间,均值为0.94‰;δD介于-63.70‰ ~ -56.50‰之间,均值为-59.8‰;说明王家庄铜矿床的成矿流体主要来源于岩浆,后期混入大气降水。矿石矿物的δ34S变化于-8.80‰ ~ -2.80‰之间,均值为-6.33‰。矿石矿物的n(206Pb)/n(204Pb)介于18.1684 ~ 18.3637之间,均值为18.2892;n(207Pb)/n(204Pb)介于155546 ~ 156342之间,均值为155777;n(208Pb)/n(204Pb)介于38.1286 ~ 38.4840之间,均值为38.2780。说明矿石具有贫重硫和富放射性成因铅的特征,硫、铅主要来源于深部,后期可能受到地壳物质或大气降水的混染。     

陆面过程中稳定水同位素逐日变化的数学模拟——引入稳定同位素效应的CLM实例分析

将稳定同位素效应引入CLM(Community Land Model),并对巴西马瑙斯站在平衡年的稳定水同位素的逐日变化进行模拟和分析.结果表明: 降水、水汽和地表径流中δ18O存在明显的季节变化,并与相应的水量存在显著的负相关关系,但凝结物中δ18O与地面凝结量存在显著的正相关关系,蒸发水汽中δ18O与蒸发量之间无显著的相关关系.受土壤贮水削峰功能的影响,表层土壤和根区水中δ18O的季节变化全无.植被层蒸发水汽中稳定同位素的丰度与大气的干湿程度存在密切联系: 当降水量少时,大气干燥,植被层的蒸发较少,植被蒸发中δ18O较高;当降水量较大时,空气湿润,植被层的蒸发量较大,蒸发中δ18O则较低.植被蒸腾中δ18O的变化与源区水体中δ18O的变化保持一致,尤其是与根区水中的δ18O.由于地下径流直接源自根区水的补充,因此,地下径流中δ18O等于根区水中的δ18O.模拟结果还显示,降水MWL (大气水线)的梯度项和常数项均比全球平均MWL略偏小.尽管主要来自降水的贡献,但地表径流和植被层水体的MWLs与降水MWL存在较大的差异,这一方面与两类水体在蒸发过程中的稳定同位素的富集作用有关,另一方面与CLM模拟的水量有关.大气水汽线与降水的MWL的梯度值相近,说明大气水汽与降水近似处于稳定同位素平衡状态.另外,模拟的地面的凝结线与植被层的凝结线均与全球大气水线相近,且具有非常高相关程度,说明CLM的模拟是合理的.     

青藏高原东南木里地区二叠纪苦橄岩的Os-Sr-Nd同位素地球化学研究

本文报道了在青藏高原东南木里地区发现的二叠纪苦橄岩和与其共生玄武岩的主微量元素地球化学特征以及Os-Sr-Nd同位素组成。苦橄岩和与其共生玄武岩受地壳混染作用影响较小。根据苦橄岩的Ti/Y比值和初始的Os同位素组成,将木里苦橄岩分为两类:高Ti/Y型苦橄岩和低Ti/Y型苦橄岩,其中高Ti/Y型苦橄岩具有高的γ_(Os)= 5.3～ 10.7和ε_(Nd)= 5.9～ 6.4,与全球典型洋岛玄武岩的Os和Nd同位素组成接近,代表了地幔柱源区的同位素特征;而低Ti/Y型苦橄岩具有低的γ_(Os)=-4.1～ 1.2和ε_(Nd)= 3.2～ 5.0,可能表明受到了SCLM(大陆岩石圈地幔)源区物质的混染。与其共生的玄武岩具有低的γ_(Os)=-3.5～-1.6和ε_(Nd)=-0.6～ 0.7,表明其来自于不同于低Ti/Y型苦橄岩也有异于高Ti/Y型苦橄岩的地幔源区,但是也可能受到了SCLM物质的混染。基于Nd-Os同位素的地幔柱与SCLM的二端元混合模型显示:低Ti/Y型苦橄岩可能是SCLM物质组分与地幔柱起源的苦橄质原始岩浆混合形成的;与苦橄岩共生的玄武岩可能是由地幔柱来源的玄武质岩浆与SCLM小比例熔融的熔体混合形成的。     

河南洛宁段河金矿流体包裹体研究和矿床成因

河南省洛宁县段河石英脉型金矿主要包括石寨沟和岭东两个矿区,分别由3～4条含金石英脉构成。矿化过程从早到晚包括石英-黄铁矿、石英-多金属硫化物和石英-碳酸盐等3个阶段．其中中阶段金矿化最强,次为早阶段。各阶段石英中流体包裹体以气液两相包裹体为主．次为纯液体包裹体。激光拉曼测试表明,气液两相包裹体的液相为H2O,气相主要为Ho和CO2混合、纯H2O,次为纯CO2;纯液体包裹体为纯H2O。石寨沟矿区包裹体均一温度从早到晚依次为240．9～315．9℃．188．7～304．5℃,137．3～259．3℃：流体盐度变化依次为（6．74～12．85）wt%NaCl．eq,（2．41～8．68）wt％NaCl．eq,（2．24-7．86）wt%NaCl．eq。岭东矿区均一温度从早到晚依次为303．7-343．1℃,251．8-325．4℃,305．7～355．0℃：流体盐度变化依次为（5．11～11．70）wt％NaCl．eq,（2．74-10．11）wt％NaCl．eq,（0．53-6．74）wt％NaCl．eq。两矿区主成矿期流体均为中温、低盐度,早阶段流体为改造热液和变质热液的混合体,含一定量CO2,且流体CO2含量和盐度从早到晚逐渐降低。石寨沟矿区包裹体均一温度逐渐降低,而岭东矿区包裹体均一温度先降后升,加之岭东矿区各阶段成矿温度均高于石寨沟矿区．表明成矿流体系统主要受岩浆热驱动,岭东矿区更靠近岩体,且在晚阶段又有脉动性的岩浆加热．段河金矿区南部存在隐伏岩体。     

绿片岩-低角闪岩相变质条件下磁铁铁矿与黄铁矿间的Fe同位素分馏

对辽宁省鞍山一本溪地区经历了绿片岩一低角闪岩相变质的新太古代条带状铁建造中磁铁矿和黄铁矿矿物对的Fe同位素分析结果显示:相对于标准IRMM-014,所有样品的磁铁矿和黄铁矿均显示Fe的重同位素富集;且黄铁矿的Fe同位素比值均大于磁铁矿的Fe同位素比值(ε57Fe黄铁矿ε57Fe磁铁矿),两种矿物的Fe同位素比值之差为△57Fe黄铁矿-磁铁矿=2.23～5.13.黄铁矿富集铁的重同位素表明矿物的Fe同位素组成并不代表其原始沉积的特征,而是在区域变质作用过程中Fe同位素发生了交换的结果.由同位素平衡判别图解可知,在绿片岩一低角闪岩相变质作用中,磁铁矿-黄铁矿间的Fe同位素基本达到了平衡,且在平衡条件下黄铁矿比磁铁矿更富集Fe的重同位素,二者之间的Fe同位素平衡分馏系数α黄铁矿-磁铁矿≈1.000 4‰±0.06‰(2σ).这一研究成果是对变质作用过程中Fe同位素的地球化学行为认识的重要进展.     

浙江省长兴县煤山剖面二叠—三叠系过渡地层中的黑碳记录及其地质意义

首次报道了浙江煤山二叠-三叠系界线地层中黑碳的含量及其碳同住素的变化特征。黑碳含量在26层存在一个明显的峰值,含量高达0．51％。黑碳与总有机碳比值从25层底部开始持续升高,在26层达到最高,稳定在0．40以上。黑碳的碳同位素在24层和25层之间有一个陡然的降低,降低幅度达2‰,在25和26层中则存在一个幅度达3‰的缓慢降低,总降低幅度达5‰。黑碳是动植物和化石燃料燃烧的天然记录,浙江煤山二叠-三叠系界线附近黑碳特征反映了二叠纪末期陆地生态系统发生了突然的衰退,发生了强烈的天然大火。根据事件层大火燃烧的长期性或频繁的特征,以及黑碳同位素大幅度陡然降低和缓慢降低,认为燃烧源除了陆地植被外,还有其他富含轻碳的化石燃料,即大火的燃烧源除了植被外,还可能有煤和甲烷水合物等。浙江煤山剖面的黑碳记录,反映了二叠-三叠纪之交地球陆地环境的剧烈变化,有助于理解和揭示生物大灭绝的过程和原因。     

Re-Os同位素对峨眉山大火成岩省成因制约的探讨

峨眉山大火成岩省（ELIP）主要由玄武岩、玄武质火山碎屑岩及少量的苦橄岩（包括越南的科马提岩）、长英质岩石以及层状岩体和岩墙组成,其物质来源直接关系到其成因是否与地幔柱活动有关。Re-Os同位素体系是地核、地幔和地壳物质的最佳示踪剂。前人对ELIP内的Re-Os同位素研究表明,低Ti玄武岩的Os含量为0．006×10^-9-0．40010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1371～1．403,并提出其与地幔柱活动有关;而高Ti玄武岩的Os含量为0．00410^-9～0．56010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1271～5．19,认为起源于大陆岩石圈地幔或地幔柱上升过程中受到大量岩石圈地幔“混染”（xu JF et al．,2007）;科马提岩的0s含量为1．2410^-9～7．0010^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1251～0．1261,苦橄岩的Os含量为0．3210^-9～2．32910^-9,^187Os／^188Os初始值为0．1233～0．1266,指示苦橄岩和科马提岩均来自亏损地幔源区（Hanski et al．,2004;陈雷等,2007）。本文利用Os含量最低、^187Os／^188Os最高的高Ti玄武岩作为地壳端员,用铁质陨石、原始上地幔（PUM）和亏损地幔（DMM）作为地核和各种地幔端员,分别做二元混合计算,结果显示绝大多数玄武岩和所有苦橄岩及科马提岩均落在地壳和DMM混合曲线附近,并且邻区特提斯洋地幔岩与DMM具有相近的Os含量和^187Os／^188Os组成,据此推测峨眉山火成岩的形成与特提斯洋的活动有关,主要受控于地壳和亏损地幔的相互作用。     

新疆叶尔羌河流域地下水同位素特征及其补给来源分析

笔者以新疆叶尔羌河流域为例,在研究区水文地质调查的基础上,根据不同区域、不同深度D、~(18)O和T值的变化分析地下水补给来源.解决了传统研究方法很难解决的问题.为干旱地区地下水起源及空间分布规律研究提供了新思路。研究结果表明:(1)研究区地下水不是来自大气降水的直接入渗,而是地表水渗漏补给。(2)流域分为两个独立的地下水循环系统,分别接受叶尔羌河与提孜那甫河河水补给。(3)潜水和承压水的起源相同,属统一的地下水系统。(4)地下水径流表现为倾斜平原区径流强烈,地下水以水平运动为主;细土平原区地下水径流迟缓,地下水以垂直蒸发运动为主.径流方向与地表水流向密切相关。     

甘肃庆城庄19井区上三叠统延长组长82亚油层组低渗透储层的地质特征

长82亚油层组是甘肃庆城地区庄19井区上三叠统延长组中储集砂岩相对富集的层位,但砂岩低渗透性的特点显著,成为影响该区石油储产量增长的主要地质因素。结合前人的相关工作,通过钻井岩心观察、测井曲线分析、储层岩石实验测试等工作,详细地分析了庄19井区长82亚油层组低渗透储层的地质特征,认为沉积微相和压实作用、胶结作用是控制低渗透性储集砂岩发育和分布的主要地质因素,寻找以水下分流河道微相为代表的有利储集相带砂岩体是油气勘探的重要方向。