亲铜(亲铁)元素含量比值在地球科学中的初步应用实例

亲铜(亲铁)元素在行星增生演化、核幔分异、地幔岩浆过程、壳幔相互作用以及金属矿床成因等领域具有举足轻重的作用。本文从亲铜元素的地球化学性质出发,介绍了"高维度思维"的亲铜元素含量比值及其在地球科学领域的初步应用:①获得同一份样品中不同亲铜元素含量可在一定程度上降低样品的不均一性(块金效应)对含量比值的影响;②Cu/Ag值可以约束不同高温岩浆过程中硫化物固液状态和亲铜元素地球化学性质,进而认识地幔、洋壳和大陆地壳间的联系;③具有不同分配系数的亲铜元素含量的比值可以鉴别岩浆硫化物饱和史,比如通过亲铜元素的分异约束火星陨石母岩浆的硫化物不饱和演化历史;④依据In-Cd-Zn在硅酸盐地球的含量以及它们的相对亲铜亲铁性质,地球主体增生物质已经消失,不能由陨石代表。     

利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态

碳酸盐岩的Fe/Mn元素比值,作为一项新的地球化学指标,可以用于恢复海洋的氧化还原状态.在氧化条件下,Fe3+和Mn4+均不可溶,因此氧化海水中的溶解Fe和Mn的含量均很低.Fe3+和Mn4+在还原条件下可以被细菌还原为可溶的Fe2+和Mn2+,而氧化还原电位的计算表明,Mn4+的还原要早于Fe3+的还原,因此细菌的Mn还原过程发生在沉积物的更浅层.可溶的Fe2+和Mn2+向上扩散到海水中,替代碳酸盐岩晶格里的Ca2+,因此碳酸盐岩晶格中的Fe2+和Mn2+的含量受控于来自沉积物孔隙水的扩散,而后者又与水岩界面的氧化还原状态相关.因此可以预测,随着海水变得逐渐缺氧,碳酸盐岩中的Fe/Mn比值会逐渐增高.为了验证这一假说,我们分析了中元古代高于庄组白云岩的Fe/Mn比值.研究发现,几乎所有的样品的Fe/Mn比值介于20~30之间,显著高于泥盆纪末期深水碳酸盐岩和浅水台地碳酸盐岩的Fe/Mn比值.高于庄组碳酸盐岩高的Fe/Mn比值一方面可能指示了中元古代低的大气氧气浓度和海洋的广泛缺氧,也可能反映了白云岩形成于缺氧的沉积物空隙水里.     

石笋流体包裹体中的惰性气体及其在重建长江中游古温度变化中的作用

文中讨论了一种评估古气温变化的新方法。我们成功地利用石笋流体包裹体所捕获的Xe/Ar比值,重建了末次冰盛期以来盛行东亚季风的长江中游地区的气候演化。一种表达成ln(CXe/CAr)的对数式被证明与冷暖周期变化具有密切的关系。从研究的石笋中所提出的δ13C与Mg/Ca曲线一般随区域古气温波动而变化,但不能排除其中有另类气候信号的叠加。我们的工作则明确地指出,流体包裹体所记录的Xe/Ar在各种反映温度变化的替代指标中可能是最好的一种。整体而言,ln(CXe/CAr)曲线与那些基本随暖期和冷期振荡的曲线保持一致。将稀有气体曲线与δ13C和Mg/Ca信号整合对比之后,我们在研究区划分出末次冰盛期以来8组暖/冷旋回。整合后的气温变化模式合理地解释了过去20000年里的区域环境变化。     

元素分析仪-同位素比值质谱测量碳氮同位素比值最佳反应温度和进样量的确定

沉积有机质的碳氮稳定同位素值是进行古气候、古环境及生态系统研究不可或缺的主要研究手段,目前碳氮同位素主要利用元素分析仪-同位素比值质谱(EA-IRMS)系统来测定。EA-IRMS测定过程中的反应温度及样品进样量直接影响反应物在测试中的燃烧程度,从而影响测试数据的精度。本文利用EA-IRMS技术,以标准样品为参考,在不同转化温度下测试碳氮同位素值,研究保证测试精度的最佳反应温度条件;同时,通过分析不同含氮量样品的检测限,明确了样品含氮量与最低检测限之间的关系,确定了精确测定氮同位素值的最低进样量。结果表明:反应温度对测试精度有显著影响,在碳同位素测定时,将反应温度设定为900℃或以上时测试精度均能达到±0.2‰;氮同位素测定时,反应温度须设定为950℃时测试精度才能达到±0.3‰。实验得出样品含氮量与检测限之间的线性相关性为R2=0.873,开展氮同位素测定时可根据此关系来判断和控制进样量。     

高压超高压变泥质岩适用的地质温压计评述

高压超高压变泥质岩形成温压条件及p-T演化轨迹是高压超高压变质作用研究的重要内容。本文介绍了高压超高压变泥质岩适用的几种地质温压计,包括石榴子石-多硅白云母Fe~(2+)-Mg交换温度计、石榴子石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、硬绿泥石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、多硅白云母Si含量压力计、金红石Zr含量温度计、榍石Zr含量温压计、锆石Ti含量温度计、石英Ti含量温度计以及氧同位素温度计,并对上述温压计的适用条件及使用时的注意事项做了简要评述。     

雅鲁藏布江蛇绿岩中地幔柱型岩浆作用——来自氦、氩同位素的证据

雅鲁藏布江蛇绿岩的氦、氩同位素组成分别是：蛇绿岩中变质橄榄岩的^3He/^4He比值为1．104-3．384Ra,平均为2．383Ra;玄武岩的He同位素组成比较均一,^3He/^4He平均值为5．359 Ra;辉绿岩的^3He／^4He比值变化较大,为1—5Ra。由于各岩石样品有不同程度的蚀变,造成放射性成因He的加入,因此大多数样品He同位素组成比低于亏损地幔大洋中脊玄武岩的值(MORB≈8Ra),不能真实反映源区特征。而采自吉定的辉绿岩样品^3He/^4He比值平均高达31．57Ra,与夏威夷发现的热点地幔源区的样品比值接近;分步加热法进一步测试,其高比值的He是在低温区段释放的。这种高^3He/^4He比值He的捕获,表明雅鲁藏布江蛇绿岩形成时存在地幔柱型富集地幔岩浆作用。     

辽东青城子矿集区金、银成矿时代及地质意义

为确定辽宁青城子矿集区金、银的成矿时代 ,分别以含金硅化岩和含银网脉状石英晶体内流体包裹体为对象 ,应用Rb_Sr法测得金、银成矿的等时线年龄为 (2 33± 31)Ma～ (2 34± 14 )Ma ;作为对Rb_Sr法测年结果的验证 ,又以与贵金属矿石矿物共生的热液石英为对象 ,用40 Ar/3 9Ar快中子活化法测得坪年龄tp=(2 38.78± 0 .74 )Ma～ (2 38.80± 0 .6 0 )Ma,等时线年龄ti=(2 39.4 6± 1.13)Ma～ (2 4 0 .35± 0 .88)Ma。Rb_Sr和40 Ar/3 9Ar两种方法的测年结果基本一致 ,与本区印支期岩浆活动时代〔2 17.6Ma～ (2 30 .7± 5 )Ma〕吻合。     

Geochemical Characteristics of Gold Polymetallic Deposits as Exemplified by the Laozuoshan Deposit,Heilong jiang,China

From the studies of ore deposit geologic settings,sulfur isotopes,lead isotopes,carbon isotopes and oxygen isotopes,fluid inclusions and petrochemistry in this paper,the authors have drawn a conclusion that the ore-forming hydrothermal solutions are the high-temperature magmatic hydrothermal solutions for the gold ore deposit,and at the same time,the involvemety of crustal materials can not be ruled out .It is the first time that the authors have proposed that the Laozuoshan gold-ploymetallic ore deposit in Heilongjiang Province was formed in the calc-alkaline series environment at the margin of an active continent.     

半干旱区沼泽沉积剖面特征元素比值及其物源、氧化还原变化信息

沼泽发育过程中堆积的各类沉积物真实地记录了区域环境演变与沼泽发育过程。以霍林河下游漫流区--向海沼泽湿地为研究对象,由¹³⁷Cs、²¹⁰Pb法定年实现沉积层深度坐标向年代坐标的转换,对其典型沉积剖面特征元素比值进行了综合剖析。结果表明：稳定元素对比值Ti/Al是判断不同沉积物来源是否一致的较好指标。剖面上下Ti/Al比值在一定层序的波动变化表明物源的波动性,洪水成因可能性较大。综合比较,V/(V+Ni)比值用于沼泽湿地缺氧沉积环境的判别标准可靠性较好。贫氧环境是向海沼泽湿地主要特征之一,其次是缺氧或含氧环境,各环境之间频繁振荡,体现了内流河下游半干旱区沼泽地表水周期和干湿环境转换频繁的特征。     

Oxygen Isotope Studies of Epithermal Systems：A Review

Numerous stable isotope studies of whole rocks and mineral separates in epithermal systems indi-cate that even though meteoric waters are dominant components in epithermal systems ,fluids of other origins,such as sedimentary or meta-sedimentary fluids,magmatic waters and even evolved meteoric waters ,may also play a role in the formation of epithermal ore deposits.Usually the more depleted the wall rocks,the larger the size of ore deposits ,and the least depletion degrees in whole rocks for economic mineralization are by about 3.5‰.The depletion in δ^18O in wall rocks,however,may be complicated by the superimposition of low temperature-hydration over high-temperature altera-tion or vice versa,the existence of primary low-^18O and high-^18O magmas ,and alteration by vol-canic gases.The depletion in δ^18O in wall rocks is controlled by the composition and nature of flu-ids,the temperature of fluids,the elevation of rocks at the time of alteration ,lithology,boiling effects of fluids ,and alteration style,as well as by water/rock ratios.In addition ,the fluids re-sponsible for epithermal deposits have experienced positive δ^18O shifts .It seems that when the above complications and controlling factors are well defined,oxygen isotope studies would be a promising and powerful exploration tool.