Calibration of oxygen isotope fractionation and calcite-corundum thermometry in emery at Naxos,Greece     

Rachelle B. Turnier  Yaron Katzir  Kouki Kitajima  Ian J. Orland  Michael J. Spicuzza  John W. Valley 《Journal of Metamorphic Geology》2020,38(1):53-70

Corundum (Crn), including sapphire, occurs in emery pods surrounded by marble on the island of Naxos, Greece. The emery formed from bauxite deposited in karst that was metamorphosed to 400–700°C at 20–15 Ma. Many of these rocks initially appeared well suited for refractory accessory mineral (RAM) thermometry, which uses oxygen isotope fractionation between a RAM – corundum – and a modally dominant phase with faster diffusion of oxygen – calcite (Cc) – to determine peak metamorphic temperatures. However, previous attempts at oxygen isotope thermometry were confounded by highly variable fractionations (Δ¹⁸O) measured at mm-scale and the uncertain calibration of Δ¹⁸O(Cc-Crn) versus temperature. Secondary ion mass spectrometry (SIMS) permits in situ analysis of δ¹⁸O in corundum and calcite at the 10-μm scale in adjacent grains where textures suggest peak metamorphic equilibrium was attained. SIMS analyses of adjacent mineral pairs in eight rocks yield values of Δ(Cc-Crn) that systematically decrease from 7.2 to 2.9‰ at higher metamorphic grade. Pairing these data with independent temperature estimates from mineral isograds yields an empirical calibration of 1,000 lnα(Cc-Crn) = 2.72 ± 0.3 × 10⁶/T² (T in K). The new fractionations (2.7‰ at 1,000 K) are significantly smaller than those calculated from the modified increment method (6.5‰ at 1,000 K; Zheng, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1991, 55:2299–2307; Zheng, Mineral Mag, 1994, 58A:1000–1001), which yield unreasonably high temperatures of 630 to 1,140°C when applied to the new Naxos data. The new calibration of Δ(Cc-Crn) can be combined with published fractionations to calculate A-factors for corundum versus a range of 14 other minerals. These new fractionation factors can be used for thermometry or to constrain the genesis of corundum. A compilation of gem corundum δ¹⁸O values shows that many igneous sapphires, including important deposits of basalt-associated sapphire, are mildly elevated in δ¹⁸O relative to the calculated range in equilibrium with mantle values (4.4–5.7‰) and formed from evolved magmas.  相似文献   

树轮纤维素中氧同位素温度意义     

陈拓  秦大河  任贾文 《冰川冻土》1999,(3)

树轮作为自然档案中的一种, 其同位素研究是较为新颖的领域文章比较系统地从树轮纤维素的提取、氧的来源、植物体内氧的分馏、与温度变化的关系等４ 个方面评述了树轮纤维素氧同位素组成的气候学意义已有的研究结果表明, 树轮纤维素氧同位素组成的变化是温度变化的良好载体, 但在定量恢复古温度变化时遇到了不少限制, 有待于进一步完善分馏模型  相似文献   

Controlling factors on the charging process of oil and gas in the eastern main sub-sag of the Baiyun Sag,Zhujiang River (Pearl River) Mouth Basin     

Cong Chen  Xiangtao Zhang  Guangrong Peng  Zulie Long  Baojun Liu  Xudong Wang  Puqiang Zhai  Bo Zhang 《海洋学报(英文版)》2023,42(3):189-200

The eastern main sub-sag (E-MSS) of the Baiyun Sag was the main zone for gas exploration in the deep-water area of the Zhujiang River (Pearl River) Mouth Basin at its early exploration stage, but the main goal of searching gas in this area was broken through by the successful exploration of the W3-2 and H34B volatile oil reservoirs, which provides a new insight for exploration of the Paleogene oil reservoirs in the E-MSS. Nevertheless, it is not clear on the distribution of “gas accumulated in the upper layer, oil accumulated in the lower layer” (Gas_upper-Oil_lower) under the high heat flow, different source-rock beds, multi-stages of oil and gas charge, and multi-fluid phases, and not yet a definite understanding of the genetic relationship and formation mechanism among volatile oil, light oil and condensate gas reservoirs, and the migration and sequential charge model of oil and gas. These puzzles directly lead to the lack of a clear direction for oil exploration and drilling zone in this area. In this work, the PVT fluid phase, the origin of crude oil and condensate, the secondary alteration of oil and gas reservoirs, the evolution sequence of oil and gas formation, the phase state of oil and gas migration, and the configuration of fault activity were analyzed, which established the migration and accumulation model of Gas_upper-Oil_lower co-controlled by source and heat, and fractionation controlled by facies in the E-MSS. Meanwhile, the fractionation evolution model among common black reservoirs, volatile reservoirs, condensate reservoirs and gas reservoirs is discussed, which proposed that the distribution pattern of Gas_upper-Oil_lower in the E-MSS is controlled by the generation attribute of oil and gas from source rocks, the difference of thermal evolution, and the fractionation controlled by phases after mixing the oil and gas. Overall, we suggest that residual oil reservoirs should be found in the lower strata of the discovered gas reservoirs in the oil-source fault and diapir-developed areas, while volatile oil reservoirs should be found in the deeper strata near the sag with no oil-source fault area.  相似文献   

苏北盐城凹陷天然气与凝析油的成因机制   总被引：3，自引：0，他引：3  

常象春  刘宝珺  张金亮  毛凤鸣 《海洋地质与第四纪地质》2004,24(4):95-100

盐城凹陷天然气中甲烷含量高,碳同位素具有正分布系列,主体具有高成熟腐泥型气特征,伴随产出的凝析油则体现出与本区湖相原油和海相原油既相似又相区别的特征。不同组分间存在成熟度差异,轻质组分反映高成熟,中等组分体现出未熟低熟,重质组分表现出成熟特征。母源分析对比表明天然气与凝析油主要源自古生界海相腐泥型源岩,混有泰州组少许贡献,造成组分差异和成熟度变化的重要原因是大量气体注入配以长期发育断裂引起的运移分馏和不同成熟度油气混合所致。  相似文献   

不同氮源对海洋微藻氮同位素分馏作用的影响   总被引：2，自引：2，他引：0  

俞志 明  Waser N A D  Harrison P J 《海洋与湖沼》2004,35(6):524-529

以海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象,分别考察了以硝酸盐、铵盐和尿素为氮源的氮同位素分馏作用。在建立相应理论模型基础上,分别计算出各个实验体系的ε值。结果表明,在藻类生长初期,δ^15N均较低,其δ^15N的积累主要发生在指数增长期,在稳定期达到最高,与氮源的初始δ^15N相同;不同氮源的氮同位素分馏作用也不相同,其中以铵盐最强,硝酸盐次之,尿素最弱。考虑到实际情况下氮化合物并非单一存在,作者还进一步考察了上述3种氮源混合后对其同位素分馏作用的影响,发现混合氮源体系的表观ε值介于单一氮源时的最大与最小ε值之间,该结果较好地解释了Montoya等(1991)在Chesapeak湾的现场实验结果。  相似文献   

钛同位素地球化学综述     

赵新苗  唐索寒  李津  朱祥坤  王辉  李志汉  张宏福 《地学前缘》2020,27(3):68-77

随着分析技术的进步,非传统稳定同位素体系在地球化学、天体化学和生物地球化学等研究领域的应用日益广泛。钛(Ti)是一个非常重要的过渡族金属元素,在地球和其他类地球行星中广泛存在。但是由于Ti是一种难熔的、流体不活动性元素,高温地质过程中Ti同位素分馏很小。人们对Ti同位素体系的地球化学应用的关注相对其他非传统稳定同位非常有限。而近年来,随着化学纯化方案的优化以及双稀释剂方法的改进和仪器质谱性能的提高,Ti同位素组成的高精度测试已经能够实现。天然样品中Ti同位素组成的变化随之得以发现,使得学者们能够利用这一新的稳定同位素体系来解决与高温和低温地球化学相关的问题。很快Ti同位素体系地球化学研究成为当前国际地质学界的前沿研究课题和新的发展方向之一。本文首先在简要介绍Ti元素和Ti同位素体地球化学性质的基础上,介绍了Ti元素化学分离和Ti同位素分析方法。随后笔者总结了已有的不同类型球粒陨石和地球样品的质量相关Ti同位素组成研究结果,对硅酸盐地球的Ti同位素组成做了初步评估。前人对高温地质样品的Ti同位素组成研究初步探明Ti同位素在岩浆演化过程,例如部分熔融和结晶分异等重要地质过程中的分馏行为。笔者在此基础上探讨了结晶分异过程中引起Ti同位素分馏的主要控制因素,指出Ti同位素是潜在的研究岩浆演化过程的新工具。最后笔者探讨了Ti同位素地球化学未来的发展方向,以加速我国在Ti同位素地球化学方面的应用研究。  相似文献   

钾稳定同位素研究综述     

王昆  李伟强  李石磊 《地学前缘》2020,27(3):104-122

钾稳定同位素是重要的非传统稳定同位素体系,也是近年来迅速发展的热门研究课题。对钾同位素研究历史和现状进行综述,具体包括以下内容:(1)总结了钾元素的地球化学和宇宙化学性质,包括钾在主要地质储库(地幔、地壳、海洋)中的丰度及其分配,钾在岩浆演化中的不相容大离子亲石性,常见含钾火成岩/沉积岩矿物以及钾在表生过程中的循环,也包括主要行星物质(球粒陨石、非球粒陨石、火星和灶神星陨石以及月球样品)中钾的含量、赋存状态、主要矿物,钾在太阳星云冷凝、行星积聚以及岩浆海过程中的中等挥发性质;(2)介绍了钾同位素的研究历史,从1922年Dempster利用最早的质谱仪测量钾同位素在自然界的丰度,到Taylor和Urey在1938发表的经典的钾同位素分馏实验,再到Humayun和Clayton在1995年发表的钾同位素领域的经典研究,最后到近几年的进展;(3)介绍了对钾的前处理(离子交换柱法)以及钾同位素的主要测量方法,包括早期热电离质谱仪法(TIMS),二次离子质谱仪法(SIMS)和近十几年以来高速发展的多接收电感耦合等离子体质谱仪法(MC-ICP-MS)及其不同的技术路线;(4)介绍了高精度钾同位素比值在低温地球化学和生物地球化学中的应用,包括钾同位素在地表的风化过程中、海水洋壳的反向风化作用中的分馏及其在示踪全球钾元素循环和洋壳俯冲等过程中的应用;(5)介绍了高精度钾同位素比值在高温地球化学中的应用,包括钾同位素在岩浆分异和矿物结晶过程中的分馏;(6)介绍了高精度钾同位素比值在宇宙化学中的应用,包括在太阳星云冷凝、行星凝聚、月球形成大碰撞、岩浆海、火山喷发去气过程中的分馏作用。  相似文献   

热扩散驱动的元素分异和同位素分馏:一种不容忽视的硅酸盐成分分异机制     

常翱飞  丁兴 《岩石学报》2020,36(1):99-112

热扩散在地质过程中是否发挥重要作用一直存有争议。本文回顾了热扩散的研究历史和现状,重点总结了热扩散驱动的元素和同位素行为规律,并探讨了温度、硅酸盐组分、压力和氧逸度等因素对热扩散行为的影响。已有的研究表明,稳定热梯度下的硅酸盐热扩散效应类似于结晶分异或AFC过程,可以造成轻、重同位素分别在高温端和低温端富集,而主、微量元素的扩散方向则取决于两端化学势的高低和熔体中的电价平衡。从基性岩浆到酸性岩浆,熔体聚合度增大,黏度增加,热扩散速率明显降低,成网元素的热扩散效应减弱,变网元素则反之;水、氟、氯和硫化氢等挥发组分能增加熔体的非桥氧比例,降低熔体聚合度,因而能显著增强硅酸盐熔体中元素和同位素的热扩散效应。在此基础上,本文提出了当前硅酸盐体系热扩散研究中存在的五个亟需解决的问题,即:1)对不同硅酸盐体系的热扩散规律的研究还不够全面;2)对微量元素的热扩散行为认识不足;3)硅酸盐体系热扩散作用的影响因素及尺度还不够明确;4)热扩散作用的地质与地球化学关键识别标志有待确立;5)硅酸盐体系热扩散作用的理论模型有待建立。尽管硅酸盐体系热扩散的研究还存在诸多不足,但越来越多的证据表明,热扩散是地质过程中不容忽视的一种成分分异机制。这种机制会造成岩浆房或岩浆通道中的元素分异和同位素分馏,可能对于一些成分分异的岩石和矿床的形成具有重要的意义。  相似文献   

蛇纹石化和俯冲带蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为   总被引：1，自引：1，他引：0  

吴凯  袁洪林  吕楠  张丽鹏 《岩石学报》2020,36(1):141-153

蛇纹石是大洋岩石圈和俯冲带内水和流体活动性元素最重要的载体之一。研究蛇纹石化和蛇纹岩变质脱水过程中流体活动性元素的行为是认识俯冲带元素地球化学循环的关键。蛇纹岩是指主要由蛇纹石类矿物构成的岩石,包括利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石。蛇纹石化过程中会造成流体活动性元素(B、Li、As、Sb、Pb、Cs、U、Sr和Ba等)的显著富集,并且由于原岩性质、流体成分和氧逸度等条件的不同,大洋岩石圈蛇纹岩和弧前蛇纹岩的特征也略有不同。例如,弧前蛇纹岩具有相对高的As、Sb、B和相对低的U,这反映了俯冲沉积物来源流体的贡献。在俯冲带蛇纹岩的变质脱水过程中,利蛇纹石向叶蛇纹石的转变伴随着矿物内超过50%F和Cl的释放,以及一些流体活动性元素(如B和Li)的迁出;此外,蛇纹石分解形成的变质橄榄石中的流体包裹体指示,蛇纹石脱水分解所产生的流体具有高于原始地幔几个数量级的Cl、Cs、Pb、As、Sb、Ba、Rb、B、Sr、Li和U含量。由于利蛇纹石中的Fe~(3+)含量较叶蛇纹石高,这种矿物相转变过程中也伴随着俯冲通道内的一系列氧化还原过程,从而影响流体性质和新形成的叶蛇纹石的成分。蛇纹岩与岛弧岩浆在流体活动性元素富集规律上的相似性说明蛇纹岩在俯冲带元素循环中扮演着重要的角色。此外,蛇纹石矿物相转变过程中F、Cl、B等元素的释放,可能对于斑岩型金矿、蛇绿岩中的金矿和某些蛇纹岩作为赋矿围岩的硼矿的形成起到重要的作用。  相似文献   

榍石LA-ICP-MS U-Pb定年中元素分馏的影响及校正研究     

靳梦琪  李艳广  王鹏  汪双双  黎卫亮 《岩矿测试》2020,39(2):274-284

同位素地质年代学是探索地质体时空演化及地球动力学等问题的基础学科,应用最为广泛的当属含铀副矿物的U-Pb定年技术。榍石具有相对较低的U-Pb体系封闭温度,并广泛发育于岩浆岩、各类变质岩、热液成因岩石以及少量沉积岩中,是一种理想的中高温地质事件定年矿物。利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定榍石U-Pb年龄时,不可避免地要解决高普通铅以及元素分馏效应对测试的影响。本文对榍石LA-ICP-MS实验过程中的元素分馏行为进行研究,采用相同基体的标准样品与未知样品对比,发现了榍石不同颗粒之间元素分馏行为不一致的现象;同时采用不同的元素分馏校正方法,分别应用于锆石、独居石和榍石进行对比研究,认为分馏行为一致的副矿物定年可以采用"指数法"和"均值法"对数据进行校正,但是对于榍石这种分馏行为不一致的副矿物,定年时只有采用"截距法"对数据进行校正才可以获得正确的年龄。进而将此结论应用于秦岭造山带老牛山地区岩浆成因榍石样品,得到的结果与锆石年龄一致,表明"截距法"可以避免分馏行为不一致导致的校正不准确的问题。本研究成果为榍石LA-ICP-MS U-Pb定年方法的完善提供了一种思路。  相似文献