High-precision analysis of carbon isotopic composition for individual CO2 inclusions via Raman spectroscopy to reveal the multiple-stages evolution of CO2- bearing fluids and melts     

《地学前缘(英文版)》2023,14(3):101528

The carbon isotopic composition of CO₂ inclusions trapped in minerals reflects the origin and evolution of CO₂-bearing fluids and melts, and records the multiple-stages carbon geodynamic cycle, as CO₂ took part in various geological processes widely. However, the practical method for determination isotope composition of individual CO₂ inclusion is still lacking. Developing a microanalytical technique with spatial resolution in micrometers to precisely determinate the δ¹³C value of individual CO₂ inclusion, will make it possible to analyze a tiny portion of a zoning mineral crystal, distinguish the differences in micro-scale, and possible to find many useful information that could not be obtained with the bulk extraction and analysis techniques. In this study, we systematically collected Raman spectra of CO₂ standards with different δ¹³C values (?34.9 ‰ to 3.58 ‰) at 32.0 °C and from ～7.0 MPa to 120.0 MPa, and developed a new procedure to precisely determinate the δ¹³C value of individual CO₂ inclusion. We investigated the relationship among the Raman peak intensity ratio, δ¹³C value, and CO₂ density, and established a calibration model with high accuracy (0.5 ‰?1.5 ‰), sufficient for geological application to distinguish different source of CO₂ with varying δ¹³CO₂. As a demonstration, we measured the δ¹³C values and the density of CO₂ inclusions in the growth zones of alkali basalt-hosted corundum megacrysts from Changle, Shandong Province. We found the significant differences of density and δ¹³C between the CO₂ inclusions in the core of corundum and those inclusions in the outer growth zones, the δ¹³C value decreases from core to rim with decreasing density: δ¹³C values are from ?7.5 ‰ to ?9.2 ‰ for the inclusions in the core, indicating the corundum core was crystallized from mantle-derived magmas; from ?13.5 ‰ to ?18.5 ‰ for CO₂ inclusions in zone 1 and from ?16.5 ‰ to –22.0 ‰ for inclusions in zone 2, indicating the outer zones of corundum grew in a low δ¹³C value environment, resulted from an infilling of low δ¹³C value fluid and/or degassing of the ascending basaltic magma.  相似文献   

四川盆地东部地区早中三叠世蒸发岩的锶同位素特征及其地质意义     

丁婷  袁苗  刘成林  赵艳军  朱志军  杨庆坤 《岩石矿物学杂志》2023,42(6):868-877

锶同位素已经成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球地质事件研究与对比的有效工具之一。本文以四川盆地东部地区早中三叠世蒸发岩的野外剖面和钻孔岩心为主要研究对象,测试了碳酸盐岩、硫酸盐岩和石盐岩的锶同位素组成,并建立了相应的锶同位素演化曲线。研究结果显示,碳酸盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.707 895,硬石膏岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.708 174,石盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.708 177,同时碳酸盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值从早三叠世的0.707 413快速增加到中三叠世早期的0.708 515,而后呈现下降趋势。从总体上看,这些⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值与全球早中三叠世同期的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值数据接近,说明四川盆地东部地区早中三叠世钾盐的物质来源大部分为海水,并沉积于海相沉积环境,同时由于火山...  相似文献   

超长定向钻注装备关键技术分析及发展趋势     

李术才  李利平  孙子正  刘知辉  李梦天  潘东东  屠文锋 《岩土力学》2023,44(1):1-30

定向钻技术起源于石油钻井工业,经多年发展已拓展至隧道工程地质勘察及灾害处置、煤矿底板含水层改造、蓄能电站抽水通道施工、市政管道铺设等多个领域。地面注浆技术结合定向钻长距离精准穿越的优势,可实现地下工程不良地质高效预加固与灾害安全处置,具有广阔的应用前景。系统综述了定向钻注装备技术的发展历程、研究现状和待突破关键技术。首先,介绍了定向钻与地面注浆技术的发展历程;其次从重大科研项目、学术论文、授权专利以及工程实践等方面进行了分析与总结。结果表明：我国现阶段定向钻注技术总体已达到自主化、实用化的国际先进水平,但在千米级长距离快速钻进、复杂地质条件精准导向、地下工程精准注浆处置等核心技术方面仍存在“卡脖子”难题。面向战略性重大工程建设需求,提出了超长距离定向钻注一体化装备“预报、钻进、注浆、检测”四大功能模块,围绕随钻感知预报、快速钻进与卡钻预测、精准导向技术、远距离凝胶可控注浆材料、稳压控制分段注浆工艺、随钻检测系统六方面,开展了分析与讨论,可为我国定向钻注一体化装备技术发展和地下工程灾害防控提供参考。  相似文献   

A Comparison Study on the δD Value of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Hydrous Pyrolysate of Herbaceous Peat with Different Water Medium     

DUAN Yi  WU Yingzhong  XING Lantian  WU Yingqin  ZHAO Yang  LI Zhongping  MA Lanhu  DUAN Mingchen 《《地质学报》英文版》2023,97(6):1734-1743

To investigate the influence of diagenetic water media on the hydrogen isotopes of individual sedimentary aromatic compounds, a series of hydrous pyrolyses were conducted on herbaceous peat. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in hydrous pyrolysed samples and their hydrogen isotopic composition characteristics were studied. The aqueous medium demonstrated a significant influence on the hydrogen isotopic composition of the individual PAHs generated during pyrolysis. The results showed that the PAHs formed after pyrolysis in the presence of a saltwater medium with high δD value from a salt lake had a heavy hydrogen isotopic composition. The PAHs formed after pyrolysis in the presence of a fresh water medium with low δD value from a swamp had a light hydrogen isotopic composition. The difference in the average PAH δD value between the two hydrous experiments varied from –174‰ to –109‰, suggesting that the hydrogen isotopic composition of individual sedimentary PAHs can reflect the source of the diagenetic water medium. In addition, a comparative study found that the hydrogen isotopes of PAHs were superior to those of n-alkanes in the same sample for diagenetic water indications. The results indicated that the exchange of water-derived inorganic hydrogen and organic hydrogen was more intensive in freshwater experiments than in saltwater experiments. With an increase in the simulation temperature, the average δD value of PAHs generated in the hydrous simulation experiments showed an increasing trend, reflecting that the δD value of sedimentary PAHs formed with the participation of diagenetic water media was still closely related to the thermal maturity of organic matter. Comparative studies showed that the δD values of different types of organic compounds produced by hydrous pyrolysis of peat were in the order, PAHs > n-alkanes > methane.  相似文献   

滇东老厂地区地热水成因：来自水化学和碳氢氧硫同位素的约束          下载免费PDF全文

陶兰初  朱星强  马一奇  张七道  庞龙  涂春霖  和成忠 《沉积与特提斯地质》2023,43(2):295-310

滇东弥勒-师宗断裂带地热资源丰富,但是由于研究程度较低,成因机制不明,制约了区内地热资源的可持续开发利用。本文以弥勒-师宗断裂带北段老厂地区天然温泉水和地热钻孔水为研究对象,综合应用野外调查、水文地球化学和环境同位素方法,对区内地热水的地球化学特征和成因机制进行了研究。结果显示,区内地热水pH值介于7.30～8.12之间,TDS在224～382 mg/L之间,属于弱碱性淡水。地热水水化学类型为HCO₃·SO₄^Ca型和HCO₃·SO₄-Ca·Na型,且含有较高含量的Fe、As、Sb等微量组分,不宜饮用。地热水中HCO₃^-的δ¹³C值为-3.31‰～-7.79‰,计算得出参与水岩作用的CO₂的δ¹³C值为-9.50‰～-15.68‰,具有明显的沉积有机质来源特征。离子比值分析及硫同位素特征表明碳酸盐岩矿物和石膏的溶解是区内地热水主要离子来源的控制因素,此外赋存于浅部断裂带内...  相似文献   

内蒙古沙章土锡铜多金属矿床成矿年代学及成因探讨     

吕云鹤  董国臣  吕书俊  李洪宾 《矿床地质》2023,42(2):396-410

沙章土锡铜多金属矿位于内蒙古中部,近年来区内锡矿找矿工作的新发现,锡矿体为呈脉状、浸染状分布的电气石脉、电英岩及电英岩化蚀变岩,含锡矿物主要为锡石;铜矿体为浸染状分布的黄铜矿化电英岩化蚀变岩、方铅矿-闪锌矿-黄铜矿化蚀变岩,含铜矿物主要为黄铜矿,同时,经由钻探工程在矿床深部发现有闪长玢岩岩体。为了查清锡铜矿体成矿年龄及成矿物质来源,明确矿床成因类型,进一步指导找矿工作,文章在野外调查和室内综合研究基础上,对锡石开展了LA-MC-ICP-MS U-Pb定年及电子探针分析工作,并对共生的硫化物进行了硫同位素测试。测试结果显示,锡石成矿年龄为(316.3±8.9)Ma,为海西期晚石炭世阶段的产物;探针数据显示其成因为热液型锡石;硫同位素测试结果,δ³⁴S值为0.43‰～7.34‰,平均值4.39‰,具混合硫源特征。综上所述,笔者初步认为沙章土锡铜矿床的成因类型是与闪长玢岩有关的岩浆热液型。  相似文献   

西秦岭八卦庙金矿床原位S-Pb同位素组成对成矿物质来源和成矿过程的指示意义     

徐一帆  贺文彬  安芳  蔡光耀 《矿床地质》2023,42(4):773-790

八卦庙金矿床位于西秦岭造山带凤太多金属矿田北部,已探明金储量约106 t(平均金品位1.56 g/t),属于特大型金矿。金矿体受脆韧性剪切带控制,总体走向NWW,倾向北,赋矿地层为上泥盆统星红铺组下段。文章在成矿期次研究基础上,采用硫化物原位S-Pb同位素分析方法,对八卦庙金矿成矿过程和成矿物质来源进行了约束。基于详细的野外观察和矿相学研究,矿区识别出了2个金成矿期：顺层磁黄铁矿-石英成矿期和NE向黄铁矿-石英成矿期。顺层磁黄铁矿-石英成矿期可划分为自形黄铁矿-石英(Ⅰ)、磁黄铁矿-自然金-铁白云石(Ⅱ)、白云母-绿泥石-绿帘石-石英(Ⅲ)3个阶段;NE向黄铁矿-石英成矿期由自形磁黄铁矿-黄铁矿-粗粒石英(Ⅳ)、他形黄铁矿-细粒石英(Ⅴ)、他形磁黄铁矿-自然金-铁白云石(Ⅵ)和石英-黑云母(Ⅶ)4个阶段构成。顺层磁黄铁矿-石英成矿期硫化物的δ³⁴S值集中在1.60‰～5.89‰和14.07‰～16.87‰两个区间;NE向黄铁矿-石英成矿期硫化物的δ³⁴S值也集中在2.77‰～5.52‰和9.11‰～15.9‰两个区间,通过与围岩和区内岩浆岩对...  相似文献   

岩浆-热液成矿系统中铁同位素地球化学研究现状     

王续文  李宇轩  安芳 《矿床地质》2023,42(6):1214-1228

铁元素是岩浆-热液成矿系统中参与成矿的重要金属元素之一,岩浆-热液矿床中富铁矿物(黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、斑铜矿、毒砂、菱铁矿)的δ⁵⁶Fe值变化较大(-2.07‰～+1.58‰),指示铁同位素在岩浆演化、流体出溶和热液演化过程中均存在明显的分馏,因此,在约束岩浆-热液成矿系统中成矿金属的迁移-富集-沉淀过程和示踪成矿物质来源方面具有巨大的应用潜力。通过整理和分析前人研究资料,文章总结了岩浆-热液成矿系统岩浆演化、流体出溶和热液演化过程中铁同位素地球化学行为的研究现状。岩浆演化过程中铁同位素会发生显著分馏,如部分熔融过程中,熔体相比残余固相富集重铁同位素;矿物分离结晶会引起残余熔体铁同位素组成的变化,主要受含Fe²⁺或Fe³⁺矿物结晶的影响,如磁铁矿分离结晶会导致残余熔体铁同位素组成变轻,总体反映岩浆氧化还原状态对铁同位素分馏的主要控制作用,因此,含矿岩体铁同位素组成及其变化可用于确定岩浆的氧化还原状态。流体出溶是含矿岩浆演化成为岩浆热液矿床的关键过程,出溶流体相对于母岩富集轻铁同位素,但实验研究表明出溶流体铁...  相似文献   

东昆仑拉陵高里河沟脑地区晚三叠世花岗闪长斑岩年代学、岩石地球化学及Hf同位素特征     

刘建栋  张焜  王秉璋  王春涛  李五福  张新远  曹锦山  袁锦鹏  李青  陈丽娟 《地质论评》2023,69(1):2023010019-2023010019

本文对东昆仑拉陵高里河沟脑花岗闪长斑岩开展详细的全岩地球化学、LA- ICP- MS锆石U- Pb年代学、锆石Hf同位素研究,确定其形成时代,并探讨其岩石成因及成岩构造背景。结果显示,花岗闪长斑岩LA- ICP- MS锆石U- Pb年龄为231. 1±1. 2 Ma,指示其侵位于晚三叠世早期。全岩K2O/Na2O值为0. 69～0. 71,Mg#值为40. 5～41. 6,里特曼指数σ为1. 90～2. 09,A/CNK=1. 01～1. 03,属弱过铝质中—高钾钙碱性岩石系列。岩石的轻重稀土元素分异明显,(La/Yb)N值为19. 54～25. 52,具弱负Eu异常（δEu为0. 96～0. 97）,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等,具有高的Sr含量(606. 0×10-6～647. 9×10-6)和Sr/Y值(60. 38～62. 99),较低的Y(9. 62×10-6～10. 66×10-6)和Yb(0. 86-6～0. 92×10-6)含量,显示Adakite（高锶低钇中酸性岩）的地球化学特征。锆石Hf同位素εHf(t)值介于-6. 93~-2. 94,地壳模式年龄（TDM2）范围为1. 45~1. 70 Ga。综合分析表明,拉陵高里河沟脑花岗闪长斑岩形成于东昆仑洋壳俯冲末期至局部碰撞的转换阶段,岩浆源于高压条件下的加厚下地壳部分熔融。  相似文献   

Metallogenic age and fluid evolution of the Kangshan Au-polymetallic deposit in the southern margin of the North China Craton: Constraints from monazite U-Pb age,and in-situ trace elements and S isotopes of pyriteSCIEI北大核心CSCD     

张哲铭  曾庆栋  王永彬  郭云鹏  俞炳  王瑞良  杨进辉  陈彦坤 《岩石学报》2023,(3):865-885

小秦岭-熊耳山金矿集区位于华北克拉通南缘,发育众多伴生铅锌银等金属的金矿,成为揭示克拉通破坏型金矿成因的天然实验室。产于小秦岭-熊耳山金矿集区内的康山金多金属矿床受控于北东向的中生代脆性断裂,赋存于新太古代变质岩和中元古代火山岩中。成矿过程可分为4个热液阶段:石英±黄铁矿阶段、石英-黄铁矿-黄铜矿-自然金阶段、多金属硫化物-自然金-石英-铁白云石阶段、石英-方解石±萤石阶段。本文获得康山金多金属矿床金成矿阶段热液独居石LA-ICP-MS U-Pb年龄为131.7±4.6Ma,与晚中生代华北克拉通破坏有关的岩浆热液成矿作用时代一致。本次研究开展的各阶段黄铁矿原位微量元素单点和扫面分析,发现第2阶段Au与Co、Ni、As呈正相关关系,且有明显的振荡环带,Cu、Ag、Sb、Pb、Bi这几种元素从黄铁矿颗粒的核部向边缘含量逐渐降低,且黄铁矿颗粒中出现富含这些元素的矿物包裹体,说明该阶段发生流体沸腾作用;而第3阶段黄铁矿中各微量元素含量为所有阶段中最低,黄铁矿无振荡环带且裂隙中有富含各微量元素的硫化物充填,说明各种元素在该阶段均得到充分卸载,且成矿流体的化学性质较稳定。结合前人关于该矿床各阶段流体包裹体分析结果,表明流体沸腾是Au的主要沉淀机制,而流体混合是Pb、Zn、Ag的主要沉淀机制。黄铁矿中微量元素含量指示,从第1阶段到第3阶段流体温度依次降低;第2和第3阶段流体fO2比第1阶段高且后两者相差不大。根据黄铁矿Co、Ni含量及比值的计算,认为第1和第2阶段黄铁矿为岩浆热液成因,第3阶段黄铁矿受围岩物质影响。黄铁矿原位S同位素分析得到第1至第3阶段黄铁矿δ34S分别为+6.6‰-+8.9‰、+5.0‰-+7.2‰和+6.0‰-+8.7‰,均与区域花岗岩类的S同位素值类似。综上所述,本文得出康山金多金属矿床形成于早白垩世与华北克拉通破坏有关的岩浆热液成矿作用。  相似文献