铀"稳定"同位素分馏及其在地球科学中的应用          下载免费PDF全文

梁正伟  田世洪 《地球科学》2021,46(12):4405-4426

铀“稳定”同位素（238U/235U,通常记为δ238U）目前已经成为非传统稳定同位素领域的研究热点.20世纪人们曾经认为铀同位素不存在分馏,因而铀同位素研究发展缓慢.然而随着分析技术的发展,人们发现自然界中铀同位素238U和235U存在显著的分馏,可以作为良好的示踪工具.迄今为止,已经有大量铀同位素作为古氧化还原指标的研究发表,比如用铀同位素示踪地球近地表环境氧含量随时间的演化以及生物大灭绝与海洋氧化还原状态之间的潜在关系.尽管铀同位素在水圈和生物圈协同演化领域取得了丰硕的研究成果,但仍有不少问题亟待深入解决.例如,生物和非生物还原高价铀的微观反应过程对铀同位素分馏的影响,以及铀同位素如何示踪铀矿物质来源等.系统总结了铀同位素地球化学最近十年的研究进展,希望将来铀同位素在铀多金属矿床成因和高温地球化学领域能有所突破.   相似文献   

大陆碰撞造山带榴辉岩相的熔体活动:来自南阿尔金基性麻粒岩中长英质脉体的证据     

郭晶  李云帅  张建新 《地质学报》2021,95(3):723-736

本文通过对南阿尔金巴什瓦克基性麻粒岩中长英质脉体的岩相学、锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素及全岩主微量地球化学的综合研究,首次限定了该区基性麻粒岩中长英质脉体的形成时代为491±2 Ma (MSWD=0.91),此年龄与寄主麻粒岩高压—超高温阶段(榴辉岩相)的变质时代在误差范围内近一致,表明长英质脉体形成于榴辉岩相的变质阶段。由于长英质脉体中锆石明显不同于寄主基性麻粒岩中变质锆石的形态特征,基本排除了长英质脉体中的锆石为捕获锆石的可能性。此外,该长英质脉体中的锆石具有少量的长石、石英包裹体和较低的Th/U比值(0.05-0.41),锆石稀土元素配分模式图显示其具有重稀土富集和Eu负异常的特征,这些证据表明长英质脉体中的锆石可能结晶于变质熔体之中。长英质脉体的全岩地球化学特征显示其该脉体具有相对较低的K2O值,基本上排除了其来源于围岩长英质麻粒岩的可能,而且这些锆石的Hf同位素特征与寄主岩石的锆石Hf同位素特征具有相似性,表明形成长英质脉体的熔体为内部来源。结合全岩地球化学特征,推测其可能为基性麻粒岩发生部分熔融所致。  相似文献   

纳米比亚罗辛地区白岗岩型铀矿成因研究     

韩军  陈金勇  范洪海  王生云  陈东欢  修群业 《地质学报》2021,95(4):1019-1028

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.  相似文献   

云南勐野井钾矿区及周边泉水水化学特征及地表钾异常成因分析     

伯英  曹养同  吕凤琳 《地质学报》2021,95(7):2193-2204

勐野井钾盐矿位于云南省兰坪-思茅盆地的南部,是我国目前发现的唯一一个具有工业开采价值的固体钾盐矿床.本文对该矿区及周边泉水等的水化学特征和地表钾异常成因进行了探讨.研究区含盐地层分布广泛,盐泉出露较多,通过对地表泉水、泉水沉积物、水中逸出气体及垂直断裂的测线剖面样品等取样分析,可以捕捉地表钾异常信息,对于成钾机理研究和钾盐找矿都有着积极的作用.结合以往研究证实了勐野井矿区附近盐泉水具有I级异常显示.沿垂直于断裂方向的剖面采集的土壤样品中,钾及相关组分的峰值和谷值的出现有一定的规律性,认为各元素含量异常是由深部流体(水、气)沿断裂上升补给造成的.泉水稀有气体He主要为深部壳源,个别为幔源,推断研究区的大断裂可能切至深部地壳,个别深切到软流圈上部.泉水氢氧同位素和锶同位素组成研究表明,该区泉水具有深部补给特征,存在一定程度的水-岩反应,受火山岩的影响较大,氢氧同位素和矿物学研究表明,深部热液在勐野井钾盐矿床形成过程中起重要作用.本研究认为深部补给是勐野井矿区及周边地表钾异常形成的重要补给源,火山岩可能是重要的物质来源之一,而断裂带是其重要的控制因素.  相似文献   

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     

何胜飞  刘晓阳  孙凯  吴兴源  卢宜冠  王杰  许康康  龚鹏辉 《地质学报》2021,95(4):976-998

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.  相似文献   

锡同位素研究进展及其在矿床学中的应用展望     

李欢  吴经华  蒋维诚  任涛  刘飚 《地质学报》2021,95(12):3926-3936

锡同位素是一种新兴的非传统稳定同位素,其在考古学及天体化学中的运用显示出非常大的示踪潜力和价值,然而目前其在地质学(尤其是矿床学)中的研究和应用前景缺乏系统介绍.本文总结分析了世界上目前所发表的主要天然及人工样品的锡同位素数据,发现天然样品中锡同位素组成有较大差异,其中玻璃陨石最富重锡(其δ122/118 Sn值可达2.53‰),而黝锡矿(黄锡矿)最富轻锡(其δ120/116Sn值可达-1.71‰).其中,含锡矿物(如锡石和黝锡矿)中的锡同位素组成变化范围要远远大于全岩样品.地幔及地壳来源的不同岩性或地质体的全岩锡同位素组成有明显差别;锡同位素在一定条件下可以发生分馏,且分馏程度可能远远大于锡同位素的初始值差异.锡石锡同位素对成矿环境非常敏感,其形成时的流体成分、化学反应速率以及物化条件(如温度、盐度、氧逸度、pH值等)等因素均能影响其锡同位素的组成.深部流体(如岩浆来源)结晶的锡石富重锡,而浅部流体(如地层流体)的加入将使锡石富轻锡,因此锡石的锡同位素具有判别不同矿床成因类型的潜力.展望未来,锡同位素的研究有望在以下三方面取得突破:①各地球圈层锡同位素储库数据的精确测定;②矿物原位微区锡同位素的准确快速分析;③热液矿床锡同位素分馏机制的建立.聚焦岩浆-热液演化过程中含锡矿物的锡同位素组成变化,有望揭示含锡流体性质及物化环境,从成矿流体来源、演化、沉淀等角度探讨成矿过程中锡同位素分馏的控制因素及其示踪机制,建立复杂锡成矿系统中的锡同位素演化模型.系统的锡同位素研究可为深入认识多类型锡矿化的"源"、"运""储"过程提供新的思路,为判别有争议锡矿床的成因类型及成矿物质来源提供关键的锡同位素证据,进而为研究大规模锡多金属成矿作用提供全新的视角,具有重要的理论价值及现实意义.  相似文献   

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     

向蜜  龚迎莉  刘涛  田世洪 《地质学报》2021,95(12):3937-3960

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δ44/40 Ca和δ44/42Ca.目前自然界可观测到的δ44/40Ca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40 Ca、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联合示踪.由于不同同位素体系存在相似性和差异性,而多元同位索体系相结合能有效地加强优势互补,将是同位素地球化学研究发展的一种必然趋势.  相似文献   

陕西八卦庙金矿床NE向黄铁矿-石英成矿期成矿物质来源和成矿机制探讨:原位硫同位素证据     

蔡光耀  安芳  袁轶  刘芳  刘炜  张京渤 《地质学报》2021,95(5):1561-1572

八卦庙金矿床位于秦岭造山带凤太铅锌多金属矿田北部,是陕西省规模较大的金矿床之一,已探明金储量约106 t.赋矿围岩是上泥盆统星红铺组浅变质泥质碎屑岩和碳酸盐岩,其成矿过程可划分为3期,分别是①顺层磁黄铁矿-石英成矿期;②NE向黄铁矿-石英成矿期;③裂隙硫化物-方解石成矿期.目前关于NE向黄铁矿-石英成矿期成矿物质来源和成矿机制仍存在争议.本文通过矿相学观察,将NE向黄铁矿-石英成矿期划分为自形磁黄铁矿-黄铁矿-粗粒石英阶段(Ⅰ)、他形黄铁矿-银金矿-细粒石英阶段(Ⅱ)、他形磁黄铁矿-自然金-方解石阶段(Ⅲ)和黑云母阶段(IV),并在此基础上采用激光剥蚀-多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)分析方法对千枚岩围岩中以及不同阶段形成的硫化物进行了原位S同位素测试,结果显示围岩中原生磁黄铁矿的δ34 S值集中于11.6‰～13.0‰之间,介于前人报道的原生黄铁矿δ34 S值变化范围(3.3‰～16.0‰);阶段I形成的黄铁矿的δ34 S值为8.4‰～10.1‰,磁黄铁矿为7.6‰～8.0‰;阶段II黄铁矿的δ34 S值相对较高,为14.0‰～15.9‰;阶段Ⅲ磁黄铁矿的δ34 S值介于6.4‰～8.3‰之间.八卦庙金矿NE向黄铁矿-石英成矿期总体相对富集重硫同位素、离散程度较大,各阶段硫化物的硫同位素值介于矿集区花岗岩和围岩硫之间,显示其具有岩浆硫与地层硫混合的特征.结合阶段I到阶段Ⅲ矿物组合的变化(黄铁矿+磁黄铁矿→黄铁矿→磁黄铁矿),推断阶段IIδ34 S值增高是水岩反应引起的硫化作用所致,而阶段Ⅲ硫同位素值降低可能与岩浆水的加入密切相关.结合成矿物理化学条件,推断该成矿期成矿热液中金主要以Au(HS)2-的形式迁移,阶段I到阶段Ⅱ由水岩反应引起的硫化作用是导致他形黄铁矿-银金矿-细粒石英阶段(Ⅱ)金矿化的主要原因,而岩浆水的混入可能是导致他形磁黄铁矿-自然金-方解石阶段(Ⅲ)金沉淀的主要机理.  相似文献   

扬子西缘东川落雪地区元古宙地层中3890 Ma锆石的发现   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘军平  熊波  李静  王小虎  胡绍斌  俞赛赢  张虎  杨爱平  吴清华 《地质学报》2021,95(5):1606-1613

利用LA-ICP-MS U-Pb同位素测定技术,在扬子西缘滇中东川地区古元古界阿不都组流纹质玻屑熔结凝灰岩中发现了1颗冥古宙锆石,锆石具有明显的核-幔-边结构,其核部的207 Pb/206 Pb年龄为3890±47 Ma,此年龄被解释为岩浆结晶,Th/U比值为0.34;变质边的207 Pb/206 Pb年龄为3561±45～3616±55 Ma,Th/U比值为0.07～0.19.锆石的原位Hf同位素测定给出了176 Hf/177 Hf=0.280317～0.280451,εHf(t)=-4.6～0.6(平均值为-2.5),TDM1=3861～3980 Ma,TDM2=4036～4106 Ma(平均值为4059 Ma).这颗锆石为扬子陆块目前发现的最老锆石,其Hf同位素及微量元素特征说明扬子陆块存在4.0 Ga的地壳增生作用及古老陆壳的再循环;结合前人同位素研究资料,说明扬子西缘东川落雪地区元古宙时同华北陆块可能具有亲缘性;本次的发现,为扬子陆块寻找冥古宙和始太古代物质实体提供重要依据,也为认识地球早期大陆演化过程提供了重要新信息.  相似文献   

尼泊尔低喜马拉雅推覆带油源对比及油气成藏     

杨平  谭富文  施美凤  王正和  李忠雄  占王忠  Sudhir RAJAURE  Ganesh N.TRIPATHI 《地质学报》2021,95(11):3426-3441

尼泊尔低喜马拉雅推覆带油气苗来源不清极大地影响了该区油气勘探.在地质-地球物理综合调查的基础上,利用油气地球化学、碳同位素及生烃史模拟对尼泊尔代莱克地区油源和成藏过程进行了研究.结果表明:①尼泊尔代莱克地区油苗产于Padukasthan断裂,可分两期,第一期呈含油断层泥产出,氯仿沥青"A"为149～231 μg/g,RR.为0.81％,氯仿沥青"A"的δ13C相对较重(-26.24‰～-27.10‰),族组分具有正碳同位素序列,发黄绿色荧光,为典型的低熟煤成油,第二期呈液态油产出并遭受微生物降解,金刚烷IMD指数为0.33～0.45,R.为1.24％～1.53％,3,4-DMD含量46％～47％,全油δ13C为-29.50‰～-29.45‰,族组分碳同位素趋于一致,发蓝色荧光,为海相成因高熟油;②第一期油来源于Surkhet群的Melpani组和Gondwana群煤系烃源岩,为Ⅲ型有机质低熟阶段的产物,第二期来源于Surkhet群的Swat组浅海陆棚相黑色页岩,为Ⅱ1型有机质生油高峰的产物,两期油与Lakharpata群过成熟黑色泥岩和Siwalik群未熟泥岩没有亲缘关系;③尼泊尔低喜马拉雅推覆带具有"多源多期、推覆增熟、砂体控储、披覆控聚"的油气成藏模式,油气成藏过程可划分为沉积浅埋、构造圈闭形成、深埋油藏形成、气藏形成和晚期改造定型5个演化阶段;④尼泊尔低喜马拉雅推覆有利于Gondwana群、Surkhet群深埋增温、持续快速生烃和晚期成藏,对比邻区巴基斯坦的含油气盆地,尼泊尔低喜马拉雅推覆带及相邻类似地区具备良好的油气成藏条件.  相似文献