锂同位素分析方法及其在大陆裂谷环境碳酸岩研究中的应用

锂同位素在地质学、地球化学研究中有着广阔的应用前景,壳-幔相互作用过程的锂同位素地球化学研究已经成为近年来国际上研究的热点之一。锂同位素在自然界中的变化较大,δ⁷Li 值为-45‰～+45‰。锂同位素分析手段目前主要有TIMS、Ion Probe、SIMS、MC-ICPMS等4种技术,其中MC-ICPMS仪器的出现,使锂同位素发展速度明显加快。自然界中很多地质作用过程均能使锂同位素发生分馏。目前,锂同位素已在陨石和宇宙化学、陆壳风化过程、洋壳热液活动及蚀变、板块俯冲及壳幔物质循环、地表水地球化学、卤水来源与演化、热液成矿作用等领域的研究中取得了显著成效,并将成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。文章对锂同位素在大陆裂谷环境碳酸岩研究中的应用作了较全面介绍,内容包括研究意义、锂含量和锂同位素组成以及取得的主要认识,比如蚀变作用、岩浆分异作用、地壳同化作用和扩散分馏作用均未对碳酸岩、硅酸盐的锂同位素组成造成影响、俯冲作用和地壳循环均没有明显影响地幔的锂同位素组成、地幔温度条件下锂扩散模拟表明地幔中的锂更均一等等。最后简单对比了大陆裂谷环境和碰撞造山环境两类碳酸岩在锂同位素组成上的差别。     

青海玉树东莫扎抓铅锌矿床S、Pb、Sr-Nd同位素组成:对成矿物质来源的指示

青海玉树地区东莫扎抓铅锌矿床位于青藏高原金沙江缝合带和班公湖-怒江缝合带夹持的羌塘地体东北缘,是"三江"北段铜铅锌多金属成矿带铅锌矿床的典型代表。在野外地质观察基础上,本文对矿石矿物和重晶石进行了S同位素组成分析,对矿石矿物、脉石矿物和区域地层进行了Pb同位素组成分析,对脉石矿物进行了Sr-Nd同位素组成分析。结果表明,硫化物δ³⁴S值为-29‰~6‰,峰值为-8‰~-6‰,反映了总体富轻硫的特征,而重晶石δ³⁴S值为18.3‰~+22.8‰,来自于第三纪陆相盆地。宽的δ³⁴S变化可以解释为流体在盆地内活动期间与不同地层单元发生相互作用,从而继承了不同物质单元的S同位素特点,还原硫应主要来自于硫酸盐的细菌还原或者含硫有机质的热还原,反映硫来自沉积盆地。矿石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.387~18.703、15.391~15.768、38.372~38.809,而脉石矿物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为18.423~18.612、15.491~15.701、38.497~38.612。矿石矿物和脉石矿物的Pb同位素组成介于区域上地壳Pb组成范围内,总体类似于MVT矿床,显示Pb等金属元素来源于上地壳岩石。脉石矿物的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_ⅰ、ε_Sr(t)、(¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd)_ⅰ和ε_Nd(t)分别为0.70855~0.70928、58.0~68.4、0.512273~0.512353、-6.2~-4.7。Sr-Nd同位素特征亦显示脉石矿物的物质来源于上地壳岩石。     

四川木落寨稀土矿床与成矿有关的花岗岩问题及其意义

通过对四川木落寨稀土矿床及与成矿有关的花岗岩的岩石特征、岩石化学以及稀土元素地球化学研究表明，与成矿有关的岩石是英碱正长岩，而不是前人认为的黑云母花岗岩。岩石Pb-Sr-Nd同位素研究说明矿区英碱正长岩及矿石具深源、甚至幔源特征，不同于通常具壳源特征的黑云母花岗岩。木落寨矿床与邻近的冕宁牦牛坪大型稀土矿床的成矿岩石相同，都为英碱正长岩，它们的矿床特征也相似。木落寨英碱正长岩的厘定对研究区域岩浆活动、寻找同类型的稀土金属矿产有重要意义。     

四川冕宁木落稀土矿床稀土矿物中富CO2和H2流体包裹体研究

木落稀土矿床位于四川省冕宁县境内，其成矿与喜山期岩浆碳酸岩有关。通过对矿床中主要稀土矿物氟碳铈矿中流体包裹体的岩相学、包裹体显微测温分析和包裹体成分的LRM分析等，对成矿流体的特征、演化及稀土矿化过程进行了讨论，结果表明与稀土成矿有关的流体为富CO₂和SO₂ 的中高温、高压超临界流体。温度、压力降低和流体不混溶是造成稀土矿物沉淀的主要机制。     

安徽铜陵新桥铜-金矿床的He、Ar同位素组成及其意义

对安徽铜陵新桥铜 金矿床层状矿体和块状矿体的黄铁矿进行了流体包裹体的He、Ar同位素研究。结果表明,成矿流体的N(40Ar)/N(36Ar)≈238～293,N(3He)/N(4He)≈1 03～1 23Ra,与大气饱和水(包括大气降水和海水)的特征值N(3He)/N(4He)=1Ra,N(40Ar)/N(36Ar)=295 5非常接近,表明成矿流体含大气降水和海水,这与野外地质特征也相符合,反映了成矿流体来自海底喷流(热水)沉积作用过程,这一认识为该区铜 金矿床可能的海底热液喷流成因提供了新的证据。     

碰撞造山过程中流体向前陆盆地大规模迁移汇聚：来自长江中下游三叠纪膏盐建造和区域蚀变的证据

文章通过对长江中下游的地质调查，提出了大规模流体迁移汇聚的3个地质证据：①穿切寒武系一三叠系的大面积白云石化和硅化蚀变域，整体上发育在沿江成矿带与大别造山带的夹持地带，蚀变域内强弱相间的蚀变带呈NW向展布，受垂直于大别造山带的断裂系统控制，可能记录了长距离迁移的流体活动轨迹；②沿江局限盆地内大量发育的中下三叠统巨厚的膏盐建造。其结构构造特征揭示了区域热卤水在局限盆地内的排泄汇聚与化学沉积对其形成有重要的贡献；③早中三叠世同生沉积的铁碳酸盐建造和块状硫化物铁铜铅锌矿床，与膏盐建造或呈互层，或者分离，但均具有相同的产出层位和密切的伴生关系，是高盐度热卤水同生沉积的产物。根据调查结果，结合前人资料，提出了大别碰撞造山过程中流体迁移汇聚与成矿的概念性模式。     

四川牦牛坪稀土矿床地幔流体成矿的碳、氢、氧、硫同位素证据

选取2种主要矿石类型——碳酸岩伟晶岩型矿石和重晶石伟晶岩型矿石进行了成矿流体的C、H、O、S同位素测试，获得δ^13CV-PDB值为-3．0‰～-5．6‰，δDV-SMOW值为-57‰～-88‰，δ^18OH2O-VSMOW值为8．0‰～13．3‰，δ^34SV-CDT值为3．3‰～5．9‰，以及方解石的δ^13CV-PDB值为-6．9‰和δ^18OV-SMOW值为7．3‰～7．4‰。所有这些数据表明，四川牦牛坪稀土矿床在成矿过程中有大量地幔物质参与。     

四川里庄稀土矿床岩浆碳酸岩的地球化学

里庄稀土矿床位于四川冕宁县西南方向49 km，为侵位于碱性杂岩体中的碳酸岩脉状矿床。本文从稀土元素地球化学和同位素地球化学的角度探讨了碳酸岩与地幔过程之间的关系。研究表明，碳酸岩的∑REE为（9236.2~5943.6)×10-6,为LREE富集型，与典型岩浆碳酸岩特征相似；碳酸岩的C、O同位素组成非常稳定，其δ13CV-PDB和δ13OV-SMOW，分别为-3.9‰~-5.3‰和8.7‰~11.9‰,均落在“原生碳酸岩”的C、O同位素组成范围之内；碳酸岩的Pb、Sr同位素组成比较均一，其87Sr/86Sr,206Pb/204Pb,207Pb/204Pb,208Pb/204Pb分别为0.706305~0.706997、18.197~18.220、15.601~15.604、38.401~38.434，与EMⅠ型地幔源区的同位素组成基本一致。所有这些特征均表明岩石来自交代富集地幔源区。     

锂能源金属矿产基地深部探测技术示范项目进展

锂作为21世纪的能源金属,已经并仍将在未来的能源结构中占有重要地位.中国锂资源对外依存度将近75％,采矿深度普遍不超过300 m,深部探矿势在必行.为提高中国锂矿深部探测能力,储备一批深部探测技术方法,2017年国家重点研发计划设立锂能源金属矿产基地深部探测技术示范项目.项目由中国地质科学院矿产资源研究所牵头,共十余家单位、78位项目成员参加.通过产学研紧密结合,在川西甲基卡、新疆卡鲁安及四川黄金口等地区深入开展了典型矿床和深部探测技术组合方法等的研究,对贵州务正道地区铝土矿、中国西南地区广泛分布的绿豆岩中锂的富集机制开展了深入研究,在锂的成矿理论、新类型锂资源找矿探索、深部探测技术方法组合等方面取得了一系列新进展,圈定了一批远景区和靶区,有力保障了国家锂能源资源安全.     

玉树地区东莫扎抓和莫海拉亨铅锌矿床Rb-Sr和Sm-Nd等时线年龄及其地质意义

青海玉树地区的东莫扎抓和莫海拉亨铅锌矿床是"三江"北段铜铅锌多金属成矿带铅锌矿床的典型代表,处于玉树逆冲推覆构造带的前锋带位置.本文利用单矿物闪锌矿和共生矿物组合黄铁矿与方铅矿Rb-Sr等时线方法以及共生矿物组合闪锌矿与黄铁矿Sm-Nd等时线方法测定东莫扎抓矿床的成矿时代为34.7～35.7 Ma,平均为35 Ma;利用单矿物闪锌矿和共生矿物组合闪锌矿与方铅矿Rb-Sr等时线方法以及单矿物萤石和共生矿物组合方解石与萤石Sin-Nd等时线方法测定莫海拉亨矿床的成矿时代为31.8～33.9 Ma,平均为33 Ma,表明2个矿床的成矿时代基本一致,为同期同源成矿作用的产物.结合区域成矿地质背景,建立了2个矿床的构造控矿模式.此外,本文获得的玉树地区典型铅锌矿床的成矿时代与"三江"南段兰坪盆地和"三江"北段沱沱河盆地铅锌矿床的成矿时代相近,证明青藏高原东部和北部受逆冲推覆控制的长达1 000 km的狭长地带有望成为一条巨型Pb-Zn成矿带.