特殊地质样品中钼同位素分析的化学前处理方法研究

Mo同位素的研究在地学领域应用广泛,它可以示踪Mo的全球循环、古海洋氧化还原条件、成矿过程、天体演化过程等。应用多接收电感耦合等离子体质谱法(MC-ICP-MS)分析Mo同位素比值前需对样品进行分离纯化,以富集Mo和去除Zr、Ru、Fe、Mn等干扰元素。处理某些Fe含量特别高且Ca含量也高的特殊地质样品(如含大量黄铁矿的钙质泥岩、钙质页岩等),若根据传统的阴阳离子交换树脂双柱法,需多次使用阳离子交换树脂分离Fe,步骤较繁琐且Mo回收率也会降低,而根据传统的阴离子交换树脂单柱法,使用1mol/L氢氟酸-0.5mol/L盐酸介质会产生较多CaF_2沉淀影响分离纯化效果。针对此类特殊地质样品,本实验使用同一阴离子树脂柱(AG1-X8,100～200目)对样品进行两次淋洗,第一次使用6mol/L盐酸,第二次使用1mol/L氢氟酸-0.1mol/L盐酸和6mol/L盐酸。结果表明Mo的回收率96%,干扰元素的去除效果好,尤其是Ru的去除率接近100%,比原方法提高了约12%。对实际样品进行实验的结果也显示,Mo的回收率和干扰元素的去除都符合要求,δ~(98/95)Mo测定值与文献报道值一致。改进后的阴离子交换树脂单柱-二次淋洗法适用于Fe、Ca含量较高的特殊样品,降低了分析成本,也适用于绝大多数地质样品。     

扬子板块西缘稀散金属超常富集的地球化学背景

稀散矿产资源作为"三稀"矿产(稀散、稀有、稀土)的重要组成部分,对国民经济、国家安全和科技发展具有"四两拨千斤"的重要战略意义,是新一代信息技术、新能源生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等重点培育发展战略性新兴产业的功能材料和结构材料,也是现代工业、国防和尖端科技领域不可缺少的支撑材料。相对其它大宗金属,稀散金属往往分散难以成矿,需在特殊的地球化学背景下,经过更复杂地质过程才能富集成矿。初步研究表明,扬子板块西缘铟、锗、镓等稀散金属均发生了超常富集,构成了全球罕见的稀散金属聚集区,是研究稀散金属矿床的天然实验室和理想基地,扬子板块西缘具有什么样的特殊地球化学背景才能导致众多稀散矿床聚集。为了解决这一科学问题,本文以扬子西缘为研究区,实测了扬子西缘典型代表区(贵州)的元古界-中生界剖面,系统地对不同时代的地层样品进行了测试。结果表明,元古界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 71×10~(-6)、0. 30×10~(-6)、1. 71×10~(-6)、0. 48×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 10×10~(-6)、0. 015×10~(-6)、0. 29×10~(-6);古生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为14. 70×10~(-6)、0. 35×10~(-6)、2. 36×10~(-6)、0. 23×10~(-6)、0. 06×10~(-6)、0. 08×10~(-6)、0. 014×10~(-6)、0. 69×10~(-6);中生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 06×10~(-6)、0. 22×10~(-6)、2. 48×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 04×10~(-6)、0. 07×10~(-6)、0. 003×10~(-6)、0. 11×10~(-6)。结合稀散元素矿床分布特征,发现扬子板块西缘基底地层(除Ge),稀散元素背景总体不高,早寒武世是重要的稀散元素富集阶段,可能与这一时期发育的黑色岩系成矿系统有关,广泛分布的峨眉山玄武岩层一般有较高的稀散元素背景,可能是重要的矿源,Se或Cd或Ga的赋矿层位与高地球化学背景层位对应关系较好,其它元素虽然对应关系不明显,但赋矿层位下部一般为高背景层,反映了成矿物质浅源或就近的特点。本文只是报道了扬子板块西缘的绝大部分不同时代地层的地球化学背景值,初步探讨了稀散元素地球化学背景与稀散矿床的耦合关系。随着稀散矿床的研究不断深入,更多的地质信息和成矿规律会逐渐被揭示,本研究可为后续以上工作的开展奠定背景基础。     

四川天宝山铅锌矿床的锌-硫同位素组成及成矿物质来源

四川天宝山铅锌矿床位于扬子板块西南缘,赋矿地层为上震旦统灯影组白云岩。尽管这个地区已有大量的科研工作,但其成矿物质来源仍然存在争议。本文主要测定了闪锌矿微区样品的锌和硫同位素组成,以及三个中段的闪锌矿单矿物、上震旦统灯影组白云岩和会理群天宝山组砂岩的锌同位素组成。闪锌矿微区样品的δ~(66)Zn值介于0.39‰~0.52‰之间,平均值为0.46‰,δ~(34)SCDT值介于4.24‰~4.87‰之间,平均值为4.59‰。同一块手标本上闪锌矿微区样品具有均一的锌同位素组成表明小尺度上(10×10cm~2)热液流体具有均一的锌同位素组成。在大尺度上(矿体),三个中段的闪锌矿的锌同位素组成范围变化较大,其δ~(66)Zn值介于0.15‰~0.73‰之间。同一块手标本上早期阶段的闪锌矿具有更重的锌同位素组成表明早期阶段的成矿流体可能具有更重的锌同位素组成。三个中段闪锌矿的锌同位素组成变化主要受成矿流体中锌同位素组成和成矿流体的迁移就位途径控制。上震旦统灯影组白云岩的δ~(66)Zn值介于0.06‰~0.35‰之间,平均值为0.21‰,暗示热液淋滤控制了灯影组白云岩的锌同位素组成。会理群天宝山组砂岩的δ~(66)Zn值为0.62‰,可能代表了未经热液淋滤的沉积端元的锌同位素组成。本次研究表明天宝山铅锌矿床的锌主要来源于上震旦统灯影组白云岩,但不能排除白云岩之上的沉积盖层、基底和更深物质的贡献;硫主要来源于上震旦统灯影组地层中的蒸发岩(主要通过热化学还原作用形成还原硫)。     

华南下寒武统Ni-Mo-Se多金属层S-Se同位素体系

为了进一步理解华南下寒武统Ni-Mo-Se多金属层的物质来源及形成环境,文中分析了遵义中南村和张家界后坪两个Ni-Mo-Se矿层及其围岩的黄铁矿硫同位素和全岩的硒同位素组成。硫同位素组成显示两个Ni-Mo-Se矿层形成时的环境存在区域性差别,中南村矿层形成于间歇开放的海洋环境,而后坪矿层形成于封闭的缺氧(静海)环境。较大的硫同位素范围暗示硫酸盐还原菌控制硫同位素的分馏,而热液流体可能提供了大量金属元素,从而导致矿层富集大量的硫化物和稀有金属。硒同位素组成指示牛蹄塘组底部热液流体的Se可能重新经历了氧化还原循环,而Se的富集过程可能受有机质和粘土矿物吸附或类质同象过程控制。因此,控制多金属富集的因素主要为富集金属的热液流体的参与和缺氧环境下的自生沉积。     

贵州织金非静海相磷矿Mo同位素特征及其古海洋意义

<正>近二十年来,大量的研究证实,Mo同位素体系特征是反演古海洋氧化还原环境的有力指标,与其他的古海洋环境指标(如DOP、δ~(13)C、δ~(34)S及微量元素指标等)相比,Mo同位素体系具有以下三大优点:首先,它对环境的氧化-还原状态变化极为敏感,其分馏机制主要受无机的氧化还原作用控     

川滇黔地区铅锌矿床中锗的富集规律研究

利用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）分析了川滇黔地区7个铅锌矿床（大梁子、天宝山、会泽、富乐、杉树林、青山、牛角塘）的49件闪锌矿和方铅矿单矿物样品中分散元素锗的含量,结果表明锗富集于闪锌矿中,方铅矿中不富集锗。对文献报道的锗富集于方铅矿中的结论和数据进行了分析,指出了这些结论所依据的电子探针分析数据不可信的可能原因：方铅矿中检测出锗可能是分析过程中电子束穿插了其他锗含量较高的矿物所致;闪锌矿中未检测出锗是由于锗的含量相对较低,小于电子探针仪器的检测限所致;本次分析的7个矿床的闪锌矿中锗的平均含量为0.0125%,而电子探针仪器的检测限为0.02%。     

低镉火成岩地质样品镉含量的准确测定及其意义

镉元素在火成岩中的含量多为100×10^-9级别,由于基体效应、同质异位素和离子团等的干扰,精确测定火成岩中镉含量一直存在挑战。本研究选取2个国际常用的火成岩标准（BCR-2,玄武岩;OU-3,花岗岩）,通过3种不同的测试方法测定其中的镉含量,包括常规法、树脂分离法和双稀释剂法。结果显示,常规微量方法获得的2个标样的镉含量高于推荐值或报道值2～3倍,但经树脂分离后的测试值与推荐值基本一致。由于树脂分离过程可能存在镉的丢失,双稀释剂法能校正树脂分离过程中造成的镉同位素分馏,校正后的镉含量比树脂分离法获得的镉含量更高,进一步验证了树脂分离过程对镉含量的影响。相较于ICP-MS,由于MC-ICP-MS具有更高的测试精度和准确度,因此,我们推荐BCR-2和OU-3的镉含量分别为195 ng/g和260 ng/g,其中本研究获得OU-3的镉含量比推荐值低（推荐值为380ng/g）,而BCR-2与多数文献报道值接近。本研究对调查火成岩样品中镉及其同位素组成提供了基础。     

云南金顶铅锌矿床中铊、镉元素分布规律研究

兰坪金顶铅锌矿床是中国最大的铅锌矿床,已有的研究都集中于金顶铅锌矿床的成矿物质来源、成矿流体性质、矿床成因以及Cd、Tl元素污染的研究,未开展矿床中分散元素赋存状态的研究。因此,厘清矿床中这些伴生元素的赋存状态,对资源的综合利用甚为关键。本文基于对金顶矿床各类铅锌矿石和尾矿中主微量元素分析和检测,结合扫描电镜和电子探针分析,对矿床中Cd、Tl进行了赋存状态的研究。结果表明,Tl元素和Fe关系密切(R=0.84),而Cd与Zn关系密切(R=0.93);电子探针和扫描电镜微区观察,均未发现铊的单矿物,推测Tl以类质同象形式存在于黄铁矿中,Cd呈均匀状分布于闪锌矿和菱锌矿中。但在个别样品的菱锌矿中发现了极少量的具明显次生特征的硫镉矿(2~5μm),说明Cd主要以类质同象形式存在锌矿物中,而极少呈独立矿物。