锌稳定同位素地球化学综述

锌是生物生命必需的微量元素和与人类活动息息相关的金属元素。随着样品纯化技术的提高和新一代质谱仪的开发应用,锌同位素体系已成为近年发展起来的金属(非传统)稳定同位素地球化学的一个热点领域,得到国内外学者的广泛研究。对最新的锌稳定同位素研究结果进行了系统总结,分别从分析方法、分馏理论、储库同位素组成以及应用等方面进行了论述。锌同位素已被广泛应用到天体化学、海洋、大气以及地球深部等诸多地球科学研究领域,大大提高人们对全球锌及其他重金属元素生物地球化学循环的认识。锌同位素在宇宙化学、环境地球化学、古气候环境重建以及健康及生物医学领域将具有非常大的应用前景。     

海洋沉积物的锌同位素地球化学及其应用

锌同位素体系是海洋地球化学研究的新示踪剂,应用于示踪海水中锌元素的来源及其运移过程.海洋沉积物作为锌元素重要的"源"与/或"汇",其锌同位素组成的研究有助于理解海洋锌元素的地球化学循环.海洋沉积物记录了海水组成的信息,可以反演古海水锌同位素组成的变化,前提是理解沉积物与海水之间的分馏.对海水及海洋不同储库锌同位素研究进行系统总结,包括河流输入、热液体系、不同类型海洋沉积物(如富碳酸盐的沉积物、陆源硅酸盐碎屑、硅质沉积物、铁锰结核、贫氧-缺氧沉积物)的锌同位素组成,阐述了海洋沉积物锌同位素组成变化在古气候、古环境重建以及古海洋学等领域的应用以及重要性.      

同位素地球化学发展趋势

本文回顾了近年来国际国内同位素地球化学发展的趋势,指出了国内同位素地球化学研究的新的生长点、研究思路和研究方向,展望了国内同位素地球化学发展前景。     

金川铜镍矿床硫同位素地球化学

本文利用硫同位素作为地球化学指示剂对金川硫化铜镍矿床的成矿作用和硫源进行分析,获得结论性的认识主要有:(1)交代型矿石中大多数黄铜矿与黄铁矿不属于同一成矿阶段的产物,且二者也没有在新的条件下建立硫同位素交换平衡;(2)在早期超基性岩型矿石到晚期贯入型矿石的漫长成矿作用过程中,硫同位素分馏不显著,表明成矿物质是均一化程度很高的高温浓硫化物熔融体;(3)硫来源于地幔。     

硼同位素地球化学及其示踪意义

由于硼在自然界中分布较集中，平均丰度底，而且１１Ｂ和１０Ｂ之间质量差大，分馏效应显著，故硼同位素组成可以作为判定硼来源的效示踪剂和指相标志。硼同位素的分馏方式主要有吸附作用，蒸发（沸腾）作用和风化，淋滤作用。温度和ｐＨ是控制硼同位素分馏的重要条件。地壳中的硼为主要有碎屑，陆相蒸发岩和海相蒸发岩，次之为中酸性火山岩（硼丰度很低）。慢源岩和陨石中的硼含量极低。这些岩石中的硼丰度和δγγＢ值标志为我们判     

铅同位素地球化学示踪进展

本文论述了铅同位素示在地学中的最新应用和发展。由于它在示踪物质来源,圈定找矿靶区,判别构造环境等方面的优势,是当前最重要的地球化学示踪手段之一和同位素地球化学研究的热点。     

甘肃白银厂铜矿田硫铜同位素地球化学研究

白银厂铜矿田硫铜同位素组成及演化特征显示火山岩在矿床形成过程中起很重要的作用,它不仅是容矿岩石,也是硫的主要提供者,铅来源于下地壳并受到上地壳铜的混染。     

煤汞同位素地球化学研究进展

汞是煤中普遍存在的痕量元素,煤炭消耗总量之巨使燃煤成为全球汞污染主要来源之一。汞具有7种稳定同位素, 并且兼具质量分馏和非质量分馏效应,使通过汞同位素对涉煤汞污染源和汞迁移、转化示踪成为理想途径。煤中汞同位素 研究获得长足进展。第一,初步给出了世界11个产煤国煤中汞同位素δ202Hg的特征值及分布范围,为示踪环境介质汞的燃 煤源污染源创造了条件。第二,发现了原煤中汞存在奇数质量汞的非质量分馏效应（Δ199Hg≠0）,有助于配合δ202Hg开展示 踪研究。第三,中国不同产煤地及不同成煤期原煤中汞同位素δ202Hg与Δ199Hg值已被测试,为中国开展煤源汞污染示踪研究 打下一定基础。进一步工作可能有待加强的4个方面：（1） 全球不同地域和时代煤中汞同位素数据库的不断补充、修正和 完善;（2） 煤炭生产遗存物,如残留煤和煤矸石等与气-水环境相互作用中的汞同位素问题;（3） 燃煤派生的且影响人类 健康的环境介质如大气细颗粒物（PM2.5） 的汞同位素问题;（4） 涉及煤火汞的迁移转化是复杂的,部分汞具有二次释放特 性,其中汞同位素问题仍是未知的。总之煤中汞及其关联的汞同位素研究方兴未艾。     

高温地质过程镍同位素地球化学研究进展

镍(Ni)具有独特的地球化学性质,其同位素在示踪早期地球的演化、大氧化事件、雪球地球、生物大灭绝、岩浆硫化物矿床成矿作用等方面显示出重要的潜力。本文系统综述了当前高温地质过程Ni同位素研究进展。已有研究初步查明了不同地质储库的Ni同位素变化范围。基于已发表的地幔橄榄岩、MORB、OIB和科马提岩的Ni同位素数据,估算全硅酸盐地球(Bulk Silicate Earth, BSE)的δ⁶⁰Ni_BSE均值为0.10‰±0.18‰(2SD,n=179)。根据上述已有的Ni同位素数据,并结合实验岩石学和模拟计算,发现：(1)核幔分异过程不会产生可分辨的Ni同位素分馏;(2)地幔部分熔融和玄武质岩浆结晶分异过程不会产生显著的Ni同位素分馏;(3)地幔的Ni同位素组成明显不均一,可能与地幔交代和再循环物质加入相关;(4)岩浆硫化物熔离和分离结晶可能是导致Ni同位素分馏的重要过程。本文最后介绍了最新的Ni同位素研究实例,并尝试指出研究中存在的科学问题和探讨未来的发展前景。     

小西南岔金、铜矿床同位素地球化学

小西南岔矿区位于吉林省珲春县,其金铜矿床产于下古生界五道沟群与华力西晚期闪长岩内接触带中.通过对矿区矿石、岩石中铅、硫、氧同位素组成研究,查明青龙村群为金的矿源层.青龙村群经过华里西期岩浆重熔作用、燕山期岩浆热液作用及大气降水混合流体的作用,形成了斑岩型、夕卡岩型、热液型多金属矿床.对小西南岔金、铜矿床同位素地球化学的分析,为追朔矿源提供了极其重要的同位素地质依据.     

中条山铜矿床同位素地球化学研究

笔者对中条山绛县群和中条群主要铜矿床进行铅、硫、碳、氢、氧同位素测定，获得：横岭关型矿床的206Pb/204Pb比值为17.746~19.270, 207Pb/204Pb比值为15.500~15.684，208 Pb/204Pb比值为37.236~39.931,硫化物的δ34S值为-8.1‰~+36.9‰, δ18OH2O值为+1.7‰~+5.7‰, δD值为-58. 4‰~-111.3‰；铜矿峪型矿床的206Pb/204Pb比值为18.040~46.243 207Pb/204Pb比值为15.565~18.765,208Pb/204Pb比值为37.682~69.623,硫化物的产δ34S值为-7.2‰～+10.2‰, δ18OH2O为+6.3‰～+10.5‰, δD值为-52.8‰~-123.3‰;落家河型矿床的206Pb/204Pb比值为17.591~19.270, 207Pb/204Pb比值为15.494~15.684,208Pb/204Pb比值为37.263~39.931,硫化物的δ34S值为-1‰~-21.9‰, δ18OH2O值为+3.6‰~+6.4‰, δD值为-35.8‰~-70‰;胡-蓖型矿床206 Pb/204 Pb比值为18.097~249.50, 207Pb/204Pb比值为15.578~44.230,208Pb/204Pb比值为35.379~51.480,硫化物的δ34S值为3.4‰~23.2‰, δ18OH2O值为+7.5‰~+12.5‰, δD值为-36.3‰~-72.2‰。     

海洋环境Fe同位素地球化学研究进展

Fe是海洋“生物泵”中限制浮游生物生长和控制海洋初级生产力的主要因素之一,也可间接影响大气中CO2含量,反馈于全球的气候变化。近年来基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC ICP MS)分析方法的改进及测试精度的提高,应用Fe同位素组成、变化及其分馏机制,为研究海水中Fe的主要来源以及示踪海洋环境中Fe的循环过程等,提供了一个有效地球化学指标,也对示踪地球不同演化阶段的海洋沉积环境变化具有指示意义。较为详细地介绍了海洋环境中不同储库的Fe同位素组成,洋中脊热液流体—玄武岩、海水—大洋玄武岩等水—岩反应影响Fe同位素分馏效应的主要因素及地球不同演化阶段古海洋沉积环境中的Fe同位素变化。认为海洋环境下Fe同位素可以产生较为明显的分馏作用,轻铁同位素具有更易活动、易迁移的特征,并进一步提出不同相态、不同矿物间Fe同位素分馏系数的确定等相关问题仍是今后Fe同位素研究的主要方向。     

铜陵冬瓜山层状铜矿同位素地球化学及成矿机制研究

长江中下游地区是中国重要的铜、金、硫产地,区内分布着一系列喷流沉积及喷流沉积热液叠加改造型层状铜金矿床。本文以冬瓜山层状铜矿床为例,通过热液流体和矿石同位素地球化学研究,探讨层状铜矿床的成矿机制,重点分析了成矿物质的来源。冬瓜山铜矿床热液流体氢、氧、碳和锶同位素分析表明,成矿热液流体主要来自岩浆,混有少量大气降水;CO2可能主要来自被岩浆同化的原始地层中海相沉积碳酸盐;ISr具有地壳物质来源的特征。各种类型矿石的硫、铅同位素研究显示,硫具有海底喷流沉积和后期岩浆热液叠加作用的特征,铅则以上地壳铅为主,混有少量的地幔铅。上述同位素地球化学特征表明冬瓜山层状铜矿床是在原始沉积基础上,经燕山期岩浆热液叠加成矿作用所形成。     

大陆硅酸盐岩石风化过程中镁同位素地球化学研究进展

Mg同位素体系被证明在示踪硅酸盐矿物风化方面颇具优势.通过总结近年来大陆硅酸盐风化过程中Mg同位素地球化学的研究,归纳出以下认识:①化学风化方面,原生矿物溶解使得液相的Mg同位素组成变轻,而固相残留的Mg同位素组成变重;次生矿物中含有两种形态的Mg(交换态Mg和结构态Mg),二者δ26Mg不同,次生矿物形成过程中Mg同位素分馏方向与矿物种类、结构和形成机制等因素有关;黏土矿物吸附和解吸Mg2+引起Mg同位素分馏,但方向尚不确定;土壤可交换复合物倾向于优先吸附和解吸26Mg.②物理风化方面,水流、风等造成的矿物分选会引起风化产物Mg同位素组成发生变化.③植物—土壤体系Mg同位素的分馏很小.目前,大陆硅酸盐风化中一些重要过程的Mg同位素地球化学行为还存在争议,亟待通过室内试验、模拟计算,以及与其他同位素联用等途径完善理论基础,推动Mg同位素在示踪大陆风化中的广泛应用.     

汞同位素地球化学研究及其在矿床学中的应用进展

汞作为一种重要的成矿元素,广泛分布于不同地质体中,并参与成岩成矿作用.随着质谱技术的飞跃发展,汞同位素地球化学研究取得引人瞩目的进展.汞同位素被广泛地应用于示踪地球表生生物地球化学过程及汞污染等.近年来,汞同位素又被应用于揭示行星的演化过程、识别地质历史时期大火成岩省及示踪矿床成矿物质来源等方面.本文在前人研究的基础上...     

镁同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩研究中的应用

镁(Mg)同位素有3个,24Mg、25Mg和26Mg,其中24Mg和26Mg的相对质量差较大,高达8.33％,这种大的相对质量差使地壳活动或其他地质过程中Mg同位素因化学物理条件的变化而发生明显的同位素质量分馏.目前,自然界可观测到的δ26Mg变化范围为?5.60‰～0.92‰,约6.5‰.镁在低温地球化学过程中分馏显...     

青海赛什塘铜矿床辉钼矿Re-Os年代学及硫同位素地球化学研究

赛什塘铜矿位于东昆仑多金属成矿带最东端的鄂拉山地区,是青海省重要的矽卡岩型铜矿床之一。本文首次对矽卡岩中的辉钼矿进行了Re-Os定年研究,结合最新获得的不同类型矿石中硫化物硫同位素数据,讨论了成矿时代、矿床成因及成矿动力学背景。结果表明,5件辉钼矿Re-Os等时线年龄为224.5±1.8Ma(MSWD=0.15),加权平均年龄为223.4±1.5Ma(MSWD=0.65),指示成矿作用发生于晚三叠世;14件硫化物硫同位素δ34SV-CDT值介于-4.6‰~1‰,平均-1.73‰,显示硫主要来源于深源岩浆。赛什塘铜矿床的成矿作用与晚三叠世岩浆活动密切相关,结合矿床地质特征认为其属于典型的矽卡岩型矿床。综合东昆仑带内铜多金属矿床已有年代学资料及区域构造的演化特征,认为鄂拉山地区与东昆仑西段祁漫塔格地区的铜多金属矿床形成于相似的地球动力学背景下,赛什塘铜矿床的形成与古特提斯构造的演化过程中兴海小洋盆闭合后产生的后碰撞背景有关。     

Basaltic and Solution Reference Materials for Iron,Copper and Zinc Isotope Measurements

Iron, Cu and Zn stable isotope systems are applied in constraining a variety of geochemical and environmental processes. Secondary reference materials have been developed by the Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences (CAGS), in collaboration with other participating laboratories, comprising three solutions (CAGS‐Fe, CAGS‐Cu and CAGS‐Zn) and one basalt (CAGS‐Basalt). These materials exhibit sufficient homogeneity and stability for application in Fe, Cu and Zn isotopic ratio determinations. Reference values were determined by inter‐laboratory analytical comparisons involving up to eight participating laboratories employing MC‐ICP‐MS techniques, based on the unweighted means of submitted results. Isotopic compositions are reported in per mil notation, based on reference materials IRMM‐014 for Fe, NIST SRM 976 for Cu and IRMM‐3702 for Zn. Respective reference values of CAGS‐Fe, CAGS‐Cu and CAGS‐Zn solutions are as follows: δ⁵⁶Fe = 0.83 ± 0.07 and δ⁵⁷Fe = 1.20 ± 0.13, δ⁶⁵Cu = 0.57 ± 0.06, and δ⁶⁶Zn = ?0.79 ± 0.12 and δ⁶⁸Zn = ?1.65 ± 0.24, respectively. Those of CAGS‐Basalt are δ⁵⁶Fe = 0.15 ± 0.07, δ⁵⁷Fe = 0.22 ± 0.10, δ⁶⁵Cu = 0.12 ± 0.08, δ⁶⁶Zn = 0.17 ± 0.13, and δ⁶⁸Zn = 0.34 ± 0.26 (2s).