榴辉岩中单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计评述

榴辉岩中单斜辉石和石榴子石之间显著的镁同位素平衡分馏,使其成为一种具有潜力的高精度地质温度计。为此,本文选取文献中已报道的来自西南天山洋壳冷俯冲造山带、大别-苏鲁陆壳碰撞造山带和南非卡普瓦尔克拉通三种构造环境中的64对单斜辉石-石榴子石矿物对镁同位素数据,利用δ26MgCpx-δ26MgGrt图解筛选出50对达到镁同位素平衡分馏的数据,采用Huang et al.（2013）通过第一性原理计算和Wang et al.（2012）、Li et al.（2016）分别通过经验估计得出的镁同位素温度计计算榴辉岩的峰期温度,并与前人研究结果进行对比。通过分析计算结果,发现对于造山带榴辉岩,Huang et al.（2013）的温度计计算结果与前人通过传统温度计和相平衡模拟研究结果较一致,较好地重现了榴辉岩的峰期温度,而Wang et al.（2012）和Li et al.（2016）的温度计计算结果明显低于前人获得的峰期温度;对于克拉通榴辉岩,三种镁同位素温度计的计算结果与前人通过传统温度计获得的研究结果大多数相差在50℃以上,很可能是早期退变质过程中镁同位素在高温条件下再平衡导致的,这表明三种镁同位素温度计均不适用于克拉通榴辉岩。同时,基于这些榴辉岩样品数据,本文利用经验估计的方法进行校准,得到了新的单斜辉石-石榴子石镁同位素公式Δ26MgCpx-Grt=1.11×106/[T（K）]2（R2=0.92）。此外,本文也对单斜辉石-石榴子石镁同位素地质温度计的应用前景及应用时应当注意的问题进行了简单的探讨。     

1990—1996年标度的同位素地质温度计

９０年年代是同位素温度计研究的繁荧时期，在氧，氢，碳同位素方面都取得了较大进展。本文将检索到的数十种温度计予以简单综述。     

石英—黑钨矿—水体系的氧同位素分馏作用实验研究

在温度为200—420℃,盐度为0—10wt％,填充度为50％的条件下,完成了由NaWO_4·2H_2O+FeCl_2·4H_2O或/和MnCl_2·4H_2O组成的水溶液在带黄金衬套的不锈钢高压釜中合成黑钨矿(钨锰矿或钨铁矿)的氧同位素分馏作用实验研究。我们获得的结果表明,在310℃条件下,黑钨矿和钨锰矿或钨铁矿与水之间氧同位素分馏作用几乎没有什么差别。在高温条件下(>370℃),黑钨矿与水之间氧同位素分馏值趋于相同,而在低温条件下(<870℃),随温度降低分馏值趋于增大。所获黑钨矿-水分馏方程式为: 1000 Inα_(黑钨矿-水)=0.21×10~6T~(-2)-2.91(370±—420℃) 1000 Inα_(黑钨矿-水)=1.03×10~6T~(-2)-4.91(200—370℃±)     

塔克拉玛干沙漠石英氧同位素与粒级关系的研究

沙漠与黄土的物源联系是黄土研究关注的问题之一。石英氧同位素可示踪物源,粒度被用以分析沉积环境,但在沙漠物源研究中将二者结合应用的报道尚不多。本文测定了塔克拉玛干沙漠沙丘沙和沙丘剖面中河湖相沉积物的粒度及不同粒级的石英氧同位素,结果显示:1沙丘沙以极细砂和细砂为主,粉砂和黏土含量很低;河湖相沉积物以粉砂和黏土为主,砂含量低于5%。2各粒级石英δ~(18)OSMOW值介于13.8‰~19.7‰,其中沙丘沙为13.8‰~19.7‰,河湖相沉积物为15.6‰~17.6‰;沙丘沙石英δ~(18)O值随粒级增大未呈现减小趋势,同一粒级石英的δ~(18)O值存在一定变异。3经比较,塔克拉玛干沙漠砂和粉砂粒级的石英δ~(18)O值均高于中国其他沙漠,且20μm的石英δ~(18)O值与黄土高原的马兰黄土、洛川黄土—古土壤序列20μm的石英δ~(18)O值并无显著性差异。     

石英—锡石—水体系氧同位素分馏作用实验研究

本文在400～500℃及250～370℃温度范围内,盐度为0～15wt%,压力约0.3～0.6kbar条件下,分别在水溶液中完成了由硅胶及非晶质SnO_2合成石英-锡石矿物对以及由非晶质SnO_2等合成的锡石与水之间氧同位素分馏的实验研究,获得了石英-锡石-水体系氧同位素分馏作用系数与温度的关系方程:1000lna_(石英-锡石)=3.11×10~6T~(-2)+1.63(400～500℃),1000lna_(石锡-水)=2.60×10~6T~(-2)-9.91(250～370℃±),1000lna_(锡石-水)=0.20×10~6T~(-2)-4.34(370±～500℃).     

矿物氧同位素模式温度计算

根据对现遥氧扩散模型的解析分析,通过模拟矿物之间的氧同位素交换轨迹进行模式温度计算,改进了常规矿物对氧同位素地质温度计方法。将模式温度计算与矿物氧－扩散封闭次上结合,建立了一个系统独立的同位素温度计算方法,因此所得到的同位素温度能够更好地反映矿物在高温岩石冷却过程中,的氧同位素交换行为;模式温度计算有如下优点：（１）考虑到了矿物之间扩散引起的同位素交换;（２）遵循质量守恒原理,更严格地适用于有限封     

激光喇曼光谱碳质地温计及其地质应用

用激光喇曼光谱显微探针研究了沉积变质岩中有机碳质物的热蚀变特征,通过解谱、多元回归数据分析及氧同位素温度数据的校正,建立了一种喇曼光谱碳质地温计。该温度计的适用条件为:温度范围为200-450℃之间,有机碳质物的反射率为2.0%至15.0%(R°),也就是说对于自浅变质岩相到角闪岩相的各种沉积变质岩中,该地温计均可获得满意的结果。在澳大利亚 South Marulan 热接触变质作用地区和维多利亚 Bendigo 金矿化地区的实测结果表明,应用新的地质温度计能有效地测试出这些地区的热变质作用特征和金矿化作用的古地温的异常变化。     

激光探针分析在氧同位素地球化学研究中的应用

简要介绍了氧同位素分析的最新方法———激光探针法的主要特点,并详细评述了激光探针分析在氧同位素地球化学研究中的应用。某些矿物内部存在氧同位素组成的变化,构成氧同位素环带。与其他化学成分环带一样,矿物氧同位素环带也可以分为生长环带（包括次生加大的环带）和扩散环带两种。变质岩中石榴石经常保存有明显的生长环带,而矽卡岩中石榴石、变质花岗质岩石中锆石和蚀变花岗岩中石英等矿物均可以记录岩石形成早期的某些氧同位素特征。由于这种差异与岩石的形成环境有关,因此通过对矿物氧同位素组成的微区分析可揭示岩石的某些成因信息。在缓慢冷却的变质岩中,磁铁矿的氧同位素环带常是扩散作用形成的,由此可以确定岩石的冷却速率。通过对脉石英的激光探针分析,可以研究流体的流动机理。变质岩的氧同位素微区分析为ｐ Ｔ ｔ ｆ轨迹研究提供了有力的武器,而氧同位素示踪可用来解决流体在变质岩形成过程中的作用问题。     

角闪石族矿物的氧同位素分馏

利用增量方法和同位素交换技术,对角闪石族矿物的氧同位素分馏进行了理论计算和实验测定。理论结果表明,不同化学成分的角闪石之间存在一定的氧同位素分馏,其13O富集顺序为:钠闪石>蓝闪石>铁闪石>阳起石=镁铁门石≥直闪石≥透闪石>普通角闪石>铝直闪石>韭闪石。高温条件下(>500℃),角闪石相对于水亏损¹⁸O达1‰至3‰。实验进行在有少量流体存在的条件下,温度为520℃至680℃。所确定的方解石-透闪石氧同位素分馏系数与理论计算值在误差范围内完全一致。理论和实验确定的石英-透闪石分馏曲线均显着低于已知的经验校准曲线,反映了变质岩中含角闪石矿物集合体内部的退化同位素再平衡。     

矿物氧扩散与氧同位素退化交换作用

本文从理论上解论上解析了同位素封闭体系内的矿物氧扩散性质，火成岩从冷却为质岩从高峰变质温度冷却过程中的所发生的扩散作用会层致矿物晶体内部及晶粒间的氧同位素重新分配，两种不同的矿物氧扩散－同位素交换模式都可以用来模拟这种性质。实例研究进一步阐明了扩散对氧同位素组成的影响。     

房山花岗岩岩体氧氢碳的同位素研究

测定了房山花岗岩侵入体的岩石、共生矿物和气液包体的氧、氢、碳的同位素组成。共生石英-黑云母和石英-全岩的δ~(18)O数据表明,房山花岗岩侵入体保存了氧同位素平衡,氧同位素温度在450—580℃之间。大多数共生黑云母-角闪石δD值的相关性基本上符合Suzuoki-Epstein关系式,可以认为房山侵入体也保存了氢同位素平衡,推算得到的岩浆流体的δD值在-70—-30之间。气液包体中CO_2的δ(13)C为-4—-8,属于一种深源碳,可以利用地下水参加岩浆后期演化的假定来解释黑云母二长闪长岩氢、碳同位素异常     

树轮氢、氧同位素研究进展

总结了树轮氢氧同位素的分馏原理及其时间序列和空间变化与气候变迁之间的关系。研究表明,树轮氢氧同位素组成的变异反映了源水同位素组成、温度、相对湿度和降水量的变化。同时,对今后树轮同位素的发展方向作了展望。     

南秦岭佛坪片麻岩系同位素年代学及其地质意义

佛坪片麻岩系是秦岭造山带核部所出露的众多古老块体之一，笔者利用锆石Ｕ－Ｐｂ法测得１８５３～２２８４Ｍａ年龄数据，是目前该区所获最老年龄资料，可能接近于其成岩时代。其地质意义在于：①证实佛坪片麻岩成岩时代为早元古代；②４２４±５Ｍａ、３００±１７Ｍａ和２１２．８土９．４Ｍａ的年龄信息表明加里东－印支期构造热事件对佛坪片麻岩有重大影响，③所获２１３．２～１４４７Ｍａ等大量表面年龄数据是片麻岩长期演化过程中多次地质作用综合后的混合年龄。     

热液体系水-岩作用过程中的氧氢同位素行为

论述水-岩作用过程氧氢同位素地球化学行为特征。列举西华山钨矿、台上金矿、白乃庙金矿和额仁陶勒盖银矿的水-岩体系氧（氢）同位素组成特征。论证了开放体系单阶段和二阶段水-岩反应中氧同位素行为接近于封闭体系氧同位素交换演变轨迹，具有成因指示意义，但不具定量意义。探讨了大气降水热液矿床矿体产出位置与氧同位素组成之间关系。本文还指出开放体系中氢同位素动力分馏行为控因复杂，主要由于1H相对富集于各种含氢气体中逃逸出热液体系，使热液体系氢同位素地球化学行为偏离理论演化轨迹，因此氢同位素组成的成因指示意义远不如氧同位素。     

Poly3D软件及其在地学中的应用

免费的Poly3D边界元软件基于位移不连续性方法,它不仅能够模拟断层或裂缝的静态生长,而且所采用的多边形单元可以很好地表示出复杂多边的不连续界面。该软件在地学中的应用较为广泛,诸如裂缝形成、由断层互相作用造成的应力扰动和滑移量分布、地下断层形态的确定、低于地震识别精度的断层的预测、地震触发等等。     

橄榄岩中尖晶石的氧同位素继承性与晶体结构转变

根据激光探针分析含尖晶石橄榄石中矿物的氧同位素组成,反应增量法计算矿物对氧同位素分馏曲线,得到正尖晶石－矿物对氧同位素温度高于含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,而用反尖晶石－矿物的对计算的氧同位素温度则很接近含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,较为合理,因此地幔橄榄岩中镁铝尖晶石的氧同位素组成继承了其母体反尖晶石特征,即与橄榄石,单斜辉石和斜方辉石平衡的是反结构尖晶石,在其发生相变作用变成正结构尖晶石时未发生氧