白云鄂博赋矿白云岩与微晶丘和碳酸岩墙的碳氧同位素对比研究

本文通过方解石和白云石的碳和氧同位素分析,对比研究了白云鄂博赋矿白云岩、黑脑包微晶丘、北京西山微晶丘、宽沟北正常沉积灰岩和白云鄂博碳酸岩墙,从而探讨了赋矿白云岩的成因及其与超大型Fe-Nb-REE矿床的成因关系。结果为:①黑脑包腮林忽洞群顶部微晶丘和北京西山寒武系顶部微晶丘碳酸盐的δ~(13)C值都在0±2‰左右,δ~(18)O值为18.3‰～25.1‰,均具有典型海相沉积碳酸盐岩的特点;②白云鄂博东矿采场δ~(13)C值为-7.9‰～-1.1‰,δ~(18)O值为9.1‰～20.9‰;矿区东西两端δ~(13)C值-7.9‰～-0.6‰,δ~(18)O值8.6‰～25.7‰;均介于地幔流体与典型沉积碳酸盐岩之间。部分赋矿白云岩样品中白云石与方解石之间的碳氧同位素分馏△~(13)C和△~(18)O值均小于0‰,表明其受到过次生蚀变作用,低δ~(18)O值白云石样品所对应的负△~(18)O值反映了地幔镁质流体对沉积碳酸盐岩的强烈交代作用;③矿区—富稀土碳酸岩墙的δ~(13)C值为-7.2‰～-4.7‰,δ~(18)O价值为11.9‰～16.4‰,表明其碳酸岩岩浆并非原始地幔来源,而可能与俯冲板块携带的沉积碳酸盐岩与地幔流体在深部的高温混合熔融有关。碳酸岩墙中白云石与方解石之间的碳和氧同位素分馏均小于0‰,说明该碳酸岩墙中的白云石与方解石并非同成因矿物,至少其中之一为     

矿物O同位素地球化学理论

应用增量方法不仅能够从理论上准确计算所有固体矿物的O同位素分馏系数，而且能够定量预测；（1）热力学平衡条件下共生矿物之间的18O富集顺序；（2）岩石化学成分与O同位素组成之间的关系；（3）矿物结构变化对O同位素组成的影响；（4）同质多相转变和矿物反应中的氧同位素继承性。本文对这些规律性预测进行了概要性介绍，并给出实例予以说明。     

大别山双河超高压变质矿物O同位素平衡及其对Sm-Nd和Rb-Sr等时线年龄有效性的制约

对于变质岩 Sm-Nd 和 Rh-Sr 同位素年代学来说,其中一个重要问题是等时线矿物之间在一特定的变质事件过程中是否达到并在随后保持同位素平衡。矿物 O 同位素地质测温也是如此。由于许多情况下 Nd、Sr 和 O 在变质矿物中的扩散速率具有可比性,变质矿物之间 O 同位素平衡状况能够为矿物 Sm-Nd 和 Rb-Sr 内部等时线定年结果的有效性提供制约。为了验证其适用性,本文对大别造山带双河超高压榴辉岩和片麻岩 Sm-Nd 和 Rh-Sr 等时线矿物进行了 O 同位素地质测温。尽管Sm-Nd 等时线给出一致的三叠纪年龄(213～238Ma),同一样品 Rb-Sr 等时线却给出侏罗纪年龄(171～174Ma)。片麻岩、榴辉岩和榴闪岩矿物对 O 同位素测温得到600～720℃和420～550℃两组温度,分别对应于约225±5Ma 榴辉岩相变质和约 175±5Ma 角闪岩相退变质条件下停止同位素扩散交换的温度。同一样品三叠纪 Sm-Nd 等时线年龄的保存、侏罗纪 Rh-Sr 等时线年龄的出现以及有规律的 O 同位素温度,表明在角闪岩相退变质过程中,Sr 和 O 在含水矿物(如黑云母和角闪石)中的扩散速率在手标本尺度上比石榴石 Nd 和多硅白云母 Sr 的扩散速率快。在退变质作用过程中,等时线矿物之间的初始同位素比值均一化速率主要受扩散速率慢的矿物控制,而矿物等时线时钟的启动主要受具有高母/子体比值的矿物控制。只有当高母/子体比值矿物具有快的放射成因同位素扩散速率时,才能够应用合理的矿物等时线确定变质再造的时间。     

大陆俯冲带流体活动:超高压变质岩矿物水含量和稳定同位素制约

对超高压变质岩中含水矿物和名义上无水矿物的地球化学研究,极大地深化了我们对大陆碰撞带地壳俯冲和折返过程中流体体制的认识。就流体体制和化学地球动力学来说,有关研究在大别-苏鲁造山带进行的最为详细,因此已经成为研究大陆俯冲带变质的典型地区。本文以大别-苏鲁造山带为对象,从矿物水含量的角度,结合稳定同位素论述了大陆俯冲带流体活动。超高压变质岩中名义上无水矿物含有大量的水,以结构羟基和分子水形式存在。名义上无水矿物中结构羟基和分子水出溶与含水矿物分解共同构成了折返过程中退变质流体的主要来源。名义上无水矿物所释放的水以富集轻的氢氧同位素为特征,而含水矿物分解则提供了富集D的流体来源。折返过程中,名义上无水矿物降压脱水存在亏损D的分子水的优先丢失和不同形式水之间的相互转化。不同岩性的水含量差异导致了它们在折返过程中不同的流体活动行为。大陆板块俯冲和折返过程中,在不同矿物、不同岩性以及板片不同部位之间存在水的再分配;板片的一部分作为富水流体的源,而另一部分可能作为汇。     

橄榄岩中尖晶石的O同位素继承性与晶体结构转换

应用增量法计算的矿物对O同位素分馏曲线，得到正尖晶石-矿物对O同位素温度高于尖晶石在地幔中的熔点，而用反尖晶石-矿物对计算的O同位素温度低于尖晶石的熔点，较为合理。因此，地幔橄榄岩中镁铝尖晶石的O同位素组成可能继承了其母体反尖晶石特征，即使反结构尖晶石在发生相变作用变成正结构尖晶石时未发生O同位素再平衡。     

白云鄂博富稀土元素碳酸岩墙的 碳和氧同位素特征

重点解剖了一条距白云鄂博超大型REE-Nb-Fe矿床东矿北东方向2 k m、切割白云鄂 博群H1及H3岩性段的细粒方解石碳酸岩岩墙的碳和氧同位素地球化学特征。结果表明,碳酸 岩的碳同位素组成变化范围较小(δ13C值为－6.6‰ ～ －4.6‰),与正常地幔碳δ 13C值－5±2‰一致;而氧同位素组成变化范围较大(δ18O值为11.9‰～17.7‰ ),显著高于地幔的δ18O值5.7±1.0‰,表明碳酸岩浆在结晶过程中或之后曾与 低 温热液流体发生了同位素交换。碳酸岩墙中白云石与方解石之间的碳和氧同位素分馏均小于 0‰,处于不平衡状态,说明该碳酸岩墙中的白云石与方解石并非同成因矿物,白云石可能 为次生成因的。     

皖南蓝田组碳酸盐岩碳和氧同位素地球化学研究

为了认识新元古代雪球地球事件之后地球表面气候和环境的变化,前人对华南震旦系地层中的陡山沱组和灯影组灰岩进行了大量的古生物地层学和稳定同位素地球化学研究,特别对碳同位素漂移与冰期之间的对应关系提出了很多假说和模型.本文就出露在皖南地区的震旦系蓝田组灰岩进行了方解石和白云石的碳氧同位素分析,分析结果为其沉积环境研究提供了重要的地球化学依据.     

苏鲁造山带东北端超高压变质花岗岩中低δ18O值锆石的发现

大别-苏鲁造山带是扬子陆块与华北陆块之间在三叠纪时期俯冲碰撞所形成的超高压变质带.     

Mantle Degassing and Diamond Genesis：A Carbon Isotope Perspective

The effect of Co2 and CH4 degassing from the mantle on the carbon isotopic composition of diamond has been quantitatively modeled in terms of the principles of Rayleigh distillation.Assuming the δ^13 C value of -5‰ for the mantle,the outgassing of CO2 can result in the large negative δ^13 C values of diamond,whereas the outgassing of CH4 can drive the δ^13C values of diamond in the positive direction.The theoretical expectations can be used to explain the full range of δ^13 C values from-34.4‰5 to 5‰ observed for natural diamonds.It is possible that diamond formation was triggered by the degassing of Co2 and/or CH4 from the mantle and the associated fractional crystallization of carbonate-bearing melt.     

中国东部橄榄岩包体和榴辉岩中CO_2流体包裹体的碳同位素组成

应用阶段加热技术 ,对中国东部新生代玄武岩中的橄榄岩包体和大别造山带超高压榴辉岩进行了包裹体 CO2 的碳同位素组成测定。结果表明 ,橄榄岩的δ1 3C值变化较大 ,从 - 2 2 .8‰到 0 .7‰ ,明显不同于前人报道的低δ1 3C值 (- 2 8‰～- 2 0‰ )特征 ,指示中国东部地幔流体中 CO2 的碳同位素组成是不均一的 ,反映了地壳有机碳与原生地幔碳的混合特征。大别造山带榴辉岩的 δ1 3C变化从 - 18.5‰到 4 .6‰ ,同样明显不同于前人报道的低 δ1 3C值 (- 30‰～ - 2 0‰ )特征。榴辉岩的低δ1 3C值指示了板块俯冲前其玄武岩原岩受到地表含有机碳流体蚀变后的碳同位素特点 ,而较高的δ1 3C值反映了板块折返过程中榴辉岩受淋滤大理岩的富 CO2 流体叠加的退变质效应。橄榄岩包体和超高压榴辉岩的轻碳同位素共同特点反映了板块俯冲引起的壳—幔物质相互作用和碳同位素地球化学再循环 ,指示中国东部岩石圈地幔含有丰富的地壳有机碳组分