川东南地区寒武系洗象池组碳、氧同位素特征及其意义——以贵州吼滩剖面为例

川东南地区寒武系洗象池组碳酸盐岩普遍发生白云石化,且缺乏生物化石,长期以来在地层对比与划分方面未形成统一认识。本研究在野外剖面和岩石学特征观察分析的基础上,对川东南地区中—上寒武统洗象池组41个碳酸盐岩样品进行了碳、氧同位素分析。结果显示,研究区洗象池组以泥晶—细粉晶白云岩为主,含少量残余砂屑白云岩、粗粉—细晶白云岩;样品的δ18 O值分布在-11.05‰~-8.29‰范围,平均为-9.67‰,δ13 C值介于-2.29‰~1.36‰之间,平均为-0.73‰,且δ18 O值和δ13 C值无明显正相关性,基本保留了同期海水的原生碳、氧同位素组成。分析表明,中—晚寒武世洗象池期川东南地区整体处于海相环境,其中中—晚期盐度相对早期盐度整体略微升高,海水温度分布在15.2℃~27.5℃,属于温暖或炎热的亚热带气候。SPICE(steptoean positive carbon isotope excursion)事件在吼滩剖面有很好的可对比性,可与全球其他地区进行对比,反映一次全球范围的海退事件。此外,通过对比川东南地区吼滩剖面与太和1井和渝东北地区利1井的碳同位素特征,认为渝东北地区盐度相对川东南地区较高,洗象池期盐盆地由川东南向渝东北演化,对于寻找盐类矿床和油气地质具有重要意义。

湖相碳酸盐碳、氧同位素与团簇同位素的研究进展

总结近年来传统碳、氧同位素及新兴团簇同位素在湖相碳酸盐中的研究进展,梳理湖相环境中碳酸盐同位素组成变化的影响因素及两种同位素方法在地质研究中的应用,探讨当前研究中存在的问题。湖相碳酸盐氧同位素组成受温度的影响较小,主要与湖盆水体的蒸发量和大气降水量有关,碳同位素组成则受湖水蒸发咸化作用以及湖泊有机质与无机质相互作用的共同控制;团簇同位素仅受温度单一因素的影响,是良好的碳酸盐温度计。指出湖相碳酸盐碳、氧同位素研究的两大方向:一是解决团簇同位素理论研究中存在的问题,尤其是埋藏改造过程中团簇同位素温度的重置机理;二是将传统的碳、氧同位素指标与新兴的团簇同位素指标相结合,进行多指标的地球化学综合分析,有效地避免二者在地质研究中的局限性。

基于氢、氧同位素的煤层气合排井产出水源判识——以黔西地区比德—三塘盆地上二叠统为例

有效的排采水源识别是煤层气多层合排诊断的重要举措,而水中稳定同位素是水源信息的指示计。黔西上二叠统发育多煤层,煤层气开发以直井多层合排为主,不同产层组合下产能效果差异显著,产出水来源得不到有效判识。为此,基于黔西比德—三塘盆地11口煤层气井产出水样品的定期采集,对产出水样、矿井水样和地表水样共计38个样品开展同位素地球化学测试,结合煤层气井生产数据,揭示了研究区产出水氢、氧同位素组成特征及其排采水源判识意义:基于研究区大气降水线方程,煤层气井产出水氢、氧同位素组成普遍显现D漂移特点,封闭型水中氢、氧同位素偏重,水-岩作用反应强烈;区分了典型高产井和典型低产井,低产井受制于表层水干扰,产出水表现为氢、氧同位素组成较轻且D漂移不明显,而高产井产出水以同位素组成较重、D漂移明显为特点。建立了反映产出水D漂移程度的参数,其数值与平均日产气量正相关而与平均日产水量负相关。结合Cl^-、Na^+离子浓度,建立了基于产出水地球化学特征的排采水源判识模板,区分出表层水、煤层水和压裂水3类水源,气井只有产出煤层水才能获得较高的产能。黔西地区比德—三塘盆地上二叠统上部含气系统由于容易受表层水干扰,排采条件欠佳且与中、下部含气系统兼容性差,建议优先开发中部和下部含气系统。

云南澜沧老厂大型银多金属矿床碳、氧同位素组成及其意义

文章系统研究了老厂矿床的碳酸盐围岩和成矿方解石的碳、氧同位素组成。研究表明,相对于区域地层,矿区碳酸盐岩围岩普遍亏损18O;成矿方解石的碳氧同位素总体上具有明显的正相关性,这些特征表明成矿流体与围岩发生了大规模的水岩反应。文章初步建立了水岩反应的理想模式,根据该模式进一步将成矿方解石划分为矿体中心相和边缘相2组。水岩反应理论模拟表明:总体上成矿流体中的可溶性碳以H2CO3为主,中心相成矿流体的δ13C、δ18O值分别为-5.5‰和+4‰,具有典型深部岩浆流体的特征;边缘相成矿流体的δ13C、δ18O值分别为-1.5‰和+4‰,代表了深部岩浆流体与下渗天水共同交代碳酸盐岩围岩后的碳、氧同位素特征。

中国典型泥炭区现代植物的碳、氧同位素组成及在古环境研究中的意义

本文测定了中国 3个典型泥炭沼泽四川红原、吉林金川和哈尼的现代沼泽植物中的碳、氧同位素组成。吉林金川和哈尼的沼泽在相似的气候和环境条件下发育演化 ,而四川红原的泥炭发育在截然不同的气候条件下。结果表明 ,每个泥炭沼泽现代植物中的碳、氧同位素均有较大的离散度 ,表现为不同营养状况下的成沼植物之间的同位素差异 ;从δ1 3C值来看 ,三个沼泽中的植物均属C3植物 ;红原与金川、哈尼有着明显不同的现代植物稳定氧同位素组成 ,前者更富集1 8O。同一泥炭植物碳、氧同位素的不均一性要求在利用泥炭沉积物恢复过去气候变化方面一定要谨慎。非常有意义的是贫营养泥炭 (高位泥炭 )的成沼植物有着非常接近的同位素组成 。

内蒙古花敖包特铅锌银多金属矿床成因探讨:流体包裹体及硫、铅、氢、氧同位素证据

内蒙古花敖包特铅锌银多金属热液型脉状矿床位于大兴安岭成矿带中南段。结合其蚀变矿化特征,依据矿石矿物与脉石矿物的生成顺序,矿化阶段可划分为自形石英-黄铁矿阶段、闪锌矿-方铅矿阶段及他形黄铁矿-毒砂阶段。流体包裹体研究表明:该矿床的成矿流体具有中—低温(146.7~274.3℃)、低盐度(w(NaCl)为0.54%~8.52%)及低密度(0.790~0.943g/cm3)的特点;流体成矿压力及成矿深度估算结果表明,该矿床形成于中深—浅成的环境。矿石中金属硫化物的硫、铅同位素分析结果显示,该矿床的成矿物质来源具有壳幔混合来源的特征。成矿流体氢、氧同位素组成:δ18 OSMOW为-11.78‰^-6.01‰,δD为-110.90‰^-70.30‰,表明该矿床的成矿流体主要由岩浆水与下渗的大气降水混合组成。结合区域地质特征及构造演化,认为该矿床是在大兴安岭南段中生代伸展造山构造背景下形成的受深断裂、早白垩世构造岩浆活动及寿山沟组多重地质因素控制的中—低温热液型脉状铅锌银多金属矿床。

扬子克拉通北缘神农架群碳、氧同位素特征及其对古环境和沉积时代的制约

对扬子克拉通北缘神农架地区神农架群(1.4～1.0Ga)鹰窝洞组-石槽河组碳酸盐岩进行了系统的碳、氧同位素研究,共获得有效碳、氧同位素数据912组。神农架群岩石学特征、碳氧同位素组成特征对沉积环境具有良好的协同指示意义:神农架群δ13 CV-PDB变化范围-2.20‰～+6.27‰,平均值为+0.93‰;δ18 OV-PDB变化范围-9.95‰～-1.17‰,平均值为-4.95‰;总体属于环潮坪碳酸盐台地-台地边缘-台地前缘斜坡沉积。海水的相对深水期为大岩坪期,相对浅水期为乱石沟期和石槽河期。神农架群δ13 CV-PDB主体变化范围-1.50‰～+5.00‰,下亚群变化范围大于上亚群,整体与华北克拉通北缘蓟县剖面中元古代地层的碳同位素特征差异较大。神农架群和蓟县中元古代地层可能分别对应南乌拉尔地区的中里菲系和下里菲系。通过与全球相关地层碳同位素演化曲线对比,神农架群下亚群最大沉积时限应该小于～1350Ma。神农架群上亚群与北美Bylot超群、西非Atar超群的δ13 CV-PDB变化范围和趋势较为相似,均出现了介于1.2～1.1Ga之间的碳同位素迅速负偏,可能是对Rodinia超大陆汇聚事件的响应。

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩碳、氧同位素特征及其意义

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩的碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成,笔者根据采集的111个碳、氧同位素数据,研究、讨论了盆地东部地区中上寒武统碳酸盐岩碳、氧同位素组成、演化及地质意义。研究表明,δ^(13)C值变化介于-3.36‰~2.65‰之间,均值为-1.027‰,绝大多数的样品都分布在-2‰~2‰的区间,δ^(18)O值分布于-11.1‰^-6.01‰之间,均值为-7.991‰,在-10‰^-6‰的范围内波动。通过对碳、氧同位素数据分析研究,认为四川盆地东部地区洗象池群主要发育在盐度较高、温暖—炎热的近岸海相沉积环境;洗象池群沉积早期和中期经历了短暂而快速的海侵后进入缓慢的海退,在晚期缓慢海侵后的快速海退,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。洗象池群沉积中期显著的碳同位素正向漂移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义。

大港滩海地区沙一段下部砂岩储层中方解石胶结物碳、氧同位素研究

对大港滩海地区沙一段下部砂岩储层中方解石胶结物的12个样品进行了碳、氧同位素分析,结果表明碳同位素δ13C值分布 范围在-9.58‰～+13.61‰,平均为5.29‰;氧同位素δ18O值分布范围在-12.46‰～+0.09‰,平均为-6.28‰。探讨了碳酸 盐岩的成岩流体盐度及碳的来源和成因等问题,认为本区的方解石胶结物成岩流体为高盐度流体,方解石胶结物主要来自层内碎屑 碳酸盐颗粒或者邻近碳酸盐岩层的溶解,其碳来源主要为还原有机碳。

重庆东部地区寒武系龙王庙组碳、氧同位素特征及其意义

在野外露头和镜下薄片观察分析的基础上,对重庆东部地区下寒武统龙王庙组83个碳酸盐岩样品的碳、氧同位素进行测试,并分析了其所保留的海水原始信息的有效性。结果表明,扣除无效数据后,重庆地区龙王庙组δ^(13)C值分布在-4.300‰~2.694‰之间,平均值为-0.031‰;δ^(18)O值分布在-9.880‰^-0.100‰之间,平均值为-7.396‰;纵向上,碳同位素值整体呈现先降低后升高的趋势,底部、中上部及顶部为正值且变化幅度小;中下部整体为负值且波动幅度大,正、负漂移事件频发。古环境恢复结果显示,龙王庙期重庆东部地区整体处于海相沉积环境,海水盐度在龙王庙组早期较低,晚期较高;海水温度主要介于20~30℃之间,属温暖或炎热的亚热带气候;龙王庙期共经历3期海退—海侵作用,海平面上升、海洋生产力增加、有机碳快速埋藏使得海洋中13C含量升高,反之则使其降低。龙王庙组沉积中期与末期,δ^(13)C值负偏,水体较浅,盐度较高,是白云岩发育的最有利阶段。

豫西南栾川地区铅锌矿床碳、氧同位素地球化学

豫西南地区铅锌矿产勘查工作近年来进展迅速,尤其在栾川地区先后发现十余处铅锌银多金属矿脉群、上百条含矿断裂带,铅、锌、银资源前景广阔。对该区铅锌矿的科学研究丰富了华北陆块南缘区域成矿学认识,并促进了进一步找矿勘查工作。栾川地区铅锌矿产在燕山期斑岩体周围矽卡岩中和外围的断裂带(脉状)中。脉状铅锌矿脉石矿物碳酸盐C、O同位素的组成(赤土店矿床1δ3C为-3.66‰^-2.82‰,1δ8O为10.31‰~15.86‰;百炉沟矿床1δ3C为-3.00‰~1.80‰,1δ8O为9.40‰~17.70‰;冷水北沟矿床1δ3C为-4.90‰^-0.40‰,1δ8O为6.00‰~12.50‰)介于典型海相石灰岩(1δ3C为0±2‰,1δ8O为28‰~30‰)和岩浆岩(1δ3C为-3‰^-30‰,1δ8O为6‰~12‰;地幔1δ3C为-7‰^-5‰)之间,指示成矿流体、成矿物质的岩浆和地层双重作用、两种来源特点。综合分析认为,栾川地区铅锌矿有矽卡岩型和岩浆热液充填-交代型两种。

安徽安庆铁铜矿床物质来源与演化——地质和硫、碳、氧同位素制约

安庆铁铜矿床是安徽沿江地区具代表性的大型铁铜矿床之一,其形成机制一直存在较大争议。本文在分析成矿地质特征的基础上,研究了矿石和围岩的硫、碳、氧同位素组成特征,探讨了该矿床的成矿物质来源与成矿过程。研究结果表明,矿床具有显著的水平分带特征。矿石硫化物δ^(34)S值范围为-6.5‰～10.6‰,变化大,闪长岩浆为成矿提供了大部分硫,前三叠纪碎屑地层和三叠纪围岩提供了部分硫;从闪长岩体到围岩,δ^(34)S值呈V字型变化,是不同来源硫混合的结果。碳酸盐矿物δ^(13)C范围为-5.5‰～2.0‰,从外带到内带呈下降趋势,表明碳主要源自岩浆热液,混入了部分地层碳。近矿围岩中δ^(13)C和δ^(18)O值相对地层偏低,是流体改造作用的结果。外接触带致密块状磁铁矿体具有最低的δ^(18)O值和部分贯入成因地质特征,可能为高温流体沿接触带和断层贯入充填的产物。综合研究认为,该矿床可能存在流体贯入充填与热液交代两种成矿形式。高温富铁流体贯入接触带形成了外带块状磁铁矿体,其分异热液与闪长岩体的交代作用、地层流体混入等综合作用形成了矽卡岩型铜矿体和含铜蚀变闪长岩,二者在空间上的叠加构成了矽卡岩型铁铜矿床,不同成矿方式的叠加导致了矿床分带及元素迁移特征有别于典型矽卡岩矿床。

东濮凹陷古近系锶、硫、氧同位素组成及古环境意义

东濮凹陷是渤海湾地区一个典型的盐湖盆地,其古近系沙河街组发育多套盐岩.通过对古近系锶、硫、氧同位素组成特征的研究,讨论了古近系盐类沉积的成因及当时的古环境.研究表明:(1)东濮凹陷古近系的盐岩为陆相成因而并非来源于海水的侵入,其湖水锶同位素的主要控制因素为高87Sr/86Sr(0.720±0.005)的壳源硅铝质岩石;(2)东濮凹陷古近系盐岩中的δ34S((28～33)×10-3)普遍偏高且大于现代海相蒸发盐中的δ34S(20×10-3),表明盐类形成时的沉积环境对硫酸盐是封闭的,而对H2S是开放的;(3)锶和氧的同位素变化特征表明:东濮凹陷在由Es4上段向Es3上段过渡时气候较为湿润,降雨量逐渐增大,导致δ18O的降低和87Sr/86Sr值的升高;而由Es3上段向Es1段过渡时,气候骤然变得干旱,导致降雨量减小,蒸发量增大.

新疆东准噶尔绿源金矿床成因研究：流体包裹体及氢、氧同位素制约

东准噶尔绿源金矿是近年来新发现的矿床,位于野马泉-琼河坝古生代岛弧带东段的琼河坝矿集区。矿体主要产于上石炭统巴塔玛依内山组中酸性火山岩中,呈似层状、条带状、透镜状,多受断裂构造控制。流体成矿作用可分为4个阶段:石英-黄铁矿阶段、石英(玉髓)-金-黄铁矿阶段、石英-金-多金属硫化物阶段、石英-碳酸盐阶段,其中阶段2和阶段3为金主要成矿阶段。金属硫化物组合主要为黄铁矿-毒砂-闪锌矿-黄铜矿±银金矿组合。文章从流体包裹体和H、O同位素研究入手,对该矿床成矿流体和矿床成因进行探讨。流体包裹体岩相学特征显示,本矿床热液矿物中流体包裹体存在3种类型:富液相气液两相水溶液包裹体(V+L型)、富气相气液两相水溶液包裹体(V型)和纯液相水溶液包裹体(L型)。其中,V+L型包裹体数量最多,各阶段热液矿物中均有发育;V型包裹体数量最少;L型包裹体数量较少。显微测温结果显示:绿源金矿床石英中流体包裹体均一温度介于115~349℃之间,盐度集中于0.7%~8.8%NaCl eqv.之间,密度介于0.66~0.98g/cm^3之间;从阶段2至阶段4,流体均一温度从268~322℃,经181~300℃,降为115~176℃。这些都表明绿源金矿床成矿流体具有低温、低盐度、低密度的特征,与典型浅成低温热液型金矿成矿流体特征相似。对成矿压力和深度的估算表明,其成矿压力为(73~335)×10~5Pa(均值203×10~5Pa),成矿深度为0.24~1.12km(均值0.68km),显示出浅成热液矿床的特征。流体包裹体激光拉曼探针分析显示,各阶段包裹体成分类似,气相成分和液相成分主要为H_2O。成矿流体氢、氧同位素组成分别为δD_(H_2O)=-108.8‰^-129.0‰、δ^(18) O_(H_2O)=-7.2‰~4.6‰,表明成矿流体具有多来源,以大气降水为主的特征。综合矿床地质特征和成矿流体研究,认为流体不混溶作用可能是绿源金矿床的重要成矿机制,该矿床应属浅成低温热液型金矿床。

浙江江山灯影组碳、氧同位素特征

通过测试分析了浙江江山灯影组碳酸盐岩的碳、氧同位素特征,结果显示δ13C值在-2.11‰~2.71‰之间,底、顶部表现为负异常,主体部分比较平稳,变化频率不大,呈微弱的降低趋势;δ18O值在-3.52‰^-8.76‰之间变化,整体比较平稳,从底到顶呈略降低的变化趋势。浙江江山碳、氧同位素的特征与国内外同期地层非常相似,具有全球可对比性,反映浙江江山地区在灯影初期海平面短暂下降,随后海洋环境相对稳定,直到灯影末期,与全球古环境发生强烈变化一样,本区海洋环境也发生了强烈变化。

下扬子南京地区早寒武世幕府山组海平面相对升降的地球化学和碳、氧同位素记录

本文对南京地区早寒武世幕府山组沉积环境及地球化学特征进行了研究,利用元素地球化学和碳、氧同位素特征对古盐度、古水深及古环境的记录,分析幕府山组时期发生的海平面相对升降。结果表明:下扬子南京地区下寒武统幕府山组Mg2+/Ca2+值与古水深呈负相关,Sr/Ba值、1000Sr/Ca值和V/Ni值与古盐度、古水深呈正相关,Sr/Ba值、1000Sr/Ca值和V/Ni值反映的古盐度、古水深曲线可以指示海平面相对升降。幕府山组样品碳、氧同位素保留了原始海洋的同位素组成:δ13CPDB值分布于0.8‰~3.5‰之间,均值为2.55‰;δ18OPDB值分布于-6.9‰^-2.2‰之间,均值为-4.18‰。幕府山组样品的δ13CPDB值大小可以反映海平面的相对升降,两者呈正相关。根据Sr/Ba值、1000Sr/Ca值、V/Ni值、δ13CPDB值和沉积环境演化,绘制了幕府山组海平面相对升降曲线。幕府山组经历了一次海侵—海退旋回,海平面相对升降曲线反映了幕府山组海平面波动频繁,由3次海平面相对上升和3次海平面相对下降组成。

延边地区浅成低温热液-斑岩型金矿成矿系列的氢、氧同位素特征

延边地区浅成低温热液-斑岩型金成矿系列的氢、氧同位素研究表明,δ(18O)=-10×10-3～+5×10-3,δ(D)=-120×10-3～-40×10-3。小西南岔金(铜)矿床早期成矿流体主要以岩浆水为主,成矿晚期有少量大气降水的加入,为典型的斑岩型金铜矿床;刺猬沟、五凤金矿床成矿流体主要以大气降水为主,水岩作用比值W/R=0.2～2,为浅成低温热液型矿床;闹枝金矿床的成矿流体是介于上述两种类型之间的过渡型。

豫西南淅川地区灯影组碳、氧同位素特征及其环境意义

为研究豫西南淅川地区震旦系灯影组沉积环境特征,运用沉积学、沉积地球化学方法,分析了淅川灯影组岩性特征及其碳、氧同位素组成。研究表明:淅川灯影组岩性主要为白云岩,沉积相类型有潮下斜坡带、潮上云坪以及潮间带;灯影组内δ^(13)C均值为1.55‰,δ^(18)O均值为-6.85‰,低于扬子板块南部灯影组δ^(13)C与δ^(18)O值;淅川灯影组白云岩成因主要为埋藏成因,并伴随有热液活动。综合分析可知,淅川灯影组形成于盐度较高、较炎热的海相环境。

激光探针质谱分析碳酸盐碳、氧同位素技术

用激光显微装置和MAT 2 5 1质谱计原位分析碳酸盐的碳、氧同位素 ,与常规酸解法有同样的分析精度(标准偏差 0 .0 6‰～ 0 .0 8‰ ) ,δ1 3 C值无明显差异 ,而δ1 8O值比酸解法偏负约 1.11‰～ 1.2 3‰ ,可能是温度效应的结果 ,可以进行系统校正。

方解石-白云石混合物碳、氧同位素组成的Gasbench-IRMS选择性酸提取法研究

砂岩中不同时期形成的碳酸盐胶结物的矿物组成、结构特征、碳氧同位素组成各不相同,利用胶结物中碳稳定同位素组成可指示成岩流体中碳的来源,用氧稳定同位素可估算其结晶时的温度和流体来源。为了获得砂岩胶结物中不同种类碳酸盐的碳氧同位素组成,一般采用离线式选择性酸提取法,分步提取并测试各自的碳、氧同位素组成。针对离线法过程繁琐、效率低的缺点,配制不同比例的石英砂、方解石及白云石混合物样品,采用连续流装置Gasbench与同位素质谱(IRMS)联用技术进行混合物样品与100%磷酸反应的温度及时间优化实验。样品主要粒度范围为63~75μm,反应温度为25℃,反应时间2 h时生成的CO_(2)表示方解石的碳、氧同位素组成;反应温度为25℃时,白云石与100%磷酸反应1 h几乎没有CO_(2)生成,2 h时CO_(2)的产率仅约3%。混合物实验表明,在方解石含量大于白云石时,Gasbench-IRMS可以利用选择性酸提取法对方解石、白云石混合物样品进行在线分离,并且分别测试方解石、白云石各自的碳、氧同位素组成。25℃反应2 h生成的CO_(2)代表方解石的碳、氧同位素组成,之后再反应2 h后将CO_(2)气体去掉,升温至50℃反应18 h测试CO_(2)可代表白云石的δ^(13)C、δ^(18)O。本方法的分析精度δ^(13)C优于±0.15‰(1σ)、δ^(18)O优于±0.20‰(1σ)。