细菌反硝化法与化学转化法测试硝酸盐氮氧同位素对比研究

利用细菌反硝化和化学转化法将标准样品、海水、湖水和自来水样品中硝酸盐转化为N 2O,并用气体稳定性同位素质谱测定其氮氧同位素组成,对两种转化方法获得氮氧同位素比值校准曲线的相关参数、方法精密度、准确度和检出限等指标进行对比。结果表明,两种方法将硝酸盐还原为N 2O的转化率均大于90%;细菌反硝化法和化学转化法的氮同位素比值校准曲线斜率分别为0.959和0.481,接近各自理论值1和0.5;两种方法氧同位素比值校准曲线斜率分别为0.908和0.697,与理论值1之间存在一定偏差;两种方法测定氮同位素比值标准偏差均小于0.5‰,氧同位素比值标准偏差均小于1‰;细菌反硝化法和化学转化法测试硝酸盐氮氧同位素方法检出限分别为4.4 nmol和7.54 nmol;两种方法均能较为准确地测定三种类型样品(海水、湖水和自来水)中硝酸盐的氮同位素组成,其结果可以相互验证,差值在0.11‰~0.77‰之间;氧同位素比值差值在3.67‰~5.75‰之间,结果表明,两种方法在硝酸盐还原为N 2O的过程中氧元素产生不同程度的同位素分馏效应,化学转化法产生的氧同位素分馏强度较大,优选细菌反硝化法。

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。

辽南与苏皖北部新元古代地层Sr和C同位素对比及年龄界定

采用Sr ,C同位素地层学方法 ,对苏皖北部和辽南地区新元古代地层中碳酸盐岩进行了系统的采样和测试 ,并将其测试结果与新元古代海水Sr,C同位素组成演变曲线相比较 ,试图从中获得研究区有关地层自然层序、形成时限范围及其有关同位素年龄数据取舍等方面新的信息。研究结果表明 ,研究区的新元古代淮南群、徐淮群、宿县群和细河群、五行山群、金县群等 ,均形成于南沱冰期或Sturtian冰期之前 ,为 90 0～ 70 0Ma。并且进一步印证了淮南生物群应该属于前伊迪卡拉期的一次重要的生物大爆发。

古代青铜器基体与其锈蚀产物铅同位素对比研究

利用Finnigan MAT262质谱仪和ICP-AES测试了不同地区出土的青铜样品的锈蚀产物和基体的铅同位素比值及其化学成分,以研究铅同位素在青铜器腐蚀过程中是否发生变化,以及是否存在因不同产地铅料混用引起的混合不均匀现象.结果初步显示,铅同位素组成不受青铜器锈蚀的影响,可以用锈蚀产物的铅同位素比值代替其基体的;同时,不同产地铅料在青铜器中的混用且又混合不均,可能造成青铜器基体的铅同位素比值和锈蚀产物的明显不同.

济阳坳陷煤系烃源岩生物标志化合物与同位素对比研究

在系统分析和总结大量烃源岩分析数据的基础上,对济阳坳陷石炭一二叠系和中生界两套煤系烃源岩的生物标记化合物参数与碳同位素特征进行了详细的对比,对比结果显示石炭-二叠系煤系烃源岩干酪根、族组成碳同位素大于中生界坊子组;生物标记化合物中,石炭-二叠系煤系烃源岩与中生界坊子组相比具有更强的植烷优势、更高的γ蜡烷含量和更高的C_(27)胆甾烷含量,表明石炭-二叠系煤系烃源岩有机质的生成环境、母质组成及保存条件优于中生界。

末元古系—寒武系底Sr、C同位素对比

测定了云南永善肖滩前寒武系—寒武系界限Sr同位素组成及湖北省三峡剖面震旦系碳酸盐岩Sr、C同位素组成 ,并与蒙古、加拿大、西伯利亚和纳米比亚的末元古系Sr和C同位素数据进行了比较 ,得出末元古纪海水87Sr/ 86Sr和δ13C值的演变图。通过该演变图 。

海底多金属结核和富钴结壳的He同位素对比研究

对东太平洋海盆C- C 区海底多金属结核及西太平洋马绍尔地区富钴结壳的He 同位素组成进行了对比研究。发现结核的3He/4He 比值普遍较高,为(1.73 ～13 .26) ×10- 5 。所有结核样品的3 He/4 He 比值均高于MORB 的平均3 He/4 He 比值,有些样品的3 He/4 He 比值甚至高于地幔热柱的值。磁性部分相对非磁性部分3 He/4He 比值和4 He 含量均明显偏高。结壳的3 He/4 He 比值相对较低,变化范围为6 .05 ×10 - 8 ～8 .08 ×10 - 5 。在3 He- 4He 图上大部分结壳的He 同位素数据点均位于MORB 和地幔热柱的He 同位素分布区及其附近。粒径小于10μm 的宇宙尘含有极高的3 He/4 He 比值和4 He 含量,微量宇宙尘的加入即可造成地内物质的3 He/4 He 比值明显偏高。在3 He- 3 He/4 He 图上,结核、结壳及深海沉积物的He 同位素数据点均沿着宇宙尘与陆壳物质的混合曲线分布。表明海底多金属结核和富钴结壳的He 同位素异常均是由宇宙尘注入引起的。结核中宇宙尘的含量相对较高,约1 ×10- 6 ;结壳中宇宙尘的含量相对较低,且分布不均匀,约为(80 ～800) ×10- 9 。

澜沧老厂多金属矿床叠加成矿系统稳定同位素对比研究

云南澜沧老厂多金属矿床是"三江"成矿带南段重要的多金属矿床之一,属于多种构造环境演变过程中形成的火山喷流沉积+隐伏斑岩热液成因为主的矿床,多因复成矿特征典型。本文在对不同成矿系统典型矿物/岩石开展S、Pb、H、O、Sm-Nd、Rb-Sr同位素分析研究的基础上,对比了不同成矿系统在矿床地球化学特征上的异同。研究表明,两个成矿系统的成矿物质来源既有继承性,又有新生性,多源特征明显。其中,火山喷流沉积成矿系统的S主要来源于火山热液,Pb主要来源于古陆壳基底和火山岩,成矿流体主要为海水与岩浆水的混合。斑岩型矿石矿物的S、Pb同位素组成也具壳幔混合源的特征,金属成矿物质来源主要与岩浆有关,成矿流体主要来源于岩浆水及大气降水,晚期成矿流体向大气降水漂移的特征相对明显。斑岩热液成矿系统中花岗斑岩的^(87)Sr/^(86)Sr比值介于地壳与地幔岩石平均值之间,Sm-Nd同位素数据接近EMⅡ地幔端员,指示岩浆源区处于壳-幔组分过渡区。

天然气中Ar同位素对比测定及数据分析

近年实验室研制了高精度、超高真空的净化系统与VG5400质谱计在线连接,实现了天然气中He、Ar同位素的在线测量。在测量过程中为杜绝进样过程的氩同位素质量分馏效应,本次工作采用了“分段静态平衡移样”法,提高了天然气中氩同位素测量的精度。应国家重大基础研究“973”天然气项目的要求和安排,对过去测量过氩同位素的一批钢瓶样(51个)进行了对比测量分析。研究结果表明,过去测量过程中存在空气本底的污染和同位素分馏效应,但两次测量结果有73%的数据在估算源岩年代公式的数据误差范围之内,本实验室认为原测量数据能够满足源岩地质年代段的粗略估算要求。另外,对比研究结果还表明,过去认为同一样品40Ar/36Ar测量结果较高值是正确的这一说法是不全面的。

西藏岗巴地区海相上白垩统碳、氧同位素对比实验结果偏差分析

对西藏南部岗巴地区上白垩统部分全岩样品进行了碳、氧同位素不同实验室、不同时间的对比实验,目的在于了解样品处理过程可能对试验结果的影响程度。结果发现,不同实验室的结果偏差比同一实验室不同时间的结果偏差大,碳同位素比值的偏差比氧同位素比值的偏差大。不同实验室结果偏差的关键原因是样品制备方法和岩性的不同:手工碎样、选样、磨样较难避免微裂隙中充填的方解石脉和小型生物扰动组构对同位素值的影响,而毫米级直径钻头刮样取样则很大程度上可以避免;钙质页岩和泥灰岩受影响的程度相对较小,生物碎屑灰岩受影响较大。碳同位素比值偏差大于氧同位素,前者基数比后者大4-5倍可能是主要原因。

塔里木盆地与我国东部盆地天然气的He同位素对比

利用天然气中He同位素组成探讨天然气的形成与运聚成藏机制。塔里木盆地古生代和中生代地层中天然气氦同位素分析表明 ,3 He/ 4 He分布在 2 .5 8× 10 -8～ 8.33× 10 -8范围 ,R/Ra为 0 .0 19～ 0 .0 5 9,平均值为 0 .0 31,为典型的壳源He同位素组成特征。我国东部主要含油气盆地天然气的R/Ra平均比值则变化于 1.2 1～ 2 .30 ,说明在东部盆地天然气形成过程中有幔源He的加入。导致这种差异的原因除构造活动外 ,更重要的是成烃过程中热源不同。东部含油气盆地成烃作用过程中 ,携带有深部气体挥发分的幔源热流加热地层水形成地层中热水对流体系 ,同时幔源He进入热水流体。热水流体与烃源岩发生作用 ,可促使源岩中有机质转化成烃类并进入流体 ,烃源岩中壳源放射性成因He也进入流体一起运移成藏 ,所以东部盆地天然气中的He同位素组成具有壳幔二元混合特征。塔里木盆地成烃热源来自于盆地沉积体埋深形成的壳内地热增温 ,天然气He同位素组成特征表现为壳源He同位素特征。

基于热电离质谱铀系定年与氧同位素对比的古气候研究

为了研究过去全球变化在我国高海拔低纬度地区的变化规律，在高精度、高分辨率热电离质谱铀（TIMS-U）系定年和氧同位素基本原理的基础上，以贵州都匀七星洞一石笋为例，建立了43．63～12．43ka B．P．期间古气候变化的时间序列．石笋δ^18O记录与生长率对比研究表明：此阶段都匀地区经历了暖湿-冷干-暖湿的3个阶段气候演变趋势，反映了受西南季风与东亚季风双重影响的相互作用过程．得出了中国西南地区石笋碳酸盐δ^18O值与其降水及全球变化的对应关系，即：全球变暖→西南地区年降水δ^18O值偏轻→石笋δ^18O值偏负；全球变冷→西南地区年降水δ^18O值偏重→石笋δ^18O值偏正．这既与全球古气候变化波动基本一致，同时也具有地区性的气候特点。

许昌市地下水含水层组划分和同位素对比研究

许昌市为全国30个重点缺水城市之一,为查明许昌市地下水水文地质特征,对许昌市地下水类型、含水层组进行划分。将许昌市地下水分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水四种基本类型。含水层组划分为浅层含水层(组)、中深层含水层(组)、深层含水层(组)、超深层(热储层)含水层(组)、二叠系碎屑岩含水层(组)、碳酸盐岩岩溶裂隙含水层(组)、层状岩类裂隙含水层(组)等七大含水层(组)。同时,通过对许昌市地层和地下水同位素分析结果进行对比研究,划定许昌市浅层地下水与中深层地下水含水层界线定为埋深60 m,与依据地层划分的界限一致。

塔中4油田石炭系储层不同赋存态烃类分子和碳同位素对比研究

塔中421井和塔中402井石炭系油层2个原油样和8个油砂样连续抽提组分甾烷、萜烷分布特征和正构烷烃单体碳同位素组成具有明显的差异,具有不同的来源。塔中421井上石炭统3个油砂样自由态组分、束缚态组分和油气包裹体具有伽马蜡烷和C28甾烷相对含量高、正构烷烃单体碳同位素组成重的特征,划分为Ⅰ类原油,对比认为主要来源于寒武系-下奥陶统烃源岩。塔中421井和塔中402井上石炭统的2个油样具有伽马蜡烷和C28甾烷相对含量低、并且正构烷烃单体碳同位素组成轻的特征,划分为Ⅱ类原油,其来源尚不明确。塔中402井石炭系上、中和下统的5个油砂样各类组分具有介于Ⅰ、Ⅱ类原油之间的特征,为Ⅰ和Ⅱ类原油的混合物。5个油砂样从自由态组分、束缚态组分至油气包裹体Ⅰ类原油含量依次增高,Ⅱ类原油含量依次降低。2口井8个油砂样从自由态组分、束缚态组分至油气包裹体C23三环萜烷/(C23三环萜烷+C30藿烷)和C21/(C21+ΣC29)甾烷比值都依次降低,反映了油气充注过程中,原油成熟度不断升高。塔中4井区储层油砂不同吸附态烃类分子与碳同位素的研究结果反映塔中4油田具有多种油气来源,经历长期油气充注过程,寒武系-下奥陶统烃源岩在地史上对该区具有成烃贡献。

塔里木盆地轮南地区深层寒武系台缘带新认识及盐下勘探区带——基于岩石学、同位素对比及地震相的新证据

塔里木盆地轮南地区轮探1井在8000 m以深的下寒武统台缘带白云岩中获得重大突破,证实了寒武系台缘带发育优质生储盖组合,是塔里木盆地深层重要的油气勘探领域。通过岩石学、同位素地层对比及地震相分析,认为轮南地区寒武系台缘带经历了早期碳酸盐缓坡到中后期镶边台地的沉积演化过程,形成寒武系盐下多套优质生储盖组合:早寒武世玉尔吐斯期为富泥质的较深水中缓坡外带—外缓坡沉积,发育一套厚20~30 m的烃源岩;肖尔布拉克期为中缓坡外带石灰岩沉积,构造高部位局部发育潮坪及颗粒滩相白云岩储层;吾松格尔期,发育8~10 km宽的弱镶边台缘礁(丘)滩相储层;中寒武世发育4~5 km宽的强镶边台缘,台内发育5~8 km宽的膏云坪、泥云坪相泥质白云岩及10~15 km宽的膏盐湖—盐湖相膏盐岩2类优质盖层。指出轮南地区吾松格尔组弱镶边台缘及礁(丘)后颗粒滩与中寒武统膏盐岩构成的储盖组合是目前最现实的勘探领域;中寒武统沙依里克组盐间颗粒滩储盖组合值得进一步探索;古构造高部位肖尔布拉克组的上部白云岩地层仍具勘探潜力。

塔中奥陶系油源岩碳、硫同位素对比分析

为进一步落实塔里木盆地塔中奥陶系碳酸盐岩油-源对比,确定烃源岩沉积环境,利用奥陶系不同层位产出原油碳、硫同位素分析对比。研究表明,寒武系干酪根δ13C总体上应该要比奥陶系轻,寒武系原油不同δ13C值应该来自寒武系不同有机相烃源岩。奥陶系原油族组分的δ13C值特征表明,在奥陶系内确实普遍发生了硫酸还原作用,并受其影响下,寒武统和鹰山组原油中硫代金刚烷、苯并噻吩和二苯并噻吩类单体含硫化合物的δ34S值远远大于寒武系干酪根δ34S值,也大于奥陶纪海水的δ34S值,而与寒武纪海水接近,因此,寒武系无机硫产生了并入。在奥陶系和中下寒武统中均发生了硫酸还原作用,并对其中的油气产生了影响。

P/T之交华南不同沉积相剖面碳同位素对比研究

二叠-三叠纪以来显生宙爆发了最大规模的生物灭绝,其中大部分的的海洋生物和陆生生物灭绝。在这一时期地球的生态系统遭受了严重打击,并且伴随着全球碳循环异常。碳元素是地球生命体的主要构成部分,在地球的各个圈层内以不同形式相互转化循环,其同位素组成和分布很好的记录了地质历史时期的信息,尤其是在海相地层中保得存较好。δ^13C的变化能够直接反映生命活动和环境变化,其在地层中的异常变化可以直接反映全球碳循环的变化。本文结合前人已经研究的剖面,对二叠-三叠纪之交华南地区不同沉积相剖面的碳同位素组成进行对比分析,取得了一些认识。

东昆仑大格勒地区碱性杂岩体中辉石岩的年代学、地球化学、Sr-Nd同位素特征及其地质意义

近年团队在东昆仑大格勒地区发现了Nb、P矿化碱性杂岩体,并对杂岩体的岩石组合、岩石学特征及含矿性开展了研究,初步圈定了Nb、P矿化体,显示东昆仑具有寻找与碱性岩-碳酸岩型稀有稀土矿潜力。对碱性岩的形成时代、地球化学组成、矿物成分以及形成环境等方面的研究,不仅对重建东昆仑古构造环境具有重要的意义,还可推动东昆仑稀有金属成矿规律研究与找矿突破。本文在野外地质调查的基础上,选取杂岩体中重要的含矿辉石岩为研究对象,开展了单矿物电子探针原位分析、磷灰石和榍石U-Pb年代学、岩石地球化学及Sr-Nd同位素研究。结果显示,东昆仑大格勒地区辉石岩的形成时代为418 Ma。辉石岩主要矿物中存在似长石(霞石)、碱性暗色矿物(富铁黑云母),单斜辉石为透辉石,角闪石为钙质角闪石(铁韭闪石),黑云母为铁质黑云母和镁质黑云母。岩石地球化学特征显示辉石岩具有富K(K_(2)O>Na_(2)O)、CaO含量高、轻稀土元素强烈富集、富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,不亏损Nb、Ta元素,亏损Zr、U、Ti等高场强元素的特征。全岩的(87Sr/86Sr)i为0.704058~0.704278,ε_(Nd)(t)为-0.4~-0.2。矿物组成、元素和同位素地球化学特征均指示大格勒辉石岩为钾质碱性岩,具有与OIB相似的特征,岩浆源区为EMⅠ型地幔端元。岩石的形成过程为母岩浆在相对较深的地幔源区经历了1%~3%较低程度的部分熔融作用,在上侵过程中经历了较强的分离结晶作用和微弱的同化混染作用,其形成时代为该地区岩浆活动最强烈的时期,可能与碰撞后软流圈地幔的上涌和岩石圈的强烈伸展相关。

东昆仑大格勒地区富铌橄榄岩矿物学、地球化学及Sr-Nd同位素特征

东昆仑大格勒地区碳酸岩-碱性杂岩富铌稀土矿化的发现,对青海省优质稀有稀土矿产的勘查及综合研究具有重要启示。本文以大格勒杂岩体中蛇纹石化富铌橄榄岩为研究对象,开展了矿物学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素研究。矿物学分析显示,富铌橄榄岩中铌矿物主要为铌易解石(Nb_(2)O_(5)=50.33%~52.50%)、铌钙矿(Nb_(2)O_(5)=48.20%~50.27%)、褐铈铌矿(Nb_(2)O_(5)=42.80%~43.45%)、Stefanweissite矿(Nb_(2)O_(5)=33.14%~34.78%),次为钛铁矿(Nb_(2)O_(5)=3.45%~4.89%)。样品具低SiO_(2)(20.16%~29.20%)和K_(2)O+Na_(2)O(0.02%~2.47%)含量,高Mg O(22.88%~27.69%)含量和Mg^(#)值(74~82),稀土元素总量较高(∑REE=772~1807μg/g),稀土元素配分模式强烈富集LREE、亏损HREE,Eu异常不明显(δEu=0.87~1.17)。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示,样品富集Nb、Ta、Th、U、Sr、Pb,Nb含量高,为981~1753μg/g,平均1378μg/g,可能与晚阶段碳酸岩侵入流体交代作用有关。样品的(87Sr/86Sr)i值为0.70378~0.70396,ε_(Nd)(t)值为-0.49~0.31,岩浆源区可能为EMⅠ型地幔端元。综合区域构造背景,大格勒岩体中富铌橄榄岩的形成可能与该地区拉张环境下岩石圈的强烈伸展和软流圈地幔的上涌相关。

松辽盆地海力锦铀矿床黄铁矿微量元素、硫同位素特征及其对成矿流体性质的指示

海力锦铀矿床控矿灰色砂岩垂向上具有“两红夹一灰”特征,铀矿体呈多层板状,与传统的层间氧化带砂岩型铀矿明显不同。文章通过对赋矿灰色砂岩中黄铁矿微区微量元素和硫同位素特征研究,反演海力锦铀矿床成矿流体性质及来源,主要获得了以下几点认识:(1)海力锦铀矿床含矿层黄铁矿赋存形式包括胶状、草莓状,铀矿物常与草莓状或胶状黄铁矿共伴生于有机质胞腔内或矿物粒间孔隙。(2)黄铁矿微量元素特征显示,As、Mo、Sb等亲硫性元素从核部到边部含量增高,Mo、Ni、Zn、Cu、Ba等元素与U具有较好的正相关性,这些元素在大气降水中难以沉淀和富集,往往富集于深部还原性流体中。硫同位素δ34SV-CDT值显示从核部到边部明显降低的特征,表明黄铁矿形成环境发生了较大改变,指示海力锦铀矿床成矿流体可能为深部具有一定温度的还原性流体。(3)松辽盆地西南部深部发育厚度大且面积广的富铀烃源岩,海力锦铀矿床东南部F1断裂为沟通深部富铀烃源岩和含矿层的深大断裂,据此认为海力锦铀矿床成矿流体可能来自深部还原性流体(富铀烃源岩),控矿灰色砂岩为还原性流体对原生氧化沉积建造的还原改造。