地球化学学科分类与应用研究进展
地球化学中的同位素研究及其应用

地球化学中的同位素研究及其应用地球化学是研究地球上各种化学现象和过程的科学学科。
同位素是元素具有相同的原子序数和化学性质,但质量数不同的不同种类的原子,其在地球化学研究中发挥着重要的作用。
本文将探讨地球化学中的同位素研究以及其在不同领域的应用。
一、同位素的定义和分类同位素是指具有相同原子序数(即原子核中质子的数量相同)但质量数(即原子核中质子和中子的数量之和)不同的原子。
同位素的存在使得地球化学研究可以根据元素的同位素组成来分析物质起源、演化和地球系统中的各种过程。
同位素一般可以分为稳定同位素和放射性同位素两类。
稳定同位素是指在地球化学研究中具有稳定存在状态的同位素,如氢的两种同位素氢-1和氢-2,氧的三种同位素氧-16、氧-17和氧-18。
放射性同位素是指具有不稳定存在状态的同位素,如铀系列的235U和238U以及镭系列的226Ra等。
二、地球化学中的同位素研究方法1. 同位素质谱法同位素质谱法是地球化学研究中常用的分析技术,它可以通过测量元素的同位素比例来获取有关地球物质起源和演化的信息。
该技术基于同位素质量分析仪器,可以对地球系统中的各种物质样品进行同位素组成的测定。
2. 同位素示踪法同位素示踪法是地球化学研究中常用的实验手段,它通过采集含有某种同位素标记的物质,并追踪其在地球系统中的传输和转化过程。
该方法可以帮助科学家们了解物质的迁移路径、生物地球化学循环等过程,为地球系统模型的构建和预测提供重要依据。
三、地球化学中的同位素研究应用1. 地质探测地球化学中的同位素研究可以用于地质探测,例如利用同位素示踪法可以追踪岩石中的放射性同位素衰变过程,从而确定岩石的年代和形成过程。
这对于研究地质构造、地壳运动以及矿床形成等具有重要意义。
2. 古气候研究同位素的组成可以反映地球气候变化的过程。
通过对冰川和海洋沉积物中的同位素比例进行分析,可以了解过去气候变化的规律和机制。
这对于预测未来气候变化趋势以及制定环境保护政策有重要意义。
地球化学的前沿研究

地球化学的前沿研究地球化学是研究地球化学元素、化学反应和地球化学过程的科学。
自从地球成为人类生活的地方以来,地球化学一直处于人们关注的焦点。
而随着人类文明的不断发展,科技水平飞速提升,地球化学研究也在不断地取得新的进展。
本文将探讨当前地球化学领域的一些前沿研究。
1. 地球化学元素的来源和演化地球化学元素是构成地球的基本成分,对于了解地球物质的起源和物质变化过程具有重要意义。
目前,地球化学研究围绕着地球化学元素的来源和演化展开。
其中,对地球化学元素的来源研究主要关注天体物质的物质起源和演化,例如,太阳系形成过程中气体和尘埃的起源、星际尘埃中难以合成的元素的形成以及其他行星、彗星等小天体的化学成分和构成特征等。
而对于地球化学元素的演化研究则主要包括以下内容:一是地球化学元素的富集,即地球化学元素在地球内部和地表的富集和分布模式;二是化学元素物质循环,即元素在不同环境下的迁移和转化。
在这些研究中,地球化学元素同位素分析成为了研究工具,成为了探索地球化学元素来源和演化的重要手段。
2. 地球化学元素的微观机制研究地球化学元素在地球内部和地表的循环是一个复杂的过程,其中包括了相变、溶解、碳循环等多个机制。
地球化学元素的微观机制研究成为了解决这些复杂过程的关键手段。
例如,在地球内部,橄榄石(一种岩石矿物)中的不同地球化学元素的分布规律被认为和其结构中的微观机制有关。
通过岩石样品的高温高压实验和同位素分析,可以分离出组成不同的橄榄石单晶,研究一些微观机制如经验半径、配位数,以及离子的电荷状态和晶体结构等,从而揭示了地球内部地球化学元素在时间和空间尺度上的变化规律。
3. 化学循环与全球气候变化的关联研究随着工业化进程的加快,全球气候变化引起了人们的广泛关注。
同时化学循环在全球气候变化中也扮演着至关重要的角色。
地球上的大气、海洋、陆地等系统通过化学反应相互贯通,这种过程被称为全球化学循环。
全球化学循环的同时也会发生一些碳循环和氮循环等重要的物质循环。
附表一地球化学专业研究方向及主要研究内容介绍

地球化学专业博士研究生培养方案一、培养目标1.掌握马克思列宁主义、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系,热爱祖国,遵纪守法,品行端正,诚实守信,实事求是,具有较强的事业心和良好的学风,追求新知、勇于创新,积极为国家现代化建设服务。
2.掌握本学科坚实的基础理论和系统的专门知识;具有独立从事科学研究和教学工作、组织解决重大实际问题的能力,并在科学研究或专门技术上做出创造性的成果。
3.至少掌握一门外国语,能熟练阅读外文资料,具备用外文撰写学术论文和进行国际学术交流的能力。
二、研究方向地球化学专业是地质学一级学科(学科代码:0709)下设的二级学科(学科代码:070902),设以下4个研究方向。
1.化学地球动力学综合地质、地球化学方法,研究不同地质时期岩石的地质、地球化学特征,阐明岩石形成与板块构造和岩石圈构造演化的关系。
2.岩石地球化学采用地球化学和实验地球化学方法,研究元素和同位素在岩浆作用、变质作用、沉积作用和表生作用中的存在相态和元素分配理论,示踪地质作用的发生发展过程,阐明岩石成因及其形成环境。
3.资源环境地球化学研究元素在地球各圈层中的时空分布规律和迁移与沉淀、分散与富集的物理化学条件,揭示区域成矿规律,探索元素地球化学过程与自然环境质量和生态效应关系。
4.行星岩石与地球化学通过陨石和航天器对类地行星直接或间接分析获得的数据资料进行研究,研究类地行星——月球、火星等星球的岩石以及元素、同位素等物质组成,揭示类地行星的形成与演化。
三、学习年限1.全日制脱产博士生的基础学制为3年。
2.在职博士生的基础学制为4年。
3.对于提前达到培养目标、完成学业并做出创造性成果的博士研究生,经本人申请,导师同意,学院审批后报研究生院批准,允许提前答辩并申请学位;由于客观原因不能按时完成学业者,由博士研究生本人提出申请,导师同意,学院审批,报研究生院批准,可延长学习年限,但延长时间一般不得超过2年。
未提出延长报告或申请延长期满仍未完成博士论文答辩者,均按结业处理。
地球化学分析技术的进展与应用展望

地球化学分析技术的进展与应用展望地球化学分析技术作为一门研究地球物质化学组成和化学过程的科学手段,在地质、环境、农业、资源勘探等众多领域发挥着至关重要的作用。
随着科学技术的不断进步,地球化学分析技术也取得了显著的进展,并展现出广阔的应用前景。
在过去的几十年里,地球化学分析技术经历了从传统的湿化学分析方法到现代仪器分析技术的巨大转变。
传统的湿化学分析方法,如重量法、容量法等,虽然在某些情况下仍具有一定的应用价值,但由于其操作繁琐、分析周期长、灵敏度低等缺点,逐渐被更为先进的仪器分析技术所取代。
现代仪器分析技术中,原子吸收光谱(AAS)、原子荧光光谱(AFS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICPOES)和电感耦合等离子体质谱(ICPMS)等技术成为了地球化学分析的主流手段。
这些技术具有灵敏度高、分析速度快、多元素同时测定等优点,能够对痕量和超痕量元素进行准确分析。
原子吸收光谱技术通过测量样品中气态原子对特定波长光的吸收程度来确定元素的含量。
它在测定金属元素方面表现出色,如铜、锌、铅等。
原子荧光光谱则基于原子在特定条件下发射的荧光强度来进行分析,对砷、汞等元素的检测具有独特的优势。
电感耦合等离子体发射光谱能够同时测定多种元素,且线性范围宽,适用于常量和微量元素的分析。
而电感耦合等离子体质谱技术则具有极高的灵敏度和分辨率,能够检测到极低浓度的元素,甚至可以实现同位素比值的精确测定。
除了上述光谱和质谱技术,X 射线荧光光谱(XRF)在地球化学分析中也占据着重要地位。
XRF 可以对固体样品进行直接分析,无需复杂的前处理过程,能够快速提供样品中多种元素的半定量和定量信息。
随着技术的不断发展,地球化学分析技术在样品前处理方面也取得了显著进步。
传统的消解方法,如酸消解,逐渐被微波消解、超声消解等更为高效、环保的方法所替代。
这些新的消解技术能够在更短的时间内完成样品的消解,减少试剂的使用量,降低环境污染。
地球化学分析技术的进展为各个领域的研究和应用提供了强有力的支持。
地球化学的基础知识和应用

地球化学的基础知识和应用地球是一个复杂的系统,其中包含着无数的物质元素和化合物,这些元素和化合物,就是地球化学研究的主要内容。
地球化学是研究地球内部的物质组成及其分布规律、地球表层的化学过程及其对环境的影响、地球和生物之间的相互作用等的学科。
本文将介绍地球化学的基础知识和应用。
一、地球化学基础知识1. 元素与化合物元素是指由同种原子组成的物质,如氧气、金属铜等。
而化合物则是由两种或两种以上的元素化合而成的物质,如水分子H2O、二氧化碳CO2等。
地球上绝大部分物质都是由元素和化合物组成的。
2. 元素周期表元素周期表是地球化学研究中非常重要的表格。
它展示了所有已知的元素以及它们的基本性质和化学反应。
元素周期表从左至右按原子编号排列,从上至下按元素原子序数排列。
元素的位置在周期表上决定了它的性质和化学反应。
例如,所有在同一个组中的元素都有类似的电子结构和反应性质。
3. 岩石与矿物岩石是地球构造的基本组成部分,由一个或多个矿物组成。
矿物是一种具有确定的化学成分和晶体结构的天然物质,如石英、方铅矿等。
地球化学家通过研究岩石和矿物,可以了解地球内部的成分和演化过程。
4. 地球化学循环地球上的元素和化合物一直处于循环之中。
例如,矿物在地壳中不断形成和破坏,生物不断吸取和释放各种元素和化合物,这些过程组成了地球化学循环系统。
地球化学循环的研究可以揭示地球的化学演化历史和环境变化规律。
二、地球化学应用1. 污染治理地球化学应用于环境污染治理,是近几十年来地球化学研究的一个重要领域。
地球化学家可以通过分析土壤、岩石、水体等物质中的元素和化合物,了解其受到的污染程度和种类,并制定相应的治理措施。
例如,土壤重金属污染可以通过土壤修复技术进行治理,水体中的有害物质可以通过沉淀、吸附等方式进行处理。
2. 能源勘探地球化学应用于石油、天然气等化石燃料勘探也是地球化学的一个重要领域。
地球化学家通过分析地下水、沉积物中的有机物和微量元素,来寻找化石燃料形成的地质构造、含量等信息。
地球化学专业学什么

地球化学专业学什么地球化学是一门研究地球内部和外部化学组成、构造和演化的学科,地球化学专业主要研究地球化学的基本理论和应用方面的知识。
在地球化学专业的学习过程中,学生将掌握地球化学的基本概念、基本理论和实验技术,了解地球化学在资源勘探、环境保护、地质灾害预测等方面的应用,并具备独立从事地球化学研究和工作的能力。
1. 基础理论知识地球化学专业的学习首先会涉及到一些基础理论知识,如基本化学理论、矿物学、岩石学和地质学等。
学生将学习到地球内部和外部物质的组成和性质,了解地球的构造和演化过程。
掌握这些基础理论知识对于后续的专业学习和研究是非常重要的。
2. 分析测试技术地球化学专业的学生还需要学习各种分析测试技术,如光谱分析、质谱分析、电子显微镜等。
这些技术可以用来分析和检测地球中的各种物质,包括矿石、岩石、土壤和水等。
通过学习这些分析测试技术,学生能够准确地测定地球化学样品中的各种元素组成和含量,为地球化学研究和应用提供数据支撑。
3. 地球化学的应用地球化学专业的学生将学习地球化学在资源勘探、环境保护、地质灾害预测等方面的应用。
地球化学可以帮助人们找到矿藏和矿产资源,发现地下水资源,预测地质灾害的发生,评估环境的污染状况等。
学生将了解并应用不同地球化学的方法和技术,为相关领域的研究和工作提供科学依据。
4. 实践和实习地球化学专业的学生通常也会进行实践和实习环节的学习。
实践和实习可以帮助学生将理论知识应用到实际问题中,培养学生的实践操作能力、解决问题能力和团队合作精神。
通过实际操作和实地调查,学生可以更好地理解和应用地球化学的知识,为将来从事地球化学研究和应用打下坚实的基础。
5. 学习成果地球化学专业的学生毕业后,将具备扎实的地球化学理论基础和实验技术能力,能够从事地球化学的研究和工作。
他们可以在矿产资源勘探、环境保护、地质灾害预测、水资源管理等领域工作,也可以选择继续深造,攻读硕士或博士学位,从事地球化学的高级研究和教学工作。
地球科学中的地球化学及应用

地球科学中的地球化学及应用地球科学是研究地球各个层面的一门学科,其中地球化学是它的重要领域之一。
地球化学研究地球物质的成分、构造和变化规律,尤其是矿物、岩石和有机物质的组成和演化过程。
在地球科学中,地球化学的应用广泛,例如研究地球历史、资源勘探、污染控制等方面。
本文将从地球化学的基本概念,地球化学分析方法及其应用三个方面,介绍地球化学在地球科学中的重要性。
一、地球化学的基本概念地球化学是研究地球物质的化学成分及其变化规律的学科,包括有机地球化学、岩石地球化学、环境地球化学和宇宙地球化学等多个分支领域。
其中有机地球化学主要研究有机物质在地球内部形成、演化及其有关过程,岩石地球化学则着重研究岩石中元素、矿物、岩石化学和成岩作用等方面的问题。
环境地球化学主要关注地球表层物质的成分及其与环境之间的相互作用,宇宙地球化学则是研究宇宙物理化学和地球演化之间的关系。
地球化学的研究对象包括天然物质的元素化学组成、矿物、岩石、土壤、水体、大气等各种自然界物质。
地球中比较丰富的元素有O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti和H等,而地球化学家通常还对一些稀有元素、有毒元素和高放射性元素等进行研究。
二、地球化学的分析方法地球化学的分析方法是地球化学研究的基础,主要包括直接测定、化学分离、物理测量等多种手段。
其中最重要的是化学分离技术,可分为物理分离和化学分离两大类。
物理分离主要是利用分散、吸附、过滤、沉淀、离心和浮选等物理现象,将样品不同尺寸、性质和成分的颗粒分离开来。
而常用的化学分离方法有溶剂萃取、离子交换、氧化还原等,其原理是根据矿物或样品中元素、离子之间的化学平衡选择特定的分离剂,将所需元素或离子分离出来。
地球化学分析方法的发展,促进了多个领域的研究,如矿产资源勘探、环境保护、地质演化研究、灾害防治等方面。
其中,矿物资源勘探是地球化学的重要应用之一。
利用地球化学分析方法,先进地面及空中探测技术,对矿床的分布、规模、品位、类型等进行研究,从而实现有效地勘探。
地球化学的主要领域和实践

地球化学的主要领域和实践地球化学是一门研究地球内部物质成分和变化规律的学科。
它涉及到地球的各个层面,包括从地球表层的大气、水体和岩石到地球深处的核心。
地球化学的目的是揭示地球的化学性质,了解地球的物质循环规律,为人类探索地球、认识自然提供科学支撑。
本文将从地球化学的主要领域和实践两个角度来讲述地球化学的相关内容。
一、地球化学的主要领域1. 地球表层化学地球表层化学是地球化学的重要领域之一,它研究大气、水体、土地和生物等地表部分中元素和化合物的分布、循环和转化等。
例如,它可以解析大气中的气态元素和化合物的来源、分布和影响,揭示有机和无机物质在水体中的迁移和转化机制,探讨地壳圈和生物圈之间的物质循环关系等。
2. 矿床地球化学矿床地球化学是研究矿床形成和成矿过程的地球化学领域。
它通过对矿床中元素和化合物的组成、形态、分布和来源等方面的研究,探索矿床的形成机制、成矿规律、资源量、分布和勘查定位等。
矿床地球化学领域的研究成果,为矿产资源开发和利用提供重要的参考依据。
3. 地球内部化学地球内部化学是研究地球内部岩石、矿物和地幔、核等部位的成分和性质的地球化学领域。
它主要通过对地球内部熔岩、岩浆、火山岩和岩石圈的研究,探讨地球内部物质构成、变化、迁移及其与地球演化的关系等。
4. 生化地球化学生化地球化学是研究生命现象与地球化学之间的关系的领域。
它主要研究生物体和生物过程中元素和化合物的转移、转化和循环规律,并探讨生命活动与地球化学变化相互影响的关系。
例如,它可以解析生物体内各种元素和化合物的来源与循环机制,探究大气、水体和陆地环境对生物的影响,找寻体现生物-岩石互作关系的地球化学化石等。
二、地球化学的实践1. 矿产资源勘查地球化学技术在矿产资源勘查中发挥了重要作用。
例如,地球化学勘查可以通过测定土壤、河流、湖泊、沉积物等地表物质和岩石、矿物等固体样品中金属元素的含量,推测潜在矿床的位置、类型和规模。
同时,通过对矿床中各种元素和化合物的分析,还能够提供有关矿床形成时间、环境、矿物组成等信息,为矿产资源的开发提供科学依据。
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地球化学学科分类与应用研究进展1.地球化学的概念:地球化学就是地球的化学,它是研究地球的化学组成、化学作用及化学演化的学科。
2.学科分类:太阳系地球化学月球、行星地球化学地幔地球化学岩石圈地球化学区域地球化学海洋地球化学大气圈地球化学构造地球化学水文地球化学土壤地球化学地层地球化学勘探地球化学环境地球化学地热地球化学石油天然气地球化学同位素地球化学元素地球化学微量元素地球化学有机地球化学生物地球化学稀有气体地球化学硅酸岩地球化学热液地球化学沉积地球化学成矿作用地球化学风化作用地球化学物理地球化学实验地球化学包裹体地球化学历史地球化学微生物地球化学。
3. 应用进展:1)地球化学动力学的研究进展:地质流体的性质和动力学行为是当前地球科学研究的前沿领域。
地质流体赋存在岩石和土壤的空隙和裂隙中,通过孔隙和裂隙而流动,并在流动过程中与构成孔隙和裂隙介质的各种岩石和土壤物质进行复杂的化学反应。
因此,地质流体动力学的基本问题是断裂多孔介质中的流体流动和组分输运过程动力学,它对于理解金属成矿过程、油气运移、污染物质的运输和分布等均为十分重要。
示例:多孔介质中平行裂隙系统模型:这里只考虑二维断裂/裂隙介质中的复杂流动问题,且为一组等间距的平行裂隙系统,裂隙间为孔隙介质,如图4—6所示。
于是二维的复杂流动可简化为流体沿平行裂隙(见图4—6中z方向)的一维渗流、流体中组分的扩散和流体与裂隙壁之间的化学反应而在垂直裂隙壁的方向(见图4—6中x方向)上则以流体向围岩的扩散为主。
研究结果表明:①在孔隙介质中流体的渗流速度具每年几毫米的量级,而在裂隙中则可达每年几千米甚至几十千米;②溶液中溶质的输运距离反比于介质孔隙度,孔隙度减小使得溶质的输运距离增大,而且其在空间上的分布更不规则;③边界条件直接控制着流场的浓度场特征。
2)微量元素地球化学研究进展:微量元素地球化学,尤其是稀土元素地球化学,近20年来得到了迅猛发展和广泛应用,成为地球化学领域里的一个重要分支学科。
微量元素地球化学的发展大致经历了三个阶段。
20世纪50年代之前主要了解和查明微量元素在陨石、地球及其各类地质体中的分布、丰度及其规律,工作主要涉及上部地壳。
20世纪60~70年代,主要了利用微量元素作为示踪剂和指示剂,研究成岩、成矿作用,如岩石类型划分、原岩恢复、成岩成矿的物质来源和物理化学条件等。
70年代以后进入定量模式和理论发展阶段,主要是利用微量元素的特殊地球化学性质,利用热力学的有关理论建立微量元素地球化学模型,对成岩、成矿中的熔融和结晶过程进行定量理论计算,使微量元素地球化学有自己特殊研究方法和理论体系。
另外,微量元素和同位素相结合互相取长补短,极大加深了对地球化学过程准确和全面的理解。
示例:俯冲板片熔融和熔体交代作用——来自埃达克岩和富Nb岛弧玄武岩的证据。
俯冲带壳幔相互作用的主要形式是俯冲板片脱水,形成大离子亲石元素的流体交代上覆地幔楔,地幔楔部分熔融形成岛弧岩浆岩。
埃达克岩和富Nb岛弧玄武岩的发现为这种传统知识增添了新知识——俯冲板片部分熔融形成埃达克岩浆,以及板片熔体上升过程中交代地幔楔中的橄榄岩形成富Nb岛弧玄武岩,反映了俯冲板片熔融及其熔体交代作用过程。
埃达克岩是由Defant等厘定的一种新的火成岩,以及最先在阿留申群岛的埃达克岛发现而命名,主要特征是:岩石类型为中酸性岩石,缺失基性端员,岩石组成为岛弧安山岩、英安岩、钠质流纹岩及相应的侵入岩。
埃达克岩的厘定丰富了对俯冲带壳幔相互作用的认识,它表明,形成埃达克岩的位置是年轻板片俯冲在火山弧下70~90km深处。
当俯冲量不超过200km时,板片的熔融才可能发生,当超过200km时,板片熔融不可能发生。
此外埃达克岩浆上升过程中会与地幔楔、地壳发生反应,成为研究壳幔相互作用的重要岩石探针。
示例:拆沉作用:主要指大陆下岩石圈由于温度较低,密度较大而发生重力不稳定性,沉入软流圈地幔中的作用过程。
当今,它指由于重力的不稳定性导致岩石圈地幔、大陆下地壳或大洋地壳沉入下伏软流圈或地幔的过程。
拆沉发生在20~25km以下的下地壳和岩石圈地幔,它涉及了下地壳、岩石圈地幔和软流圈的相互作用。
Kay研究了阿根廷Puna高原火山熔岩的主、微量元素和同位素组成,认为它们的岩石组合和空间分布指示了该区大陆岩石圈发生了拆沉作用。
该区火山熔岩可划分为三个地球化学组:一是高K,La/Ta〈25,产于薄的大陆岩石圈上,是地幔最高程度部分熔融的产物,广泛分布在高原南部;二是高钾钙碱系列,La/Ta〈25,产于中等厚度的大陆岩石圈上,是地幔中等程度部分熔融的产物,分布在第一种熔岩的两侧;三是橄榄玄粗系,K非常高,强烈富集不相容元素,轻重稀土元素分异程度高,分布在最北部,产于相对厚的大陆岩石圈上是地幔非常低程度部分熔融的产物。
这种板内、弧后和橄榄玄粗岩系熔岩的组合与伸展或包括了由挤压和伸展组成的复杂体制有关,是本区大陆岩石圈发生拆沉作用的结果。
来自高原南部下面大片岩石圈下沉并被软流圈取代,导致了板内的、弧后的钙碱性火山岩浆沿着由于拆沉作用而产生的走滑断层上升、喷发。
3)矿床地球化学研究进展:矿床地球化学运用现代地球化学的理论和各种地球化学分析测试技术及方法来研究矿床的化学组成与演化、成矿环境、成矿过程、成矿时代及矿床形成后的保存与演化。
成矿物质来源、成矿流体来源和成矿时代是矿床地球化学研究的三大核心科学问题。
近年来,矿床地球化学研究进展集中体现在地球化学分析测试方法的进步和成矿理论的革新与不断完善两个方面。
这两方面不是分离的。
二是相互促进的。
新的成矿理论需要新的分析测试方法为支撑,而新方法的发展常由成矿理论研究的需求来带动。
示例:高新测试方法与技术及其在矿床学中的应用分析测试的新方法和新技术的建立及高精度、高灵敏度的分析测试结果,对研究成矿理论有着极为重要的作用。
近年来除了传统的分析方法,如发射光谱法、原子吸收光谱法、火焰光谱分析、X射线荧光光谱等,微束分析技术也有了迅猛发展,如质子探针(PIXE)和离子探针(SIMS)分析技术、激光溶蚀-等离子体质谱(LA-ICP-MS)、激光探针等。
仪器联用技术,如色谱-质谱在线技术(EA-MS)用于测定同位素比值,也取得了显著进展。
在稳定同位素研究方面,各种传统的分析方法,如硫化物同位素SO2分析法、碳酸盐矿物仍在矿床地球化学研究中发挥重要重要作用。
同时,一些新的分析方法,如高精度离子探针法、激光探针法,正在发挥越来越重要的作用。
例如,利用激光探针技术,可以微区原位分析硫、氧、碳同位素。
并由于激光氟化技术可以达到非常高的温度(2000K),因而对一些难熔矿物(如锆石)可以较容易地进行氧同位素分析。
目前,尽管在分析测试技术方面有了不少进展,但有些分析测试数据具有多解性和局限性,许多重要的金属矿床的成矿时代的精确测定仍存在困难。
此外,某些地球化学数据如稀土元素的示踪意义尚待完善充实完善,以及某些测试分析结果的精度与灵敏度还需要进一步提高等。
示例:成矿物质来源研究进展研究成矿物质来源是矿床地球化学研究中的一项重要内容,它主要是应用微量元素、稀土元素和同位素方法,并结合矿床地质特征来进行深入讨论。
随着分析测试技术的提高和发展,成矿物质来源研究方面取得了重要进展。
体现在对成矿物质来源和成矿过程复杂性的认识更加深入;各种新的同位素方法的应用则可以更加有效地用于示踪成矿物质的来源及成矿作用过程;进而通过成矿物质来源的深入研究对一些传统的成矿理论提出来质疑和创新。
在确定成矿物质来源是除了参考成矿元素含量外,应根据成矿地质条件,利用稀土元素、微量元素和同位素地球化学特征等多种手段进行判别,才能得出更为可靠地结论。
例如,在研究我国最大的火山型铀矿床——相山铀矿床时,由于围岩火山杂岩中U含量较高,很容易得出成矿物质铀主要是火山气液或大气降水从围岩火山杂岩中萃取出来的结论。
蒋耀辉等研究表明,相山铀矿床中铀可能主要来自当地富集地幔,是地幔流体在相山火山杂岩裂隙带中充填沉淀的结果。
富集地幔流体比围岩火山杂岩含有更高含量的U和碱金属、大离子亲石元素(LILE)以及高场强元素(HFSE),从铀矿脉向围岩火山岩,LILE、U、TH、碱金属和HFSE含量逐渐降低,而RB/Cs和Th/U等相关元素比值逐渐升高。
相山铀矿石及成矿密切共生的萤石中富含REE,并且显示出与成矿围岩完全不同的稀土配分模式。
考虑到REE、HFSE和Cs在低温(<300℃,相山铀成矿温度<200℃)下的不活动性,一般认为造成上述现象的原因是成矿溶液中的成矿物质向围岩扩散的结果。
铀矿石具有非常低的Rb/Cs(1.7~3.4)和Tb/U(0.02~0.5)比值同区内与成矿同时的煌斑岩的相应比值相类似(分别为3.1和1.4)。
而围岩火山岩中这些比值非常高(17.1~22.5和2.1~5.4)。
Cs在弧火山岩中的富集作用是一种普遍现象。
同时由于粘土矿物的吸附作用,沉积物中也富集碱金属Li、Rb和Cs。
Hart 和Reid(1991)的研究表明在洋壳沉积物俯冲过程中,麻粒岩相变质作用将使沉积物中的Cs大量丢失(相对于K和Rb)。
已有的成果表明,U比Th优先从俯冲板片中迁移至地幔楔。
因此与俯冲沉积物有关的地幔流体中将富集Cs、U等组分。
并显示非常低的Rb/Cs和Th/U 比值。
以上表明,相山成矿物质U主要来自当地富集地幔流体而不是成矿围岩。
示例:成矿流体来源研究进展成矿作用实际上就是成矿流体的成矿作用。
它包括成矿流体的组成、来源和演化等。
有关这方面的研究进展很快,也是当前地学研究热点之一,尤其在氢氧同位素示踪水—岩交换、地幔流体成矿作用及矿床中矿石矿物与脉石矿物流体包裹体岩相学与成分研究等方面表现得更为明显。
近几年的研究成果表明,地幔流体可以穿过上地幔及莫霍面,渗透到地壳中而参与成矿。
地幔流体具有充足的物质储量、庞大的流体储库和稳定的热源供给,因而更有利于形成超大型的矿床和巨大的矿带。
杜乐天(1999)年提出地幔流体成矿作用可分为两种类型。
一类是在拉张环境下,地幔流体沿深大断裂上涌至地壳浅部直接成矿;另一类是挤压环境下,地幔流体在深部与下地壳岩石相互作用,产生熔融和岩浆作用,之后随上涌岩浆达地壳浅部发生热液成矿。
4)油气成烃成藏地球化学研究进展油气地球化学是用化学原理研究石油、天然气的来源、运移、聚集与变化的应用科学。
20世纪60~70年代已可以断言,干酪根是油气生成的主要来源。
干酪根:沉积岩中既不溶于含水碱性溶剂,也不溶于普通有机组分。
它泛指一切成油型、成煤型的有机物质,但不包括现代沉积物中的腐殖质。
示例:图12—5是利用含氮化合物分布特征的研究,获得的塔里木盆地哈得逊区油气的运移规律。
图中显示,“屏蔽”型含氮化合物(G1)以及“屏蔽”型含氮化合物与“暴露”型含氮化合物比值(G1/G3.)均随运移距离增加而增加。