岩浆水氢氧同位素范围
稳定同位素对成矿物质来源的指示作用
６ｓ ｌ ’ ．
另据研 究表 明，不 同成 因的水具有不 同的 ８ Ｄ
０ ２ ｌ国土资源导刊 ９
图 １ ６Ｄ一６１ Ｏ水 关 系 图 ８
图２ 一些重要含硫物质的 ６３ Ｓ ４ 分布
（ 转第９页 ） 下 ３
技术 研 究
— ＆ ｅｏｒｓ源ａ Ｌ ｄ— ｓｕｅ Ｈ导ｄ ａ Ｒ 国 资ｅ 刊 ｎ ｃ ｒ 土 ｌ
［］ 吟文 ，马振 东，张宏飞，等． ６韩 地球化学 ［］北 Ｍ． 京：地 质出版社 ，２０ ０３ ［３ ７ 郑永飞． 稳定同位素体系理论模式及其矿床地球
化学应 用 ［］矿床地质 ，２０ ，２ （ ：５— Ｏ Ｊ． ０１ ０１ ） ７７
国土资源导刊 １ ９ ３ ０
版社，２０ ００
都扮演着十分重要有 时甚至是至关重要的角色 。 自然界 的同位素变化 既有规律性也有复杂性 ，常 常 是 “ 不识庐 山真面 目，只缘身在此 山中”。岩石和矿床 地球 化学研 究犹如 “ 瞎子摸象 ”，能否采集到具有充分 代表 性的样 品进行地球化学分析至关重要 。我们对控制
１引言
随着 国土 资源信息化 的全面推进和 省市 县三级 的纵 向发展，特 别是 “ 金土工程 ”的全面实施 ，湖南省 国土
资源 市县级 电子政 务的正式使用 ， 已初步形成 了全省一 体化的国土 资源 电子政务运行环境 。建成 了省市县三级 国土资源 电子政务管 理系统 ，在 技术上 实现 了Ｏ 、Ｍ Ｓ Ａ Ｉ
了生物 成 因的硫 ，混合硫便 以富３ Ｓ ２ 为特征 ；如果混合
自然界同位素变 化原理 的理解 仍然是有 限的，同位素地
球 化学研 究的方 向之一 就是不 断地发展和完善这些原理 ［］ ７ 。我们完全有 理 由相信 ，随着科 学技术 的发展 ，稳 定同位素在地学研 究中的应用必将取得更大 的成果和突
不同水体氢氧同位素
不同水体氢氧同位素一、海洋水体氢氧同位素海洋是地球上最广阔的水体之一，其中的水分子也含有不同的氢氧同位素。
海洋水体中的氢氧同位素主要有氢-1（氚）、氢-2（重氢）、氢-3（超重氢）、氧-16、氧-17和氧-18。
其中，氢-1和氧-16是最常见的同位素。
海洋水体中的氢氧同位素含量受多种因素的影响，包括水温、盐度、深度等。
一般来说，海洋表层水体中的氢氧同位素含量较高，随着深度的增加，含量逐渐降低。
这是因为氢氧同位素的分馏效应导致的。
根据研究发现，海洋水体中氢氧同位素的组成对于研究古气候变化具有重要意义。
通过对海洋沉积物中氢氧同位素的分析，可以推测出过去的气候变化情况。
因此，海洋水体中的氢氧同位素研究对于了解地球气候演变以及预测未来气候变化具有重要意义。
二、湖泊水体氢氧同位素湖泊是地球上重要的淡水资源，湖泊水体中的氢氧同位素也具有一定的特征。
湖泊水体中的氢氧同位素主要受到降水的影响，其中降水中的氢氧同位素含量与地理位置、季节等因素密切相关。
湖泊水体中的氢氧同位素含量的变化可以反映降水的季节性变化。
例如，在干旱季节，湖泊水体中的氢氧同位素含量较高，而在雨季，含量则较低。
这是因为降水中的氢氧同位素含量随着降水量的变化而变化。
湖泊水体中的氢氧同位素也可以用于研究湖泊的水文循环过程。
通过对湖泊水体中的氢氧同位素的分析，可以了解湖泊的水源、水量变化以及水体的混合程度等信息。
这对于湖泊生态系统的研究和管理具有重要意义。
三、地下水体氢氧同位素地下水是地下岩石裂隙或含水层中的水分子，其中的氢氧同位素也具有一定的特征。
地下水体中的氢氧同位素主要受到降水的影响，同时还受到地质构造、地下水流动速度等因素的影响。
地下水体中的氢氧同位素含量的变化可以反映地下水的来源和补给方式。
例如，降水中的氢氧同位素含量较高的地区，地下水体中的氢氧同位素含量也较高。
而在干旱地区，地下水体中的氢氧同位素含量则较低。
地下水体中的氢氧同位素研究对于水资源的管理和利用具有重要意义。
04第四章(氢氧同位素)
1.氢氧同位素概述 2.天然水的氢氧同位素组成及分布特征 3.氢氧稳定同位素的应用
1概 述
1.1 氢、氧同位素的主要地球化学性质
氢和氧是自然界中的两种主要元素，它们 以单质和化合物的形式遍布全球。
冰雪的堆积与融化对海水同位素组成的影响
北极冰的δD值为-160 ‰，δ18O值为-22 ‰ ； 南极雪的δD 值为-440 ‰ ，δ18O为-55 ‰。
当极地有大量冰雪堆积时， 海洋水的同位素组成变重； 若全球冰雪融化，海洋水 的同位素组成变贫。 据计算海水的δ18O将降到 -1‰，δD降到-10‰。
降水线的斜率也是反映分馏程度的一个参数
1965年Craig和Gordon指出，云团的冷凝过程基本上属于平衡过程，没 有明显的动力分馏，分馏系数介于封闭的平衡蒸发和瑞利蒸发之间，因 此，全球降水线的斜率S＝8。
大量的研究证明，海水蒸发形成云团蒸气的过程实际上是一个动力过程， 蒸发速度受水－空气界面的扩散速度控制，而大气中的湿度、风速等因 素都会影响扩散速度。由于氢氧同位素分子有不同的扩散速度，所以得 到的斜率不等于8，而往往在5-6之间。由于受蒸发作用的影响而斜率小 于8。
2.4 地下水
1) 渗入水
不论古代还是现代，由大气降水补给的渗入水的同位素组成与其补给 源的大气降水的同位素组成相近，这是一种普遍的现象。在δD－ δ18O关系图上，数据点都落在世界降水线或地方降水线附近。
利用大气降水的高度效应，可以推测计算地下水补给区的高度和 位置。
穿过起伏较大的大陆边缘加拿大西部山脉降水的δ18O变化
-7.0
-8.0
稳定同位素原理及在矿床学上的应用
= 0 表明样品与标准样品同位素比值一致
千分分馏（1000lnα）和同位素分馏值Δ ：相对富集系数值— —指两物质间的同位素组成差别 1000lnα ≈ΔA-B=δA—δB
6
§1.2同位素分馏
从严格意义上讲，在周期表中所有元素 的不同种同位素由于其质量上存在差别， 在自然界的各种物理，化学和生物的反应 和过程中都会发生同位素分馏，这些反应 和过程包括：蒸发作用，扩散作用，吸附 作用，化学反应，生物化学反应等等。
40
原理：水/岩反应导致了热液矿床蚀变 围岩的同位素异常
水岩反应公式：
Wδ
i +Rδ i 水 岩石=
Wδ
f +Rδ f 水 岩石
41
42
§4.3影响成矿溶液重H、O 同位素组成的因素
（1） 成矿溶液的来源 （2）成矿溶液载迁移过程中，由于温 度降低和与通道周围的岩石发生同位 素交换； （3）加入成因不同的流体，会改变成 矿溶液的原始同位素特点； （4）成矿溶液的的化学成份发生变化。
1、根据研究对象和目的，选择有效的研究方法：
• 例：研究火成岩成因，最好选用H、O、Sr 、 Pb等，选择S、C效果就不佳，S、C同位素 研究成矿的物理、化学环境却很有效，H、 O研究成矿来源，热液蚀变，S、O地质测温， 效果较好。
19
2、根据研究对象、目的和研究 方法，采集有效的样品
例如，研究蚀变作用，抗交换能力差的长石， 黑云母能灵敏地反映蚀变的情况，抗交换能力的 矿物（石英、磁铁矿、白云母）往往能提供蚀变
lnα∝ 1/T
高温
低温
我们可以用分馏曲线或函数关系表示，例如，白云母 —H2O 的分馏方程： 103 lnα=2.38(106T-2 ）—3.89 只要测定一对同位素平衡矿物对的δ值，就可以利用：
东秦岭上宫金矿成矿流体与成矿物质来源新认识
C V 6 7 ? Z [ F C 6 2 ? 7 V 6 7 ? Z [ 5 / E5 ? 7 @ S 6 7 > ? 6 2N V 6 7 ? Z [ N ^ NN
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注! 本文为全国危机矿山接替资源找矿项目 * 小秦岭地区金矿床成矿规律总结研究 + " 编号 # # 资助的成果 % % $ W a % 8 $ % # % # d
收稿日期 ! 改回日期 ! 责任编辑 ! 郝梓国 ' 黄敏 % $ % # # = # # = $ !& $ % # $ = % < = % 8&
体上大致平行 矿体呈豆荚状 脉状 透镜状 矿石 类型主要有构造角 砾 岩 型 构造泥砾岩型和蚀变岩 型金 属 矿 物 以 黄 铁 矿 为 主 次 为 方 铅 矿 闪 锌 矿 黄铜矿 黝铜矿 磁黄铁矿等 非金属矿物主要为铁 白云石 石英和绢 云 母 次 为 绿 泥 石 萤石及少量重 浸染状构造 角砾状构造 矿区围岩蚀变强烈 蚀变类型主要有硅化 铁白 化 萤石化 方解石化及少量的重晶石化 自矿体向 晶石 方 解 石 矿 石 构 造 主 要 为 浸 染 状 构 造 细脉 =
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关键词 上宫金矿 & 成矿流体 & 成矿物质来源 & 同位素地球化学
矿床学6-热液概述
一、气水热液及其在内生矿床中的意义
1.气水热液的概念
定 “气水热液”是指在一定深度下形成的，具有一定 义 温度和压力的含多种挥发组分和成矿元素的气态 或液态水溶液（简称热液）。
a、主要成份：H2O（盐度一般为几%—几十%）；
成 分 c、主要金属元素：K、Na、Ca、Mg；
b、其他挥发组分：HCl、HF、H2S、CO2、B、（As）；
海水热液及其成矿模式
海水可以在海底岩石 中下渗几公里，甚至十几 公里，然后变成上昂热液， 在深部的环流过程中，可 以与所途径的岩石发生水 岩反应，变成含矿热卤水， 然后沿着海底断裂上升至 海底，形成海底喷发和海 底“烟囱”。 近代海水的δD和 δ18OH2O都近于0‰（或均 为1‰±5‰）含SO42-，盐 度3.5%。
有关矿种： a、主要金属矿产：Fe、Mn，Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Sb、 Hg，Au、Ag，Li、Be、Nb、Ta，U、Th
b、非金属矿产：云母、石棉、萤石、水晶、明矾石、叶腊 石、蛇纹岩，硫铁矿、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿等。
二、热液的成因（类型）
气水热液的来 源是这类矿床的一 个重要问题。由于 其来源十分复杂， 因此人们曾提出过 多种看法，争议较 大。这个问题，也 是人们目前大力研 究的一个课题。气 水热液的来源可分 为四种基本来源， 五种类型。
（斯米尔诺夫）
这种地下水热液在 循环流动过程中，不断 发生“水-岩反应”， 从围岩，矿源层，甚至 从已形成的矿床中溶解 萃取大量成矿物质以及 盐类，形成含矿热卤水 或含矿热液： 大气水热液及其成矿模式
（斯米尔诺夫）
水→热水→热卤水→含矿热液（含矿热卤水）
海水 海水也属于大 气降水一大类，但 海水中的化学组成 显然与地表的大气 降水不完全一样。 海水的含盐度约为 3.5%NaCl ， 海 水 沿 着海底的深大断裂 下渗到洋壳深处， 形成环流热液。
九江地震台地下水氢氧稳定同位素变化特征及意义
氢氧同位素(D 和18O )作为自然水体中的重要组成部分,尽管其所占比例很小,却能敏感地响应水文过程变化并记载水循环演化及地质过程演变等信息。
由于地下水中δD 与δ18O 组成变化能揭示地下水的起源和形成过程,氢氧同位素已被广泛应用于地下水-地表水补给来源、年龄和水循环过程的研究工作中。
近年来地震工作者利用地下水中环境同位素及常量元素地球化学特征开展了地震预测及中长期的地震危险性判断[1-3]、地下流体异常核实[4-5],地下水、河水和地表径流之间的水力联系[6-8]及地下水循环、来源、水岩作用程度等研究工作中[9-12],取得了一些关键性突破。
目前,地震台站地下水物理、化学观测是地球物理台网的重要组成部分,也是研究地震前兆机理的重要途径。
九江地震台2井,井口环境良好干扰小井水流量充沛,适合开展地下流体监测和相关实验研究。
而九江地震台地下水的补给来源、循环过程及水岩作用程度等基础性研究工作未曾开展。
故此,本文利用九江地震台大气降水、2井地下水及周边水库水、泉水等的氢氧同位素数据开展九江地震台地下水氢氧同位素特征及指示研究,对于深入认识九江地震台2井地下水补给来源及水循环过程提供科学参考。
1研究区概况江西省九江地震台创建于1972年,是中国地震局的专业综合地震监测台站。
台址位于赣北庐山西北侧山麓低丘地带(29.65°N ,116.01°E ,海拔110m ),气候类型属于亚热带季风兼有山地气候特征,降水充沛,年平均1300mm ,雨季为每年4~7月,雨热同期,年平均气温为16.7℃。
台址所在区域处于扬子地块(江南古陆)与大别山地块交接带的边缘地带,附近大量出露硅质灰岩及石灰岩;台站附近具有较大的构造活动性,岩浆活动较强,断裂构造十分发育和复杂且深受北东向郯庐断裂和北西向襄樊-广济断裂构造的影响。
九江地震台2井成井于2008年,为构造承压自流井,详细的井孔剖面特征如图1所示,该井深71m 套管11.9m ,地表至6.2m 为第四系联圩组亚粘土、砂砾收稿日期:2019-05-10基金项目:中国地震局地震科技星火课题(XH18024Y);江西省地震局新世纪优秀人才课题(JXDZ-YXRC171);江西省地震局科技创新团队专项(TD1802)作者简介:鲍志诚(1985-),男,江西九江人,硕士,工程师,主要从事地震地下流体监测、科研方面的工作。
同位素相关信息
氢、氧为分布最广的元素,氢、氧同位素研究涉及宇宙、月球、地球各层圈,包括岩石圈、水圈、气圈,特别是各种各样水的氢、氧同位素研究,它对多种成岩成矿作用过程及物质来源具有重要意义。
7.3.1水的氢、氧同位素组成一、大自然之中的氢氧同位素自然界氢有H,D和极微量的氚三种同位素,相对丰度为99.9844%和0.0156%。
氢同位素相对质量差最大,同位素分馏也最明显。
氧有16O,17O,18O三种同位素,其相对丰度为99.762%、0.038%,0.200%。
1.大气水大气水、或雨水,是指新近参加大气循环的雨、雪、河、湖、地下水等一类水的总称。
大气水的同位素组成变化幅度大,δD值从+50到-500‰,δ18O从+10到-55‰,总的讲大气水比海水贫D和18O。
大气水的同位素组成呈有规律的变化:从赤道到高纬度地区、从海洋到大陆内部、从低海拔到高海拔地区,重同位素的亏损依次递增,构成所谓的纬度效应,大陆效应和高度效应,以及季节效应,降水量效应等。
这是由于水在蒸发、凝聚过程中的同位素分馏293效应,蒸发时轻同位素优先汽化,凝聚时重同位素优先液化,随着蒸发、凝聚过程的不断进行,造成轻同位素在逐渐增加。
雨水线方程或Craig方程大气水同位素组成的另一特点是δD和δ18O之间有明显线性关系,有δD=8δ18O+10 (7.9)称为雨水线方程或Craig方程,如图7.1所示。
这个方程的实质是:在T=25℃时,亦即:δ18O水-δ18O汽=9.15 δD水-δD汽=71.4 将上两式相除,即可得Craig方程。
因此方程中的斜率反映了同位素平衡条件下水汽二相氢、氧同位素富集系数之比,而截距则反映了汽相中氢、氧同位素组成的绝对值差。
但如果只考虑海水蒸发和大气凝聚的平衡过程,则δ18O海水≈0,δD海水≈0,处于平衡水汽中的δ18O汽=-9.14,δD汽=-74,应该是δD水=8δ18O,没有截距,不完全符合Craig方程,可见式(7.9)是考虑了分馏的动力学特征。
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岩浆水氢氧同位素范围
岩浆是指地球内部高温高压条件下的熔融物质，产生于火山喷发、地壳板块的运动和
深部热液活动等地质过程中。
岩浆中含有大量的水和气体等组分，其中水和氢氧同位素的
研究可以为岩浆的成因和演化提供重要的证据。
本文将介绍岩浆水氢氧同位素的含义、测
定方法和研究进展。
水和氢氧同位素的含量、分布和比例可以为岩浆的起源、演化、成分和源区提供重要
的线索。
水是岩浆中最常见的组分，其含量比例通常在1-5%之间。
氢氧同位素是指水分子中氢原子和氧原子的同位素种类及其比例，而氢氧同位素组成则反映了水分子来自不同地
质体系中不同来源的历史。
氢氧同位素的比例是以标准氢和标准氧的同位素比为基础的，通常用δ符号表示。
δ值表现了岩浆水中氢氧同位素相对于标准氢氧同位素的分馏程度，其中δD表示水中重氢（氘）与轻氢（普通氢，也称氢）的比值相对标准氢的比值，δ18O表示水分子中18O占比相对于标准氧的占比。
岩浆水中氢氧同位素的不同比例，可以反映不同矿物组分和地质过
程的作用，如岩浆的来源、成分、演化阶段、地幔和地壳的贡献等。
测定岩浆水氢氧同位素的方法多种多样，常用的有同位素比较、同位素分馏、水素和
氧同位素分析两种方法。
同位素比较法是通过测定当前的水、矿物和岩石中氢氧同位素的
比值与先前已知的标准比值进行比较，以推断岩浆中氢氧同位素含量的变化规律；同位素
分馏法则是通过测定不同组分和岩石中氢氧同位素的比值来推断它们的成因和演化过程，
如大陆地壳的生长、地球内部和大气水循环等；水素和氧同位素分析法是通过质谱仪等现
代分析技术测定样品中氢、氧的同位素比例，来获得更准确和可靠的数据结果。
岩浆水氢氧同位素研究已经成为火山学和地球化学的重要方向之一，其在揭示岩浆成因、火山喷发风险评估、水循环和气候变化等方面都有应用价值。
岩浆水中氢氧同位素的
变化规律可以反映流体来源、混合和演化过程，从而揭示了地球内部动力学和大气水循环
的重要特征，如洋壳与大陆地壳的形成和演化、地幔和地壳的热流等；同时，在火山地区
的水循环研究和火山活动风险评估中也有广泛的应用，其可以为火山岩浆成因和喷发过程、火山甲烷排放与气候变化及火山灾害防治等方面提供科学依据。
总之，岩浆水氢氧同位素的研究对于揭示地球内部动力学、水循环和气候变化等方面
具有重要意义，同时也为火山学和地球化学等学科的发展提供了有力的技术支持和数据来源。
随着科学技术不断发展，岩浆水氢氧同位素的研究也将进一步深化和扩展。