硫同位素4讲解

第四节 硫同位素
一、硫同位素的分布
1 现代沉积物：
– 静海环境的H2S比共生的硫酸盐富集32S达 50—60‰，如黑海中溶解的硫酸盐 34S=+19.2‰，而其中溶解的硫化氢的 34S= -31.9‰。
– 现代沉积的海相沉积物伴生的硫化矿物比 海洋硫酸盐富集32S。
– 湖相沉积物中的硫化物，由于细菌的还原 作用而比硫酸盐富集32S。
热液中结晶出来时，相关样品在 10001nαx-y对δ34Sx与δ34Sy的关系图上应 构成一直线(实际上是近似直线关系)， 该直线在δ34S轴上的截距即为沉淀出这 些矿物的成矿溶液的总硫同位素组成。
图7-14
五、关于硫同位素组成均一化
• 目前的研究表明，接近于陨石硫值的 硫除地幔硫外，还包括均一化硫。所谓 均一化硫是指地壳硫在变质作用和花岗 岩化或重熔过程中同位素组成发生了再 分配，均一化硫的δ34S值总的受区域含 硫背景的控制。
• 因此不能简单地用某一种硫化物的硫同位素 组成来代表热液的总硫同位素组成，并以此 对矿床的硫源进行推测。
• 在矿床研究中，不仅要对各种含硫矿物 都取样作硫同位素分析，确定各种矿物 在矿床中的相对含量和分布特征，而且 还要根据对矿床所作的地质与地球化学 研究，大致确定矿物沉淀时的物理-化学 条件，在此基础上所获得的反映沉淀出 这些含硫矿物的成矿溶液的总硫同位素 特征，才有代表性。
• 酒井根据矿物中化学键的强度预测，在 达到平衡条件下，34S在矿物中富集趋势 由强到弱的顺序是：黄铁矿—闪锌矿— 黄铜矿—方铅矿，后来被共生矿物分析 的数据所证实。
• 大量的实验研究表明，共生矿物对的 δ34S值之差与以T-2表示的平衡温度成线 性相关，即：
1式0中00Alnα在x-y一=δ定34S的x—温δ度34S区y=间A内×为10一6×常T数-2 (表9)。在实际进行硫同位素地质测温时，
磁黄铁矿和黄铁矿的硫同位素组成，推
测相应条件下成矿溶液的总硫同位素组 成。
• 3、Pinckney和Rafter法 这一方法是由D. M. Pinckney和T. A. Rafter(1972)提出的，其基本原理是，在 一定的温度条件下从成矿溶液中同时沉
淀析出的矿物之间以及它们与剩余成矿 溶液之间处于同位素作是成 矿溶液温度和总硫同位素组成的函数。 由式
• 1000lnαx-y=A·106/T2 • 可知，当温度无限高时，
δ34Sx≈δ34Sy≈δ34SΣS。因此在高温条件下， 热液中各种含硫化合物的δ34S值近于相 等于热液的δ34SΣS值。
• 如果有两个以上的矿物对是从化学和同 位素组成都很均一的，但温度是变化的
2、矿物共生组合比较法
• 根据矿物沉淀时的化学环境来估计成矿 溶液的总硫同位素组成。如表6-10所示， 在高氧逸度条件下 (以出现重晶石或重 晶石-赤铁矿-黄铁矿组合为标志)，重晶 石的δ34S值大致相当于或略大于成矿溶 液δ34的S值δ3显4S著ΣS值低，于而成硫矿化溶物液(的如δ黄34S铁ΣC矿值)，的
• 在低氧逸度情况下 (以出现石墨和磁黄 铁矿为标志)，磁黄铁矿的δ34S值大致相 当于成矿溶液的δ34SΣS值。
• 在上述两种情况之间，亦即相当于表610的黄铁矿、磁黄铁矿、方解石组合和
黄铁矿、磁黄铁矿、方解石、石墨组合， 黄铁矿的平均δ34S值大致相当于成矿溶 液的δ34S值。因此可分别根据重晶石、
• 石膏—海水之间没有明显的硫同位素分 馏，34Sgyp-water=1.650.12‰，因此可 以用石膏的34S代表当时海水硫酸盐的 硫同位素组成。
5 矿床：
• 与沉积的硫酸盐有关的硫34S在+20‰ ， • 与细菌还原硫酸盐有关的34S常为负值， • 与地幔火成岩有关的硫在0左右。
二、硫同位素地质温度计
成矿溶液的总硫同位素组成可以通过
以下几种方法获得。
1、物理-化学平衡分析法
• 根据成矿作用的物理-化学条件及lgfO2pH-δ34Si图来确定成矿溶液的δ34SΣS。
• Y. Kajiwara和H. R. Krouse(1971)，H. Ohmoto(1972)，支霞臣和程伟基(1982， 1983)等对如何采用物理-化学平衡分忻 法确定成矿溶液的δ34SΣS值作了详细的叙 述;(略）
只要知道了两共生矿物的硫同位素组成。 在表9中查得A值后可直接根据计温式进 行计算，或依据图7-7查得矿物的形成温 度。
部分硫同位素地质温度计
四、 热液系统中总硫同位素组 成的确定
• 成矿热液的物理-化学参数变化，常常使所 沉淀的硫化物的同位素组成不等于热液的总 硫同位素组成;
• 共生硫化物间同位素分馏的影响，使在相同 的物理-化学条件下形成的硫化物具有不同的 同位素组成(图7)。
2 石油：
• 石油中硫同位素组成与硫的来源和分 馏作用有关，（某些）石油的硫来自于 海水中的硫酸盐；
• 厌氧细菌对硫酸盐的还原起了重要作 用，使有机硫富集32S。
• 石油硫同位素组成的特点：
– ）同一油层的34S相同； – ）同一盆地内同一储集岩中各油层的34S相
似；
– ）不同时代的油层34S有很大变化； – ）H2S气体与共存的石油的34S类似，说明
石油的熟化过程中H2S气体的分离不产生同 位素的分馏。
3 煤：
• 34S=-30—+24‰， • 煤中总硫含量<1%, 有机硫的34S=
4.6— +7.3‰（非海相） • 煤中总硫含量>1%, 有机硫的34S=
+2.9— +24.4‰ (有海相硫酸盐硫的掺合)
4 海相硫酸盐:
• 现代海水中溶解的硫酸盐34S稳定在 +20‰左右，但在地质历史上有很大的 变化（见图），寒武纪和奥陶纪时34S 达+30‰左右，二叠纪时最低达+10‰左 右，随后又振荡增高到现在+20‰左右。
• 从图13可以看出，某些类型相似的矿床 如层状Mogul矿床和Pine Point矿床，硫 化物的δ34S值区别很明显，
• 而某些类型很不相同的矿床如Darwin交 代型矿石和Kuroko层状矿石，硫化物的 δ34S值虽很相似，但它们的总硫同位素 组成却明显不同。
• 因此在实际工作中，不能简单地将少数 硫化物的平均δ34S值作为矿床的总硫同 位素组成，并以此作出有关的推论。