礦床學(xué)成因研究成礦時(shí)代的確定（K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb等同位素定年）成礦流體的來(lái)源（流體包裹體、H-O同位素、C-O同位素、He-Ar同位素、B同位素等）成礦物質(zhì)的來(lái)源（微量和稀土元素地球化學(xué)、S同位素、Pb同位素、Sr-Nd同位素等、Si同位素、B同位素等）礦床學(xué)成因研究成礦時(shí)代的確定1一、H-O同位素如何獲得成礦流體的H-O同位素？H同位素：（1）通過(guò)測(cè)試石英等熱液礦物中流體包裹體中H2O的H同位素作為成礦流體的H同位素組成；

（2）通過(guò)測(cè)試含水蝕變礦物（如綠泥石等）的H同位素組成，再通過(guò)溫度相關(guān)的分餾計(jì)算得到成礦流體的H同位素組成。一、H-O同位素如何獲得成礦流體的H-O同位素？2（1）流體包裹體中H2O的H同位素測(cè)試：

熱爆破法

壓碎法（Simon，2000）（1）流體包裹體中H2O的H同位素測(cè)試：（Simon，2003問(wèn)題和注意事項(xiàng)：

送樣前應(yīng)配合詳細(xì)的流體包裹體的研究工作；

要認(rèn)真評(píng)估數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性；

目前國(guó)內(nèi)外都缺乏流體包裹體H同位素的標(biāo)準(zhǔn)樣品；問(wèn)題和注意事項(xiàng)：4（2）通過(guò)測(cè)試含水蝕變礦物（如綠泥石、白云母、電氣石、粘土礦物等）的H同位素組成，再通過(guò)溫度相關(guān)的分餾計(jì)算得到成礦流體的H同位素組成：

chlorite-H2O:-47~-13,T=100-250(Marumoetal.,1980)；-45~-35,T=300-500(Taylor,1974)；-28,T=500-700(Grahametal.,1987)；（2）通過(guò)測(cè)試含水蝕變礦物（如綠泥石、白云母、電氣石、粘土礦5成礦流體O同位素組成的獲得：（1）通過(guò)測(cè)試礦石礦物（如錫石等）或脈石礦物（如石英等）的O同位素組成，再通過(guò)同位素分餾公式計(jì)算得到成礦流體O同位素組成；

使用參數(shù)：

成礦溫度（流體包裹體、礦物溫度計(jì)）分餾公式（理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)測(cè)定、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)）成礦流體O同位素組成的獲得：6不同方法得到的同位素分餾公式不同方法得到的同位素分餾公式7（2）測(cè)試不含氧礦物中流體包裹體中H2O的O同位素組成(Nadenetal.,2003)（2）測(cè)試不含氧礦物中流體包裹體中H2O的O同位素組成(Na8(Nadenetal.,2003)(Nadenetal.,2003)9H-O同位素的應(yīng)用：示蹤成礦流體來(lái)源：巖漿水、大氣降水、海水、變質(zhì)水、有機(jī)水H-O同位素的應(yīng)用：10關(guān)注水-巖交換作用：

大氣降水、海水和巖漿水的同位素組成會(huì)在與巖石不斷交換的過(guò)程中發(fā)生變化，根據(jù)水-巖交換反應(yīng)的質(zhì)量守恒關(guān)系可以計(jì)算熱液同位素組成變化的軌跡。關(guān)注水-巖交換作用：11舉例：湖南芙蓉錫礦：

綠泥石化蝕變型礦體成礦流體的δ18O值為-3.4~+3.0‰，δD值為-30~-40‰；

（水巖反應(yīng)后的大氣降水)新鮮花崗巖δ18O值:+8.3~+10.5‰礦體周圍輕微蝕變的花崗巖：+6.0~+7.0‰完全綠泥石化的花崗巖：+5.4~+6.6‰（水巖反應(yīng)的結(jié)果）舉例：湖南芙蓉錫礦：綠泥石化蝕變型礦體成礦流體的δ1812穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件13二、C同位素C同位素測(cè)試：（1）測(cè)試熱液碳酸鹽礦物的C同位素組成；（2）不含碳熱液礦物（如石英、螢石等）中流體包裹體中CO2的C同位素組成；二、C同位素C同位素測(cè)試：14標(biāo)準(zhǔn)采用Carolina南部白堊紀(jì)皮狄組中的擬箭石，以PDB(PeeDeeBelemnite)表示1993:VPDB=ViennaPDB,(NBS-19CaCO3

d13C=+1.95‰)碳同位素組成表示為d13C：由PDB標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的δ18OPDB值可按下列公式換算成δ18OSMOW值：

δ18OSMOW＝1.03086δ18OPDB+30.86

標(biāo)準(zhǔn)采用Carolina南部白堊紀(jì)皮狄組中的擬箭石，以PDB15穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件16火成巖的碳同位素組成火成巖中存在氧化態(tài)和還原態(tài)兩種不同形式的碳：①氧化態(tài)碳，如礦物中結(jié)構(gòu)碳酸根離子、碳酸鹽和CO2包裹體，d13C值一般為-10~5‰；②還原態(tài)碳，如石墨、金剛石、碳質(zhì)薄膜和烴類有機(jī)物等，d13C值一般為-50~-10‰?；鸪蓭r的碳同位素組成火成巖中存在氧化態(tài)和還原態(tài)兩種不同形式17

火成碳酸巖的d13C值變化較小，平均為-5.1±1.4‰，但不同地區(qū)有變化:

金伯利巖中碳酸鹽的d

13C值平均為-4.7±2‰

金伯利巖中金剛石的d13C值變化較大，為-34~3‰，但大多數(shù)樣品集中在-3~-8‰之間，平均值為-5.8±1.8‰火成碳酸巖的d13C值變化較小，平均為-5.1±18金剛石d13C值變化大的原因可能包括：①地幔內(nèi)部碳同位素的高溫分餾②地殼物質(zhì)通過(guò)板塊俯沖再循環(huán)進(jìn)入地幔③地幔碳同位素組成原始不均一金剛石d13C值變化大的原因可能包括：19變質(zhì)巖的碳同位素組成碳酸鹽巖的變質(zhì)過(guò)程中，常發(fā)生脫碳反應(yīng)，釋放出CO2，在這一過(guò)程中，碳同位素發(fā)生分餾。由于從巖石中釋放出來(lái)的CO2優(yōu)先富集13C，造成變質(zhì)碳酸鹽巖貧13C，相對(duì)原巖來(lái)說(shuō)，d13C值降低變質(zhì)巖的碳同位素組成碳酸鹽巖的變質(zhì)過(guò)程中，常20大別山超高壓榴輝巖中氧化態(tài)碳(碳酸鹽)d13C值大多數(shù)分布范圍為-25.6~-15.1‰，少數(shù)為-4.3~-1.2‰還原態(tài)的碳d13C值為-27.9~-24.2‰榴輝巖中磷灰石的d13C值也較低，為-27.7~-20.8‰榴輝巖低的d13C值反映形成過(guò)程中有地殼表層有機(jī)碳混入大別山超高壓榴輝巖中氧化態(tài)碳(碳酸鹽)d121沉積碳酸鹽巖的碳同位素組成顯生代淡水相碳酸鹽巖具有低的d13C值，平均為-4.93±2.57‰，反映沉積過(guò)程中有機(jī)碳不斷進(jìn)入沉積盆地顯生代海相碳酸鹽巖的d13C值接近于0，平均為0.56±1.55‰

沉積碳酸鹽巖的碳同位素組成顯生代淡水相碳酸鹽巖具有低22沉積巖中有機(jī)碳陸相沉積物中有機(jī)碳的d13C值為-8~-38‰，多數(shù)低于-27‰，類似于陸生植物和水生植物的d13C值；海相沉積物中有機(jī)碳的d13C值為-10~-30‰，多數(shù)介于-20~-27‰，與海水中溶解有機(jī)質(zhì)(d13C=-20~-23‰)和溫帶海洋中浮游生物(d13C=-20~-21‰)的值一致

沉積巖中有機(jī)碳陸相沉積物中有機(jī)碳的d13C值23熱液礦床的碳同位素組成

(1)熱液中碳的來(lái)源巖漿源或深部來(lái)源，d13C＝-7‰±

沉積碳酸鹽來(lái)源，d13C＝-0‰±

地殼巖石中的有機(jī)碳來(lái)源，d13C＝-25‰±

這些源區(qū)中的氧化碳通過(guò)溶解反應(yīng):(CaCO3+2H+→H2CO3+Ca2+)和脫碳反應(yīng):(3白云石＋4石英→滑石＋3方解石＋3CO2)進(jìn)入熱液體系這些源區(qū)中的還原碳通過(guò)氧化反應(yīng)(C+O2→CO2)和水解反應(yīng)(2C+2H2O→CO2+CH4)進(jìn)入熱液體系

熱液礦床的碳同位素組成(1)熱液中碳的來(lái)源巖漿源或24熱液礦床的碳同位素組成

(2)熱液中碳同位素組成的變化熱液礦床中碳酸鹽礦物的d13C值受熱液的碳同位素組成及熱液的物理化學(xué)狀態(tài)(如fo2,pH,T和Eh等)制約天然熱液體系中的含碳組分主要是CO2和CH4，兩者間存在較大的同位素分餾

在中、高fo2條件下，熱液體系中的含碳組分主要以氧化碳形式出現(xiàn)，CH4可忽略，因而在這種條件下形成的碳酸鹽礦物的d13C值與總碳值相似

在低fo2(出現(xiàn)石墨和磁黃鐵礦為標(biāo)志)條件下，熱液中富12C的CH4的數(shù)量迅速增加，因而在這種條件下形成的碳酸鹽礦物的d13C值高于總碳值，可達(dá)20‰以上熱液礦床的碳同位素組成(2)熱液中碳同位素組成的變化熱液25穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件26熱液礦床的碳同位素組成

Ohmoto（1972）總結(jié)了熱液體系中礦物沉淀的化學(xué)環(huán)境與熱液礦物的硫和碳同位素組成的關(guān)系熱液礦床的碳同位素組成Ohmoto（1972）總結(jié)了熱液體27碳同位素地質(zhì)溫度計(jì)：方解石-石墨dl3C溫度計(jì)：變質(zhì)巖中t>600oCCO2-石墨溫度計(jì)：麻粒巖相（流體包裹體中C02）變質(zhì)溫度碳同位素地質(zhì)溫度計(jì)：方解石-石墨dl3C溫度計(jì)：變質(zhì)巖中28俄羅斯Sovetskoye石英脈型金礦（Tomilenkoetal.,2010)流體包裹體的Ｃ同位素組成:礦床應(yīng)用俄羅斯Sovetskoye石英脈型金礦（Tomilenko29穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件30穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件31三、S同位素S同位素的測(cè)試：

硫化物礦物：黃鐵礦（FeS2）、黃銅礦（CuFeS2）、閃鋅礦（ZnS）、輝鉬礦（MoS2）、方鉛礦（PbS）等；

硫酸鹽礦物：重晶石（BaSO4）、石膏（CaSO4

.2H2O）、天青石（SrSO4）等；三、S同位素S同位素的測(cè)試：32硫化物礦物： （1）氧化法：制成SO2氣體進(jìn)質(zhì)譜儀測(cè)試 （2）氟化法：制成SF6氣體樣品量：5~20mg，精度±0.1‰

硫酸鹽礦物：三酸還原+氧化硫化物礦物：33新的發(fā)展：微區(qū)硫同位素分析 激光蝕樣：SO2:150um，±0.3~0.6‰SF6:<150um,±0.2‰

離子探針：30um，0.6‰新的發(fā)展：34SIMS硫化物硫同位素微區(qū)分析（Peelveretal.,2003）SIMS硫化物硫同位素微區(qū)分析（Peelveretal35硫同位素礦床學(xué)應(yīng)用：（1）硫同位素成礦溫度計(jì)金屬—硫鍵越強(qiáng)的礦物越富集重硫同位素。因此平衡狀態(tài)下，硫酸鹽和硫化物的d34S組成具有如下特征：對(duì)于硫酸鹽礦物，d34S值:鉛礬（PbSO4）<重晶石（BaSO4）<天青石（SrSO4）<石膏（CaSO4

.2H2O）；對(duì)于硫化物礦物，d34S值:輝鉍礦（Bi2S3）<輝銻礦（Sb2S3）<輝銅礦（Cu2S）<方鉛礦（PbS）<斑銅礦（Cu5FeS4）<黃銅礦（CuFeS2）<閃鋅礦（ZnS）<黃鐵礦（FeS2）<輝鉬礦（MoS2）。硫同位素礦床學(xué)應(yīng)用：36穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件37（Seal,2006）（Seal,2006）38使用硫同位素地質(zhì)溫度計(jì)的前提條件：（1）兩種硫化物礦物是同時(shí)沉淀的；（2）硫同位素組成之間達(dá)到平衡；可以通過(guò)多種硫化物之間計(jì)算來(lái)相互驗(yàn)證；（3）單礦物分選要純凈；（4）盡量使用同位素分餾較大的礦物對(duì)。一般計(jì)算的溫度誤差：+/-10~40o使用硫同位素地質(zhì)溫度計(jì)的前提條件：39（2）示蹤成礦物質(zhì)硫的來(lái)源（2）示蹤成礦物質(zhì)硫的來(lái)源40成礦流體的硫同位素組成？熱液礦床中含硫礦物的硫同位素組成不但與成礦溶液的硫同位素組成及成礦溫度有關(guān)，而且與成礦溶液的pH和fo2有關(guān)，并受礦物形成時(shí)體系的開(kāi)放或封閉性質(zhì)所控制；在封閉體系條件下，含硫礦物的沉淀導(dǎo)致成礦溶液中溶解硫含量降低，發(fā)生儲(chǔ)庫(kù)同位素效應(yīng)。成礦流體的硫同位素組成？熱液礦床中含硫礦物的硫同位素組41在高溫（T>400℃）條件下，熱液體系中硫主要為H2S和SO2。熱液全硫(∑S)的d34S值可表示為：d34S∑s=d34SH2SXH2S+d34SSO2XSO2式中XH2S和XSO2分別是熱液中H2S和SO2相對(duì)于總硫的摩爾分?jǐn)?shù)。在高溫（T>400℃）條件下，熱液體系中硫主要為H2S和SO42在中低溫（T<350℃）條件下，熱液體系中硫以硫酸鹽和H2S為主，其同位素組成可表示為：在中低溫（T<350℃）條件下，熱液體系中硫以硫酸鹽和H2S43

在高fo2條件下形成的硫化物比熱液的d34S值要小很多。只有在低fo2和低pH條件下，硫化物的d34S值才與熱液的d34S值相近。在高fo2條件下形成的硫化物比熱液的d34S值要小很44穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件45巖漿硫

巖漿硫46海水硫海水硫酸鹽（d34S=+20‰）以不同方式還原形成硫化物過(guò)程中的硫同位素組成分布（據(jù)Ohmoto&Rye，1979）海水硫海水硫酸鹽（d34S=+20‰）以不同方式還原形成硫化47現(xiàn)代海底熱液成礦系統(tǒng)硫化物硫同位素組成現(xiàn)代海底熱液成礦系統(tǒng)硫化物硫同位素組成48δ34S:+2.2~+6.8‰(平均+4.3‰,n=19)δ34S:+7.2~+10.9‰(平均+8.7‰,n=10)δ34S:-7.7~-2.8‰(平均-5.3‰,n=9)ValuFaRidge的現(xiàn)代海底熱液硫化物的硫同位素組成(Herzigetal.,1998)δ34S:+2.2~+6.8‰δ34S:+7.2~+49對(duì)一些高氧逸度的巖漿熱液體系，SO2是主要的硫氧化物種，當(dāng)溫度冷卻到400oC以下時(shí)，SO2會(huì)發(fā)生岐化反應(yīng)，生成SO42-和H2S：岐化反應(yīng)發(fā)生時(shí)，會(huì)發(fā)生硫同位素分餾，HSO4-硫同位素增高，H2S硫同位素降低。4H2O+4SO2=H2S+3H++3HSO4-這一點(diǎn)對(duì)于一些斑巖型礦床的硫同位素?cái)?shù)據(jù)的理解很重要。對(duì)一些高氧逸度的巖漿熱液體系，SO2是主要的硫氧化物種50四、He-Ar同位素適合分析的礦物：黃鐵礦、黑鎢礦、毒砂、石英、螢石等；黃鐵礦中流體包裹體保存原始He-Ar同位素組成較好，石英有擴(kuò)散，但同位素比值保持不變（胡瑞忠等，1999）。四、He-Ar同位素適合分析的礦物：黃鐵礦、黑鎢礦、毒砂、石51成礦流體中三種可能的惰性氣體來(lái)源sources(Burnardetal.,1999)：大氣飽和水（海水、大氣降水等）:3He/4He=1.39*10-6=1Ra,40Ar/36Ar=295.5;

地幔脫氣:3He/4He=7~9Ra,SCLM=6~7Ra,40Ar/36Ar>40,000;

地殼放射成因He-Ar:3He/4He<0.01Ra;40Ar/36Ar>45,000可以有效區(qū)分成礦流體中是否有地幔組分的加入成礦流體中三種可能的惰性氣體來(lái)源sources(Burna52紅河-金沙江斷裂帶堿性巖相關(guān)的Cu-Au礦床（Huetal.,2004)應(yīng)用實(shí)例：紅河-金沙江斷裂帶堿性巖相關(guān)的Cu-Au礦床（Hueta53河北東坪金礦（Maoetal.,2003)應(yīng)用實(shí)例河北東坪金礦（Maoetal.,2003)應(yīng)用實(shí)例54廣西大廠錫礦層狀和塊狀礦體成礦流體（Zhaoetal.,2002)應(yīng)用實(shí)例：廣西大廠錫礦層狀和塊狀礦體成礦流體應(yīng)用實(shí)例：55應(yīng)用實(shí)例：葡萄牙Panasqueira石英脈型鎢-銅（銀）-錫的多金屬礦床:與花崗巖有關(guān)的熱液循環(huán)中幔源流體的重要性!（BurnardandPolya,2004)應(yīng)用實(shí)例：葡萄牙Panasqueira石英脈型鎢-銅（銀）-56江西相山鈾礦（Hu

etal.,2009)應(yīng)用實(shí)例：江西相山鈾礦（Huetal.,2009)應(yīng)用實(shí)例：57五、硼同位素測(cè)試樣品：電氣石、全巖測(cè)試方法：

負(fù)離子法，1‰~2‰;

正離子法，0.5‰；

離子探針，2‰五、硼同位素測(cè)試樣品：電氣石、全巖58穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件59（Jiangetal.,1998)（Jiangetal.,1998)60硼同位素較多的應(yīng)用于塊狀硫化物礦床的研究中；硼同位素組成的變化主要反映了源巖成分的控制，其次形成溫度、水/巖比值、海水混染和區(qū)域變質(zhì)作用等也有一定影響；硼同位素用于指示巖漿-熱液演化以及熱液蝕變過(guò)程硼同位素較多的應(yīng)用于塊狀硫化物礦床的研究中；61自然界中硼同位素組成:蒸發(fā)巖

蒸發(fā)沉積硼酸鹽硼同位素組成變化大:海相硼酸鹽d11B=+18~+32‰,平均值+25‰而非海相硼酸鹽d11B=-31~+10‰,平均值-4‰

自然界中硼同位素組成:蒸發(fā)巖蒸發(fā)沉積硼酸鹽硼同位素組成變化62塊狀硫化物礦床中電氣石總的d11B值變化范圍為-27~+18‰。塊狀硫化物礦床中電氣石d11B(‰)1.產(chǎn)于變質(zhì)碎屑沉積巖中礦床–15.4~-1.72.產(chǎn)于變質(zhì)火山巖中礦床–15.7~-1.53.與海相蒸發(fā)巖和碳酸鹽有關(guān)的礦床(只有這類礦床中的電氣石具有d11B>0的特征)–8.1~+18.34.與非海相蒸發(fā)巖有關(guān)的澳大利亞BrokenHill礦床–26.8~-17.0塊狀硫化物礦床中電氣石總的d11B值變化范圍為-27~63塊狀硫化物礦床電氣石的硼同位素組成以及源區(qū)控制塊狀硫化物礦床電氣石的硼同位素組成以及源區(qū)控制64產(chǎn)于紅柱石-白云母帶中的細(xì)粒自形晶電氣石（如BlackPrince礦):d11B=-21~-17‰產(chǎn)于夕線石和二輝石麻粒巖相帶中的粗晶斑狀電氣石（如Globe礦):d11B=-24~-20‰強(qiáng)烈退變質(zhì)帶中電氣石:d11B=-27~-20‰

這一變化規(guī)律與前進(jìn)變質(zhì)和退變質(zhì)作用過(guò)程中的B同位素分餾相吻合，重同位素(11B)優(yōu)先富集在流體相中，而固體相中則貧11B。計(jì)算表明，形成電氣石的原始熱液的T=200-300℃，d11B值為-8~-5‰，硼來(lái)源自礦體下盤巖石中的非海相蒸發(fā)硼酸鹽。BrokenHillPb-Zn-Ag礦產(chǎn)于紅柱石-白云母帶中的細(xì)粒自形晶電氣石（如BlackPr65對(duì)遼東地區(qū)后仙峪硼鎂石—遂安石型硼礦床開(kāi)展了詳細(xì)的硼同位素研究。

d11B值(‰)底盤花崗巖中電氣石+0.8圍巖中和硼礦體中電氣石+3.9~+4.5礦體中硼酸鹽礦物（硼鎂石，遂安石和硼鎂鐵礦）+9.6~+11.1因此，Jiangetal.(1997)認(rèn)為遼東硼礦的形成與巖漿活動(dòng)沒(méi)有成因關(guān)系，而是一產(chǎn)于裂谷環(huán)境中，在裂谷發(fā)育早期形成的(但受后期變質(zhì)的)古蒸發(fā)巖礦床。后仙峪硼鎂石—遂安石型硼礦床對(duì)遼東地區(qū)后仙峪硼鎂石—遂安石型硼礦床開(kāi)展了詳細(xì)的硼同位素研66花崗-巖漿熱液演化過(guò)程中硼同位素分餾（SmithandYardley,1996)花崗-巖漿熱液演化過(guò)程中硼同位素分餾67BOHOHOHOMineralsurfaceBOHOHOH+-OMineralsurfaceLost11B芙蓉錫礦床：花崗巖綠泥石化過(guò)程中硼同位素分餾BOHOHOHOMineralBOHOHOH+-OMiner68謝謝!謝謝!69礦床學(xué)成因研究成礦時(shí)代的確定（K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb等同位素定年）成礦流體的來(lái)源（流體包裹體、H-O同位素、C-O同位素、He-Ar同位素、B同位素等）成礦物質(zhì)的來(lái)源（微量和稀土元素地球化學(xué)、S同位素、Pb同位素、Sr-Nd同位素等、Si同位素、B同位素等）礦床學(xué)成因研究成礦時(shí)代的確定70一、H-O同位素如何獲得成礦流體的H-O同位素？H同位素：（1）通過(guò)測(cè)試石英等熱液礦物中流體包裹體中H2O的H同位素作為成礦流體的H同位素組成；

（2）通過(guò)測(cè)試含水蝕變礦物（如綠泥石等）的H同位素組成，再通過(guò)溫度相關(guān)的分餾計(jì)算得到成礦流體的H同位素組成。一、H-O同位素如何獲得成礦流體的H-O同位素？71（1）流體包裹體中H2O的H同位素測(cè)試：

熱爆破法

壓碎法（Simon，2000）（1）流體包裹體中H2O的H同位素測(cè)試：（Simon，20072問(wèn)題和注意事項(xiàng)：

送樣前應(yīng)配合詳細(xì)的流體包裹體的研究工作；

要認(rèn)真評(píng)估數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性；

目前國(guó)內(nèi)外都缺乏流體包裹體H同位素的標(biāo)準(zhǔn)樣品；問(wèn)題和注意事項(xiàng)：73（2）通過(guò)測(cè)試含水蝕變礦物（如綠泥石、白云母、電氣石、粘土礦物等）的H同位素組成，再通過(guò)溫度相關(guān)的分餾計(jì)算得到成礦流體的H同位素組成：

chlorite-H2O:-47~-13,T=100-250(Marumoetal.,1980)；-45~-35,T=300-500(Taylor,1974)；-28,T=500-700(Grahametal.,1987)；（2）通過(guò)測(cè)試含水蝕變礦物（如綠泥石、白云母、電氣石、粘土礦74成礦流體O同位素組成的獲得：（1）通過(guò)測(cè)試礦石礦物（如錫石等）或脈石礦物（如石英等）的O同位素組成，再通過(guò)同位素分餾公式計(jì)算得到成礦流體O同位素組成；

使用參數(shù)：

成礦溫度（流體包裹體、礦物溫度計(jì)）分餾公式（理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)測(cè)定、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)）成礦流體O同位素組成的獲得：75不同方法得到的同位素分餾公式不同方法得到的同位素分餾公式76（2）測(cè)試不含氧礦物中流體包裹體中H2O的O同位素組成(Nadenetal.,2003)（2）測(cè)試不含氧礦物中流體包裹體中H2O的O同位素組成(Na77(Nadenetal.,2003)(Nadenetal.,2003)78H-O同位素的應(yīng)用：示蹤成礦流體來(lái)源：巖漿水、大氣降水、海水、變質(zhì)水、有機(jī)水H-O同位素的應(yīng)用：79關(guān)注水-巖交換作用：

大氣降水、海水和巖漿水的同位素組成會(huì)在與巖石不斷交換的過(guò)程中發(fā)生變化，根據(jù)水-巖交換反應(yīng)的質(zhì)量守恒關(guān)系可以計(jì)算熱液同位素組成變化的軌跡。關(guān)注水-巖交換作用：80舉例：湖南芙蓉錫礦：

綠泥石化蝕變型礦體成礦流體的δ18O值為-3.4~+3.0‰，δD值為-30~-40‰；

（水巖反應(yīng)后的大氣降水)新鮮花崗巖δ18O值:+8.3~+10.5‰礦體周圍輕微蝕變的花崗巖：+6.0~+7.0‰完全綠泥石化的花崗巖：+5.4~+6.6‰（水巖反應(yīng)的結(jié)果）舉例：湖南芙蓉錫礦：綠泥石化蝕變型礦體成礦流體的δ1881穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件82二、C同位素C同位素測(cè)試：（1）測(cè)試熱液碳酸鹽礦物的C同位素組成；（2）不含碳熱液礦物（如石英、螢石等）中流體包裹體中CO2的C同位素組成；二、C同位素C同位素測(cè)試：83標(biāo)準(zhǔn)采用Carolina南部白堊紀(jì)皮狄組中的擬箭石，以PDB(PeeDeeBelemnite)表示1993:VPDB=ViennaPDB,(NBS-19CaCO3

d13C=+1.95‰)碳同位素組成表示為d13C：由PDB標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的δ18OPDB值可按下列公式換算成δ18OSMOW值：

δ18OSMOW＝1.03086δ18OPDB+30.86

標(biāo)準(zhǔn)采用Carolina南部白堊紀(jì)皮狄組中的擬箭石，以PDB84穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件85火成巖的碳同位素組成火成巖中存在氧化態(tài)和還原態(tài)兩種不同形式的碳：①氧化態(tài)碳，如礦物中結(jié)構(gòu)碳酸根離子、碳酸鹽和CO2包裹體，d13C值一般為-10~5‰；②還原態(tài)碳，如石墨、金剛石、碳質(zhì)薄膜和烴類有機(jī)物等，d13C值一般為-50~-10‰?；鸪蓭r的碳同位素組成火成巖中存在氧化態(tài)和還原態(tài)兩種不同形式86

火成碳酸巖的d13C值變化較小，平均為-5.1±1.4‰，但不同地區(qū)有變化:

金伯利巖中碳酸鹽的d

13C值平均為-4.7±2‰

金伯利巖中金剛石的d13C值變化較大，為-34~3‰，但大多數(shù)樣品集中在-3~-8‰之間，平均值為-5.8±1.8‰火成碳酸巖的d13C值變化較小，平均為-5.1±87金剛石d13C值變化大的原因可能包括：①地幔內(nèi)部碳同位素的高溫分餾②地殼物質(zhì)通過(guò)板塊俯沖再循環(huán)進(jìn)入地幔③地幔碳同位素組成原始不均一金剛石d13C值變化大的原因可能包括：88變質(zhì)巖的碳同位素組成碳酸鹽巖的變質(zhì)過(guò)程中，常發(fā)生脫碳反應(yīng)，釋放出CO2，在這一過(guò)程中，碳同位素發(fā)生分餾。由于從巖石中釋放出來(lái)的CO2優(yōu)先富集13C，造成變質(zhì)碳酸鹽巖貧13C，相對(duì)原巖來(lái)說(shuō)，d13C值降低變質(zhì)巖的碳同位素組成碳酸鹽巖的變質(zhì)過(guò)程中，常89大別山超高壓榴輝巖中氧化態(tài)碳(碳酸鹽)d13C值大多數(shù)分布范圍為-25.6~-15.1‰，少數(shù)為-4.3~-1.2‰還原態(tài)的碳d13C值為-27.9~-24.2‰榴輝巖中磷灰石的d13C值也較低，為-27.7~-20.8‰榴輝巖低的d13C值反映形成過(guò)程中有地殼表層有機(jī)碳混入大別山超高壓榴輝巖中氧化態(tài)碳(碳酸鹽)d190沉積碳酸鹽巖的碳同位素組成顯生代淡水相碳酸鹽巖具有低的d13C值，平均為-4.93±2.57‰，反映沉積過(guò)程中有機(jī)碳不斷進(jìn)入沉積盆地顯生代海相碳酸鹽巖的d13C值接近于0，平均為0.56±1.55‰

沉積碳酸鹽巖的碳同位素組成顯生代淡水相碳酸鹽巖具有低91沉積巖中有機(jī)碳陸相沉積物中有機(jī)碳的d13C值為-8~-38‰，多數(shù)低于-27‰，類似于陸生植物和水生植物的d13C值；海相沉積物中有機(jī)碳的d13C值為-10~-30‰，多數(shù)介于-20~-27‰，與海水中溶解有機(jī)質(zhì)(d13C=-20~-23‰)和溫帶海洋中浮游生物(d13C=-20~-21‰)的值一致

沉積巖中有機(jī)碳陸相沉積物中有機(jī)碳的d13C值92熱液礦床的碳同位素組成

(1)熱液中碳的來(lái)源巖漿源或深部來(lái)源，d13C＝-7‰±

沉積碳酸鹽來(lái)源，d13C＝-0‰±

地殼巖石中的有機(jī)碳來(lái)源，d13C＝-25‰±

這些源區(qū)中的氧化碳通過(guò)溶解反應(yīng):(CaCO3+2H+→H2CO3+Ca2+)和脫碳反應(yīng):(3白云石＋4石英→滑石＋3方解石＋3CO2)進(jìn)入熱液體系這些源區(qū)中的還原碳通過(guò)氧化反應(yīng)(C+O2→CO2)和水解反應(yīng)(2C+2H2O→CO2+CH4)進(jìn)入熱液體系

熱液礦床的碳同位素組成(1)熱液中碳的來(lái)源巖漿源或93熱液礦床的碳同位素組成

(2)熱液中碳同位素組成的變化熱液礦床中碳酸鹽礦物的d13C值受熱液的碳同位素組成及熱液的物理化學(xué)狀態(tài)(如fo2,pH,T和Eh等)制約天然熱液體系中的含碳組分主要是CO2和CH4，兩者間存在較大的同位素分餾

在中、高fo2條件下，熱液體系中的含碳組分主要以氧化碳形式出現(xiàn)，CH4可忽略，因而在這種條件下形成的碳酸鹽礦物的d13C值與總碳值相似

在低fo2(出現(xiàn)石墨和磁黃鐵礦為標(biāo)志)條件下，熱液中富12C的CH4的數(shù)量迅速增加，因而在這種條件下形成的碳酸鹽礦物的d13C值高于總碳值，可達(dá)20‰以上熱液礦床的碳同位素組成(2)熱液中碳同位素組成的變化熱液94穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件95熱液礦床的碳同位素組成

Ohmoto（1972）總結(jié)了熱液體系中礦物沉淀的化學(xué)環(huán)境與熱液礦物的硫和碳同位素組成的關(guān)系熱液礦床的碳同位素組成Ohmoto（1972）總結(jié)了熱液體96碳同位素地質(zhì)溫度計(jì)：方解石-石墨dl3C溫度計(jì)：變質(zhì)巖中t>600oCCO2-石墨溫度計(jì)：麻粒巖相（流體包裹體中C02）變質(zhì)溫度碳同位素地質(zhì)溫度計(jì)：方解石-石墨dl3C溫度計(jì)：變質(zhì)巖中97俄羅斯Sovetskoye石英脈型金礦（Tomilenkoetal.,2010)流體包裹體的Ｃ同位素組成:礦床應(yīng)用俄羅斯Sovetskoye石英脈型金礦（Tomilenko98穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件99穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件100三、S同位素S同位素的測(cè)試：

硫化物礦物：黃鐵礦（FeS2）、黃銅礦（CuFeS2）、閃鋅礦（ZnS）、輝鉬礦（MoS2）、方鉛礦（PbS）等；

硫酸鹽礦物：重晶石（BaSO4）、石膏（CaSO4

.2H2O）、天青石（SrSO4）等；三、S同位素S同位素的測(cè)試：101硫化物礦物： （1）氧化法：制成SO2氣體進(jìn)質(zhì)譜儀測(cè)試 （2）氟化法：制成SF6氣體樣品量：5~20mg，精度±0.1‰

硫酸鹽礦物：三酸還原+氧化硫化物礦物：102新的發(fā)展：微區(qū)硫同位素分析 激光蝕樣：SO2:150um，±0.3~0.6‰SF6:<150um,±0.2‰

離子探針：30um，0.6‰新的發(fā)展：103SIMS硫化物硫同位素微區(qū)分析（Peelveretal.,2003）SIMS硫化物硫同位素微區(qū)分析（Peelveretal104硫同位素礦床學(xué)應(yīng)用：（1）硫同位素成礦溫度計(jì)金屬—硫鍵越強(qiáng)的礦物越富集重硫同位素。因此平衡狀態(tài)下，硫酸鹽和硫化物的d34S組成具有如下特征：對(duì)于硫酸鹽礦物，d34S值:鉛礬（PbSO4）<重晶石（BaSO4）<天青石（SrSO4）<石膏（CaSO4

.2H2O）；對(duì)于硫化物礦物，d34S值:輝鉍礦（Bi2S3）<輝銻礦（Sb2S3）<輝銅礦（Cu2S）<方鉛礦（PbS）<斑銅礦（Cu5FeS4）<黃銅礦（CuFeS2）<閃鋅礦（ZnS）<黃鐵礦（FeS2）<輝鉬礦（MoS2）。硫同位素礦床學(xué)應(yīng)用：105穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件106（Seal,2006）（Seal,2006）107使用硫同位素地質(zhì)溫度計(jì)的前提條件：（1）兩種硫化物礦物是同時(shí)沉淀的；（2）硫同位素組成之間達(dá)到平衡；可以通過(guò)多種硫化物之間計(jì)算來(lái)相互驗(yàn)證；（3）單礦物分選要純凈；（4）盡量使用同位素分餾較大的礦物對(duì)。一般計(jì)算的溫度誤差：+/-10~40o使用硫同位素地質(zhì)溫度計(jì)的前提條件：108（2）示蹤成礦物質(zhì)硫的來(lái)源（2）示蹤成礦物質(zhì)硫的來(lái)源109成礦流體的硫同位素組成？熱液礦床中含硫礦物的硫同位素組成不但與成礦溶液的硫同位素組成及成礦溫度有關(guān)，而且與成礦溶液的pH和fo2有關(guān)，并受礦物形成時(shí)體系的開(kāi)放或封閉性質(zhì)所控制；在封閉體系條件下，含硫礦物的沉淀導(dǎo)致成礦溶液中溶解硫含量降低，發(fā)生儲(chǔ)庫(kù)同位素效應(yīng)。成礦流體的硫同位素組成？熱液礦床中含硫礦物的硫同位素組110在高溫（T>400℃）條件下，熱液體系中硫主要為H2S和SO2。熱液全硫(∑S)的d34S值可表示為：d34S∑s=d34SH2SXH2S+d34SSO2XSO2式中XH2S和XSO2分別是熱液中H2S和SO2相對(duì)于總硫的摩爾分?jǐn)?shù)。在高溫（T>400℃）條件下，熱液體系中硫主要為H2S和SO111在中低溫（T<350℃）條件下，熱液體系中硫以硫酸鹽和H2S為主，其同位素組成可表示為：在中低溫（T<350℃）條件下，熱液體系中硫以硫酸鹽和H2S112

在高fo2條件下形成的硫化物比熱液的d34S值要小很多。只有在低fo2和低pH條件下，硫化物的d34S值才與熱液的d34S值相近。在高fo2條件下形成的硫化物比熱液的d34S值要小很113穩(wěn)定同位素在礦床學(xué)上的應(yīng)用課件114巖漿硫

巖漿硫115海水硫海水硫酸鹽（d34S=+20‰）以不同方式還原形成硫化物過(guò)程中的硫同位素組成分布（據(jù)Ohmoto&Rye，1979）海水硫海水硫酸鹽（d34S=+20‰）以不同方式還原形成硫化116現(xiàn)代海底熱液成礦系統(tǒng)硫化物硫同位素組成現(xiàn)代海底熱液成礦系統(tǒng)硫化物硫同位素組成117δ34S:+2.2~+6.8‰(平均+4.3‰,n=19)δ34S:+7.2~+10.9‰(平均+8.7‰,n=10)δ34S:-7.7~-2.8‰(平均-5.3‰,n=9)ValuFaRidge的現(xiàn)代海底熱液硫化物的硫同位素組成(Herzigetal.,1998)δ34S:+2.2~+6.8‰δ34S:+7.2~+118對(duì)一些高氧逸度的巖漿熱液體系，SO2是主要的硫氧化物種，當(dāng)溫度冷卻到400oC以下時(shí)，SO2會(huì)發(fā)生岐化反應(yīng)，生成SO42-和H2S：岐化反應(yīng)發(fā)生時(shí)，會(huì)發(fā)生硫同位素分餾，HSO4-硫同位素增高，H2S硫同位素降低。4H2O+4SO2=H2S+3H++3HSO4-這一點(diǎn)對(duì)于一些斑巖型礦床的硫同位素?cái)?shù)據(jù)的理解很重要。對(duì)一些高氧逸度的巖漿熱液體系，SO2是主要的硫氧化物種119四、He-Ar同位素適合分析的礦物：黃鐵礦、黑鎢礦、毒砂、石英、螢石等；黃鐵礦中流體包裹體保存原始He-Ar同位素組成較好，石英有擴(kuò)散，但同位素比值保持不變（胡瑞忠等，1999）。四、He-Ar同位素適合分析的礦物：黃鐵礦、黑鎢礦、毒砂、石120成礦流體中三種可能的惰性氣體來(lái)源sources(Burnardetal.,1999)：大氣飽和水（海水、大氣降水等）:3He/4He=1.39*10-6=1Ra,40Ar/36Ar=295.5;

地幔脫氣:3He/4He=7~9Ra,SCLM=6~7Ra,40Ar/36Ar>40,000;

地殼放射成因He-Ar:3He/4He<0.01Ra;40Ar/36Ar>45,000可以有效區(qū)分成礦流體中是否有地幔組分的加入成礦流體中三種可能的惰性氣體來(lái)源sources(Burna121紅河-金沙江斷裂帶堿性巖相關(guān)的Cu-Au礦床（Huetal.,2004)應(yīng)用實(shí)例：紅河-金沙江斷裂帶堿性巖相關(guān)的Cu-Au礦床（Hueta122河北東坪金礦（Maoetal.,2003)應(yīng)用實(shí)例河北東坪金礦（Maoetal.,2003)應(yīng)用實(shí)例123廣西大廠錫礦層狀和塊狀礦體成礦流體（Zhaoetal.,2002)應(yīng)