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重晶石离子探针S-O同位素微区分析标准物质研制、分析方法研发及其在矿床中的应用研究

批准号:
42073001
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
李斌
依托单位:
学科分类:
同位素地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李斌

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
重晶石成因多样,是各类岩石与热液矿床中最常见且高度稳定的矿物之一。重晶石的S-O同位素组成研究在示踪物源、反演物理化学与生物地质过程、探讨矿床成因等方面具有重要意义。离子探针可实现高精度、高分辨率的微区原位同位素组成分析,但由于仪器质量分馏和基体效应的存在,研发高质量的重晶石标准物质是开展各种地质应用的前提。目前,国际上尚未报道有适用于离子探针S-O同位素分析的重晶石标准物质。本项目已从全球11个地区收集到重晶石矿物晶体,拟通过主微量元素组成、结构和离子探针S-O同位素均一性分析,气体质谱法定值,研发2-3个元素同位素组成均匀的标准物质,建立基于成分变化的基体效应校正方法。研究光轴效应及其校正方法,建立和完善离子探针重晶石微区S-O同位素分析流程。精选典型矿床中的黄铁矿-重晶石矿物对,开展同位素地质温度计精度验证研究,为重晶石在矿床成因研究中的应用奠定基础。
英文摘要
Formed in variety of settings, barite (BaSO4) is a highly stable and widely-distributed mineral found in magmatic, metamorphic, and sedimentary rocks (of all ages), as well as in hydrothermal deposits. Sulfur and oxygen isotope ratios in barites have been shown to be useful for identifying the origin of the solutions, tracing the physicochemical and biochemical processes affecting nucleation and crystal growth, and decoding the genesis of mineral deposits. With modern Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) instrumentation, rapid in situ determination of 34S/32S and 18O/16O isotope ratios is feasible, with a measurement repeatability in high accuracy and sufficient mass resolution. Yet, SIMS analyses are hampered by an important instrumental mass fractionation (IMF) and the matrix effect of mineral composition. Well-calibrated barite reference materials for normalisation and quality control purposes were used to measure and calibrate the sulfur and oxygen isotope compositions prior to evaluate the extend of such determination for geological applications. Until now, it is still lacking of suitable reference materials for barite are accessible in larger quantities for matrix-matched SIMS S-O isotope analyzing. In this project, we plan to investigate the suitability of big barite crystals from eleven different regions around the world as homogeneous reference materials for matrix-matched S-O isotope geochemistry. First of all, we characterise these materials by means of major and trace element geochemistry, as well as their S-O isotope compositions, in order to show that these barite crystals has not been affected by heterogeneous growth and later-stage fluid-mediated processes. We assess the extent of matrix-induced bias that cased by composition changes. After that, homogeneous crystals will be selected and their sulfur and oxygen isotope ratios are measured with isotope ratio mass spectrometry systems from at least three different labs for per isotope system as high precision and accurate calibration measurements. Furthermore, crystal orientation effects on instrumental bias will be further detected in optimized barite crystals, and corresponding analysis process can be established for SIMS. Measurements of δ34S in grains of barite and pyrite in ores from some special mineral deposits could be conducted to evaluate the suitability of this analytical technique for in situ sulfur isotope thermometry accuracy in appropriate samples, and further to provide a means by which to tackle the genesis of mineral deposit in various geological setting.
重晶石(BaSO4)是一种高度稳定且分布广泛的矿物,能很好的保存其形成时的各种有效信息。重晶石的高稳定性和成因多样性使其成为示踪各种地质作用的优秀载体,其S–O同位素组成可指示形成的一系列物理、化学和生物过程,广泛应用于海洋与陆地系统演化研究。. 离子探针(SIMS)可在微米尺度原位分析矿物的S–O同位素组成,实现高精度、高效率微区分析。拓展SIMS分析技术方法和应用研究的前提是研发具普适性的分析标样。国际上尚无公认适用于重晶石S-O同位素SIMS分析的标准物质。. 重晶石晶体成核与生长过程的S–O同位素组成可记录生命的最早痕迹,反映生物地球化学循环历史以及海洋和大气化学环境变化,指示古生产力与热液成矿活动路径。通过研制重晶石标样实现与SIMS微区分析技术结合,建立微观尺度重晶石成分多样性与陆壳尺度各种地质过程以及物理化学条件变化多样性的桥梁,为开展地质应用研究奠定基础。项目开展重晶石SIMS原位S–O同位素标准物质的研发,除了在国际上首次建立标准化的SIMS重晶石S–O同位素分析流程,还将首次实现对硫酸盐矿物光轴效应的研究;标准物质研发成功后,开展重晶石-黄铁矿矿物对S同位素地质温度计精度验证研究,探索其在矿床学研究领域的示范应用。. 项目负责人已在德国地学中心(GFZ)积累了2年的SIMS分析操作经验,项目依托GFZ-SIMS实验室完成标样研发和测试分析工作;负责人长期对斑岩成矿体系和浅成低温热液成矿体系的硫酸盐矿物(硬石膏、石膏和重晶石)开展研究,积累了丰富的研究经验;目前以第一(通讯)作者身份发表SCI论文15篇,具有扎实的研究基础。. 重晶石SIMS原位S–O同位素标准物质的开发填补了硫酸盐矿物SIMS原位分析技术的国际空白,在促进矿床地球化学领域研究发展的同时,将为海洋科学和大气科学等相关领域的发展提供强有力支撑。
湘东北虎形山钨矿床流体成矿过程与富集机制研究
  • 批准号:
    42372105
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李斌
  • 依托单位:
利用铂族元素判定斑岩体系的硫饱和度与铜金成矿潜力
  • 批准号:
    2018JJ3640
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    李斌
  • 依托单位:
福建紫金山斑岩体系成矿过程与铜金成矿潜力:铂族元素和矿物原位硫、氧、铁同位素示踪
  • 批准号:
    41873043
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    李斌
  • 依托单位:
福建紫金山低硫化型银多金属矿成矿机制研究
  • 批准号:
    41702073
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李斌
  • 依托单位:
国内基金
海外基金