典型盐类矿物结晶水氢氧同位素分馏效应及成矿指示作用

课题从盐类矿物结晶水H、O同位素分析测试技术、分馏机理及实际地质应用三方面开展了深入研究，旨在揭示其分馏机制，为结晶水应用研究提供理论依据。. 反复条件对比实验表明，当前流行的基于Flash-Ea-Ms联用技术在线连续流固体进样方式对测定熔融温度高于1380℃矿物水会取得较好的结果，对于高温下难以分解产生干扰气体或不与水发生反应的石盐单矿物等流体包裹体水也是可行的，但由于高温下无法消除复杂的化学反应释放杂质气体或分馏等效应，这种固体进样方法不能直接测定盐类矿物结晶水H、O同位素组成。结合双路系统离线提取结晶水与在线连续流技术可方便、准确测定结晶水同位素组成。其中光卤石脱水温度为280℃，脱水时间由20~25分钟延长为30分钟即可实现的完全脱水。石膏温度保持380℃，抽水时间50分钟可完全脱出所有结晶水。最佳冷凝温度都设为-50℃就能实现水蒸气的纯化分离，特别是防止HCl等气体溶于水中。. 不论光卤石或石膏，结晶水相对于母液都存在一定程度的分馏，O同位素分馏效应相对较小，且受温度的影响较小。光卤石结晶水与母液之间H同位素分馏严格受控于析盐体系的温度，可根据光卤石结晶水H同位素组成反演光卤石形成时的温度大小，指示成矿环境条件。石膏结晶水H、O同位素分馏都没有严格的温度依赖性，分馏系数与温度之间没有发现有规律的函数关系。结晶水形成过程中H、O同位素分馏的物理化学机理，O同位素遵从各类动力学过程中重同位素偏向于在分子活度较小、有序度高的相态富集这一基本规律，但H同位素没有遵循热力学或瑞利分馏模式，初步认为与H的不同同位素之间的化学键结合能密切相关。. 不同时空分布的剖面、钻孔岩芯结晶水综合对比研究表明，干旱区盐湖沉积物结晶水H、O同位素保存了原始母液同位素组成。但气候比较湿润的地区，如经历较长地史时期成岩演化过程，则石膏结晶水与后期循环的降水达到了同位素平衡，大多属于次生石膏。. 老挝大型钾盐矿床研究表明，成盐盆地蒸发至高度萎缩阶段时受陆相环境影响，大气水的输入不仅对蒸发析盐过程产生影响，而且改变了浓缩海水的演化路径以及氢氧同位素的组成。光卤石结晶水显然是成盐期高度浓缩的古海水与古大气水混合的结果，周期性的混合作用是多韵律石盐-光卤石-钾石盐组合形成的基本溶液水化学控制机制。