生物成矿和热水成矿中碳来源同位素示踪.pdfVIP

华 南 地 质 与 矿 产 G~oKyandMineralResoure~ ofSouthChina 第 2期 生物成矿和热水成矿 中碳来源的同位素示踪 一 杨振强 陈至 翟丽娜 - — — — — — 一 ， ， (宜昌地质矿产研究所，宜昌443003) 、z l 摘 要 应用修改的 Scotchman C一 O图解，可 以区分沉积盆地中 4种不同来源 的碳。它们 是 ：海 洋碳酸盐岩 中的碳、生物碳、热解非生物碳和热卤水流体 中的碳 (主要来 自地壳探部)。以生 物碳来源为主的碳酸盐岩是埋藏于低古地温条件下沉积 一成岩阶段中有机物质分解的产物，多数 以 C值 一8‰和atO值 一6‰为特征。热水成矿作用形成的碳酸盐岩以 C值 一2‰～一8‰ 和8，0一7‰为特征 ，碳主要为地壳探部的非生物成 固碳 ．且可鼯由沉积物变质释放 出c 沉积 而成，也可船来 自上地幔流体的去气作用。 关键调 !!壁 竺 坚 旦些苎重堕 生竺璺 ．垫查堕芏 沉积盆地中的碳可为生物成因或非生物成因。生物成囡的碳是 由有机物质在低温条件下 沉积 一成岩阶段释放出的CO=转变而来，一般具有极低的负 C。非生物成囡碳来 自海洋碳 酸盐岩、有机质的化学热解或者沉积盆地基底 以下的热水循环系统。对于热水沉积矿床来说． 许多研究者往往将与成矿作用有关的碳酸盐岩碳 同位素负值 归因于有机碳 的加入 ．且断定矿 床成因为生物成矿作用，而很少考虑碳、氧同位素在不同成矿作用中的差别，显然是不够全面 的。研究结果表 明，热水沉积矿床 中的碳主要来 自非生物成因碳，氧同位素则显示与热 卤水的 古温度条件有关。与含矿层共生的碳酸盐岩或含 CO 气、液包裹体中的碳、氧 同位素组份 的 测定结果显示出许多与热水循环活动有关的矿床 (包括海底喷气、喷流矿床、热泉型矿床和喷 气喷流沉积矿床底部网脉状矿体)所具有的独特的碳、氧同位素特征。本文将揭示有机成因碳 与无机成因碳的判别标志、热水沉积碳酸盐岩 8C和 0值，探讨深源碳的特征。 1 沉积盆地 中有机碳的同位素特征 1．1 沉积一成岩过程 中有机碳的同位素组成演化原理 碳元素广泛存在于有机生物体、碳酸盐岩和气体中。一般情况下，有机碳是以”C为主要 成份，占】C表现为低负值 。与此相反，海相碳酸岩中的碳则以”C为主，8”C为正值或者在 0 值附近 。从理论上说．沉积物中的有机碳从被埋藏的时候起，就开始经历漫长的成岩变化。这 种碳 同位素成岩变化过程被概括为 Irwin模式[。 1999年 3月lO日收稿。 ·地质矿产部 ^五 科技攻关项 目 武夷 一云开典型成矿区矿产顶蔼 三级专题 (85—01—007—02一，)的部分成果。 华 南 地 质 与 矿 产 1999芷 海相沉积盆地 中的有机质和泥质沉积物 ．经历 了从浅部到深部埋藏环境 (直至变质阶段)6 个不同的成岩阶段 J。不同阶段具有不 同的碳 同位 素特征 我们可依据沉积物 中碳 同位素 特征反推不 同的成岩阶段及无机碳 的来源 。这 6个 阶段 的碳 同位 素特征是 ：细菌氧化阶段 m m m (I)和细菌硫酸盐还原阶段 (Ⅱ，简称 SR带)子【C为 一25％；细菌发