第14卷第4期1999年8月
地球科学进展
ADVANCE IN EART H SCIENCES
Vo l.14 No.4
Aug.,1999
成矿流体活动的地球化学示踪研究综述
倪师军,滕彦国,张成江,吴香尧
(成都理工学院,四川 成都 610059)
摘 要:成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法——同位素地球化学示踪、元素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。
关 键 词:成矿流体;流体地球化学;地球化学示踪
中图分类号:P595 文献标识码:A 文章编号:1001-8166(1999)04-0346-07
地球化学示踪研究是查明元素、矿物等在地质地球化学作用过程中的来源、演化及其最终发展状态,是揭示地球化学作用机理和过程的重要途径和有效手段。成矿流体地球化学是当前国际地学界研究的前沿和热点之一,成矿流体活动的地球化学示踪研究已成为一个新的趋势,通过流体来源示踪、运移示踪和定位可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动的历史、演化历程具有积极意义。
1 同位素地球化学示踪
由于同一元素不同同位素的原子质量不同,其热力学性质有微小的差异。正是这种差异导致同位素组成在物理、化学作用过程中发生变化,引起同位素分馏,包括热力学平衡分馏和动力学分馏2种类型〔1〕。
经过长期的分异、分馏、衰变演化,地球不同层圈、不同地质单元具有明显不同的同位素组成特征。因此可以根据同位素具有基本相同的化学性质示踪成岩、成矿物质的来源、推断源区的地球化学特征。另外还可以根据同位素分馏规律和矿物的同位素组成,示踪矿物形成时的物化条件和演化过程〔1〕。用稳定同位素数据来定量地说明成矿介质水和其他物质的来源,开始于60年代初期〔2〕,作为独特的示踪剂和形成条件的指标,稳定同位素组成已广泛地应用于陨石、月岩、地球火成岩、沉积岩、变质岩、大气、生物、海洋、河流、湖泊、地下水、地热水及各种矿床的研究,成为解决许多重大地质地球化学问题的强大武器〔3〕。在应用稳定同位素研究成矿流体的演化过程(源、运、储)的同时,人们也不断地应用放射性同位素来定量、半定量地研究地质地球化学作用过程,即应用放射性同位素研究地球化学示踪和地球化学作用发生的年代问题。同位素分析新方法新技术的不断发展,如Re-Os、Lu-Hf、La-Ba-Ce等方法的建立〔4〕,使同位素示踪技术也得到了丰富和发展。
1.1 氢、氧同位素示踪
利用氢、氧同位素示踪成矿溶液的来源,是同位素示踪技术在地质研究中取得的最重要成果之一〔1〕。由于不同来源的流体具有不同特征的氢氧同位素组成,因此成矿流体的氢氧同位素组成成为判断成矿流体来源的重要依据,如卢武长 、魏菊英〔5〕
国家自然科学基金项目“成矿流体定位的地球化学界面及地学核技术追踪方法研究”(编号:49873020)、国家科技攻关项目“矿床(体)快速追踪的地球化学新方法、新技术”(编号:96-914-03-02)和国土资源部百名跨世纪优秀人才培养计划基金资助。
第一作者简介:倪师军,男,1957年4月出生,教授,主要从事地球化学的教学与研究。
收稿日期:1998-08-10;修改稿:1999-04-13。
卢武长.稳定同位素地球化学.成都地质学院内部出版,1986.116～145.
等总结的各种类型天然水中的氢氧同位素组成(表1)。张理刚〔6〕按氢、氧同位素组成把成矿介质水分为5种类型:大气降水、海水、再平衡混合岩浆水、变质分泌水和复合水—混合水。近年来人们认为水—岩反应是热液矿床形成的重要机制之一,利用氧同位素可以研究水—岩交换过程。李延河将整个水—岩同位素交换演化过程分为3个阶段:大气降水沿构造裂隙下渗阶段;面型蚀变阶段;成矿溶液沿裂隙上升成矿阶段〔1〕。
表1 天然水中的氢、氧同位素组成
Table1 Compositions of H and O isot opes in natural water
D SM OW(‰) 18O SM OW(‰) D SMOW(‰) 18O SM OW(‰)
大气降水+50～-500+10～-55+50～-350-10～-50海 水0±0±0±0±
地热水,热卤水不同地区、不同的地质地球化学条件差别较大岩浆水-40～-85+5.5～+9.5-50～-85+6～+8.5变质水-20～-655～25-20～-65+5～+25 魏菊英(1988)卢武长(1986)
1.2 碳同位素示踪
尽管碳同位素用于物源示踪的准确性开始被人怀疑〔7〕,但至今仍被广泛用于指示油气来源、运移演化、热液矿床的成矿物质来源、全球变化等问题。在研究热液矿床成矿流体来源时,碳同位素常与氧同位素体系综合作用。不同来源的碳同位素组成范围具重叠特征。在金矿床研究中发现〔8〕,碳同位素组成不仅位于典型的深源碳的同位素组成范围内,而且与沉积岩和变质岩碳的组成很难区分。碳同位素的物源示踪应建立在同位素体系的演化以及具体成矿环境分析的基础上,而不应是简单的对比,成矿体系中碳(氧)同位素的演化不仅可以提供成矿物源的信息,而且对成矿过程、成矿方式的研究具有重要意义〔8〕。天然气运移时气体同位素组成的变化及其对天然气运移的示踪具有一定的意义。可以利用天然气乙烷碳同位素与烃原岩酸解气乙烷碳同位素的可比性进行气源对比,追踪天然气的来源〔9〕,碳、氧同位素结合追踪油气物源将更为有效〔10〕。
1.3 硅同位素示踪
硅是地壳中分布最广的元素之一,石英是最主要的造岩矿物,很多热液矿床中均发生硅化,而且已经发现大量石英脉型热液矿床,因此,研究硅的来源及其与流体成矿活动的关系具有重要意义。硅同位素动力学分馏是引起硅同位素变化的最主要原因〔1,11〕。热液活动带来大量的硅质和成矿物质,由于温度下降,物理化学条件的变化,部分硅质和成矿物质首先在喷口附近沉淀下来,形成海底黑烟囱、硅华和热水沉积成因硅质岩。不同成因的硅质岩、粘土矿物等具有明显不同的硅同位素特征,而且这些特征不会在后来的变质、改造过程中发生明显变化。因此,硅同位素已成为恢复变质原岩、示踪脉石英硅质来源、判别硅质岩、粘土矿物等成因的重要手段之一〔1〕。丁悌平在《硅同位素地球化学》〔12〕中讨论了一些层状矿床和石英脉型矿床中硅同位素的组成及特征,硅华 30Si:- 3.4‰～0.2‰,脉石英 30Si: 0.7‰～-1.5‰,硅化岩石 30Si:1.1‰～-0.5‰,并指出硅同位素在指示成矿流体来源、成矿物质来源及硅质的来源具有一定的实用价值。
1.4 氯同位素示踪
由于氯的地球化学稳定性,故在地下水、热液矿床的成因和元素迁移理论方面,对氯同位素的研究具有特殊意义〔13〕;早在1984年Kaufmann就已经指出由于氯是自然界各种水体及卤水沉积物的大含量组分,又是一个十分活跃的水迁移元素及重要的金属沉淀剂,因此国内外学者对氯同位素的分析方法及地球化学行为非常关注,希望用氯同位素直接探讨卤水的成因、成矿流体及油气运移路径、金属与盐类矿床及油气藏成藏机制〔14〕。以氯同位素(36Cl 和37Cl)作为示踪剂可以成功地判断咸水成因,其结果比 18O、 D资料更可靠〔15〕。Eastoe等〔16〕研究发现Elmw o od-Gordonsville矿床热液作用过程中氯同位素的变化特征对流体运动具有指示作用。
1.5 硼同位素示踪
由于硼在自然界中分布较集中,平均丰度低,而且11B和10B之间质量差大,分馏效应显著,故硼同位素组成可以作为判定硼来源的有效示踪剂和指相标志〔17〕,在自然界中B的同位素组成变化很大( 11B= -32‰～+58‰),但在不同类型地质体中却有较特定的分布范围。造成自然界B的同位素分馏的主要原因在于流体—固体反应体系的pH值和水/岩比值变化。B的这些特殊地球化学性质在不同地质地球化学作用示踪,特别是与流体有关的地球化学过程的研究中得到了广泛应用〔18〕。据Takao〔19〕等研究日本指宿(Ibusuki)及其附近地区的热泉水的地球化学特征时指出:测试的热泉水的地球化学组分与以前的争论是一致的,即该地区热泉水溶解的主要组分是海水与地下热的岩石反应的结果;热泉水的 11B值范围是+2.1‰～+39.4‰,可以判断硼同位
347
第4期 倪师军等:成矿流体活动的地球化学示踪研究综述
素有2种来源,一是海水, 11B为+39‰,另一种是火山气体, 11B为+6‰。
1.6 锂同位素示踪
锂同位素组成特征是盆地卤水、海水等流体活动的良好示踪剂。大量的实验研究表明锂在地质系统中具有较高的活动性,在地质作用过程中反映流体活动的特征〔20～22〕,许多学者的研究也证明水—岩反应期间Li+的浓度会增大并可能追踪地热流体的加入及确定地下水的来源及驻留时间〔23,24〕。锂同位素组分在热液蚀变程度不同的岩石中变化较大,是热液流体作用的有效指示。Chan〔25〕等认为在新鲜的洋中脊玄武岩中 6Li为-3.4‰～4.7‰(L-SVE标准),低温蚀变洋底岩石锂同位素组成增加,蚀变最严重、年龄最老的岩石 6Li达-14‰。
1.7 铅同位素示踪
人们较早采用铅同位素进行成矿物质来源的研究,也是研究成矿物质来源比较有效的方法之一。现已建立了地球不同深度的铅同位素演化模式借以判断成矿物质的来源。根据矿石矿物及围岩的铅同位素组成特征(206Pb/204Pb)及Zartman铅构造模式示踪成矿物质来源、研究矿床的成因机制、矿床的垂直分带等方面均具有积极意义。
1.8 锶同位素示踪
87Sr/86Sr是判断成岩成矿物质壳、幔来源的重要指标,一般87Sr/86Sr>0.710时被认为是壳源, 87Sr/86Sr<0.705时为幔源,在矿床地质研究中常利用其进行成矿元素来源的示踪。对成矿流体来源的示踪人们也作了许多研究工作,并已经很好地描述了使用锶同位素示踪深源流体、岩浆流体的壳幔混染作用。通过测定围岩、热液蚀变矿物、流体包裹体中的锶同位素组成,可以确定成矿流体的来源,人们早已在应用初始锶同位素特征示踪古流体成矿作用和利用锶流体—岩石反应〔26～30〕,例如Pettke等〔30〕研究了阿尔卑斯山西北部Brusson石英脉型金矿床的Sr同位素组成特征,并依此追踪含矿流体的来源,认为流体来源深度超过10km。
1.9 铼锇同位素示踪
由于地壳和地幔在Re/Os比值方面差异很大,其中地壳岩石Re/Os比值较之地幔岩石的高2～4个数量级,因而这一同位素体系在探讨地幔作用,尤其是地壳—地幔相互作用方面,显示出极大价值〔31〕。基于 衰变的Re-Os同位素体系,由于二者的D 100〔32〕及在不混溶含硫化物岩浆中的高度富集,因此是岩浆硫化物矿床形成过程的强有力的示踪剂〔33〕。Re-Os同位素体系示踪流体作用的地球化学过程有广阔的前景,但对Re-Os的测试技术、试验研究及地质应用仍待提高。
2 元素地球化学示踪
在近代元素地球化学中发展最快、成果最丰富、最具活力的当属微量元素地球化学。微量元素被广泛用作成岩成矿等地球化学作用的示踪剂〔34〕。
2.1 稀土元素地球化学示踪
由于稀土元素化学性质的相似性,它们在自然界中通常以隐蔽形式共同赋存在某些矿物的晶格中,同时由于电子排布和“镧系收缩”的原因,各个元素之间在晶体化学性质方面又存在微小差别,这种差别可以记录自然系统中的地球化学过程〔35〕。稀土元素的这些性质被广泛用于岩石学研究,较多的是应用稀土元素分配系数计算研究地幔熔融、玄武岩熔融、陆壳岩石熔融、分异作用、同化作用及碳酸盐岩熔体与H2O、CO2的反应,也用来研究不混溶流体的特征等〔36〕和成岩成矿作用等地球化学过程。同时稀土元素对于研究海水中矿物吸附溶解络合过程〔37〕以及沉积成岩物质来源示踪、沉积环境和相的恢复、变质岩原岩的恢复、大地构造环境的判别均具有积极意义。
利用REE组成和分布示踪成矿流体的性质和行为始于70年代〔38〕,以后人们相继采用稀土元素示踪成矿过程。利用REE示踪成矿过程的一个重要途径是分析对比原岩和不同成矿蚀变阶段产物中REE的组成与分布,从中恢复成矿流体的性质和演化〔39〕。
稀土元素也是地下水流动反应、盆地流体演化的良好示踪剂。一般认为地下水系统中的REE主要来源于地下水流经的岩石〔40〕,REE对于研究地下水—岩石反应、地下水的来源及地下水的混合具有特殊作用〔41〕。Johannesson等〔42〕应用稀土元素作为示踪剂研究内华达中南部区域地下混合特征时指出,根据地下水中溶解的稀土元素的浓度,以页岩和La 标准可以确定区域地下水的演化,与使用氢同位素、U同位素等作为示踪剂得到的结果相一致,并且使用稀土元素可以确定不同来源地下水的混合比例。
2.2 微量元素地球化学示踪
对沉积岩源区的判别主要依据最稳定副矿物的微量元素组合,如锆石中Zr/Hf、钛铁矿中Cr、Ni、V、Cu、M n等均是源区的灵敏示踪剂;B、V、Ga、Rb 则是区分海相和淡水相的判别标志;Si、Ni、Co、M n、
348
地球科学进展 第14卷
Ba等是礁相和非礁相火成岩的指标元素〔34〕,T i/Nb 比值可以作为陆源碎屑沉积物的指示剂。
70年代以前,主要通过矿石矿物中的微量元素来研究成矿物质来源。80年代以来,则主要研究矿床中脉石矿物的微量元素组成,如石英、方解石、长石、萤石等矿物的K、Rb、Re元素含量和比值(石英的K/Rb、REE组成,方解石、萤石的T b/La-T b/ Ca、Yb/Ca-Yb/La等)〔34〕。
陈光远等〔43〕研究了以铬为示踪元素探讨胶东金矿成矿物质来源时指出:以铬为示踪元素,以自然历史为线索,追溯成岩成矿全过程中矿物组成中Cr 含量的演化,不仅有利于查明胶东金矿的矿质来源,还有助于查明胶东金矿的成矿机理与成矿过程。马东升〔44〕指出应用水岩作用过程中活动性较强的微量元素有可能作为地球化学示踪剂,用于确定古流体的聚流方向和汇聚部位。在天然水和热液作用下, Sr和Hg应具有较强的再分布示踪能力,它们往往在低温环境中就具有显著的活动性,在一定条件下,低温成矿元素Au、Sb、As等对地壳古流体的地球化学示踪也应具有重要意义。
3 包裹体地球化学示踪
通过测试流体包裹体的各个参数,可以获得成矿流体的来源、流体的物理化学参数、流体的成分及流体成矿的热力学及动力学过程,因此流体包裹体研究早已成为人们获取流体活动过程及流体性质演化信息的重要手段。应用流体包裹体示踪成矿流体主要集中在如下方面: 根据流体包裹体氢、氧同位素组成特征判断流体来源及水岩交换作用过程; 根据流体包裹体压力测定结果判定流体来源的深度; 根据流体包裹体温度测量结果恢复古地温场进而确定流体运移的方向; 根据包裹体中CO2-CH4体系、SO2-4-H2S体系计算古流体的氧逸度和Eh值; 根据CO2(H2O)-HCO-3-CO2-3计算古流体的pH值等,依据上述结果恢复流体活动轨迹及演化历程; 根据Na-Cl-Br体系确定含矿卤水的来源和运移; 随着流体包裹体中金属元素分析方法和技术的发展,直接测定包裹体中金属元素的含量已取得长足进展,如Nor man(1987)采用中子活化分析分析了流体包裹体中38种主元素和痕量元素,吴家弘(1995)用中子活化分析法测定了流体包裹体中Au、As、Ba等30种元素,这为追踪成矿元素的来源、迁移形式及沉淀等成矿全过程提供了证据〔45〕。另外,根据流体包裹体研究获得的流体活动的地球化学性状和物理化学参数是进行流体活动过程地球化学模拟的重要信息,并依此进行成矿流体活动的热力学和动力学模拟。
4 稀有气体地球化学示踪
应用惰性气体同位素研究太阳系的形成和演化、地球的层圈构造、地幔的性质、流体与岩石的交换作用均有发展,尤其在研究壳—幔作用过程中,惰性气体同位素是壳—幔物质混染作用的灵敏示踪剂〔46〕。He的同位素丰度比3He/4He是判别幔源物质的主要标志,其他稀有气体如氩、氖等也是壳—幔演化、地球脱气及其运移等的示踪剂(表2)〔47〕。
当前应用惰性气体及其同位素进行流体活动信息的地球化学示踪主要集中在这样两个方面:油气来源的示踪;热液矿床成矿流体活动信息的示踪。4.1 油气来源的示踪
近年来世界各国又把注意力移向地球更深处,探索深埋地层的含油气性问题〔48〕,同时由于石油、天然气中含有的稀有气体及其同位素组成特征往往可以判断油气的来源,尤其对深层石油、天然气的判识,因此稀有气体及其同位素的地球化学示踪研究就显得十分重要。天然气为地球内部流体的重要组成部分,天然气中幔源稀有气体是源于地球深部的地幔挥发份。氦的同位素是3He/4He幔源物质的重要判识指标,天然气中3H e/4He大于1.4×10-6时,表明有相当数量的幔源挥发份加入到天然气中,它是地球构造活动性强,地幔挥发份可以沿一定断裂体系进入沉积壳层的指示〔49〕。
4.2 成矿流体活动信息的示踪
由于稀有气体化学性质的惰性,它们成为流体运动和反应的理想示踪剂〔50〕。地壳流体的稀有气体同位素组成对示踪其中稀有气体的成因具有明显的优势,尤其是氦,由于地壳氦和地幔氦的3He/4He值存在高达1000倍的差异,即使地壳流体中有少量幔源氦的加入,用氦同位素也容易判别〔51〕。80年代末90年代初以来,人们才先后运用He同位素研究成矿古流体的活动。如Turner〔52〕研究了热液作用与石英脉和燧石中的氩同位素的组成;Stuart等〔53,54〕先后以惰性气体同位素作为示踪剂研究了古流体的活动及洋底硫化物热液矿床的热液流体的来源及其成矿作用。采用惰性气体同位素进行成矿流体活动信息的示踪研究可以说是方兴未艾,还有待于进一步发展和完善。
349
第4期 倪师军等:成矿流体活动的地球化学示踪研究综述
表2 地球各圈层的稀有气体同位素组成特征(据王先彬,1996)
Table2 The isotopic compositions of the rare gas in each shpere of the Earth(Wang X B,1996)圈 层3He/4He40Ar/36Ar4He/20Ne4He/40Ar129Xe 大 气 1.4×10-6295.60.318 5.8×10-3过剩6.8%(相对陨石)地 壳10-7～10-8>295.6n×108>20—
上地幔 1.2×10-8～104>104～2—
下地幔(3～5)×10-5～400>104—过剩8%(相对空气)太阳系原始值3×104≤1.4×10-3——原始129Xe
主要参考文献
〔1〕 李延河.同位素示踪技术在地质研究中的某些应用〔J〕.地学前缘,1998,5(2):275～281.
〔2〕 张理刚.稳定同位素在地质科学中的应用〔M〕.西安:陕西科技出版社,1985.1～267.
〔3〕 丁悌平.稳定同位素地球化学研究新况〔J〕.地学前缘,1994, 1(4):191～203.
〔4〕 储雪蕾,朱炳泉.同位素地球化学〔A〕.见:欧阳自远,主编.
地球化学:历史、现状和发展趋势〔C〕.北京:原子能出版社,
1996.56～66.
〔5〕 魏菊英,王关玉,编.同位素地球化学〔M〕.北京:地质出版社,1988.118～124.
〔6〕 张理刚,陈振胜,刘敬秀,等.两阶段水—岩同位素交换理论及其勘查应用〔M〕.北京:地质出版社,1995.1～231.
〔7〕 Kerrich R.Archean gold:Relation of granulite formation or felsic intrus ions〔J〕?Geology,1987,17:1011～1015.
〔8〕 柳少波,王联魁,张生.热液(金)矿床中碳同位素矿源示踪综述和讨论〔J〕.地质地球化学,1996,4:21～24.
〔9〕 张同伟,陈践发,王先彬,等.天然气运移的气体同位素地球化学示踪〔J〕.沉积学报,1995,13(2):70～76.
〔10〕 张景廉,刘小琦,张平中,等.碳同位素与油气物源示踪〔J〕.
地质地球化学,1998,26(2):63～71.
〔11〕 李延河,丁悌平,万德芳.硅同位素动力学分馏的实验研究及其地质应用〔J〕.矿床地质,1994,13(3):282～288.
〔12〕 丁悌平,李延河,万德芳,等.硅同位素地球化学〔M〕.北京:地质出版社,1994.1～102.
〔13〕 王佩仪.稳定氯同位素分馏机理及其应用的研究〔J〕.地质科技情报,1993,12(3):83～88.
〔14〕 Kau fm ann R,Long L,Bentley H,et al.Natur al chlorin e is o-top e variations〔J〕.Nature,1984,309(5966):338～340.〔15〕 周栋,刘存富.河北沧州地区天然水的氯同位素组成〔J〕.地球科学,1996,21(5):561～566.
〔16〕 Eastoe C J,Gu ilbert J M.S table chlorine is otope in hy dro-therm al process es〔J〕.Geoch imica et Cosmochimica Acta,
1992,56(12):4247～4255.
〔17〕 彭齐鸣,许虹.硼同位素地球化学及其示踪意义〔J〕.地质地球化学,1994,5:55～59.
〔18〕 刘丛强.流体—岩石反应体系中的硼同位素地球化学〔J〕.
地球化学,1996,25(1):93～100.〔19〕 Takao Oi,Kyu taro lkeda,M ak ikao Nakano,et al.Boron iso-tope geochem istry of hot sprin g w aters in Ibu suki and adja-
cen t areas,Kagosh ima,Japan〔J〕.Geoch emical J ournal,1996,
30:273～287.
〔20〕 Ellis A J,M ahon W A J.Natural h ydroth erm al s ystems and experimen tal hot-w ater interaction s,Par t2〔J〕.Geochimica et
Cos mochimica Acta,1967,28:519～538.
〔21〕 Syfried W E Jr,Jan ecky D R,et al.Alter ation of th e ocean ic cr ust:Implication for geochemical cycles of lith ium and boror
〔J〕.Geochimica et Cosm ochimica Acta,1984,48:557～569.〔22〕 Lyons W B,Welch K A.Lithium in waters of a polar des ert 〔J〕.Geochimica et Cosm ochimica Acta,1997,6(20):4309～
4319.
〔23〕 Foulillac C,M ichard G.Sodiu m/Lithium ration in w ater ap-plied to geothermometry of geoth erm al riservoir s〔J〕.
Geothermics,1981,10:55～70.
〔24〕 M artin J B,Kastner M,Elderfield H.Lithium s ources in pore fluids of Peric s lope sedimen ts and implication s for o-
ceanic fluxes〔J〕.M ar Geol,102:281～292.
〔25〕 L H Ch an,J M Edmond,G T homps on,et al.Lithium is otope compos ition of sub mar ine bas alts:implications for the lith ium
cycle in the ocean s〔J〕.Earth and Planet Science Letter,
1992,108:151～160.
〔26〕 Reesm an R H.Strontium isotopic composition of gang ue min-erals from hydrothermal vein deposits〔J〕.Econ omic Geolo-gy,1968,63:731～736.
〔27〕 Kessen K M,Woodruff M S,Gran t N K.Gan gue mineral 87Sr/86S r ratios and the origin of M issis sppi Valley-type
min eralication〔J〕.Ecnomic Geolog y,1981,76:913～920.〔28〕 Norman D I,Landis G P.S ource of min eralizing components in hydrother mal ore fluids as evidenced by87Sr/86S r s table
is otope data fr om the Pas to Bueno depos it,Peru〔J〕.Econom-
ic Geology,1983,78:451～465.
〔29〕 Banks D A,Davis G R,Yardley B W D,et al.T he chem istry of brines from Alpin e th rust system in the Central Pyren ees:
An application of fluid inclusion analys is to the study of fluid
behavior in orogenes is〔J〕.Geochemica et Cos mch imica Acta,
1991,55:1021～1030.
〔30〕 Petrke T,Diamond L W.Oligocene gold quartz veins at Bru sson,NW Alps:S r isotopes trace the s ource of or e bear-
ing fluid to over10km depth〔J〕.Economic Geology,1997,
350
地球科学进展 第14卷
92:389～406.
〔31〕 熊永良,翟裕生.铼—锇同位素体系在基性—超基性岩中应用现状的综述〔J〕.地质科技情报,1994,13(3):99～104.〔32〕 Les her C M,C amb ell I H.Geoch emical and fluid dynamic modeling of compos itional variations in Archean k om atite-
hosted nickel su lfide dep os its in Wester n Au stralia〔J〕.Eco-
n omic Geolgoy,1993,88:804～806.
〔33〕 Lamb ert D D,Fos ter J G,Fr ick L R,et al.Geodynamics of magm atic Cu-Ni-PGE s ulfide depos its:New in sights fr om the
Re-Os isotope s ystem〔J〕.Econom ic Geology,1998,93(2):
121～136.
〔34〕 赵振华.元素地球化学〔A〕.见:欧阳自远,主编.地球化学:历史、现状和发展趋势〔C〕.北京:原子能出版社,1996,48～
55.
〔35〕 T aylor S R,M cLennan S M.The sign ificance of the rare earths in geochemis try and cosmochemistry〔A〕.In:Gsch nei-
dner Jr K A,L E yring,eds.Hank book on the Phys ics and
Chemis tr y of the Rare Earths〔C〕.Ams terdam:Elsevier,
1988.479～485.
〔36〕 Hans ton G N.Rare earth elements in petrogenetic studies of igneous sys tems〔J〕.A nn Rey Earth Planet S ci,1980,8:371
～406.
〔37〕 Han ski E J,Smolk in V F.Iron and LREE-enriched mantle source for early Proterozoric intraplate magmastis m as ex am-
plied by the Pecheng a feeropicr ites,Kola Penis ula,Russ ia
〔J〕.Lithos,1995,34:107～125.
〔38〕 M oller P,M orteani G,Hoefs J,et al.T he origin of the ore-bearing solu tion in Pb-Zn vein s of th e Wester n Herz,Ger-
many,as deduced from rare-earth elem ent and isotope distri-
butions in caclites〔J〕.Chemical Geolog y,1979,26:197～
215.
〔39〕 陈骏,王鹤年.成矿流体作用过程的REE示踪研究〔J〕.南京大学学报(自然科学),1997,33(流体地质专辑):28～35.〔40〕 Smedley P L.T he geoch emis try of rare earth elem ents in groundw ater fr om the C amm enellis area,s outh w est England
〔J〕.Geochim ica et Cosm chim ica Acta,1991,55:2726～2
779.
〔41〕 Johannesson K H,Zhou X P,Stetz enbach K J,et al.Rare earth elements and groundw ater mixin g〔J〕.EOS,1995,76,
F276.
〔42〕 J oh an nes son K H,S tetzenbach K J,Hodge V F.Rare earth el-ements as geochemical tracer of regional gr ou ndw ater mixing
〔J〕.Geochimica et Cosmochimica Acta,1997,61(17):3605
～3618.
〔43〕 陈光远,鲁安怀.矿物成分标型继承性与金矿矿物来源〔J〕.
地学前缘,1994,1(3,4):204～209.
〔44〕 马东升.地壳中大规模流体运移的成矿现象和地球化学示踪——以江南地区中—低温热液矿床的地球化学研究为例〔J〕.
南京大学学报(自然科学),1997,33(流体地质专辑):1～10.〔45〕 何知礼,杜加锋.流体包裹体研究的某些进展与发展趋势〔J〕.地学前缘,1996,3(4):306～312.
〔46〕 方中.开拓我国同位素地质研究新方向——评矿物岩石惰性气体同位素地球化学进展〔J〕.地质论评,1996,42(4):329～
333.
〔47〕 王先彬.气体地球化学〔A〕.见:欧阳自远,主编.地球化学:历史、现状和发展趋势〔C〕.北京:原子能出版社,1996.67～
74.
〔48〕 徐永昌,沈平,陶明信,等.东部油气区天然气中幔源挥发份的地球化学—I氯资源的新类型:沉积壳层幔源氮的工业储
集〔J〕.中国科学(D):1996,1～8.
〔49〕 徐永昌.天然气中的幔源稀有气体〔J〕.地学前缘,1996,3
(3):63～71.
〔50〕 Stuart F M,Tu rner G.T he abun dance and isotopic com posi-tion of the noble g as es in ancient fluids〔J〕.Ch emical Geolo-
gy,1992,101:97～109.
〔51〕 胡瑞忠,毕献武,T urner G,等.马厂箐铜矿床黄铁矿流体包裹体He-Ar同位素体系〔J〕.中国科学(D辑),1997,27(6):
503～508.
〔52〕 T urner G.Hydr oth ermal fluids and argon isotope in quartz vein s and cherts〔J〕.Geoch emica et C os moch imica Acta,
1988,52:1443～1448.
〔53〕 Stuart F M,Tu rner G.T he abun dance and isotopic com posi-tion of the noble g as es in ancient fluids〔J〕.Ch emical Geolo-
gy,1992,101:97～109.
〔54〕 S tuart F M,T urner G,Duckw orth R C,et al.Helium isotopes as tracers of trapp ed hydr oth ermal flu ids in ocean-floor su l-fides〔J〕.Geolog y,1994,22:823～826.
351
第4期 倪师军等:成矿流体活动的地球化学示踪研究综述
REVIEW ON THE GEOCHEMICAL
TRACING OF MINERALIZING FLUID
NI Shijun ,T EN G Y anguo ,ZHA NG Cheng jiang ,WU Xiang yao
(Chengd u University of Technology ,Chengdu 610059,China )
Abstract :T his article introduces som e methods of or e-form ing fluid s geochemical tracing.
With the isotope g eo chem ical tracing m ethod,one m ay trace the sources of minerog enesis and diagene-sis ,and infers to the geochemical featur e of the sources .With using the isotope s similar chemical pro per-ty ,o n the other hand,o ne may trace the physicochemical condition and evo lved process of minerals w ith isotopic fractio n law and iso to pic com osition of minerals w hen they begin to form.Here w e mainly talk abo ut the iso to pic tracing of H ,O ,C ,Si ,Cl ,Pb ,Sr ,B ,Re -Os ,Li etc .
Rare earth elements are pro duced by mantle melting ,basalt melting ,assimilation ,differentiation ,the interaction betw een carbonatite and H 2O and CO 2.T hey are also goo d tracer used to study im miscibility fluid.Other trace elements are also very important to trace the geochemical process o f diag enesis and de-positing .
The study of fluid inclusion has become the impo rtant method by which people o btain the infrom ation on fluid acting pr ocess and fluid pro perty ev olution because o ne m ay g et the sources of m ineralizing fluid,fluid s physicochem ical parameters ,fluid s therm al and dynamic pr ocess .Recently ,w ith the no ble gas iso to pe tracing ,it has become a new trend of geochemical research .It is important to identify the source o f oil,natural gas,and hydrotherm al fluid.
Key words :Miner alizing fluid;Geochem ical tracing ;Fluid geochemistry.
352
地球科学进展 第14卷
地球与环境 2010年第38卷第4期（总第282期） 目次 研究成果 巢湖富营养化的沉积记录：结合态脂肪酸及其单体碳同位素特征 …………………………………………………………王丽芳，熊永强，吴丰昌，等（393）乌江干支流河水中U元素的地球化学特征………………………………………杨曦，王中良（402）长江口溶解无机碳循环的地球化学研究……………………Sivaji Patra，刘丛强，李思亮，等（409）西江上游河水悬浮物中稀土元素的地球化学特征……………………谢雯，徐志方，刘丛强（414）城市功能对贵阳市城区土壤重金属分布的影响………………李晓燕，曹益金，齐乐，等（421）基于模糊聚类的地质灾害损失程度评价数学模型研究………薛凯喜，刘东燕，袁传鹏，等（428）辽宁省境内老哈河流域产沙特征及泥沙供给模式研究………姚玉增，巩恩普，姚志宏，等（434）土壤焙烧过程中碘的释放及其环境意义………………………………刘丽贞，吴代赦，李萍（439）准噶尔盆地红87井区克上组沉积相特征…………………………………………………凌翔（444）苏州澄湖湖底硬粘土地球化学特征及其成因意义………………梁丽，师育新，戴雪荣，等（449）河水￣地下水交互带内砷及金属的自然衰减过程…………………冯丹，滕彦国，张琢，等（456）地质地球化学特性对四川名优茶品质的影响……………………罗杰，韩吟文，方楚凝，等（462） 应用研究 红枫湖入库河流沉积物中重金属污染状况分析……………………曾艳，张维，陈敬安，等（470）花溪区土地利用变化研究………………………………………张玉彪，李阳兵，安裕伦，等（476）沱江流域水系沉积物重金属的潜在生态风险评价………………李佳宣，施泽明，郑林，等（481）离线式的热化学降解技术研究Pahokee泥炭腐殖酸……………杨扬，贾望鲁，彭平安，等（488）广西河池铅锑矿冶炼区土壤中锑等重金属的分布特征及影响因素分析 ……………………………………………………………项萌，张国平，李玲，等（495）中国能源消费导致的CO2排放量的时空演变分析…………………………陈春桥，汤小华（501）沈阳卫工河水中多环芳烃的分布、来源及生态风险初步评价…郑冬梅，刘志彦，孙丽娜，等（507）东川因民矿区地下水-选厂水水化学特征及资源化影响因素……杜玉龙，方维萱，柳玉龙，等（512） 专题综述 氰化物测定研究进展………………………………………………王明国，李社红，肖唐付，等（519）[期刊基本参数]：CN 521139/P﹡1973﹡Q﹡16﹡142﹡zh﹡P﹡25.00﹡850﹡21﹡201012 本期责任编辑：付绍洪英文译校：徐仲伦何芝兰排版：李明凤
科学活动的教学组织策 略 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
在幼儿园课程的改革发展中,幼儿科学教育更加强调通过幼儿的主动的探究过程获得乐学、会学有利于幼儿终身发展的长远教育价值。《幼儿园教育指导纲要》指出:幼儿科学教育是科学启蒙教育,重在激发幼儿的认识兴趣和探究欲望。要尽量创造条件让幼儿参加探究活动,使他 们感受科学探究的过程和方法,体验发现的乐趣。要实现幼儿科学教育目标与价值,教师应采 取适当的组织策略。 1、科学教育内容需求化 维果茨基说:“童年儿童早期是按照自己的大纲学习的,学龄儿童按照教师的大纲学习,而学前儿童的学习是按照教师的大纲变成自己的大纲的过程而定的。”其理论指出教师的大纲要变成幼儿自己的大纲,也就是说教育目标和内容,要符合幼儿的兴趣和水平。因此,幼儿科学教育内容应符合幼儿的兴趣、需求和水平。 作为教师,要选择适宜的内容,要能引起幼儿的好奇心和兴趣。因为强烈的好奇心是驱使儿童主动探究的动力,兴趣是学前儿童主动学习的动机力量,兴趣使幼儿主动从事学习活动,从中获得经验和乐趣,并使学习活动得以维持。没有兴趣,幼儿缺乏真正的学习动机。所以,科学教育内容应符合幼儿的兴趣需求,这样才能激发幼儿主动学习和探究的动机。 科学活动内容应从幼儿生活中选择教师应从幼儿熟悉的生活环境中、社会环境中去寻找丰富有趣的科学内容。因为幼儿的生活中蕴含许多有趣的科学内容。孩子们经常对生活中常见的现象、事物感兴趣,愿意去探究。从幼儿身边的事物,生活的体验中选择具体、可观察的内容,使内容接近幼儿的生活。科学教育内容应贴近幼儿的实际生活,才能激发幼儿的探究欲望,保 持长久的好奇心。 关注儿童的兴趣和需要,形成科学活动在教学实践中,很多教师的出发点主要是教材、大纲,而不是幼儿,这导致幼儿对学习内容缺乏兴趣,缺乏学习动机。所以,教师要改变出发点,去寻 求幼儿感兴趣的事物和内容,教师要善于观察和发现幼儿的兴趣点,在此基础上形成科学活 动。孩子天生对世界万物充满了好奇心和浓厚的兴趣,幼儿感兴趣的许多事物和探究的问题, 就暗含着教育价值,所以教师要善于观察幼儿,要倾听、关注幼儿的问题,抓住幼儿感兴趣的事物,抓住教育契机,在幼儿的兴趣和关注点上开发、生成科学活动。教师要善于捕捉教育时机,形成儿童感兴趣的科学活动,促使儿童进一步探究。 教师创设活动情景,激发儿童的探究兴趣在教师选择的内容中,并非所有的内容都是幼儿感兴趣的。所以,教师要创设情景,通过教师提问、幼儿讨论、让幼儿寻找相关的资料、组织参 观等活动,引导儿童产生兴趣,激发幼儿的探究愿望。另外,对于教师预设的内容,给予幼儿自
计算流体力学的发展及应用 刘光斌 关键词:计算流体力学;发展;应用 摘要:计算流体力学是流体力学的一个分支。它用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其它方程,并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息,是分析和解决问题的强有力和用途广泛的工具。对计算流体力学的发展和应用进行了综述并对其发展趋势做了探讨。 1 计算流体力学的发展 20世纪30年代,由于飞机工业的需要,要求用流体力学理论来了解和指导飞机设计,当时,由于飞行速度很低,可以忽略粘性和旋涡,因此流动的模型为Laplace方程,研究工作的重点是椭圆型方程的数值解[1]。利用复变函数理论和解的迭加方法来求解析解。随着飞机外形设计越来越复杂,出现了求解奇异边界积分方程的方法。以后,为了考虑粘性效应,有了边界层方程的数值计算方法,并发展成以位势方程为外流方程,与内流边界层方程相结合,通过迭代求解粘性干扰流场的计算方法。 同一时期,许多数学家研究了偏微分方程的数学理论,Hadamard,Couran,t Friedrichs等人研究了偏微分方程的基本特性、数学提法的适定性、物理波的传播特性等问题,发展了双曲型偏微分方程理论。以后,Cou-ran,t Friedrichs,Lewy等人发表了经典论文[2],证明了连续的椭圆型、抛物型和双曲型方程组解的存在性和唯一性定理,且针对线性方程的初值问题,首先将偏微分方程离散化,然后证明了离散系统收敛到连续系统,最后利用代数方法确定了差分解的存在性;他们还给出了著名的稳定性判别条件:CFL条件。这些工作是差分方法的数学理论基础。20世纪40年代,VonNeumann,Richtmyer,Hop,f Lax和其他一些学者建立了非线性双曲型方程守恒定律的数值方法理论,为含有激波的气体流动数值模拟打下了理论基础。 在20世纪50年代,仅采用当时流体力学的方法,研究较复杂的非线性流动现象是不够的,特别是不能满足高速发展起来的宇航飞行器绕流流场特性研究的需要。针对这种情况,一些学者开始将基于双曲型方程数学理论基础的时间相关方法用于求解宇航飞行器的气体定常绕流流场问题,这种方法虽然要求花费更多的计算机时,但因数学提法适定,又有较好的理论基础,且能模拟流体运动的非定常过程,所以在60年代这是应用范围较广的一般方法[3]。以后由Lax、Kreiss和其他著者给出的非定常偏微分方程差分逼近的稳定性理论,进一步促进了时间相关方法。当时还出现了一些针对具体问题发展起来的特殊算法。 值得一提的是,我国在20世纪50年代也开始了计算流体力学方面的研究[3]。我国早期的工作是研究钝头体超声速无粘绕流流场的数值解方法,研究钝头体绕流数值解的反方法和正方法。以后,随着我国宇航事业的发展,超声速、高超声速绕流数值计算方法的研究工作发展很快。对定常欧拉方程数值解的计算方法进行研究,并给出了钝体超声速三维无粘绕流流场的计算结果。 20世纪70年代,在计算流体力学中取得较大成功的是飞行器跨音速绕流数值计算方法的研究。首先在计算模型方面,又提出了一些新的模型,如新的大涡模拟模型、考虑壁面曲率等效应的新的湍流模式、新的多相流模式、新的飞行器气动分析与热结构的一体化模型等[5]。这就使得计算流体力学的计算模型由最初的Euler和N-S方程,扩展到包括湍流、两相流、化学非平衡、太阳风等问题研究模型在内的多个模型[6]。其中以考虑更多流动机制,如各向异性的非线性(应力/应变关系)湍流研究为重点。研究结果再次证明,万能的湍流模型还不存在,
地球化学专业博士研究生培养方案 一、培养目标 1.掌握马克思列宁主义、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系，热爱祖国，遵纪守法，品行端正，诚实守信，实事求是，具有较强的事业心和良好的学风，追求新知、勇于创新，积极为国家现代化建设服务。 2.掌握本学科坚实的基础理论和系统的专门知识；具有独立从事科学研究和教学工作、组织解决重大实际问题的能力，并在科学研究或专门技术上做出创造性的成果。 3.至少掌握一门外国语，能熟练阅读外文资料，具备用外文撰写学术论文和进行国际学术交流的能力。 二、研究方向 地球化学专业是地质学一级学科（学科代码：0709）下设的二级学科（学科代码：070902），设以下4个研究方向。 1.化学地球动力学 综合地质、地球化学方法，研究不同地质时期岩石的地质、地球化学特征，阐明岩石形成与板块构造和岩石圈构造演化的关系。 2.岩石地球化学 采用地球化学和实验地球化学方法，研究元素和同位素在岩浆作用、变质作用、沉积作用和表生作用中的存在相态和元素分配理论，示踪地质作用的发生发展过程，阐明岩石成因及其形成环境。 3.资源环境地球化学 研究元素在地球各圈层中的时空分布规律和迁移与沉淀、分散与富集的物理化学条件，揭示区域成矿规律，探索元素地球化学过程与自然环境质量和生态效应关系。 4.行星岩石与地球化学 通过陨石和航天器对类地行星直接或间接分析获得的数据资料进行研究，研究类地行星——月球、火星等星球的岩石以及元素、同位素等物质组成，揭示类地行星的形成与演化。 三、学习年限 1.全日制脱产博士生的基础学制为3年。 2.在职博士生的基础学制为4年。 3.对于提前达到培养目标、完成学业并做出创造性成果的博士研究生，经本人申请，导师同意，学院审批后报研究生院批准，允许提前答辩并申请学位；由于客观原因不能按时完成学业者，由博士研究生本人提出申请，导师同意，学院审批，报研究生院批准，可延长学习年限，但延长时间一般不得超过2年。未提出延长报告或申请延长期满仍未完成博士论文答辩者，均按结业处理。具体事宜详见“吉林大学关于研究生提前或延期进行学位论文答辩的暂行规定”。 四、课程设置（附表）
中班科学探究活动：神奇的水 一、选题描述与分析 在日常的生活中，我们不难发现，幼儿爱玩水，所以根据幼儿的兴趣点，而设计了这一次有关于水的科学活动。本活动运用的知识是有关与饱和溶液和改变液体密度等有关知识。饱和溶液：在一定温度下在一定溶剂里不能再溶解溶质的溶液。增加溶剂密度的方法：添加溶质。本活动的科学原理在于将糖溶解在水里制成饱和溶液，使该溶液的密度增大，沉入水底。方法背景本次活动采用了观察、实验、探究等方法。 试一试：这是本活动开始的部分。为了让幼儿对活动产生浓厚的兴趣，教师采用了先观察的方法。请幼儿观察教师手中的两种液体——一杯普通的水，一杯红色的水，请幼儿想一想：“把红色的水倒在透明的水里会有什么现象？”教师在到红水的时候应在杯子后面放一张白纸以便幼儿观察。在幼儿看到水分成两层后，请幼儿用自己面前的两种水试一试看看能不能分成两层。让幼儿在浓厚的兴趣下自己亲手实验，引起幼儿实验和探索的欲望。 说一说：本环节大大激发了幼儿的语言表达欲望。幼儿可以通过自己的亲手的实验和教师倒的水进行比较，教师应该尽可能的让幼儿把自己想说的事说出来，并提出一些让幼儿既感兴趣又能回答的问题以加强他们的自信心。“小朋友倒的水和老师到的水一样吗？那你们知道是为什么吗？”教师可以在幼儿急切的期盼下说出答案“把许多白糖放到红色的水里，使劲的搅，一直到化不开为止。”让幼儿明白，红色的水能沉到水底是因为里面有许多的糖，水就变重了，重的东西自然就沉到了水底。 做一做：本环节是采取了幼儿自己动手实验的方法。在幼儿实验时知道什么样的液体可以沉到水底，用什么方法制作这样的液体。让幼儿和第一杯水比较，知道两杯水的不同。 二、设计重点和难点 重点：通过观察和实验等方法，培养幼儿的动手操作能力和对事物的探究能力。难点：让幼儿自由探索和发现水的新现象，并与同伴交流分享。 三、实施时间和地点 实施时间：2016年10月第二周
第14卷第4期1999年8月 地球科学进展 ADVAN CE I N EA R TH SC IEN CES V o l.14 N o.4 A ug.,1999 成矿流体活动的地球化学示踪研究综述Ξ 倪师军,滕彦国,张成江,吴香尧 (成都理工学院,四川 成都 610059) 摘 要:成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法——同位素地球化学示踪、元素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。 关 键 词:成矿流体;流体地球化学;地球化学示踪 中图分类号:P595 文献标识码:A 文章编号:100128166(1999)0420346207 地球化学示踪研究是查明元素、矿物等在地质地球化学作用过程中的来源、演化及其最终发展状态,是揭示地球化学作用机理和过程的重要途径和有效手段。成矿流体地球化学是当前国际地学界研究的前沿和热点之一,成矿流体活动的地球化学示踪研究已成为一个新的趋势,通过流体来源示踪、运移示踪和定位可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动的历史、演化历程具有积极意义。 1 同位素地球化学示踪 由于同一元素不同同位素的原子质量不同,其热力学性质有微小的差异。正是这种差异导致同位素组成在物理、化学作用过程中发生变化,引起同位素分馏,包括热力学平衡分馏和动力学分馏2种类型〔1〕。 经过长期的分异、分馏、衰变演化,地球不同层圈、不同地质单元具有明显不同的同位素组成特征。因此可以根据同位素具有基本相同的化学性质示踪成岩、成矿物质的来源、推断源区的地球化学特征。另外还可以根据同位素分馏规律和矿物的同位素组成,示踪矿物形成时的物化条件和演化过程〔1〕。用稳定同位素数据来定量地说明成矿介质水和其他物质的来源,开始于60年代初期〔2〕,作为独特的示踪剂和形成条件的指标,稳定同位素组成已广泛地应用于陨石、月岩、地球火成岩、沉积岩、变质岩、大气、生物、海洋、河流、湖泊、地下水、地热水及各种矿床的研究,成为解决许多重大地质地球化学问题的强大武器〔3〕。在应用稳定同位素研究成矿流体的演化过程(源、运、储)的同时,人们也不断地应用放射性同位素来定量、半定量地研究地质地球化学作用过程,即应用放射性同位素研究地球化学示踪和地球化学作用发生的年代问题。同位素分析新方法新技术的不断发展,如R e2O s、L u2H f、L a2B a2Ce等方法的建立〔4〕,使同位素示踪技术也得到了丰富和发展。111 氢、氧同位素示踪 利用氢、氧同位素示踪成矿溶液的来源,是同位素示踪技术在地质研究中取得的最重要成果之一〔1〕。由于不同来源的流体具有不同特征的氢氧同位素组成,因此成矿流体的氢氧同位素组成成为判断成矿流体来源的重要依据,如卢武长①、魏菊英〔5〕 Ξ国家自然科学基金项目“成矿流体定位的地球化学界面及地学核技术追踪方法研究”(编号:49873020)、国家科技攻关项目“矿床(体)快速追踪的地球化学新方法、新技术”(编号:962914203202)和国土资源部百名跨世纪优秀人才培养计划基金资助。 第一作者简介:倪师军,男,1957年4月出生,教授,主要从事地球化学的教学与研究。 收稿日期:1998208210;修改稿:1999204213。 ①卢武长1稳定同位素地球化学1成都地质学院内部出版,19861116～1451
小学科学课的实验探究步骤和方法 科学性原则: 必须是科学的，符合科学教育的规律，符合学生的认知规律 主体性原则: 必须有利于学生生动、活泼、主动地学习 活动性原则 必须有利于指导学生进行科学探究，必须有利于学生各种探究活动的开展 过程性原则 必须有利于学生亲身经历探究过程，在探究过程中获得过程的体验创新性原则应当在吸收传统教学方法的基础上，立足创新，重视创造出一些与传统教学方法不同的教学方法。 探究发现法 在教师指导下，向科学家那样通过自己的探究和学习，发现事物发展变化的原因和内在联系，找出变化规律的方法，在经历探究和发现的过程中，学到科学知识和学习科学的方法。在科学课中，运用此方法的只要目的是充分发挥学生在探究过程中的主体作用，让学生在探究发现的过程中学会发现的方法，培养学生的观察能力、思维、自学能力、和实际操作能力。 小组讨论法: 是以小组为单位，学生围绕教师提出的有关问题，在小组的群体中交流个人看法，相互学习，从中获得对该问题的深入认识或进一步了解的方法。角色扮演法: 是运用模拟、小品等形式进行活动的一种方法。在角色扮演中，首先要创设一种情境，有一部分学生担任角色并进行表演，另一部分学生观看，认真注意与活动 目的有关的具体行为。表演结束后，讨论在表演中的体验和表现出的行为。这种活
动形式把科学性、知识性、趣味性巧妙地结合在一起，使活动过程艺术化、生活化，使学生在角色扮演和角色交往中，获得对过程的体验。 作品制作法: 是在教师指导下，学生使用工具、设备，通过模仿或重新设计，加工制作作品，进行实践活动的方法。由于制作活动符合儿童喜欢动手、爱玩的天性，具有玩玩做做的特点。 信息搜集法: 是在教师指导下，学生对某个方面的有关信息进行搜集、整理、比较、分析、综合，从而认识事物的活动方法。通过信息搜集，使学生初步了解信息搜集法的基本过程，从中培养学生的信息意识和搜集、处理、交流、应用、评价信息的能力。 信息搜集法的运用不仅在于让学生通过信息搜集获得新知，更重要的是让学生参与搜集、整理、分析、交流信息的过程，学习运用搜集信息开展研究的方法，提高他们的信息意识和处理信息的能力。 我对小学科学课自主探究学习的认识 自贡市大安区大安小学: 李华 小学科学课是一门开设不久的课程，它包含着科学概念，科学理论，科学知识的方法和技能等丰富的内容，在这门学科的教学中，教师要引领学生对科学进行探究，培养学生的抽象思维能力，使学生在学习中学科学、爱科学、用科学，从而培养学生的动手动脑能力和创新能力。因此，我们要对小学科学课进行综合性学习和研讨，从现象和事实出发，帮助学生进行概括总结，得出结论，发展学生的科学探究能力。从而培养学生的创新能力。下面我结合自己的教学谈谈几点肤浅的认识 首先在教学中要注重培养学生学科学、爱科学的兴趣
油气地球化学（正构烷烃）调查研究方法综述 摘要：正构烷烃是生油岩和原油的一种主要化学组分，具有多种成因和来源，其组成和碳数分布能反映有机质类型、沉积环境性质和热演化程度[]1。本文在参考大量国内外文献的基础上，对正构烷烃在原油中的分布特征及其地球化学意义进行了综合分析及浅显的阐述。 关键词：生物标志化合物、正构烷烃、分布特征、地球化学意义 1正构烷烃在原油中的分布特征 在没有遭受生物降解作用改造的情况下，正构烷烷烃系列无疑是原油中的主要组成部分[]9，其含量一般占原油的15～20%。高者：如我国华北地区高蜡原油正烷烃含量可高达38～40%（占饱和烃含量的87～91%）。低者：如华北地区、南海中均发现有正烷烃含量占饱和烃的1～4%的原油。 一般的沉积地层中正构烷烃多为奇碳数优势分布[]13 12-，我国大部分陆相生油岩及原油具有这样的地球化学特征。而咸水湖相及碳酸岩沉积环境有机质中正构烷烃碳数分布独特，常在C22～C30范围呈偶碳数优势[]14，我国的江汉盆地[]15和柴达木盆地[]16第三系咸水湖相生油岩及其所生原油正构烷烃中也见有这种分布模式。这类正构烷烃的偶碳数优势成因，一般被认为是由偶碳数正构脂肪酸和醇类的还原作用[]17。 据唐立杰对冀东油田部分区块原油正构烷烃的分析，冀东油田原油的正构烷烃相对质量百分含量分布趋势基本相同，但其碳数分布仍可分为3类：(1)原油正构烷烃分布主要表现为单峰分布，其主峰碳在C15附近，各原油样品的相同碳数的正构烷烃的相对质量百分含量相差不大，C15以后的正构烷烃相对质量百分含量随着碳数的增加成降低趋势；(2)主峰碳在C15附近，次主峰碳在C25附近，C15以后的正构烷烃相对质量百分含量随着碳数的增加成降低趋势；(3)M27—29和NPll一X116井的原油表现为生物降解原油特性，各碳数的正构烷烃相对质量百分含量较低且相差不大。
科学探究活动的六个步骤 一、研究的主题 二、探究的问题 三、问题的假设 四、解决问题的过程和方法 五、讨论与交流 六、归纳得出结论 课题研究报告没有固定模式，仅供参考。研究者根据实际情况撰写。 空1—2行。 二、署名 接标题下一行，一般写上“××单位课题组”，在右上角打上一个“＊”，然后在首页文末划一横线下面加注，也注上“＊”号相呼应。加注时要标明课题的级别、性质、归属、立题年份、负责人姓名、成员（顾问）姓名、研究报告的撰写者以及一些谢辞。也可单独列一页，或放置正文末尾括号中，将具体的工作与成员予以说明。 三、内容摘要和关键词
内容摘要是对研究报告中所描述的背景、采用的主要方法、形成的结论与提出的新见解的简要说明，以100—300字为宜，接着“××单位课题组”空1—2行，其中“内容摘要”用中括号，变体字。 关键词除了帮助检索之外，还在于可提醒本研究报告的阅读者着意理解所列词语，以2—5个为宜，紧接着“内容摘要”，其中“关键词”也用中括号，变体字。 四、正文 正文是教育科研报告的主体部分，包括以下几个方面： 1、问题的提出⑴是揭示问题或困难；⑵是研究的目的和意义⑶是研究现状的综述⑷是本课题关键概念的界定。 正文小四号，1.5倍间距；大标题（题目）三号，粗黑体；一级子标题四号，黑体； 二、三级标题与正文同字号，字体变。附件如篇幅较多，正文可用五号，单倍间距，标题字号相应缩小。 四、附件 包括课题申报表、研究方案、立项通知、子课题研究报告、有较强阶段特征的阶段研究报告、相关的研究论文、设计的相关材料（如调查表），相关的个案研究报告、教学设计、活动设计、相关成果的获奖证明及其他有关材料。（学生的作品一般不纳入汇编，在附典型教案或课堂实录时，还应加上相关的点评，以说明该个案对主成果的联系）
如对你有帮助，请购买下载打赏，谢谢！ 科学教研活动记录（一） 时间：9月8题 主题：新学期伊始，传达科学教研会会议精神。 内容： 9月5日，县教研室召开科学教研组长会议，赵老师主持会议，对上学期工作进行了简单回顾，并对新学期工作进行了布署。 一、各学校汇报课题开展情况。 二、赵老师总结上学期工作量： 教学方面：教师积极性较高，教育观念和学科理念提高较快，涌现一批青年教师，教学中目标定位、细节处理较好，基本体现新课改精神。 1、加强学科校本教研，发挥教研组的作用。 2、加强备课力度，教学准备、材料等各环节要做好。 3、期末考试抽查：校间不平衡缩小，个别班合格率低，要尽量减少学生之间的差异。教研方面： 1、课题研究现状：每个学校都是实验学校，每个教师都是实验教师，实践中要有独创性、实用性和针对性。 注意问题；科学记录是为教学服务的，教师可以把作业作为档案袋，收集的资料可以粘贴，测验题也可以帖贴。 2、积极探索新形势下科学学科与信息技术整合。这是本学期的重点能观察操作的让学生观察操作，宏观的摸不着的、看不到的，微观的、不易收集到的，都可以运用信息技术。 3、加强实验教学力度，探索方式方法，发挥科学实验室的作用。 二、本学期工作： 1、准备好课，培养青年教师。预约和随机相结合。 2、11月或12月上旬或1月，各学校推荐科学课题优秀成果。（论文、案例、课本、课件、活动、课题报告等。） 科学教研活动记录（二） 时间：9月16日 主题：教材培训谈收获 内容： 教师们大受裨益，畅谈收获。 1、还要继续积极参加教材培训，真正领会教材的编写体例及意图，这样对我们的教学工作具有很强的指导作用。 2、教师要都好科学课、自然课，首先要多学习，自觉提高自身的科学素养，丰富自身的专业知识，掌握现代教育理念，自身素质提高了，才能正确地把握和处理教材，才能教好学生，才能受到学生的喜爱。 3、教师在教学中，一定要深入挖掘教材，了解教材的设计意图和目的，对教材的知识点一定要做到心中有数，对教材中的实验设计要做到有的放矢，由于教材的开放性比较大，对教师的综合素质提出了更高的要求。 4、了解教材的基本思路和设计意图，完成了基本任务后，还要注意加强学生的课堂练习及课后的拓展，进一步巩固学生应该掌握的知识点，同时培养学生从事科学研究的兴趣和欲望。科学教研活动记录（三） 时间：9月23日 主题：科学、自然课堂上如何体现人文教育 内容：
()⊥ -++ +φφφ φφ1 4210 .01 Re 3 1Re 161 Re 8= 2 .0log 4.03 4 ∥ D C 其中，面积 颗粒在迎流方向上投影 计算颗粒表面积 等体积球横截面积 -2=∥φ 向上投影面积 计算颗粒在垂直迎流方 等体积球横截面积 =⊥φ The sphericity (Φ) represents the ratio between the surface area of the volume equivalent sphere and that of the considered particle, the cross-wise sphericity (Φ⊥) is the ratio between the cross-sectional area of the volume equivalent sphere and the projected cross-sectional area of the considered particle and the lengthwise sphericity (Φ||) is the ratio between the cross-sectional area of the volume equivalent sphere and the difference between half the surface area and the mean projected longitudinal cross-sectional area of the considered particle.
高等流体力学读书笔记 论文题目: 特征线法读书笔记 姓名: 杨志伟 学号: 113108000839 专业:兵器发射理论与技术 指导教师: 周建伟 日期: 2013年12月
1 特征线法 1.1 理论的引出 在考虑了两对面管壁都外折使得两束膨胀波相交，以及膨胀波束在自由边界上反射等问题时，单有绕外钝角流动的公式就不够使用了，需要一种使用于解复杂问题的方法，这就是特征线法。在概况性上说，特征线法确实比绕外钝角的解法进了一步，只要是两个自变数的双曲线型偏微分方程都能用。定常超声速流（包括平面及轴对称的无旋和有旋流）与一维费定常流（不论亚声速还是超声速）的运动方程都是双曲型的。这几种流动能在数学上归在一起，正是反映了在物理上这几种流动都是以波的形式进行变化这样一个事实。 定常亚声速流场上，流动的变化不是以波的形式进行的，任何扰动都没有界线可言，扰动遍及全场，变化都是连续的，任何流动参数（速度、密度和压强等）不仅本身连续，而且它对空间坐标的导数也都连续。与此相反，在定常超声速流场上，扰动都是有界的，像激波在流场中是以突跃面的形式存在的，流动参数本身在突跃面上有突跃的变化，称为强突跃；另一种扰动也是有界的，例如膨胀波（或微弱压缩），界线是马赫波，流动参数本身在波上是连续的，但它的导数在波上可以不连续。如图1所以，定常超声速气流流过外钝角，在第一道膨胀波 O L 11的上游，各流动参数都是均一的，对 的导数到处都是零，但一到 O L上便开始 11 变化了，虽然流动参数本身在 O L还是连续的，但无变化的直匀流区突然在这条 11 线上有变化的扇形膨胀地带相接，诸流动参数的导数在 O L上必是突然从零变为 11 某一定值。在最后一道波 O L上，导数从一定值跃变为零。在中间各道波上，流 12 动参数的导数取了特殊的突跃值——零。
地球化学调查 3.1地热资源勘查各阶段宜进行地球化学调查,采用多种地球化 学调查方法，包括地热流体特有组分（F、SiO2、B、H2S 等）调查分析、氡气测量等，确定地热异常分布范围。3.2 具代表性的地热流体，宜采集地球化学样品，并适当采用 部分常温地下水、地表水及大气降水样品作为对照，分析 彼此的差异和关系。样品采集方法、要求遵照本规范附录 B。 3.3 测定代表性地热流体，常温地下水、地表水、大气降水中 稳定同位素和放射性同位素，推断地热流体的成因与年龄。 3.4 计算地热流体中Na/K、CI/B、CI/F、CI/SiO2等组分的重量 克分于比率，并进行水岩平衡计算，分析地热流体中矿物 资源的来源及其形成的条件。 3.5 对地表岩石和地热钻井岩芯中的水热蚀变矿物进行取样鉴 定，分析推断地热活动特征及其演化历史。 3.6 地球化学调查图件比例尺与地质调查比例尺一致。 7.7.1地热流体与岩土试验分析 7.7.1 在地热勘查中，应系统采取水、气、岩土等样品进行分析 鉴定，获取热储及地热流体的有关参数，各类样品按下述 要求采取：
a) 地热流体全分析：各勘查阶段的全部地热井和代表性泉点 均应采取； b) 气体分析：凡有气体逸出的地热井（泉）均应采取；中高 温地热井应采用井下压力采样器取样； C) 微量元素、放射性元素（U、Ra、Rn）、毒性成分的分析：按 每个储层采样，预可行性勘查阶段各取（1-2）个，可行性勘查阶段各取（3-5）个，开采阶段各取（5-7）个； d) 稳定同位素：可行性勘查阶段可取（1-2）个，开采阶段可 取（2-3）个； e) 放射性同位素：可行性勘查阶段每层热储各取（3-5）个， 开采阶段每层热储各取（5-7）个； f) 岩土分析样：采集典型热储和盖层岩样及包含水热蚀变的岩 土样品。 7.7.2 地热流体化学成分全分析项目包括：主要阴离子（HCO3-1、 CI-1、SO4-2、CO3-2）、阳离子（K+1、Na+1、Ca+2、Mg+2）、微量元素和特殊组分（F、Br、I、SiO2、B、H2S、AI、Pb、Cs、Fe、Mn、Li、Sr、Cu、Zu等）、放射性元素（U、Ra、Rn）及总a、总β放射性、PH值、溶解性总固体、硬度、耗氧量等。对高温热田应增加Hg、As、Sb、Bi、的测试，对温泉和浅埋热储应视情况增加污染指标如酶、氰等的分析，并根据不同的用途增加相关分析项目。 7.73 同位素分析：一般测定稳定同位素D(H2、18O、34S)和放射
地球化学专业 硕士研究生培养方案 一、培养目标 培养的硕士研究生应在德、智、体等方面全面发展，具有创业精神和创新能力，能进行科学研究、工程技术及管理的高级专门人才，以适应社会主义现代化建设的需要。具体要求如下： 1、努力学习马列主义、毛泽东思想和邓小平理论，拥护中国共产党，拥护社会主义，具有较高综合素质，遵纪守法，品行端正，作风正派，服从组织分配，愿为社会主义经济建设服务。 2、在地球化学学科内掌握坚实的基础理论、系统的专门知识、必要的实验技能和较熟练运用计算机的能力；了解地球化学、应用化学专业发展现状和动向；掌握一门外国语，能熟练地进行专业阅读并能撰写论文摘要；具有从事本学科领域内科研、大学教学或独立担负专门技术工作的能力，具有较强的综合能力、语言表达能力及写作能力，具有实事求是、严谨的科学作风。 3、坚持体育锻炼，具有健康的体魄。 二、学习年限 硕士研究生的学习年限为3年。 硕士生应在规定的学习期限内完成培养计划要求的课程学习和论文工作。 三、研究方向 本专业设置以下研究方向： 1、油气地球化学 2、生物与环境地球化学 3、油藏描述及油藏地球化学 4、油气藏形成与分布 四、课程设置 课程设置包括学位课、非学位课和实践环节，课程总学分为34或以上。学位课为必修课，含公共课、专业基础课，学分为20分；非学位课学分为12分；实践环节为必修课，含学术活动、专业实践、社会实践和教学实践，学分为2学分。
（一）学位课7门（共20学分） （二）非学位课6门（12学分） 非学位课中的选修课由导师和硕士生根据专业培养方案的要求和研究方向的需要，以及研究生原有的基础和特长、爱好共同确定，给研究生留有充分的选修灵活性，鼓励研究生跨学科、跨专业选修课程，以拓宽研究生知识面，培养他们的适应能力。 导师应布置60篇以上的中、外文文献资料让研究生阅读，且外文资料比例应占三分之一以上，并做到有检查，有考核。 （三）补修本科生课程 这类课程设置主要是以同等学力或跨学科、专业录取的硕士生，除完成培养方案规定的学位课、非学位课外，还应补修该专业本科阶段的主干课2～3门，如不修完规定的本科课程，不能进入硕士论文撰写及答辩。 （四）实践环节 硕士生应参加一定数量的学术活动，考核合格者记1学分。其中，必须在院（系）及以上级别学术会议上至少做一次学术报告，每次0.5学分，参加院（系）及以上级别学术会议，每次0.1学分。另外，还应从其它实践环节中至少选1个实践环节, 考核合格后取得学分。研究生实践环节由导师和系主任负责安排、指导、检查与考核，研究生学院审核确认。 (五) 野外地质调查 本专业硕士生应当十分重视野外地质调查、野外样品采集及第一性地质资料的收集，这不仅是论文工作所必需，也是培养和提高硕士生野外实际工作能力的重要环节。野外地质调查主要结合自己的硕士论文，参加有野外地质和油田现场资料收集的科研项目，要求全面掌握野外地质调查与综合分析方法。硕士生的野外地质调查由指导教师负责安排、指导和检查。 本专业课程设置见附表。 五、培养方式 1、导师应根据培养方案的要求和因材施教的原则，从每个硕士生的具体情况出发，在硕士生入学后三个月内制订出研究生的培养计划。 2、对硕士生的培养采取课程学习和论文工作相结合的方式。既要使硕士生深入掌握基础理论和专门知识，又要使研究生掌握科学研究的基本方法和技能，具有从事科学研究的能力。整个培养过程应贯彻理论联系实际的方针。 3、硕士生指导采取导师负责制或指导小组集体培养的方式。 4、硕士生的课程学习强调学位课以听课为主，统一考试；选修课可以采取考试、写读
青少年科学探究活动 —科学论文与技术发明的选题与研究方法 上海市科技艺术教育中心曹晓清葛智伟 一、课程目标 知识与技能： 开展青少年科学探究活动的研究和认识，探索和总结指导学生进行选题与研究方法的规律，并用得到的这些规律和方法进行选题或研究的尝试，体验创新实践的过程。 过程与方法： 在教学过程中，通过分析、归纳、总结、实践，探索引导学生进行选题和研究的方法，并尝试选择自己感兴趣的课题进行探究。 情感态度价值观： 掌握相关指导方法，打破思维定势，开拓创新思维，培养教师的创新精神和实践能力。 在教学过程中，让学员体验选题或探究成功后的喜悦，激发学生对科学探究的兴趣。增强培养学生创新能力、创新精神的意识，树立学生培养过程中科学伦理观和德育教育的意识。 二、课程内容 青少年的科学探究活动已成为科技教育中非常重要的部分。科学论文是青少年进行科学研究成果体现的主要方式之一，教师在指导学生进行科学论文活动时应该注意学生科学思维、科学方法和科学精神的培养，在活动过程中起到积极引导的作用。 一、青少年科学探究活动的特点和要求 1.青少年科学探究活动的演变 全国青少年生物百项科技活动以及演变后的全国生物与环境科学实践活动，全国青少年发明创造比赛和科学讨论会是1997年以前我国级别最高、规模最大的两项青少年科学活动赛事。全国青少年科技创新大赛的整合工作，充分总结和肯定了全国青少年生物和环境科学实践活动及全国青少年发明创造比赛和科学讨论会。科学论文和技术发明成为今后科技创新大赛科技创新成果最重要的竞赛项目之一 2.青少年科学论文的定义
原则上青少年科学研究活动不是真正意义上的科学研究，而是在教师的指导下，学习科学方法。高中阶段的青少年科学研究活动视其开展工作的目的、过程和结果，有可能成为“大学前研究”。青少年科学论文，准确地说应该是青少年科学报告。青少年科学报告包括中小学生科技活动和社会实践的调查报告、实验报告、观测报告、观察报告、发现报告、研究报告等科学成果论文，以自然科学范畴的论文为主。 3.青少年科学论文的要求 科学论文是中小学生学习科学思维、科学方法，培养科学素质实践的一部分，是模仿性地对某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解和知识的科学记录；或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学总结，用以在中小学学科科学讨论会上宣读、交流或讨论；或在中小学科技刊物上发表的书面文件。 科学论文应提出新的科技信息，其内容应有所发现、有所发明、有所创造，而不是简单重复、抄袭前人或他人的工作。 4.近年相关竞赛分析 5.科学探究活动学科分类。 全国创新大赛共设立13个学科。分别是： 数学、物理、化学、微生物、环境科学、生物化学、医药与健康学、工程学、计算机科学、动物学、植物学、地球与空间科学、社会科学。 二、科学论文的选题与研究方法 1.科学研究的一般过程： 发现问题、给出假设、实验验证、得出结论。 2.课题的选题及资料查询 （1）选题（培养学生观察能力及思考能力） 原则：从生活中发现课题 从问题到课题：打破思维定势，寻找有创新性的课题 学科交叉，激发创新思维 结合本地特点进行选题：本地的优势（动植物、文化等等都可以） （2）实验方案设计前的资料查询（信息收集及处理能力） 3.实验方案设计 （1）正确的检测手段 （2）实验对象的选择 （3）实验方案设计 （4）时间安排
XXX幼儿园科学发现室活动记录活动时间09-15 活动人数19 活动内容哪辆汽车跑得快？ 活动目标1．探索发现玩具汽车在不同材质的桥面上跑动的速度是不一样的。2．通过实验验证预测，能用记录表记录实验结果。 3．体验合作探索的快乐。 观察与分析一、回忆做过的实验：汽车从不同坡度的桥面上跑下的速度。 引导幼儿回忆：汽车从不同坡度的桥面上跑下的速度是怎样的？在坡度越大的桥面上跑，汽车跑得怎样？在坡度越小的桥面上跑，又是怎样？ 二、出示桥面，比较桥面材料的不同。 1．让幼儿看一看、摸一摸，比较桥面材料的不同。 2．激发幼儿思考：桥面材料不一样，那汽车在上面跑，哪辆汽车跑得快呢？ 三、幼儿进行预测，并记录。（先预测一号桥和二号桥，然后预测三号桥和四号桥。） 1．请幼儿猜测并说出理由。 2．幼儿把自己的预测记录下来。 3．教师记录幼儿的预测情况。 四、幼儿两两合作进行实验。 1．幼儿两两合作进行比较实验，并对实验结果客观记录。 2．交流实验情况，教师记录幼儿实验结果。 师：“你是怎么做的实验？在实验时你有什么发现？你的实验与你的预测一样吗？” 3．讨论：为什么有的桥面上的汽车跑得快？有的桥面上的汽车跑得慢？这是什么原因？ 4．教师小结：原来汽车在桥面上跑得快慢与桥面的光滑程度有关，在比较粗糙的桥面上跑得慢，在比较光滑的桥面上跑得快。它还与桥面的软硬有关，在比较软的桥面上跑得慢，在比较硬的桥面上跑得快。 五、结束部分，带幼儿再次玩玩具汽车，寻找新的发现。 观察分析: 本次活动之前，幼儿已经探究过汽车从不同坡度的桥面上跑下的速度，所以，活动一开始，我就引导幼儿回忆上次的实验结果。引导幼儿说出汽车在不同坡度的桥面上跑下的速度是不一样的，在
《流体地球化学》 题目：地幔流体及其成矿作用 读书报告 教师：张成江教授 指导老师：何明有教授 姓名: 张建军 学号： 2011050169 学院：核自学院 专业：核能与核技术工程 2011年12月15日
地幔流体及其成矿作用 1 地幔流体组成和特点 地幔流体是指赋存于地球内部由原始气体元素(He3、A r36等)、挥发分(幔 源CO 2、S、H2O等) 所组成的气体、稀溶液及具挥发分的富碱的硅酸盐熔体。 现代火山喷气、玄武岩圈闭气体、地幔镁铁质和超镁铁质包体成分分析及金刚石 包裹体分析表明, 地幔流体是以C2H2O 为主的体系, 并且含有一定的金属氧化 物〔6〕, 其流体种类受地幔氧逸度f O 2 及深度的制约〔7〕, 当f O 2 在Q FW —MW (氧缓冲反应限定的范围) 时, 流体种类以CO 22H2O 为主; 接近IW 时以CH42H2O为主。W yllie〔8〕用微量CO 2、H2O 和橄榄岩(假定地幔中CO 2?(CO 2+ H2O ) = 018) 进行的成岩试验表明, H2O、CO 2 含量在深度上是分层的, 以地 盾区地热曲线、固相线位置、矿物稳定组合区间三者之间关系, 推测120 km 深 度以下时金云母、白云石、橄榄石与富H2O 气相共存; 较浅处(约90 km ) 时, 随 着角闪石等含水矿物形成, 大量的H2O 被消耗, 气相中CO 2 与H2O 含量比值 随之增大, 形成上地幔中相对富CO 2 的区域; 在260～120 km 之间则为碳酸盐、金云母、C2H2O 挥发分溶解于熔体中, 无独立的H2O 和CO 2 相存在。Sh iano 等〔9〕在研究Kerguelen 地区超镁铁质捕虏体时发现了富硅质熔体、富碳酸盐 的熔体和富CO 2 流体包裹体共生, 显示是地幔深部均一的熔融相在到达上地幔 温压条件时形成不混溶的三相, 并充填于橄榄岩形成的裂隙中。这同样证明了 C2H2O 随深度变化的推断。包裹体一直被作为了解深部流体的重要窗口, 然而 已有的资料表明地幔流体包裹体在随寄主岩上升过程中已发生了次生变化, 并 且显示出几乎所有的捕虏体中多为纯CO 2 包裹体,缺少甚至没有H2O 的成分。 对此认为主要由4 种原因引起: ①在硅酸盐熔体中H2O 的溶解度比CO 2 更大, 熔融时H2O 比CO 2 优先进入熔体中, 形成相对富集的CO 2 相; ②氢的扩散作 用引起在低f O 2 时流体主要成分是CH4, 在达到一定温度和压力时H 发生迁移, 留下相对较富的CO 2; ③与围岩发生水岩反应再平衡的结果,H2O 比CO 2 更易 与含氧的硅酸盐发生反应, 剩下相对较富的CO 2; ④变形过程中H2O 比CO 2 更 易进入位错而被泄漏掉。因此, 多数地幔包体中的流体包裹体在被寄主岩从深 部带到地表过程中已发生了次生变化, 其成分已有所改变。由于我们对地幔流 体还缺乏详细研究和了解, 大多数地幔流体性质仍是有待研究的前沿课题。 2 地幔流体的来源及成矿作用 按照目前的了解, 地幔流体主要以两种方式形成: 一种由地核及下地幔脱 气作用; 另一种为洋壳俯冲作用带入大量富含挥发分物质的再循环〔1, 3, 4〕。 稀有气体的He2A r 同位素体系研究表明地幔流体主要有3 种源区〔10〕: ①地 幔柱型源区; ②洋中脊玄武岩型源区; ③岛弧型源区。其中最值得一提的是地 幔柱源区, 推测地幔柱构造起源于地幔深部热边界层, 具有800～ 1 200km 直 径的头部和100～200 km 的尾部〔11, 12〕, 由地幔深部穿越不同的上覆圈层 直抵地表, 且因直接来自富集地幔, 含有大量挥发分和不相容元素, 其成矿意 义值得重视。流体在上地幔的富集是地幔流体成矿的基础, 前已述及流体是由 深部地幔或地核脱气作用和再循环物质脱水作用形成, 形成的流体可能在上地 幔顶部附近富集, 特别是在软流圈上隆引起减压变薄时, 溶解于地幔橄榄岩高 压围岩矿物相中的挥发分出溶, 形成细小的早期流体包裹体, 并在地幔蠕变过 程中往有利的部位运移〔13〕, 从而促进流体的更进一步富集。聚集的挥发分