沉積物鍶的監測分析方法

A. 研究海洋的沉積物樣本，主要使用什麼工具

海底沉積物檢測是海洋生態環境監測的重要組成部分之一。無論是海洋資源勘查還是海洋環境影響評價都離不開對海底沉積物的分析測試，由於形成海洋環境的特殊性，海底沉積物化學組成及性質與陸地同類沉積物相比，也有其特殊性。如海底沉積物由於受海水影響，含鹽分高，吸水性強；同時大量氯根的存在，對某些項目的測定也產生影響。這就需要我們通過專業的儀器、設備，進行測定分析，根據得到的數據，更好的指導我們監測海洋生態環境，從而有效的開發、利用、研究海洋環境。

海底沉積物是海洋生態環境監測必不可少的一部分，其中沉積物測試成分樣品要求具有穩定性、均勻性及定值准確性，這是評定分析方法的重要依據，也是質量檢測的主要控制手段。在對海洋沉積物的檢測中，也涉及到配製標准溶液、繪制標准曲線、測量儀器校準、分析方法評估、分析人員技術考核、分析數據質量評估、實驗室分析質量控制、仲裁分析等等步驟，這都需要負責檢測分析的第三方機構，具有豐富的檢測經驗。

B. 沉積物樣品採集和分析過程中用什麼方法進行質量控制

水中底泥和沉積物採集的辦法主要有兩種： 一種是直接挖掘的辦法，這種方法適用於大量樣品的採集，或者是一般需求樣品的采 集。在無法採到很深的河、海、湖底泥的情況下，亦可採用沿岸邊直接挖掘的方法。但是採集的樣品極易相互混淆，當挖掘機打開時,一些不粘的泥土組分容易流走，這時可以採用自製的工具採集。另一種是用類似岩心提取器的採集裝置，適用於采樣量較大而 不相互混淆的樣品，用這種裝置採集的樣品，同時也可以反映沉積 物不同深度層面的情況。使用金屬采樣裝置，需要內襯塑料內套以防止金屬沾污。當沉積物不是非常堅硬難以挖掘時，甲基丙烯酸甲 酯有機玻璃材料可用來製作提取裝置。這種裝置外形是圓筒狀的， 高約50cm，直徑約5cm，底部略微傾斜，以便在水底易於用手將 其插進泥土或使用錘子將其敲進泥土內。取樣時底部採用聚乙烯蓋子封住。對於深水采樣，需要能在船上操作的機動提取裝置，倒出來的沉積物，可以分層裝入聚乙烯瓶中貯存。在某些元素的形態分析中，樣品的分裝最好在充有惰性氣體的膠布套箱里完成，以避免 一些組分的氧化或引起形態分布的變化。

C. 岩石與單礦物銣-鍶年齡測定

在計算年齡的(86.41)式中，鍶同位素初始比值(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i既是未知數又不能直接測定。為了解決這個問題，測定岩石和單礦物的銣-鍶年齡有模式年齡和等時線年齡兩種方法。模式年齡法是給試樣假設一個初始比值，這個方法僅適用於一些年代較老、富銣貧鍶的單礦物，如天河石、銫榴石、鋰雲母等，以及一些特殊情況。獲得等時線年齡需要測定一組試樣(5～6個以上)，該組試樣要求具有相同形成年齡和相同的鍶同位素初始比，並且自岩石(或礦物)形成以來其Rb-Sr體系一直保持封閉狀態。在滿足這3個條件情況下，(86.40)式是一個直線方程，在⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-⁸⁷Rb/⁸⁶Sr直角坐標圖上該組試樣將能聯成一條直線，該直線稱作Rb-Sr等時線，它在Y軸上的截距給出鍶同位素的初始比值(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i，它的斜率是b:

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

另外根據直線最佳擬合需要，構成一條等時線的試樣點要求有合理的分布，即試樣之間Rb/Sr比值應該有一定程度變化。一般來說，低Rb/Sr比試樣比較容易獲得，關鍵在挑選高Rb/Sr比試樣，下面的公式可以幫助選擇:

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

該公式依據當前Sr同位素的測定精度而定，Δ(Rb/Sr)表示試樣間Rb/Sr比的最大差值，年齡t單位:Ma。

方法提要

按照等時線要求選擇一組岩石或單礦物試樣，氫氟酸+高氯酸溶樣，在陽離子樹脂交換柱上用不同濃度鹽酸色層分離銣和鍶，在熱電離質譜計(TIMS)上用同位素稀釋法測定銣、鍶含量，得到⁸⁷Rb/⁸⁶Sr比值，同時計算出試樣的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，最小二乘擬合計算等時線年齡，同時給出鍶同位素初始比值，或僅計算單個試樣模式年齡。除同位素比值測定精度等共性要求外，選擇適應試樣以及在稀釋法測定中滿足最佳稀釋度要求是測定結果成敗的關鍵。

本方法對測定精度要求:⁸⁷Rb/⁸⁶Sr比值相對誤差1%～2%，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值相對誤差小於1×10^-4，等時線年齡在100～1000Ma內，95%置信度，相對誤差2%～5%。

儀器、設備與器皿

熱電離質譜計MAT260、MAT261、MAT262、VG354、TRITON等相當類型。

點焊機質譜計的配套設備。

質譜計燈絲預熱裝置，質譜計的配套設備。

聚四氟乙烯燒杯10mL與30mL。

氟塑料(F₄₆)試劑瓶500mL、1000mL與2000mL。

聚乙烯塑料洗瓶500～1000mL。

氟塑料(F₄₆)滴瓶30mL。

氟塑料(F₄₆)對口雙瓶亞沸蒸餾器500mL。

石英試劑瓶2000mL。

石英亞沸蒸餾器。

石英減壓亞沸蒸餾器。

石英交換柱內徑6mm，高300mm，上部接內徑20mm高110mm敞口容器，尾端內嵌石英篩板，要求上面的樹脂不泄漏，溶液滴速適當，樹脂床直徑6mm，高100mm，13或16支為一組。

氟塑料(PFA)密封溶樣器15mL。

鉑皿30mL，平底。

石英滴管。

石英量筒(杯)10mL、50mL。

硬脂玻璃量筒1000mL。

三角玻璃瓶250mL。

玻璃燒杯3000mL。

水純化系統。

分析天平感量0.00001mg。

電熱板(溫度可控)。

超聲波清洗器。

不銹鋼恆溫烘箱<300℃。

高速離心機。

聚乙烯或石英離心管。

微量取樣器10μL與50μL。

器皿清洗

所有使用的氟塑料與石英器皿，用(1+1)優級純鹽酸和優級純硝酸先後在電爐上於亞沸狀態下各煮1h，去離子水沖洗後又用去離子水煮沸1h，再用超純水逐只沖洗，超凈工作櫃中電熱板上烤乾。第一次使用的新器皿在用酸煮沸前，需先用洗滌劑擦洗。鉑皿清洗設專用燒杯、專用(1+1)優級純鹽酸煮沸。

試劑與材料

去離子水 二次蒸餾水再經Milli-Q水純化系統純化。

超純水 去離子水經石英蒸餾器蒸餾。

超純鹽酸 用優級純(1+1)鹽酸經石英蒸餾器亞沸蒸餾，實際濃度用氫氧化鈉標准溶液標定，根據要求用超純水配製為所需濃度。

超純硝酸 用優級純(1+1)硝酸經石英蒸餾器亞沸蒸餾。實際濃度用氫氧化鈉標准溶液標定，根據要求用超純水配製為所需濃度。

超純氫氟酸 用優級純氫氟酸經對口氟塑料(F₄₆)雙瓶亞沸蒸餾器制備。

超純高氯酸 用優級純高氯酸經石英蒸餾器減壓亞沸蒸餾制備。

氫氧化鈉標准溶液c(NaOH)≈0.3mol/L用分析純固體氫氧化鈉+去離子水配製，鄰苯二甲酸氫鉀標定;

丙酮 優級純。

無水乙醇 分析純。⁸⁴Sr稀釋劑 富集⁸⁴Sr同位素的固體硝酸鍶［Sr(NO₃)₂］。⁸⁷Rb或⁸⁵Rb稀釋劑 富集⁸⁷Rb或⁸⁵Rb同位素的固體氯化銣(RbCl)。⁸⁴Sr+⁸⁷Rb(或⁸⁵Rb)混合稀釋劑溶液 溶液配製與濃度標定見附錄86.2A。

固體硝酸鍶［Sr(NO₃)₂］光譜純，基準物質，保存在乾燥器中。

固體氯化銣(RbCl)光譜純，基準物質，保存在乾燥器中。

NBS987碳酸鍶(SrCO₃) 國際同位素標准物質。

NBS607(或NBS70a)鉀長石 國際標准物質。

GBW04411鉀長石國家一級標准物質。

實驗室專用薄膜(Parafilm)。

強酸性陽離子交換樹脂 Bio RadAG50×8或Dowex50×8，或其他性能相似的或更好的樹脂，200～400目。

陽離子樹脂交換柱准備將約200g首次使用的200～400目AG50×8或Dowex50×8陽離子樹脂置於石英燒杯中，用無水乙醇浸泡24h，傾出乙醇用去離子水漂洗，再用(1+1)優級純鹽酸浸泡24h，傾出鹽酸後又用去離子水漂洗。最後轉入已備好的石英柱中，使樹脂床直徑6mm，高100mm。待水淋干依次加30mL(1+1)優級純鹽酸和15mL超純水淋洗，最後用10mL1.0mol/L超純HCl平衡，待用。以後繼續使用，同樣用30mL(1+1)優級純鹽酸回洗，15mL超純水淋洗，10mL1.0mol/L超純HCl平衡。

錸帶規格18mm×0.03mm×0.8mm。

試樣准備

從同一火成岩岩體或同一火山岩層位中採集一組新鮮未蝕變的岩石試樣，手標本大小，除去表層風化面或其他污染，粉碎至200目，按規則縮分至10g左右。採用一般化學分析方法(如原子吸收光譜)粗測Rb、Sr含量，根據(86.44)式或經驗，從中挑選出5～6個Rb/Sr比值變化大的試樣，待測年齡。

試樣分解

稱取30～50mg(精確至0.1mg)岩石或單礦物粉末試樣，置於PFA氟塑料密封溶樣器或鉑皿中，按最佳稀釋度要求加入⁸⁴Sr+⁸⁷Rb(或⁸⁵Rb)混合稀釋劑(精確至0.1mg)，輕微搖晃令結成塊的試樣充分散開，加3mL超純氫氟酸和幾滴超純高氯酸，在電熱板上緩慢升溫溶解(控制溫度在120℃左右)。待試樣完全分解後，蒸干，用少量6mol/L超純鹽酸沖洗器壁後再蒸干，溫度升至180℃趕氟和多餘高氯酸。用1mL1.0mol/LHCl溶解乾涸物，將溶液倒入交換柱中。若發現試樣溶液渾濁或存在明顯殘渣，表明試樣分解不完全，則需要增加離心分離步驟。如果試樣含鐵量很高，也需要將試樣溶液轉入鉑皿中放在電爐上於500℃下灼燒數分鍾，冷卻後用水溶解，離心分離提取清液上柱。

Rb-Sr分離:

試樣溶液上柱後用1mL1.0mol/L超純HCl清洗溶樣器(或鉑皿)器壁同樣轉入交換柱中，待溶液流干，加14mL1.0mol/L超純HCl淋洗Li、Na、K、Fe等雜質元素，淋洗液棄去。加6mL1.0mol/L超純HCl解析Rb，收集於10mL聚四氟乙烯燒杯中。然後用6mL2.5mol/L超純HCl淋洗Mg、Ca、Al、Fe等，淋洗液棄去，繼續用6mL2.5mol/L超純HCl解析Sr，收集於10mL聚四氟乙烯燒杯中，蒸干。

用1mL1.0mol/LHCl將已蒸乾的Rb、Sr分樣重新溶解，分別倒入經過再生和用1mL1.0mol/LHCl平衡處理後的陽離子樹脂柱中，按上述程序將Rb與Sr進一步純化。蒸干解析液薄膜封蓋，待質譜分析。

Rb、Sr同位素分析:

1)裝樣。Rb、Sr同位素分析採用雙帶源熱電離質譜計，下面的操作以MAT261為例，其他型號質譜計類同。

燈絲錸帶預處理將錸帶用無水乙醇清洗，點焊機將錸帶點焊在燈絲支架上，將已點好錸帶的支架依次插在離子源轉盤上，整體放進燈絲預熱裝置中，待真空抽至n×10^-5Pa後，按預設程序給錸帶通電，在4～6A電流強度1800℃溫度下，每組帶預燒15min，以除去錸帶上雜質。

將離子源轉盤上已燒好的錸帶初步整形，依次取下電離帶。一滴超純水將純化後的試樣溶解，用微量取樣器將溶液點滴在蒸發帶中央，給蒸發帶通電流，強度1A左右，使試樣緩慢蒸干，以後逐步加大電流至帶上白煙散盡，進一步升溫至錸帶顯暗紅後迅速將電流調至零，轉到加下一個樣。當試樣全部裝好後按原位置插上電離帶，進一步給錸帶整形，要求蒸法帶與電離帶兩者彼此平行靠近，但又絕不能連到一起，兩帶間距離以0.7mm為宜。裝上屏蔽罩，送入質譜計離子源中，抽真空。

2)Rb、Sr同位素測定。測定對象為金屬離子流Sr⁺和Rb⁺。當離子源真空達到5×10^-6Pa時打開分析室隔離閥，分別給電離帶與蒸發帶燈絲通電流緩慢升溫，注意在加大電流過程中試樣排氣和真空下降情況，避免真空下降過快。在真空達到2×10^-6Pa，電離帶電流達到2A以上，蒸發帶電流在1.5A左右，燈絲溫度達到1000～1200℃時，將測量系統處於手動狀態，在質量數88～84范圍內尋找鍶離子流，小心調節蒸發帶電流使鍶離子流達到足夠強度(10^-13～10^-11A)並保持穩定。根據質譜計型號不同，分析採用多接收極同時接收或單接收極峰跳掃描依次接收鍶同位素離子流。啟動自動測量程序，系統採集鍶同位素比值⁸⁴Sr/⁸⁶Sr、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、⁸⁸Sr/⁸⁶Sr數據，並以⁸⁵Rb/⁸⁶Sr比值監測銣的分離情況，當該比值大於10^-4時，說明⁸⁷Rb對⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值存在明顯干擾，此時應適當降低帶溫度，在較低溫度下停留一個時間，令電離溫度稍低的銣蒸發殆盡，然後再升高溫度繼續測量鍶同位素比值。每個試樣採集4～6組(block)數據，每組數據由8～10次掃描組成，分別計算在加有稀釋劑的試樣中鍶同位素的平均值和標准偏差。

銣的同位素分析與鍶類似，但採集⁸⁵Rb/⁸⁷Rb數據時的溫度較低，在1000℃左右(電離帶電流1.5A以上，蒸發帶電流越低越好。

3)Sr同位素比值直接測定。年輕海相碳酸鹽的年齡測定僅需測定鍶同位素比值，其他年輕岩漿岩在僅用於地球化學研究時也只需測定鍶同位素比值，不需要測定銣、鍶濃度。此種情況下，粗略稱取相同量級的試樣，不加稀釋劑，採用相同化學分離程序分離和純化鍶，同樣方法進行同位素分析，經質量分餾效應校正後直接得出試樣的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值。

D. 　沉積盆地流體-岩石相互作用研究方法和手段

在盆地沉積物埋藏後所經歷的成岩過程中，會發生復雜的微生物、有機質、水、岩之間的相互作用過程。若烴類發生侵位，還涉及烴類參與的反應。傳統上往往將它們單獨地分別研究。流體-岩石相互作用研究力圖將烴源岩、儲集岩礦物和孔隙流體（油、氣、水）及其中的微生物作為一個完整的地球化學系統來研究其相互作用，這就要求進行沉積學、水文地質學、同位素地球化學、微生物學等多學科交叉研究，將地質觀察、實驗模擬、計算機模擬結合在一起，解決一些單一學科的問題。下面介紹實驗地球化學測試、實驗室模擬、熱力學理論計算等方面的研究方法。計算機軟體模擬將專門分章討論。

一、實驗地球化學測試

沉積盆地流體-岩石相互作用研究需要對儲層中油、氣、水、岩進行全面的分析。所分析的項目及數量取決於研究的內容和目標，不能一概而論。

1.分析測試內容

岩石分析岩石的礦物成分、化學組成和儲層物性；碳酸鹽膠結物的碳、氧、鍶同位素組成；硫酸鹽和硫化物的產狀、礦物習性、硫同位素組成；粘土礦物的X射線衍射分析和氧同位素分析。

流體包裹體分析流體包裹體包括液相和氣相包裹體，液相又包括水相和烴類。均一化溫度是各類流體包裹體常分析的內容，用以確定膠結物形成時期、油氣注入時間。對於水相包裹體，需測定Na、K、Ca、Cl組成及鹽度，用激光拉曼光譜測定溶解的CH₄、H₂S、CO₂氣體質量分數，H₂S硫同位素和CO₂的碳同位素。對烴類包裹體則可進行全烴色譜分析，以確定是否發生蝕變。

油田水分析用毛細管等速電泳或高效液相色譜（HPLC）分析有機酸中甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸等的濃度及總量。利用等離子發射光譜（ICP）分析微量元素K、Sr、Mn、Al、Fe、Zn、B、Li、Cs、Cd等。用鉬-硅法分析其中二氧化硅的含量。用質譜儀分析碳、氫、氧、硫、鍶、硼的同位素組成。

烴類分析分析稠油或瀝青的物性和族組成、氣相色譜特徵、生物標志物和硫同位素，並與正常原油對比，以研究其成因機制。分析伴生氣的氣體組分和碳、硫同位素。

2.分析測試技術

國內眾多的實驗室已建立起了成熟的方法，來分析上述岩石學、流體包裹體及烴類分析的項目。唯粘土礦物（高嶺石、蒙脫石和伊利石）的氧同位素分析國內尚未開展，但國外已有報道。油田水有機組分、微量元素及同位素分析，尚未為人熟知，有必要簡要介紹。

1）有機酸分析技術

（1）等速電泳法（ITP）該法採用在中空的毛細管內進行恆流電泳的獨特的分離分析方法。油水樣經水相蒸發預處理，除去大量無機鹽類後，即可直接進樣進行有機酸分離。所用儀器為瑞典LKB-2127等速電泳儀及島津IP-2A型等速電泳儀，檢測器為電導檢測器、紫外檢測器及電位梯度檢測器，配以200mm×0.5mm聚四氟乙烯毛細管（LKB-2127）及50cm×1mm、100cm×0.5mm兩級聚四氟乙烯毛細管（IP-2A）。採用電解質溶液及尾隨電解質溶液分別為組氨酸鹽＋組氨酸溶液及2-N嗎啉代乙磺酸溶液，或為HCl＋β-丙氨酸溶液及正己酸溶液。水相蒸發處理過程為：取水樣低溫蒸發，調至酸性，然後以丙酮洗滌過濾，再調節至鹼性，濃縮定容。方法的回收率及相對標准偏差分別為96%～105%和2.4%～7.6%。

（2）區帶電泳法（CZE）由於油田水中Cl^-干擾測定結果，等速電泳法需對樣品進行水相蒸發預處理，採用區帶電泳法則避免了上述預處理。所用儀器為惠普HP3PCE高效毛細管電泳儀，毛細管為50cm×50μm內徑熔融石英毛細管（有效長度48.5cm），檢測器為二極體陣列檢測器。電解質體系為：①鄰苯二甲酸氫鉀＋十六烷基三甲基溴化銨，pH=6.0；②3,5-二硝基苯甲酸＋十六烷基三甲基溴化銨＋5%甲醇，pH=9.0。檢測波長為254nm及210nm，間接檢測，壓力樣進，油田水樣過濾後，即可直接進樣進行有機酸分離。方法的相對標准偏差為1.1%～3.5%。

（3）毛細管氣相色譜法（GC）利用AT1000大口徑極性毛細管柱，對油田水中C₂—C₅一元羧酸進行分離分析。對油田水以水相蒸發除去大量無機鹽類後，經濃縮再直接進樣，無需酸化和萃取。方法回收率和相對標准偏差分別為79.6%～100%及1.9%～6.4%。

2）同步輻射X射線熒光分析

利用北京正負電子對撞機國家實驗室同步輻射裝置，在專用模式下進行工作。實驗測試時，樣品受同步輻射X射線激發，發生電離，被電離的原子產生次級特徵X射線。每種元素有其固有的特徵X射線能量及相應的特徵波長，用Si（Li）探測器測定這些特徵X射線的能量可判斷元素的類別；根據測得的待測元素的特徵X射線熒光計數與相同實驗條件下標樣所測的該元素的計數比較，可得出元素的含量。

由於同步輻射具有高亮度、高準直、線偏振及寬頻可調等優異特性，因而用於樣品的微量元素分析時靈敏度高，對制樣要求簡單，可在保持樣品原始狀態下進行測定，並能在相同的實驗條件下同時測定一個油田水樣品中的20多種微量元素，檢測下限可達10^-6量級。

3）δD、δ¹⁸O、δ³⁴S和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的測定

δD的測試採用的是高純鋅（Zn）還原法，即將2μL水樣在390℃下經過鋅還原出氫氣，然後用MAT251質譜儀測定氫氣的D/H值。δ¹⁸O的測量採用CO₂-H₂O平衡法，即將一定量的CO₂高純鋼瓶二氧化碳與2mL水樣平衡，用MAT251型質譜儀測定平衡後CO₂的¹⁸O/¹⁶O。δD、δ¹⁸O測試結果均以SMOW（標准平均大洋水）為標准給出，其標准偏差分別為1‰～2‰和0.20‰～0.30‰。

δ³⁴S硫化物硫同位素分析方法是，將硫化物與一定比例CuO混合，在1100℃下真空燃燒制備純的SO₂氣體。硫酸鹽、自然硫或岩石中微量硫，均採用埃斯卡試劑處理，轉化為氧同位素基本純的硫酸鋇。制樣時，稱取一定量的BaSO₄、V₂O₅、SiO₂（比例為1∶3.5∶3.5），混合均勻後放入瓷瓶內，並在其上覆蓋一層銅絲，在980℃的真空熱解下，制備純的SO₂氣，然後用MAT251型質譜計測定³⁴S/³²S值。δ³⁴S值以CDT（為迪亞布洛峽谷隕石中的隕硫鐵）標准給出。其標准偏差為±0.10‰～0.30‰。

⁸⁷Sr/⁸⁶Sr測定方法是，取一定量地層水，用超純HCl酸化，經過標准離子交換技術分離後，在MTA261型多接收器質譜儀上進行測定。溶解碳酸鹽全岩、膠結物是用超純的HCl，溶解頁岩採用超純HF和HClO₄試劑。分析精度0.00003～0.00007。其中，地層水樣來自中途測試或完井測試。但是，這類樣品不可能有足夠的采樣覆蓋面，尤其在井內更是如此。最有效的彌補方法是使用岩心樣品，這就涉及岩心的保護及其水的離心分離。在應用了低浸染取心技術（即最大限度地減少泥漿對水的污染）以後，這種方法非常實用。還有一種是RSA法，即殘余鹽分析法。在實驗室中用超純水浸濾未經保護的常規岩心，以溶解孔隙中的鹽。這種鹽是岩心在儲藏期間從蒸發的地層水中沉澱出來的。由於不可能浸濾出100%的鹽類物質，所以浸濾出的鹽不保留原始地層水總體化學性質。但是通過對RSA法的有效性嚴格檢驗後，發現鍶同位素⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值卻不受影響。在取樣過程中必須避免在岩心邊緣、裂隙面和含有高滲透性岩石的部位取樣，篩去具有污染特徵的數據（取決於滲透性與⁸⁷Sr/⁸⁶Sr之間的關系），還要沿一些岩樣的半徑方向測定RSA法的數據特徵，以此來校驗岩心中央未被污染水的穩定比值。與多種鑽井泥漿滲透液相比，地層水中的高Sr含量意味著水中⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比對污染作用相對地不太敏感。比較而言，地層水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值為0.705～0.730，砂岩中礦物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值變化范圍更大：斜長石或碳酸鹽小於0.710，鉀長石大於0.730，而雲母大於0.800。可見，用RSA法可以將油田水⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值十分精確地測定出來（Smalley,1987）。

二、實驗室模擬

模擬實驗是在實驗室中通過控制實驗條件來模擬自然條件下流體-岩石相互作用的過程。模擬實驗包括動力學和熱力學兩種模擬方法。中國地質科學院張榮華研究員一直在模擬研究開放體系中方解石、螢石等礦物-水的反應動力學。而沉積盆地水-岩反應更常發生在半封閉-半開放體系中。模擬的內容包括：有機酸、CO₂的生成；有機組分（原油、有機酸等）參與的水-岩相互作用；金屬有機配位化合物穩定性的實驗測量等。常用的模擬實驗方法是流動或動態實驗裝置（Barth等，1988；楊俊傑等，1995）。該方法是將反應溶液從一端注入，並在控制的溫度、流速下與反應容器中塗有環氧樹脂的岩心發生作用。反應溶液可以是各種合成地層水，可含有機酸或原油。在不同的持續時間里從另一端收集反應後的溶液，觀測水化學的變化。另一方法採用間歇反應器（靜態裝置），反應容器可用不銹鋼、鈦製成。採集並分析經不同時間反應後的溶液，對比實驗前後岩石的顯微特徵、物性或原油性質的變化，以達到模擬研究流體-岩石相互作用的目的。

三、熱力學理論計算

熱力學理論計算方法是運用熱力學定律，對地球化學反應和過程進行理論計算來推斷和解釋各種地球化學現象（梅廉夫等，1994），可為實驗結果的延拓、解釋和檢驗提供理論依據。倪師軍等（1993）根據流體包裹體溫度、壓力、成分及E_h-pH值，計算了成岩流體與礦物相互作用的趨勢。而自由能更廣泛應用於化學反應趨勢的預測上。McBride（1987）、羅明高（1995）以反應的自由能模擬計算了成岩作用的序列；Meshri（1990）對比研究了碳酸和有機酸的熱力學反應能力，計算了碳酸鹽礦物方解石和鋁硅酸鹽礦物長石的溶解趨勢和向粘土礦物轉化趨勢。Giles（1990）利用質量傳遞方程研究了礦物溶解-沉澱、離子遷移能力對次生孔隙和總孔隙度變化的影響。可見，熱力學理論計算已用於地質現象的解釋和預測上，是計算機軟體模擬的基礎。但相對而言，考慮的因素較為單一。

E. 種主、次、痕元素量的測定 電感耦合等離子體原子發射光譜法

1 范圍

本方法規定了地球化學勘查試樣中次量、痕量元素鋇、鈹、鈰、鈷、銅、鑭、鋰、錳、鎳、鈧、鍶、釩、鋅及主量元素氧化鈣、三氧化二鐵、氧化鎂及氧化鈉十七個元素的測定方法。

本方法適用於水系沉積物及土壤試料中以上各元素量的測定。

本方法檢出限（3S）及測定范圍見表1及表2。

表1 主量元素檢出限及測定范圍

表2 次量及痕量元素檢出限及測定范圍

2 規范性引用文件

下列文件中的條款通過本方法的本部分的引用而成為本部分的條款。

下列不注日期的引用文件，其最新版本適用於本方法。

GB/T20001.4 標准編寫規則第4部分：化學分析方法。

GB/T14505 岩石和礦石化學分析方法總則及一般規定。

GB6379 測試方法的精密度通過實驗室間試驗確定標准測試方法的重復性和再現性。

GB/T14496—93 地球化學勘查術語。

3 方法提要

試料經鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸冷溶過夜，次日加熱分解至高氯酸白煙冒盡；鹽酸溶解後，移入10mL帶塞塑料管中，定容。將溶液引入等離子炬中，在已選定的波長測量各元素離子及原子的發射光譜強度，由儀器自帶計算機計算各元素含量，並校正基體的影響，直接列印出各元素含量的分析報告。

4 試劑

除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑和蒸餾水（去離子水）或亞沸蒸餾水。在空白試驗中，若已檢測到所用試劑中含有大於本方法所列出的各該元素方法檢出限的量，並確認已經影響試料中該元素低量的測定時，應凈化試劑。

4.1 高氯酸（ρ1.67g/mL）

優級純。

4.2 硝酸（ρ1.40g/mL）

4.3 鹽酸（ρ 1.19g/mL）

4.4 氫氟酸（ρ1.13g/mL）

優級純。

4.5 鹽酸（1+1）

4.6 鹽酸（1+9）

4.7 硝酸（1+1）

4.8 硫酸（ρ1.84g/mL）

優級純。

4.9 硫酸（1+1）

4.10 鋇標准溶液［ρ（Ba）=1.000mg/mL］

稱取1.5160g已於105℃乾燥2h後的光譜純無水氯化鋇，置於100mL燒杯中，加入50mL水及10mL鹽酸（4.3）溶解後，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.11 鈷標准溶液［ρ（Co）=100μg/mL］

稱取0.1000g純度［w（Co）=99.9%］的金屬鈷，置於250mL燒杯中，加入20mL硝酸（4.7）微熱溶解後，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.12 銅標准溶液［ρ（Cu）=100μg/mL］

稱取0.1000g純度［w（Cu）=99.95%］的金屬銅，置於100mL燒杯中，加入20mL硝酸（4.7）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.13 鑭標准溶液［ρ（La）=100μg/mL］

稱取0.1173g已經800℃灼燒過的光譜純氧化鑭，置於 100mL燒杯中，用水潤濕，加入10mL鹽酸（4.5）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.14 錳標准溶液［ρ（Mn）=1.000mg/mL］

稱取1.000g純度為［w（Mn）=99.95%］的金屬錳，置於 100mL燒杯中，加入20mL硝酸（4.7）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.15 鎳標准溶液［ρ（Ni）=100μg/mL］

稱取0.1000g純度為［w（Ni）=99.95%］的金屬鎳，置於100mL燒杯中，加入20mL硝酸（4.7）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.16 鍶標准溶液［ρ（Sr）=1.000mg/mL］

稱取2.4153g已在乾燥器中乾燥一晝夜的光譜純硝酸鍶，置於250mL燒杯中，加水溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.17 釩標准溶液［ρ（V）=200μg/mL］

稱取0.4593g已於乾燥器中乾燥兩天以上的光譜純偏釩酸銨（NH₄VO₃），置於100mL燒杯中，加入20mL硝酸（4.7）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.18 鋅標准溶液［ρ（Zn）=250μg/mL］

稱取0.2500g純度為[w（Zn）=99.95%]的金屬鋅，置於100mL燒杯中，加入20mL鹽酸（4.5）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.19 鈹標准溶液[ρ（Be）=50μg/mL]

稱取0.1388g已經1000℃灼燒過的光譜純氧化鈹，置於 100mL燒杯中，加入10mL硫酸（4.9）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.20 鈰標准溶液［ρ（Ce）=100μg/mL］

稱取0.1228g純度為［w（CeO₂）=99.95%］的二氧化鈰於 100mL燒杯中，加入20mL硝酸（4.7）及幾滴過氧化氫，蓋上表皿，加熱溶解，冷卻，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.21 鈧標准溶液［ρ（Sc）=1.00mg/mL］

稱取0.1534g純度為［w（Sc₂O₃）=99.95%］的三氧化二鈧於 100mL燒杯中，加入20mL鹽酸（4.3），蓋上表皿，在控溫電熱板上加熱溶解。用少許水吹洗表皿，繼續蒸至濕鹽狀，加10mL鹽酸（4.3），移入100mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.22 鋁標准溶液［ρ（Al₂O₃）=10.0mg/mL］

稱取5.2925g純度［w（Al）=99.95%］的金屬鋁於250mL燒杯中，加入100mL鹽酸（4.3）及少許硝酸助溶，待溶解後再加入100mL鹽酸（4.3），移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.23 鐵標准溶液［ρ（Fe₂O₃）=5.00mg/mL］

稱取5.000g光譜純的三氧化二鐵置於250mL燒杯中，加入100mL鹽酸（4.3）溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.24 氧化鈣標准溶液［ρ（CaO）=5.00mg/mL］

稱取8.9239g經120℃烘乾2h後的光譜純碳酸鈣於250mL錐瓶中，加入50mL水，蓋上表面皿，沿壁分次加入50mL鹽酸（4.3）溶解，使碳酸鈣全部溶解，並煮沸除出二氧化碳，冷卻，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.25 氧化鎂標准溶液［ρ（MgO）=5.00mg/mL］

稱取5.000g經800℃灼燒1h後的氧化鎂，置於250mL燒杯中，加入100mL鹽酸（4.5）微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.26 鈦標准溶液［ρ（Ti）=1.00mg/mL］

稱取1.6680g經1000℃灼燒過的光譜純二氧化鈦，置於30mL瓷坩堝中，加入15g焦硫酸鉀，加瓷坩堝蓋後放入高溫爐中，升溫至700℃熔融約30min至全熔，取出冷卻，用100mL鹽酸（4.5）浸取。洗出坩堝，加熱直至溶液清亮，冷卻。移入1000mL容量瓶中，補加100mL鹽酸（4.5），並用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.27 鋰標准溶液［ρ（Li）=100μg/mL］

稱取0.5323g經105℃乾燥2h後的光譜純碳酸鋰，置入150mL三角燒杯中，蓋上表皿，沿杯壁加入10mL鹽酸（4.5）溶解。加熱微沸除去二氧化碳，冷卻後移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.28 氧化鈉標准溶液［ρ（Na₂O）=1.00mg/mL］

稱取1.8859g經500℃灼燒30min後的光譜純氯化鈉於100mL燒杯中，用水溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.29 混合標准工作溶液

見表3。

表3 混合標准工作溶液的元素組合及其濃度

4.29.1 ρ（Co）=1.0μg/mL、ρ（Cu）=2.0μg/mL、ρ（Ni）=2.0μg/mL、ρ（V）=4.0μg/mL、ρ（Zn）=5.0μg/mL、ρ（La）=2μg/mL、ρ（Mn）=25μg/mL、ρ（Sr）=25μg/mL、ρ（Ba）=50μg/mL。分取50.00mL鋇標准溶液（4.10）、10.00mL鈷標准溶液（4.11）、20.00mL銅標准溶液（4.12）、20.00mL鑭標准溶液（4.13）、25.00mL錳標准溶液（4.14）、20.00mL鎳標准溶液（4.15）、25.00mL鍶標准溶液（4.16）、20.00mL釩標准溶液（4.17）、20.00mL鋅標准溶液（4.18）於1000mL容量瓶中，用鹽酸（4.6）稀釋至刻度，搖勻。

4.29.2 ρ（Be）=0.25μg/mL分取5.00mL鈹標准溶液（4.19）於1000mL容量瓶中，用鹽酸（4.6）稀釋至刻度，搖勻。

4.29.3 ρ（Ti）=60μg/mL、ρ（MgO）=250μg/mL、ρ（CaO）=500μg/mL、ρ（Fe₂O₃）=1000μg/mL、ρ（Al₂O₃）=1500μg/mL。分取15.00mL三氧化二鋁標准溶液（4.22）、20.00mL三氧化二鐵標准溶液（4.23）、10.00mL氧化鈣標准溶液（4.24）、5.00mL氧化鎂標准溶液（4.25）、6.00mL鈦標准溶液（4.26）於100mL容量瓶中，用鹽酸（4.6）稀釋至刻度，搖勻。

4.29.4 ρ（Li）=5.0μg/mL、ρ（Na₂O）=250μg/mL 分取5.00mL鋰標准溶液（4.27）、25.00mL氧化鈉標准溶液（4.28），置於100mL容量瓶中，用鹽酸（4.6）稀釋至刻度，搖勻。

4.29.5 ρ（Ce）=2.0μg/mL、ρ（Sc）=20μg/mL 分取20.00mL鈰標准溶液（4.20）、20.00mL鈧標准溶液（4.21），置於1000mL容量瓶中，用鹽酸（4.6）稀釋至刻度，搖勻。

5 儀器及材料

5.1 電感耦合等離子體原子發射光譜儀

工作條件參見附錄A。其他型號的電感耦合等離子體原子發射光譜儀，凡達到附錄A中A.3條款指標的均可使用。

5.2 光電倍增管

波長范圍：190nm～7800nm。

5.3 等離子體炬管（三軸同心石英炬管）

5.4 玻璃同軸霧化器

5.5 雙層玻璃霧化室

5.6 聚四氟乙烯坩堝

規格：30mL。

5.7 具有刻度的帶塞塑料試管

規格：10mL。

6 分析步驟

6.1 試料

試料粒徑應小於0.097mm，經室溫乾燥後，裝入磨口小玻璃瓶中備用。

試料量。稱取0.1g試料，精確至0.0002g。

6.2 空白試驗

隨同試料分析全過程做雙份空白試驗。

6.3 質量控制

選取同類型水系沉積物或土壤一級標准物質2個～4個樣品，隨同試料同時分析。

6.4 測定

6.4.1 稱取0.1000g試料（6.1）置於30mL聚四氟乙烯坩堝（5.6）中，加幾滴水潤濕。加入2mL高氯酸（4.1）、2mL硝酸（4.2）、3mL鹽酸（4.3）、3mL氫氟酸（4.4）。置於控溫電熱板上，加坩堝蓋，放置過夜。次日，升溫至110℃，保持1.5～2h。揭去蓋子，升溫至240℃，直至高氯酸白煙冒盡，加入2mL鹽酸（4.5），趁熱浸取，冷卻。移入具有刻度的10mL帶塞塑料管（5.7）中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

6.4.2 將儀器開機預熱30min，在電感耦合等離子體原子發射光譜儀上，按附錄A中A.1儀器工作條件，在各元素設定的波長處，同時測定試料溶液和工作曲線各元素濃度的強度值，由儀器自帶的計算機按附錄B進行基體校正，給出濃度直讀結果，並列印出分析報告。

6.5 工作曲線的繪制

採用高低兩點工作溶液標准化。低點為不含待測元素的鹽酸溶液（4.6）；高點為人工配製的混合標准工作溶液（4.29.1至4.29.5），5個高點工作溶液的元素組合及其濃度見表3。按6.4.2手續測定並儲存在計算機內，由系統軟體進行運算，並計算試料中各元素的濃度值。

7 分析結果的計算

由計算機對被測元素進行基體校正（見附錄B），按下式計算各元素含量：

區域地球化學勘查樣品分析方法

式中：m_i——從工作曲線上查得試料溶液中經基體校正（參見附錄B）後被測元素i的量，μg；m₀——從工作曲線上查得空白試驗溶液中被測元素的量，μg；m——試料質量，g。

8 精密度

各主量、次量、痕量元素的精密度見表4至表20。

表4 精密度［w（Ba），10^-6］

表5 精密度［w（Be），10^-6］

表6 精密度［w（Ce），10^-6］

表7 精密度［w（Co），10^-6］

表8 精密度［w（Cu），10^-6］

表9 精密度［w（La），10^-6］

表10 精密度［w（Li），10^-6］

表11 精密度［w（Mn），10^-6］

表12 精密度［w（Ni），10^-6］

表13 精密度［w（Sc），10^-6］

表14 精密度［w（Sr），10^-6］

表15 精密度［w（V），10^-6］

表16 精密度［w（Zn），10^-6］

表17 精密度［w（CaO），10^-2］

表18 精密度［w（TFe₂O₃），10^-2］

表19 精密度［w（MgO），10^-2］

表20 精密度［w（Na₂O），10^-2］

附 錄 A

（資料性附錄）

A.1 儀器工作條件

表A.1 儀器工作條件

A.2 分析元素波長

表A.2 分析元素波長

A.3 儀器參數

A.3.1 儀器解析度≤0.04nm。

A.3.2 精密度：在儀器預熱40min後，用濃度為1μg/mL的標准溶液測量10次，其相對標准偏差應≤1.5%。

A.3.3 穩定性：在儀器預熱40min後，用濃度為1μg/mL的標准溶液在2h內，每間隔10min測量一次，共測量12次，其相對標准偏差應≤3%。

A.3.4 工作曲線線性：工作曲線線性相關系數≥0.999。

附 錄 B

（資料性附錄）

B.1 基體元素的干擾校正

為扣除基體元素對各分析元素的干擾，採用基體校正法。即求出基體元素對各分析元素的乘法干擾系數K_Mj和加法干擾系數K_Aj，將K_Mj和K_Aj填入分析程序，計算機即根據系統軟體按下式自動校正分析結果：

區域地球化學勘查樣品分析方法

式中：C_i——校正後分析元素i的分析結果；C_ci——未校正的分析元素i的分析結果；K_Mj—干擾元素j的乘法干擾系數；C_j——干擾元素j的濃度；K_Aj——干擾元素j的加法干擾系數。

式中：C_i、C_ci、C_j是主量元素以氧化物化學計量時，其計量單位為%；次量及痕量元素是以元素態化學計量時，其計量單位為μg/g。由於使用了干擾系數K_Mj和K_Aj，基本上消除了基體效應和譜線干擾。

B.2 使用法國JY公司JY38/48型電感耦合等離子體原子發射光譜儀

干擾系數見表B.1。

表B.1 干擾系數

續表

附 錄 C

（資料性附錄）

C.1 從實驗室間試驗結果得到的統計數據和其他數據

如表C.1至表C.17。

本方法精密度協作數據是由多個實驗室進行方法合作研究所提供的結果進行統計分析得到的。

表C.1至表C.17中不需要將各濃度的數據全部列出，但至少列出3個或3個以上濃度所統計的參數。

C.1.1 列出了試驗結果可接受的實驗室個數（即除了經平均值及方差檢驗後，屬界外值而被舍棄的實驗室數據）。

C.1.2 列出了方法的相對誤差參數，計算公式為。公式中為多個實驗室測量平均值，x₀為I級標准物質的標准值。

C.1.3 列出了方法的精密度參數，計算公式為，公式中S_r為重復性標准差；S_R為再現性標准差。為了與GB/T20001.4所列參數的命名一致，本方法精密度表列稱謂為：「重復性變異系數」及「再現性變異系數」。

C.1.4 列出了方法的相對准確度參數。相對准確度是指測定值（平均值）占真值的百分比。

表C.1 Ba統計結果表

表C.2 Be統計結果表

表C.3 Ce統計結果表

表C.4 Co統計結果表

表C.5 Cu統計結果表

表C.6 La統計結果表

表C.7 Li統計結果表

表C.8 Mn統計結果表

表C.9 Ni統計結果表

表C.10 Sc統計結果表

表C.11 Sr統計結果表

表C.12 V統計結果表

表C.13 Zn統計結果表

表C.14 CaO統計結果表

表C.15 TFe₂O₃統計結果表

表C.16 MgO統計結果表

表C.17 Na₂O統計結果表

附加說明

本方法由中國地質調查局提出。

本方法由武漢綜合岩礦測試中心技術歸口。

本方法由武漢綜合岩礦測試中心負責起草。

本方法主要起草人：熊采華。

本方法精密度協作試驗由武漢綜合岩礦測試中心江寶林、葉家瑜組織實施。

F. 海相沉積物中鍶同位素研究的基礎

1.研究的基礎

海相沉積物中鍶同位素研究，目前僅限於化學沉積物的碳酸鹽及一部分磷酸鹽。這是基於:

1)海相化學沉積的碳酸鹽，大多數不含或含Rb量甚微，放射性成因的⁸⁷Sr的增長可以忽略不計，實驗室測得的碳酸鹽樣品的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr同位素比值，一般可以代表碳酸鹽沉積時的⁸⁷Sr/⁸⁶S初始值。必須強調的是，只有鍶同位素的初始值，才具有沉積成岩物質源的特性。

2)海洋中溶解的鍶，由於來源不同，在足夠長時間的混合過程中有可能接近達到鍶同位素相對「均一化」。因此，在實際的研究中，只局限於海相化學沉積的碳酸鹽，不能任意過度地推廣研究對象。

3)海相碳酸鹽從沉積到成岩的整個地質過程中，沒有新的鍶進入或帶出，即維持「封閉系統」，鍶元素在海相碳酸鹽體系中，只在不同礦物間發生鍶含量分配上的變化，目前的測試技術尚未發現鍶的重新分配過程中有鍶的同位素分餾。

4)海相碳酸鹽和磷酸鹽是在與海水達到化學和同位素平衡的條件下沉積形成的。

2.海相Sr同位素研究中的不確定性因素

古海洋碳酸鹽沉積的Sr同位素研究，其不確定性有4個主要來源:成岩作用的變化;來自不純樣品中的碎屑組分的貢獻;年齡估計的誤差;成岩後期的污染改造。

JayL.Banner(2004)就這一議題作出過評論，如果沒有一種方法去評估古海相沉積岩的純度和成岩作用的變化，就沒有建立Sr同位素演化曲線和Sr同位素地層學的基礎。評估碳酸鹽Sr同位素研究不確定性因素的影響，必須實地對樣品進行詳細的岩石礦物學和化學成分的研究，特別要排除放射性成因Sr和外部Sr的干擾。在此基礎上選取合適的礦物組分送Sr同位素分析，是保證整個研究質量的最關鍵的環節(Popp等，1986;Banner等，1988;Janes等，1995;Montanez等，1996;Bailey等，2000)。碳酸鹽和磷酸鹽用於海水Sr同位素研究，部分原因是這些礦物晶體結構中基本上不含Rb或含量極低，從而可以忽略沉積後⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的增長。同時也要顧及樣品中Sr的含量，Sr含量太低的礦物組分，在成岩或後期的地質作用過程中，哪怕是帶入了一點外部Sr同位素組分的干擾，也會對原始的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值產生明顯的影響(Banner，1995)。

有關成岩作用對海相沉積物中原始Sr同位素組成的影響，曾做過不少的研究(Veizer等，1983，1999;Koepnick等，1985;Popp等，1986;Carpenter等，1991;Banner和Kaufman，1994;Denison等，1994;Jones等，1994;Montanez等，1996;Ruppel等，1996)。被推薦適用於古海洋化學和同位素研究的樣品包括:腕足類化石(它們具有穩定的低鎂方解石礦物學特徵)，海洋膠結物(它具有保持原始結構和化學成分的能力)，牙形石(因為Sr含量高，對評估成岩作用的影響很有效)，珊瑚蟲(存在季節性的生長帶)。單個牙形石的不同部分和相同年代不同類型牙形石的Sr同位素變化證實了成岩改造的復雜性(Trotter等，1998)。十分清楚，隨著地質年代的延伸對建立更長期的演化曲線的精度要求，對樣品適應性的要求將變得更加嚴格。

成岩作用的定量模擬(Banner和Hanson，1990)能夠粗略地限定有關成岩作用對樣品的化學成分改造程度和改造過程的影響，包括溶解作用、重結晶作用和膠結作用。這樣的模擬對於推斷原始海洋鍶和排除分析樣品的干擾因素非常有用。在許多領域和岩相學的研究中，要獲取化學成分完全沒有任何變化的樣品是不可能的，但通過模擬可能求得近似的真實值。流體/岩石相互作用過程的研究，可以協助檢驗:①是否成岩作用導致碳酸鹽結構中原始Sr原子的丟失，進而影響到原始同位素信息的保存;②是否成岩作用有新的外來Sr同位素的帶入。在研究中這些因素都要事先加以評估。

3.海相沉積的鍶同位素樣品適宜性

1)生物化石:某些海洋生物，由於它們有特定的生活習性，對於它們的生存環境條件就有了特別的限定，如水深、溫度、鹽度、水化學成分等，因而它們應當作為海洋鍶同位素演化曲線研究的首選測定對象。大多數研究認定，腕足類化石、牙形石、箭石、珊瑚蟲等生物化石較為合適。

2)方解石:化學成分為CaCO₃，純度很高的方解石幾乎不含Rb，實驗測定的⁸⁷Sr/⁸⁶S值，可以代表海水碳酸鹽沉積時的⁸⁷Sr/⁸⁶S初始值。但是要注意的是，由於方解石鍶含量相對較低，在成岩過程中容易受到污染，直接影響到⁸⁷Sr/⁸⁶S的原始值。

3)白雲石:化學成分為(Ca，Mg)CO₃。實驗測定中發現白雲石中普遍含Rb，其含量與白雲石的成因有關，有的含量高達3000×10^－6以上，成都理工大學同位素地球化學實驗室測定了近300件白雲石樣品(MAT－261多接收固體同位素質譜計)，絕大多數白雲石的⁸⁷Sr/⁸⁶S值在0.7080以上，有的甚至高達0.7200。黃思靜等(2006)在川東三疊系飛仙關組白雲石的鍶同位素研究時發現，一般白雲石的⁸⁷Sr/⁸⁶S值都高於同期海水。在Bralower等(1997)公布的海相碳酸鹽的鍶同位素⁸⁷Sr/⁸⁶S數據中，同一層位中白雲石的⁸⁷Sr/⁸⁶S值均高於石灰岩(圖6－5)。同時發現，樣品的⁸⁷Sr/⁸⁶S值隨鍶含量的增加而降低，隨樣品中MgO含量增加而升高。說明白雲石中有Rb存在，放射性成因的⁸⁷Sr導致⁸⁷Sr/⁸⁶S值的升高。不過成岩時鍶含量高的白雲石，放射性成因的⁸⁷Sr所佔的比例相對小，對測定的⁸⁷Sr/⁸⁶S值的影響小些。因此，在作白雲石測定時，必須同時分析樣品中的Rb、Sr或Mg含量，才能正確評估白雲石樣品的分析結果。

4)泥灰岩或砂岩鈣質膠結物:泥灰岩含Rb量較高，其中碎屑物質大部分為硅酸鹽粘土礦物，既有海相又有陸相成因，海相泥灰岩大都形成於濱海或海岸線附近，成岩物質部分源於大陸殼，成分較為復雜。Rb含量也較高。有人試圖使用泥灰岩的鈣質膠結物測定其鍶同位素組成來進行鍶同位素地層學研究。這里有兩個問題值得注意:①泥灰岩大都產於濱海或海岸附近，在這一區域的海水中，鍶往往未與同期海水達到鍶同位素均一化;②泥灰岩的鈣質膠結物中的鍶，如何排除放射性成因鍶的干擾是個問題。有人在處理樣品時，用低濃度的有機酸萃取鈣質膠結物中的鍶，以避開碎屑物質鍶的干擾。成都理工大學同位素地球化學實驗室曾經作過類似(不同濃度醋酸和鹽酸)實驗，50多件樣品的測定結果，大部分⁸⁷Sr/⁸⁶S值都在0.71以上，有的甚至更高。

圖6－5 中白堊世海水Sr同位素曲線

G. （二）鍶（Sr）同位素分析

1.銣-鍶（⁸⁷Rb-⁸⁷Sr）同位素

（1）基本原理：岩石或單礦物中的銣（⁸⁷Rb）經β衰變生成穩定同位素（⁸⁷Sr）。根據對試樣中母體同位素⁸⁷Rb（或Rb元素）和子體同位素⁸⁷Sr（或Sr元素）含量及鍶同位素比值的測定，即可根據放射性衰變定律計算試樣形成封閉體系以來的時間，即岩石或單礦物形成以來的時間。樣品多採用質譜法分析測定，即將試樣分解後，採用離子交換樹脂色譜分離和純化銣和鍶。然後用同位素稀釋質譜法測定試樣中的銣、鍶含量及鍶同位素比值，然後計算年齡。

（2）樣品要求：選擇富鉀的礦物，如黑雲母、白雲母。它們是Rb-Sr法中最常用的礦物。通常黑雲母比白雲母易受變質作用和蝕變作用的影響，易發生Rb、Sr的得失。另外還有鉀長石，其Rb/Sr比值較低，但這類礦物受到擾動時，對Rb-Sr的保留能力較強，即Rb-Sr封閉體系較好。角閃石和輝石類礦物中Rb/Sr比值都很低，一般只被用來確定（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）初始比值。沉積岩的年齡測定常選用海綠石，因其含有比較合適的 Rb/Sr比值。

對全岩樣品來說，最合適的是花崗岩類和酸性火山岩，因它們含鉀比基性岩高，隨之銣也較高。玄武岩因Rb/Sr比值很低，常用來確定（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）初始比值。

（3）地質應用：沉積岩黏土礦物的成因類型。由於不同沉積岩常常不只由單一類型的礦物組成，它們的成因往往也不相同，因而對礦物成分的研究就成為應用黏土礦物進行沉積岩銣-鍶年代研究的重要內容。

判定黏土礦物成因的標准。採用礦物學標准（如伊利石的多型性及結晶指數）和碳酸鹽中鍶同位素的組成作為黏土礦物的成因標准。

沉積岩黏土礦物年齡的地質解釋。Rb-Sr法已用於沉積岩中沉積層年代的測定，成岩作用的年代測定，輕微變質層年代的測定等。

2.鍶（Sr）同位素

（1）基本原理：鍶有4種天然同位素⁸⁴Sr、⁸⁶Sr、⁸⁷Sr和⁸⁸Sr，它們都是穩定的。其中⁸⁷Sr是由⁸⁷Rb經β衰變而成，故隨著⁸⁷Rb的衰變，⁸⁷Sr在地質歷史中是逐漸增多的。實際工作中，鍶同位素的組成一般用⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值來表示。鍶常以類質同象的形式分散在含鈣、鉀的礦物中，如鈣質碳酸鹽（尤其是文石）、角閃石和磷灰石等。在化學與生物化學過程中，鍶不會產生同位素分餾，因而在研究物質遷移和變化過程中，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr是有效的示蹤劑。

鍶在海水中的殘留時間大大長於海水的混合時間，因而任一時代全球海水鍶元素在同位素組成上是均一的，不受緯度、深度的影響。海相碳酸鹽岩形成時，保存了當時地質條件下海水鍶同位素組成的信息，因而現在可以通過對未受成岩後生變化影響，保存好的碳酸鹽岩（尤其是其中的生物化石）的分析來獲得過去的海水鍶同位素記錄。

（2）樣品要求：采樣要堅持空間性、時間性、代表性和有效性，採集的樣品要分清是原生還是次生，是早期還是晚期，不同地質位置、不同相帶、不同層位、不同構造的樣品不能混合。

嚴防樣品污染。採集水樣時，要馬上密封好樣品容器，以免發生水蒸氣污染和發生蒸發分餾。採集氣體樣品時，一般要先把容器里的空氣排干凈，然後再收集氣體樣品並密封。

（3）地質應用：鍶同位素可作為物源的示蹤劑，可以根據沉積物的鍶同位素組成及其變化規律判讀其物質來源；利用鍶同位素組成進行海相地層定年；鍶同位素是地球化學重要的示蹤手段之一，結合C、O同位素可以為研究古氣候、古環境的變化提供定量的依據；鍶同位素也可用於沉積地層的水-岩相互作用研究。

H. 水系沉積物地球化學測量的方法

水系沉積物測量一般採集細粒物質（粉砂或淤泥），如果缺失這類沉積物的采樣地點，可採集細砂。金屬在不同粒級的沉積物中含量不同，在工作中難以在所有采樣點上採到同類物質。因而將採集的樣品統一過篩（一般過80孔篩）可以大大抑制因采樣粒度差異而產生的可變偏倚。在風成砂覆蓋的地區需采極粗粒的物質以消除風成砂的干擾。
水系沉積物測量的采樣密度與欲圈定的靶區大小和欲獲得的信息量多少有關。而這些又受到時間與測量成本的制約。一般說，在數百到數千平方公里范圍內的一項找礦計劃，可選用每1～5平方公里一個采樣點。一個國土面積不大國家的全國性計劃也可以選用這樣的采樣密度。例如英國本土的地球化學填圖計劃為每 2.5平方公里1個點;原聯邦德國的則為每3平方公里1個點。而一個國土面積大的國家的全國性計劃，為使采樣工作不曠日持久耗資過多，往往使用更低的密度。例如美國為每10平方公里1個點，加拿大為每13平方公里1個點。這種低密度采樣使用直升飛機能提高效率降低成本。中國的全國性計劃中，水系沉積物測量采樣密度為每平方公里1個點，將4平方公里內的樣品組合送交分析，這在大國中是最高的采樣密度。為使水系沉積物測量不致漏掉小礦及礦化，每平方公里1個點是最佳密度。
水系沉積物中所含金屬有多種存在狀態，包括原生礦物、次生礦物、鐵錳化合物的共沉澱物、粘土或鐵錳氧化物的吸附離子等。在分析水系沉積物樣品中各種元素的全含量發現異常後，使用各種偏提取方法，測定其不同的存在狀態，有助於對異常作更好的解釋推斷。

I. 沉積岩建造/沉積作用二級預測要素研究

(一)地層單位與地層劃分對比(要素之1~4)

1.構造-地層分區

構造-地層分區劃分為四級:大區、區、分區、小區,分別對應於大地構造分區的一級、二級、三級和四級大地構造單元(潘桂棠等,2009)。各級構造-地層分區的界線應以全國層面的構造單元界線(潘桂棠等,2009)為參考,具體的界線位置必須是在各省深入總結分析全省地層資料的基礎上,進一步釐定其精確位置。

2.岩石地層單位劃分對比研究(高振家等,2000;全國地層委員會,2001;汪嘯風等,2005;龔一鳴等,2007)

目的是建立編圖區或預測工作區岩石地層和年代地層格架。應合理建立(或釐定)編圖區(或預測工作區)的岩石地層單位,特別要加強與成礦相關層位的岩石地層單位劃分對比研究。所要研究與編圖的岩石地層單位,是對研究區出現的所有岩石地層單位(原1:5萬、1:20萬和1:25萬地質填圖使用的單位)進行「再研究」和「再清理」,消除「同物異名」和「同名異物」現象,建立編圖區統一的地層單元系統(岩石地層和年代地層格架)。該項研究工作,應在原各省(市、區)岩石地層清理成果的基礎上,充分吸取近年地質調查和科研工作取得的新成果、新進展,合理釐定岩石地層和年代地層格架,並列述岩石地層單位劃分沿革表。岩石地層單位劃分沿革表格式見表3-1。

表3-1 ××省(區、市)××地區岩石地層單位劃分沿革表

注:剖面名稱的命名格式:××省(自治區、市)××縣××鎮(鄉)××村××系××統××組(或群、段)剖面。

研究與編圖的岩石地層單位分如下3種情況處理:

1)實際材料圖:沿用原1:5萬、1:20萬和1:25萬地質填圖使用的單位。主圖面保持「原汁原味」,主圖框左側要附編圖中所有涉及的不同年份、不同比例尺填圖使用過的岩石地層單位劃分沿革對比表。

2)1:25萬建造構造圖、1:25萬構造岩相古地理圖、大比例尺(1:10萬或1:5萬)沉積建造構造圖:對實際材料圖中出現的所有岩石地層單位進行「再研究」和「再清理」,消除「同物異名」和「同名異物」現象,建立編圖區統一的岩石地層單元系統(岩石地層格架),使建造構造圖各岩石地層單位間的連圖「合理」而「通暢」。該項研究工作,應在原各省(市、區)岩石地層清理成果的基礎上,充分吸取近年地質調查和科研工作取得的新成果、新進展,合理釐定岩石地層格架。

3)地貌與第四紀地質圖(1:10萬或1:5萬):原各省(市、區)的岩石地層清理對第四紀的地層單元涉及甚少,以往各種比例尺地質填圖中對第四系劃分亦較粗,因此,以往資料實難滿足對該輪礦產預測中大比例尺(≥1:10萬)地貌與第四紀地質圖的編圖要求。為滿足工作需要,凡需用「地貌與第四紀地質圖」作為礦產預測底圖的編圖區,應對(特別針對與成礦相關的)第四紀地層單元與地貌單元進行詳細研究與劃分。需充分利用高精度遙感圖像提取預測區的第四系分布范圍、第四紀堆積的微地貌類型和第四紀成因類型(成因地層單位)等。對編圖區內前人已擬定的第四紀地層單位(岩石地層單位和成因地層單位),要在充分吸取近年地質調查和科研工作取得的新成果、新進展的某礎上,進行「再研究」和「再清理」,合理釐定第四紀岩石地層格架。

3.多重地層單位劃分對比研究(Salvador,2000;全國地層委員會,2001,2002;汪嘯風等,2005;龔一鳴等,2007)

1)對編圖區的所有岩石地層單元進行准確的定年和時代歸屬,目的是建立編圖區或預測工作區年代地層格架。重點進行岩石地層、生物地層(各種生物帶或生物組合)和年代地層劃分對比研究。

2)在岩石、生物和年代地層單位劃分、對比的基礎上,視情況進行層序地層、事件地層、磁性地層等多重地層單位劃分對比,進一步優化工作區的區域等時地層格架。

3)生物組合研究中要區分標准化石和指相化石。運用標准化石建立化石帶,並結合同位素測年資料,進行大區域的年代地層對比。運用指相化石進行沉積相解釋。應充分查找編圖區各個地層單位中的生物化石(認真選擇其中有時代意義的「標准化石」或「帶化石」加以利用)、火山岩夾層中的同位素測年等資料,對地層單元進行時代歸屬與區域對比。對第四系,除使用化石資料外,還需特別收集古地磁測年、同位素測年(如41C年齡、TL年齡、ESR年齡等)。在編制沉積型礦產預測方法類型地質構造專題底圖(構造岩相古地理圖、沉積建造構造圖、地貌與第四紀地質圖)時,首先要解決的關鍵問題是編圖目的層的地層劃分與時代對比,以確保不同相區不同岩性的地層能統一到統一的時間格架中。

表3-2是編圖區目的層化石採集點和化石鑒定結果與分析登記表格式。表3-3是編圖區目的層同位素地質測年結果登記表格式。

表3-2 ××省(區、市)××地區化石採集點和化石鑒定結果與分析登記表

注:資料出處分2種情況登記(下同):(1)如來自地質填圖,填寫圖幅號;(2)如來自前人科研論著,填寫發表者和發表年份。

表3-3 ××省(區、市)××地區同位素地質測年結果登記表

注:資料出處填法與表3-2相同

(二)沉積岩建造類型、岩石組合、岩石結構與沉積構造(要素之5~9)

研究各岩石地層單位的沉積岩建造類型、岩性和岩石組合特徵、岩石結構與沉積構造(劉寶珺,1980;《沉積構造與環境解釋》編著組,1984;何鏡宇等,1987;魏家庸等,1991;孟祥化等,1993;陳建強等,2004)。沉積岩建造類型是在系統研究岩石組合、岩石結構與沉積構造的基礎上劃分的。

1.岩石地層單位內的沉積岩建造類型劃分、沉積岩建造分類及命名原則

(1)沉積岩建造定義

同一時代、同一沉積作用下形成的、同一沉積亞相(或微相)的一種或幾種岩石的自然組合。

(2)沉積岩建造類型劃分

按上述定義,沉積岩建造類型劃分須按下列原則進行。

1)劃分沉積岩建造類型時,可運用我國近20年來區調填圖中使用的沉積岩基本層序的劃分方法進行劃分。我國20世紀90年代以來的沉積岩區填圖中都使用了基本層序(basicsequence)的概念(魏家庸等,1991),並在野外剖面實測和地質填圖路線中作了記錄,應充分查閱這些資料,運用到沉積岩建造類型劃分中。因為基本層序劃分強調了「同一沉積作用下形成的一種或幾種岩石的自然組合」。

2)每一個沉積岩建造類型都具體代表了一定沉積亞相(或微相)環境下的產物,因此,沉積岩建造類型是在對沉積序列自下而上進行沉積相詳細研究的基礎上劃分的。換言之,一種沉積岩建造類型是同一沉積亞相(或微相)中的一種或幾種基本層序的組合。

3)對沉積旋迴發育的地層序列,劃分沉積岩建造類型時可充分利用旋迴地層劃分的方法。其方法是:在沉積相分析思想的指導下,將相鄰同類的小旋迴層歸並在一起,構成較大的旋迴序列。

4)由上述劃分方法與原則,可明顯得出:每個沉積岩建造類型的劃分不應「大於」單個「組」級岩石地層單位。通常一個「組」級岩石地層單位包含1至數個「沉積岩建造類型」。換言之:「沉積岩建造類型」是對「組」級岩石地層單位的細分,而不是歸並。

(3)沉積岩建造分類及命名原則

1)沉積岩建造由表3-4中基本沉積岩大類中的第四級岩石名稱組成(劉寶珺,1980;GB958-1999;曹伯勛,1995)。

表3-4 沉積岩建造(含第四紀堆積)類型劃分表

2)沉積岩建造類型命名要按「第四級分類的岩石名稱」命名,第四級分類的岩石名稱詳見本技術要求的「附錄3-1沉積岩岩石名稱與岩性花紋」。

3)沉積岩建造類型命名和編碼規則如下:

命名:直接用1種或幾種岩石類型名稱組合,再後綴「建造」。如:石英砂岩建造、長石石英砂岩與粉砂岩互層建造、長石石英砂岩與粉砂岩互層夾鈣質泥岩建造等。

編碼:岩石類型名稱和代碼從本技術要求的「附錄3-1沉積岩岩石名稱與岩性花紋」中查閱;「互層」用符號「-」連接;夾層用符號「>」連接,且量多的岩石類型在「>」之前。

命名和編碼舉例:

舉例1:由1種岩性組成的沉積岩建造,直接用「岩石名稱」命名和編碼,如石英砂岩建造,資料庫中按岩石名稱下屬詞直接填寫代碼。

舉例2:由2種岩性互層的沉積岩建造,用「岩石名稱1-岩石名稱2」命名和編碼,如「長石石英砂岩與粉砂岩互層建造」可表達為「長石石英砂岩-粉砂岩建造」,資料庫填寫兩種岩性代碼,中間用「-」連接。

舉例3:由2種岩性組成,但1種(量多)夾另1種(量少)的沉積岩建造,用「岩石名稱1>岩石名稱2」命名和編碼,如「長石石英砂岩夾粉砂岩建造」可表達為「長石石英砂岩>粉砂岩建造」,資料庫填寫兩種岩性代碼,中間用「>」連接,量多者在前。

舉例4:由3種岩性互層的沉積岩建造,用「岩石名稱1-岩石名稱2-岩石名稱3」命名和編碼,如「長石石英砂岩與粉砂岩和鈣質泥岩互層建造」可表達為「長石石英砂岩-粉砂岩-鈣質泥岩建造」,資料庫填寫3種岩性代碼,中間用「-」連接。

舉例5:由3種岩性構成,但兩種為互層,另一種為夾層的沉積岩建造,用「岩石名稱1-岩石名稱2>岩石名稱3」命名和編碼,如「長石石英砂岩與粉砂岩互層夾鈣質泥岩建造」可表達為「長石石英砂岩-粉砂岩>鈣質泥岩建造」,資料庫填寫3種岩性代碼,互層用「-」連接,夾層用「>」連接。

2.岩石結構與沉積構造

研究各岩石地層單位內沉積岩建造類型的岩石結構和沉積構造。岩石結構描述內容包括粒度、圓度、分選性、成熟度和膠結類型。沉積構造描述內容包括機械成因構造、化學成因構造、生物成因構造和復合成因構造(表3-10)。

(三)沉積作用類型與序列、特殊標志層、含礦層段(要素之10~13)

1.沉積作用類型研究

根據對編圖區岩石地層單位的沉積岩建造類型、岩石組合特徵、岩石結構、沉積構造和生物組合等特徵分析的基礎上,分析其形成的沉積作用類型。沉積作用類型主要有:縱向堆積作用、橫向堆積作用、生物築積作用、旋迴沉積作用、風暴沉積作用、濁流沉積作用、化學沉積作用、蒸發沉澱作用、冰川沉積作用、火山沉積作用、滑塌沉積(堆積)作用、冰筏沉積作用、洋脊沉積作用(洋中脊熱流體噴流沉積+宇宙塵沉積+洋中脊洋底剝蝕碎屑沉積,其中熱流體噴流沉積作用與銅多金屬成礦關系非常密切)、低溫熱液沉積作用、表生富集作用、淋濾作用、風化作用、氧化作用、還原作用等。

2.沉積序列類型

沉積序列類型分為:退積式、進積式、加積式(威爾格斯等,1993;王鴻禎等,2000)。應分如下幾方面研究沉積序列:岩石地層單位(如「組」)內自下而上的沉積序列;每類沉積岩建造內的沉積序列;含礦層段內自下而上的沉積序列。

3.特殊標志層

深入研究分析與沉積成礦密切相關的有特殊意義的岩性岩相標志層,如含礦層、蝕變層、特殊的化學沉積層(如鹽岩層、鐵質殼層、結核層等)、火山灰層、礁灘沉積、化石富集層、滑塌沉積、外來岩塊等,要給予特別注意,分析研究其特殊的岩相古地理背景、大地構造環境、成礦控礦作用和區域時空分布特徵,並要在地層柱狀圖、沉積建造和沉積相平面分布圖中著重加以表示。

4.含礦層段、沉積作用與成礦關系研究

收集編圖區所有的已知礦(化)點、含礦層段或蝕變層,分類編錄並編繪在構造岩相古地理圖、沉積建造構造圖等專題圖件中,並對礦化和蝕變現象進行重點描述。通過對上述資料的收集,重點查清含礦層段內自下而上的沉積岩建造類型、含礦層段內自下而上的沉積序列、含礦層段時代、含礦層段分布范圍和含礦層段厚度等。表3-5是編圖區目的層已知礦(化)點、含礦層段或蝕變層編錄登記表格式。

表3-5 ××省(區、市)××地區礦(化)點、含礦層或蝕變層編錄登記表

注:礦(化)點編號方法:賦礦地層時代一M序號,如P2-M001。

重點研究與沉積成礦或沉積層控成礦相關的沉積作用。如與風化淋濾型鋁土礦、鐵礦、錳礦等相關的風化作用、淋濾作用和表生富集作用;與熱泉型金礦床直接相關的低溫熱液沉積作用;與紅(黑)土型金礦、鐵帽型金礦相關的表生富集作用;與鹽湖鹵水礦床、含鎢鹵水-蒸發岩礦床相關的化學沉積作用和蒸發沉澱作用等。

(四)常量、稀土、微量元素、穩定同位素分析(要素之14~17)

1.常量元素分析

常量元素一般包括Si、Al、Mg、Ca、Na、K、Fe、O和Mn等在地層中含量大於0.1%的元素,是構成岩石圈的主要元素(劉岫峰,1991)。常量元素分析通常被用作地層的背景數據。利用地層常量元素的含量,配合微量或稀土元素的分布特徵,進行區域地層的劃分和對比,根據常量元素的含量及其穩定(和高價)組分與易溶(和低價)組分的比值判斷古氣候和古環境(Dodd et al.,1989;劉岫峰,1991)。

2.微量元素分析

微量元素是指Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Sb、Sr、Ba和As等在地層中含量小於0.1%的元素(劉岫峰,1991)。根據微量元素的「微」變化特徵來探索地層形成時的「宏」沉積背景,達到地層劃分對比和古環境恢復的目的(Dodd et al.,1989;劉岫峰,1991)。在實際工作中通常使用微量元素的地球化學時,即兩個元素的關系、兩個元素比值的關系、兩組元素地球化學和比值的關系進行對比,可以對控岩、控相和控礦規律提出證據,甚至可以直接為礦源層提供線索。

3.稀土元素分析

由於稀土元素在自然界受各自晶體化學性質差異、元素鹼性差異、元素價態、形成的絡合物穩定性的不同和離子被吸收的能力不同,在自然界中會隨環境條件的變化發生自然分餾,在地層中通常利用這種分餾造成的地層中稀土元素組成特徵,推測地層形成的物理化學條件。REE豐度、分布特徵及LREE/HREE比值等,可區分不同的大地構造環境和古海洋性質。從穩定的板塊內部沉積區和被動大陸邊緣到非穩定的活動大陸邊緣和大洋島弧區,ΣREE、∑LREE/∑HREE、La/Yb、La/Lu、Ce/Yb、Ce/Sm等值顯示出逐漸降低趨勢(Murrary et al.,1990;劉岫峰,1991)。

4.穩定同位素分析

穩定同位素較常用的有碳、氧、氮、鍶和硫同位素,根據其在地層中的變化規律,進行地層的劃分、對比和成因探討,確定地層的相對地質年代和反映的重大地質事件以及海平面變化(劉岫峰,1991)。碳同位素分餾十分明顯,在不同地質體中存在明顯的分餾現象,因而在區域地層的劃分、對比和成因探討方面具有很好的效果。依據氧同位素可以劃分和對比沉積物的年代和所反映的海水鹽度、溫度和全球氣候變化等環境信息(劉岫峰,1991)。鍶元素與鈣元素的地球化學性質相近,因此,自然界中一些含鈣的礦物(如文石、方解石、白雲石、石膏和鉀鹽等),甚至放射蟲等都含有一定數量的初始鍶。鍶通常作為反映原始沉積環境的一種化學示蹤指標(Dodd et al.,1989)。同一時期海洋中硫酸鹽的硫同位素組成非常接近,利用硫同位素進行地層學研究的主要方法是以不同地質歷史時期的海相硫酸鹽岩所具有的不同同位素組成特徵作為對比標准,進行區域地層對比和相對地質年代確定(劉岫峰,1991)。

J. 銣-鍶法基本原理

銣-鍶法同位素地質年齡的測定對象十分廣泛，從最古老的3.7Ga變質岩到新生代海洋中碳酸鹽沉積物，從酸性岩漿岩到基性岩漿岩，從宇宙中的隕石到地球上脈石英中的流體包體以及某些硫化物礦石，都能用銣鍶法測定年齡。此外，鍶同位素是研究岩石與礦床成因、成岩成礦物質來源以及海水演化等一系列地球化學問題的重要示蹤工具。因此在同位素地質學中，銣-鍶法是一個重要的方法。

自然界銣有⁸⁷Rb和⁸⁵Rb兩個同位素，其中⁸⁷Rb具天然放射性，⁸⁷Rb通過一次β^-衰變變成穩定同位素⁸⁷Sr:

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

根據衰變定律，在地質歷史時期內Sr同位素的增長方程式是:

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

式中:右下角標p代表試樣實測值，即現在值;i代表當岩石或礦物形成時與銣同時進入岩石或礦物中的那部分鍶的初始同位素比值的符號;λ為⁸⁷Rb的衰變常數，為1.42×10^-11a^-1;t為年齡，a。

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術