俯冲带硫的地球化学行为及硫循环

俯冲带硫的地球化学行为及硫循环

占沈薇

成都理工大学地球科学学院  四川 成都  610000

摘要：随着地球化学在地球科学中的广泛应用，超净实验室的用户日益增多，包括研究人员、实验室人员、研究生、本科生等。管理不当会对实验室环境和实验操作人员的安全造成很大影响。因此，必须对超净实验室进行有效的管理，实验人员必须遵守相应的行为规范，尤其是对学生的管理和培养。针对操作人员、样品和环境的安全，探讨了地球化学超净实验室应遵守的安全行为规范，促进高校此类实验室的规范化管理。

关键词：俯冲带；硫循环；高压-超高压变质岩；板片流体

引言

钒铝合金、放射性同位素示踪剂和激光晶体由于其优异的物理化学特性，被广泛用作制造新的高技术产品的次要添加剂，在许多高技术领域，例如新材料、新能源和由于大自然的大部分元素分散在不同类型的矿藏中，使其更难富集、分离和开采，从而限制了世界资源的发质能力，供应不稳定，价格高昂。随着新兴技术产业的不断进步和发展， 世界各地的发胶资源越来越稀少，美国、欧洲联盟、日本和中国等世界主要经济体现在被视为对国家安全和经济发展具有重大影响的关键战略金属之一。 尽管它经常被划为稀土元素和钍，但由于其离子半径极低，其地球化学特性与其他稀土元素大不相同。因此，需要进一步研究基本形成理论、资源类型以及勘探和开发技术，以进一步提高钒资源的勘探和综合利用水平。

1大洋俯冲板片的硫结构

俯冲带包括洋壳俯冲的大洋俯冲带和陆壳俯冲的大陆俯冲带(郑永飞等，2016)，本文研究的俯冲带S循环仅限于具有普适意义的大洋俯冲带。要想理解俯冲带深部S的地球化学特征和元素循环，首先对进入俯冲带之前大洋板片携带的S特征要有深入认识。新生洋壳的初始S(含量500×10－6～1000×10－6)多以还原性的岩浆硫化物(磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿等)的形式存在(Pattenetal．，2012;TomkinsandEvans，2015)。含硫酸盐海水参与的洋底蚀变会造成洋壳上层岩石中含硫相氧化，如磁黄铁矿转化成黄铁矿，以及硬石膏沉淀(Alt，1995;TomkinsandEvans，2015)。在洋底的蛇纹石化过程中，也有海水S以硫化物或硫酸盐的形式加入到岩石圈地幔岩中(Altetal．，2012b;Debretetal．，2017)。经过系统数据收集，本文建立了大洋岩石圈剖面的［S］和同位素成分模型。该剖面基于Penrose会议(1972)推荐的典型大洋岩石圈剖面，对应于快速扩张洋中脊。慢速-超慢速扩张洋中脊形成的大洋岩石圈剖面有显著不同，比如较薄或缺失的洋壳以及较厚的蛇纹石化地幔，其硫结构有明显不同，本文暂不讨论。Penrose大洋岩石圈剖面从上到下岩石序列包含沉积物、基性洋壳和地幔橄榄岩等组分。

2地球化学超净实验室特点及安全隐患

super-net实验室空气清洁度的分类依据的是按照国家标准(GB/T25915.1-2010)的规定，每立方米空气中散布在指定粒度范围(0.1-5 μm)内的悬浮颗粒数量。超净地球化学实验室通常需要高达数千级和地方级(在通风柜中)的空气清洁水平。超净实验室空气中悬浮颗粒是超净实验室环境中的主要污染源，主要来源于三种途径:①来自实验室外部的悬浮颗粒，如管道或进气道；②悬浮颗粒来自实验室内部，这一部分主要由实验人员在实验操作过程中提供；③进入实验室的衣服、鞋子、物品和样品等通过合理的实验室设计，可以减少第一轨道以及在某种程度上第二轨道的污染；通过严格遵守hypernet实验室的行为守则，可大大减少来自二、三轨道的污染，因此必须注意地球hypernet实验室的行为守则。人们行走时，每分钟产生大约1×106个粒子和数千个微生物粒子。如果没有空气交换，100级超网实验室的空气污染只需几分钟就能达到实验室以外的水平，超网实验室的人数越多，室内的污染就越分散，因此需要确保只有必要的工作人员在实验作业中，实验人员和进口物品也应尽量减少，实验人员应严格遵守实验室行为守则。

3俯冲板片熔流体中硫的地球化学行为

3.1热液钍的地球化学行为

所有来自钍热液矿床和稀土元素的矿物都具有多重成分特征。与钍有关的主要元素是稀土元素、高温钍矿床以及铀等其他重要相关元素。高温储层中th的相关元素有REE、ta、nb等。以及中温储层、u、Pb等。th的一种矿物形式，即硅酸盐，通常是在相关的热液生物中形成的，即钍或橡胶化合物铁钍。热液中的阴离子成分主要是cl、CO2、s和f，决定岩浆期后流体中th的活性。钍经常以碳酸盐复合物(th ( co3 ) -2n-4 ) n的形式在热液中流动，如江西香山关龙矿床。

3.2板片流体中硫的地球化学行为

俯冲板片的变质脱水作用是俯冲带物质循环的关键环节，其形成的富水流体也是物质迁移的主要介质(郑永飞等，2016;李继磊，2021)。出露于HP-UHP变质地体中的高压脉体是俯冲带流体活动的天然记录，西南天山HP-UHP变质带榴辉岩中产出大量含硫化物的榴辉岩相高压脉体(Lietal．，2013，2016，2020，2021b)，暗示S在俯冲带流体确实有较高的溶解度，并可以随流体迁移交代地幔楔。确定板片流体中［S］及其种型是厘定俯冲带对岛弧S效应的关键，但目前还没有针对俯冲带岩石中流体包裹体［S］直接测定的研究。基于玄武岩的高温高压实验结果，通过质量平衡计算获得与俯冲洋壳熔体相平衡的流体［S］约2.5%(JégoandDasgupta，2013);通过西班牙CerrodelAlmirez地体俯冲前蛇纹岩与俯冲后绿泥石方辉橄榄岩中含水量和［S］的对比，推算出蛇纹岩变质脱水的流体［S］约0.52%(Altetal．，2012a);Dora-Maira地体中UHP白片岩流体包裹体的半定量测定显示UHP条件下俯冲陆壳释放的流体［S］可达3.2%(Ferrandoetal．2009)。

3.3退化活性钍的地球化学行为

在隐喻中，th具有与k、Rb、u等元素相同的活动，th / u比变化很大，钍含量主要取决于母岩的组成和解释动作强度，变质岩石中钍含量变化很大，整体钍含量随变质程度的增加而下降。变质的波兰矿床可分为两大类:变质矿床和接触物。原则上，变质的钍矿藏在变质岩石或高温热液岩中富集，其中含钍的矿物沿高原表面分布在断裂或沉积形式的构造区域。钍主要产于与断层接触的混合物、页岩、页岩、硅酸盐、石灰岩和金属岩石，以及靠近花岗岩、埃及或伟哥侵入接触区的变质岩石，如河北的transan矿床。

结束语

虑到钪在大多数矿石中以微量元素存在，所形成的独立矿物极小且微细，应综合应用多种高精度、高灵敏度微区原位观测和分析技术（如：矿物自动定量分析系统、电子探针、扫描电镜、激光剥蚀电感耦合等离子质谱ＬＡ－ＩＣＰＭＳ、高分辨率透射电镜ＨＲＴＥＭ、飞行时间－二次离子质谱仪ＴＯＦ－ＳＩＭＳ、同步辐射Ｘ射线吸收精细结构分析ＸＡＦＳ、原子探针ＡＰＴ等），开展不同类型钪矿之间成因对比研究，系统查明从宏观矿石到微观矿物尺度下的元素赋存状态与富集特征，这对钪元素迁移－富集－沉淀成矿规律研究和矿石选冶开发工艺流程的拟定与优化均有重要的理论及实际意义。

参考文献

[1]张景坤.准噶尔盆地风城组碱湖相有机质演化的地球化学研究[D].南京大学,2020.

[2]羊莹,李瑛,赵浩任等.土壤介质中V的地球化学研究现状[C]//.2020中国环境科学学会科学技术年会论文集（第四卷）.,2020:842-848.

[3]赖正,苏妮,吴舟扬,连尔刚,杨承帆,李芳亮,杨守业.流域风化过程稳定锶同位素的分馏与示踪[J].地球科学进展,2020,35(07):691-703.

[4]李雷明.青藏高原东北部土壤痕量元素环境地球化学行为[D].中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所),2020

[5]孟凡勇.乌江梯级水库颗粒无机碳的地球化学行为及其影响因素[D].天津大学,2020.

作者姓名：占沈薇，1998.6 -，女，汉族，安徽安庆人，成都理工大学地球科学学院，地质学专业，研究生在读。

单位邮编：610000