蛇纹石化的气体地球化学研究

蛇纹石化岩石是基性-超基性岩后期自变质作用的产物，或是含镁岩石中-低温热液交代作用的产物。目前大洋热液系统基性-超基性岩蛇纹石化的气体地球化学研究，侧重于烷烃、二氧化碳、氢气等；热液条件模拟实验和过渡金属（Fe,Ni等）对成烃的催化作用。.该项申请拟对不同类型蛇纹石化岩石中气体的地球化学特征开展综合研究。拟选取甘肃、山东和四川不同类型基性-超基性岩、大理岩、蛇纹石化基性-超基性岩和蛇纹石化大理岩样品，采用分段加热脱气在线分析手段，鉴别烷烃气体、非烃气体和稀有气体的化学组成、同位素组成。从而阐明蛇纹石化作用气体的来源和成因类型，探讨气体产物形成的蛇纹岩机制。主要研究如下内容：①不同类型岩石的矿物组成和化学元素组成特征；②不同类型岩石中气体化学组成；③不同类型岩石中气体同位素组成及其成因；④不同类型岩石中稀有气体同位素组成及其成因；⑤蛇纹石化作用的气体形成机制。

本项目研究主要关注，蛇纹石化作用气体化学组成及同位素特征及其与岩石矿物和元素共存组合的相关性，蛇纹石化过程形成非生物或生物有机化合物的组成特征。主要完成以下研究：(1)蛇纹石的岩石矿物组合和元素地球化学特征；（2）蛇纹石作用的气体化学和同位素组成特征及其耦合关系；（3）蛇纹石化作用形成烷烃气体成因与非生物成因有机质的探索。取得以下研究进展：.1、研究样品橄榄岩发生了非常强烈的蛇纹石化作用，主要蚀变产物为蛇纹石，在后期也发生了碳酸盐化形成碳酸盐矿物。蛇纹石化橄榄岩的主要矿物组合为利蛇纹石和磁铁矿，缺失水镁石。水镁石是蛇纹石化过程第一阶段的反应产物，其缺失表明水镁石后期发生了蚀变形成了蛇纹石。蛇纹石化橄榄岩中见到微细的纤维蛇纹石脉，说明样品的蛇纹石化过程是多期次的。.2、岩石分步加热脱气分析，不同样品或同一样品不同温度产气总量与气体化学组成组成差异很大，反映出气体在蛇纹石化过程中赋存状态的不同；结合元素和元素化学种（Fe价态）分析，阐明橄榄石蛇纹石化作用中水岩相互作用产生H2的过程，并与FTT反应结合形成甲烷。CO2和烷烃碳同位素δ13C值分别介于−19.9‰～−2.6‰与−51.8‰～−15.5‰，其分布模式表现为δ13C值呈反序分布（δ13C1>δ13C2>δ13C3），δ13C值呈正序分布（δ13C1<δ13C2<δ13C3），揭示蛇纹石化气体成因类型具有多样性，烷烃气体不仅有非生物成因，也有热成因（生物）来源。这与目前在蛇绿岩套中渗漏气体的研究明显不同。.3、基于蛇纹石化气体来源的多样性，利用热解-气质联用（GCMSMS）脱气及产物在线分析，进行初步探索性的实验工作。结果表明在400～800℃脱气检测出相对丰度较高的长链正构烷烃（此温度烷烃同位素组成也反映热成因来源），或许是蛇纹石化作用形成有机化合物所致，其同碳数正烷烃之前烯烃是由正构烷烃裂解脱氢形成。蛇纹石化作用形成非生物成因及热成因烷烃和有机化合物，将为进一步探索蛇纹石化作用中非生物成因有机质提供有益而重要的信息。