2013年十大刑事案件刘刚与严和英的离婚案件

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辽宁猪贩因上访2次被关精神病院 维权6年获赔40万
作者:王瑞锋
2013年1月,案件一审开庭前,刘刚展示自己的法院传票。新京报记者 吴伟 摄
  因上访两次被关精神病院的辽宁猪贩刘刚起诉山东临沂市民政局、市救助站、市卫生局、兰山区公安分局和荣军医院一案,历经一年半的审理,昨日,刘刚从辽宁锦州中院撤诉,临沂五部门以救济名义支付刘刚人民币40万元,双方达成和解。
  刘刚告诉新京报记者,昨日上午9点多,由临沂市政法委代表五部门与他签署了协议书,“协议书上写着,鉴于我生活困难,临沂市民政局、市救助站、市卫生局、兰山区公安分局和荣军医院给我救济人民币40万元,我保证不再上访,不再起诉。”
  至此,从2008年刘刚被临沂有关部门关精神病院至今,一段长达6年的纠纷终告结束。
  告状6年,刘刚倾家荡产,老婆也离家出走。对于和解,刘刚表示能接受,“我实在没精力再告下去了。最起码我证明自己不是精神病了。”
  维权六年 精疲力尽
  为猪上访
  两次被关精神病院
  2008年初,辽宁北镇市农民刘刚从江苏购买了146头仔猪,货车途经山东郯城县动检站时,被告知猪不合格,需交钱重检。
  刘刚交了300块钱,重检合格。但回辽宁次日,这些猪仔相继死光。他怀疑猪在郯城县动检站检查时染病,决意讨个说法,但找到郯城县动检站索赔无果。
  当年9月19日,他到临沂市委、市政府反映情况。在市政府门口,刘刚被一群人推上车,送进了临沂市救助站,救助站又把他转送到荣军医院。
  刘刚说,在该院精神病区,他被强迫打针吃药,一有反抗就被布带捆绑。当年10月8日,他签字不再上访后被放出。
  “本来是为猪讨公道,后来我为自己讨公道。”刘刚说。
  日,刘刚到临沂市民政局讨说法。工作人员给兰山区公安分局打电话,6名警察将刘刚送往临沂市救助站,后再次转往荣军医院。
  “被强制打针灌药后,最害怕的是停药,一停药生不如死。”刘刚第一次在精神病院度过了除夕,“一晚上没睡,家里人都不知我死活,我哭了一晚上。”
  当年2月12日,刘刚写下保证书,“我在临沂市荣军医院精神科二区治疗后痊愈。经全体工作人员的精心护理我非常感谢。我保证不再上访”,随后出院。
  关于刘刚被强送进精神病院,临沂市民政局在答复意见书中称,刘刚“狂躁不安,蹦跳喊叫,头撞墙地,啃吃树叶”,救助站认为其精神异常,收留在救助站易发生意外,遂送到医院诊断治疗,经医生诊断其患有“癔症”。
  对于上述答复刘刚表示:“我多次明确表示不用救助也不去精神病院,但在没有通知家属的情况下被强制送进去。我留言感谢荣军医院是为了早点出来,让一个‘精神病人’保证不再上访,这是什么意思?”
  诉五部门
  索赔200万一审败诉
  上访途径走不通,刘刚决意通过诉讼挽回声誉。
  2013年初,刘刚向辽宁北镇市法院提起行政诉讼。起诉书称,在刘刚2008年、2009年两次上访过程中,临沂市民政局等单位存在非法限制人身自由的行为。他要求判赔200万元。
  据了解,该案是我国首例因上访被关进精神病院、对政府机关进行诉讼而立案开庭的案件。
  该案一审在北镇市法院前后开庭4次,控辩双方就刘刚是否有精神疾病、是否被非法限制人身自由进行了激烈辩论。
  刘刚坚决否认家族和自己曾有过精神病史。案件开庭前,为证明自己没精神病,他就曾多次找辽宁、北京、唐山等地医疗机构试图做鉴定,但因无司法部门委托,都没做成。
  2013年3月,控辩双方均接受在不用进行精神病鉴定的情况下继续开庭。
  日,北镇市法院一审裁定,认为临沂市民政局打电话报警将原告刘刚护送到临沂救助管理站,并联系临沂荣军医院对刘刚诊治,并无不当;临沂市卫生局没有参与对原告刘刚的救治和诊疗,没有做出具体行政行为,不适合作为本案被告;没有证据证明临沂救助管理站在实施救助过程中限制了刘刚的人身自由;对兰山区公安分局的起诉超过了法定起诉期限;第三人临沂荣军医院不属于行政诉讼案件的审理范围,驳回原告刘刚的起诉。
  一审裁定宣读后,刘刚在法庭上情绪失控,并当庭表示要求上诉。
  今年7月30日,临沂方面提出和解,刘刚二审撤诉,双方达成和解协议。
  “我实在没精力再告下去了。最起码我证明自己不是精神病了。”刘刚说。
责任编辑:宋成然
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共青团中央主办 共青团中央网络影视中心承办 版权所有:中国青年网腾冲新生代火山作用流体组成及其来源——火山岩流体化学组成和碳同位素制约
&&&&2014, Vol. 30 Issue (12):
余明, 汤庆艳, 张铭杰, 何佩佩, 尚慧, 李立武. 2014. 腾冲新生代火山作用流体组成及其来源——火山岩流体化学组成和碳同位素制约. 岩石学报,30(12): &&
Yu M, Tang QY, Zhang MJ, He PP, Shang H and Li LW. 2014. Compositions and origin of volatiles in Tengchong Cenozoic volcanism from SE margin of the Tibetan Plateau: Constraints from chemical and carbon isotopic compositions of volatiles in volcanic rocks. Acta Petrologica Sinica,30(12):
(in Chinese with English abstract)&&
腾冲新生代火山作用流体组成及其来源——火山岩流体化学组成和碳同位素制约
余明1, 汤庆艳1, 张铭杰1 , 何佩佩1, 尚慧1, 李立武2&&&&
1. 兰州大学地质科学与矿产资源学院, 西部矿产资源甘肃省重点实验室, 兰州 730000;2. 中国科学院地质与地球物理研究所, 甘肃省油气资源研究重点实验室, 兰州 730000
基金项目:本文受国家自然科学基金项目(072056)、教育部科学与技术研究重大项目(311010)、中国地质调查局项目(01)和高等学校博士学科点专项科研基金(23)联合资助.
第一作者简介:余明,男,1987年生,博士生,岩石学专业,E-mail: yuming@
通讯作者:张铭杰,男,1965年生,教授,地球化学专业,E-mail: mjzhang@
摘要:腾冲新生代火山区是青藏高原唯一幔源挥发份大量排放的火山-地热区,大规模火山作用的流体组成的系统研究具有多方面的科学意义。对腾冲马鞍山、老龟坡和打鹰山等地新生代火山岩进行流体化学组成和碳同位素分析,结果表明腾冲新生代火山岩的流体组成中H2O占有极高的比例,CO2、N2和O2的含量较高,而且不同火山区的流体组成有所差异。CO2的δ13C值为-27.1‰~-7.5‰,位于地壳和地幔范围之间;CH4、C2H6、C3H8和C4H10等甲烷同系物的碳同位素组成随碳数增高具有整体正序、C2H6与C3H8局部反序的分布特征,显示海洋环境I型有机质热裂解成因烃类气体的特征。腾冲火山作用中存在地幔来源的CO2,岩浆存在轻微的CO2去气作用。含碳流体挥发份主要表现为俯冲大洋板片脱出流体挥发份的加入,特别是俯冲洋壳沉积有机质热裂解产物,大量的H2O可能来源于岩浆上升过程中围岩流体或再循环流体的加入,不同火山区岩浆上升演化的差异造成了流体组成的不同。
碳同位素&&&&
流体挥发份&&&&
新生代&&&&
Compositions and origin of volatiles in Tengchong Cenozoic volcanism from SE margin of the Tibetan Plateau: Constraints from chemical and carbon isotopic compositions of volatiles in volcanic rocks
YU Ming1, TANG QingYan1, ZHANG MingJie1 , HE PeiPei1, SHANG Hui1, LI LiWu2&&&&
1. Gansu Key Laboratory of Mineral Resources in Western China, School of Earth Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, C2. Gansu Key Laboratory of Petroleum Resources, Institute of Geology and Geophysics, CAS, Lanzhou 730000, China
Abstract: The Tengchong Cenozoic volcanic field is characterized uniquely with a large quantity of mantle-derived volatiles emitted from both volcano and geothermal fields in the Tibetan Plateau, Western China. The volatiles in the Cenozoic volcanic events have not been studied systemically for their compositions and origin. In this study, the chemical and carbon isotopic compositions of volatiles in the Cenozoic volcanic rocks were measured for their origins. The results showed H2O as the dominant component with CO2, N2 and O2 as major ones in the volatiles of the Tengchong Cenozoic volcanic rocks. The chemical compositions of volatiles varied among different volcanic fields. The δ13C values of CO2 were in ranges between -27.1‰ to -7.5‰ that was located in the δ13C range of crust and mantle, the δ13C values of CH4, C2H6, C3H8 and C4H10 etc. methane homologue volatiles show a normal carbon isotopic distribution pattern among CH4 to C4H10 with partial reversal between C2H6 and C3H8, which are the δ13C features of thermogenic hydrocarbon gases by thermal decomposition of type I organic materials in oceanic sedimentary. The mantle-derived CO2 were preserved in Tengchong Cenozoic volcanic rocks, and magma undergone the slight CO2 degassing. Carboniferous volatiles were mainly derived from addition of crust volatiles, especially from thermal decomposition of subducted oceanic sedimentary organic materials. Large quantities of H2O could be added from the volatiles of county rocks or recycled fluids during magma ascent. The differences in volatile compositions of different volcano fields could be caused by their distinct magma evolution.
Key words:
Origin&&&&
Carbon isotope&&&&
Volatile&&&&
Volcano&&&&
Cenozoic&&&&
Tengchong&&&&
地球大规模火山岩浆作用过程中,流体挥发份在岩浆起源、火山喷发形式及地表环境影响等方面具有重要作用(; ; ),巨量的流体释放会造成灾难性的生物大灭绝()。腾冲新生代大规模的火山作用造就了云南西南部70多座火山构成的火山区(北纬24°45′~25°36′、东经98°20′~98°48′),东以高黎山缝合带为界,西与缅甸接壤,是喜马拉雅地带内唯一的火山地共存热区,现在仍然是深部气体向大气圈排放的通道(; ; ; )。岩浆作用、地热流体活动释放大量挥发份至地表环境,相关流体挥发份的化学组成和同位素组成可有效地制约流体的来源(; ; ; ; ,; )。然而,腾冲大规模火山作用的流体组成缺乏系统研究。
腾冲新生代火山岩为玄武岩-安山岩-英安岩组合,球粒陨石标准化REE配分模式和微量元素原始地幔标准化配分模式显示,这些火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb、Ta和高场强元素,具有Eu负异常(; ),岩石地球化学组成类似于岛弧或大陆环境火山岩,具岛弧或活动陆缘属性(;;)。但与典型的岛弧火山岩相比,腾冲新生代火山岩Th、Ti和P富集,被认为岩浆演化过程中不同程度的加入了源于印度洋岩石圈俯冲板片的流体和沉积岩组分()。
腾冲新生代火山区软流圈上涌、岩石圈伸展、区域构造变形强烈、岩浆侵入活动频繁、高温地热异常显著、地震活动频繁。稀有气体氦同位素研究结果表明,腾冲火山区至今仍存在大量的幔源挥发份的释放(; ; ,,),是现今地球内部流体挥发份脱出排放大气圈的典型地区。本文对腾冲新生代火山岩进行了系统的流体挥发份化学组成和碳同位素组成分析,探讨了火山岩浆作用过程中流体组成特征及其来源。
2 区域地质背景
腾冲火山区位于印度板块与欧亚板块碰撞带——青藏高原的东南缘,被夹持于印度板块和扬子板块之间(图 1)。始新世以来,印度板块与欧亚板块碰撞,向东沿科希马结合带俯冲于缅甸板块之下。印度板块继续向北推挤,而向东的 侧压力使得腾冲及其邻近地区发生强烈的地壳形变,导致腾冲火山区为裂谷环境(; )。
图 1Fig. 1图 1 腾冲新生代火山岩地质分布图(据)
Fig. 1 Geological map of Tengchong Cenozoic volcanic rocks in SE margin of the Tibetan Plateau(after )
腾冲新生代火山岩群主要有马鞍山、老龟坡、打鹰山、大空山和小空山等,火山熔岩分布面积约792km2。火山喷发活动始于中新世,延续至全新世(17.8~0.09Ma,;),具有多期活动的特点,从腾冲盆地中部向东、西两侧火山岩由新逐渐变老()。岩石类型从钙碱性玄武岩、钾玄岩、钾玄粗安岩、钙碱性英安岩到粗面岩,属于高钾钙碱性岩系列,以安山玄武岩和安山岩为主,以及橄榄玄武岩、辉石玄武岩和英安岩等()。晚新生代火山岩广泛出露在中生代花岗岩体和古生代沉积地层之上。
腾冲火山区分布着众多的地热温泉,地球物理资料表明,地下不同深度存在高温岩浆区(),地壳浅部有幔源岩浆侵入活动()。现今岩浆的存在和活动必然会导致岩浆挥发份的释放,而强烈的地热流体活动和大量的幔源挥发份释放必定与岩浆活动直接有关。
3 样品及测试方法
3.1 样品及前处理
研究样品主要为腾冲马鞍山、老龟坡、打鹰山的玄武岩和安山岩,样品采集于新建公路开挖的新鲜断面,采样位置见图 1。
通过薄片显微岩石学观察,选择新鲜的样品去除表层部分后,把样品粉碎至40~60目,然后挑选火山岩基质样品,用去离子水超声波反复清洗后烘干,再在双目显微镜下挑选出纯净的火山岩基质。依次用0.3mol/L的HCl浸泡24h,用超声波清洗以除去杏仁、气孔构造中的次生碳酸盐或蚀变部分。用蒸馏水反复冲洗至中性后,再用分析纯CH2Cl2-超声波清洗以除去样品表面吸附的有机质,在110℃条件下烘干用于实验。详细的样品处理方法见。
3.2 流体组成测定方法
流体化学组成分析采用改进的真空分步加热质谱法完成,该方法针对形成于高温条件下岩浆岩中保存的流体挥发份,克服了样品释出流体组分间相互反应对测试结果的影响(,; )。分步加热装置由石英样品管和液氮冷阱组成。样品在100℃加热高真空去气2h,确认没有气体排出后从200℃开始升温,以100℃为升温段,每个温度段加热1h,最高加热温度为1000℃(之后样品开始熔融)。样品加热过程中采用液氮冷阱冷冻分离样品释出的低冰点流体挥发份。释出流体组成在线导入MAT271型质谱计测定流体化学组成,流体组分提取装置和详细的实验步骤见Zhang et al.()描述。CO2和H2测量的相对误差小于1%,H2O的测量误差小于5%()。
碳同位素组成以CO2、CH4、C2H6、C3H8和C4H10含碳流体挥发份为测试对象,采用分步加热-氦载气-分子筛-GC-C-稳定同位素质谱计测定,CO2、CH4、C2H6、C3H8和C4H10含碳流体挥发份提取装置由石英样品管和分子筛吸附阱组成。分子筛预先在400℃加热、氦载气驱赶净化,样品在不同温度段释出的含碳流体挥发份用液氮-分子筛冷冻吸附收集,每一温度点恒温1h后,采用加热分子筛(~96℃)解吸含碳流体挥发份,用氦载气载入在线GC-C-MS系统,通过4m长的GDX-05不锈钢色谱填充柱分离CO2、CH4、C2H6、C3H8和C4H10组分,He载气流速5mL/min,填充柱升温范围为-20~95℃,升温速率3℃/min。分离的组分经燃烧系统转化为CO2,进入Delta-plus XP稳定同位素质谱计测量碳同位素组成。δ13C值采用PDB标准,系统误差小于1.6‰。详细分析步骤见Zhang et al.(2007)和。
4.1 流体挥发分化学组成
腾冲新生代火山岩分步加热过程中流体挥发份在200~400℃、400~800℃和800~1000℃分阶段释出,不同温度段释出流体组分化学组成见表 1。
表 1Table 1表 1(Table 1)表 1 腾冲火山岩基质不同温度段释出流体组分的含量(mm3·STP/g)
Table 1 Volatile concentrations(mm3·STP/g)in matrix separates at different temperatures in Tengchong Cenozoic volcanic rocks,China
表 1 腾冲火山岩基质不同温度段释出流体组分的含量(mm3·STP/g)Table 1 Volatile concentrations(mm3·STP/g)in matrix separates at different temperatures in Tengchong Cenozoic volcanic rocks,China
腾冲新生代火山岩流体挥发份含量较高,平均含量1290mm3·STP/g(STP:标准温度和大气压,下同)。主要挥发份相是H2O,平均约1230mm3·STP/g,占流体挥发份总量的95vol.%。扣除H2O后,流体挥发份主要是CO2(28vol.%)、N2(32vol.%)和CO(23vol.%),以及少量的O2(9vol.%)和CH4(3vol.%)。不同流体挥发份相的释出温度也不同,H2O主要在300~400℃低温段释出;CO2和CH4主要在400~800℃中温段释出。N2和O2在H2O和CO2的释出峰温度区间均有释出(图 2)。
图 2Fig. 2图 2 腾冲新生代火山岩不同温度释出流体组分的含量(mm3/g)
Fig. 2 The contents of volatiles(mm3/g)released at different temperatures from Tengchong Cenozoic volcanic rocks
腾冲新生代火山岩不同温度段释出流体挥发份化学组成不同。200~400℃释出流体挥发份H2O占98%(1139mm3/g),扣除H2O后的流体挥发份主要是CO2(32vol.%)、N2(28vol.%)和CO(20vol.%)。400~800℃释出流体挥发份H2O占73%(77mm3/g),扣除H2O后的流体挥发份主要是CO2(32vol.%)、N2(28vol.%)和CO(26vol.%)。800~1000℃释出流体挥发份中H2O占56%(13mm3/g),扣除H2O后的流体挥发份主要是N2(54vol.%)、CO(16vol.%)和CO2(12vol.%)。
腾冲新生代火山岩的流体挥发份组成随火山区有很大的变化,如图 3。马鞍山地区火山岩中H2O含量很高,平均约1769mm3·STP/g,CO2的含量相对较低(平均为11mm3/g),而N2的含量相对较高(平均为27mm3/g)。老龟坡和打鹰山火山岩中H2O含量较低,平均分别为705和136mm3/g,CO2的含量相对较高,平均分别为30和24mm3/g,N2含量较低,平均分别为8和9mm3/g。
图 3Fig. 3图 3 腾冲不同火山区流体挥发分组成
Fig. 3 The chemical compositions of volatiles from different Cenozoic volcano fields in Tengchong
4.2 流体挥发分碳同位素组成
腾冲新生代火山岩分步加热释出含碳流体挥发份CO2、CH4、C2H6、C3H8和C4H10的碳同位素组成见表 2。CO2的δ13C为-27.1‰~-7.5‰,在地壳和地幔范围之间(图 4a)。CH4、C2H6、C3H8和C4H10的δ13C变化范围分别为-43.6‰~-25.9‰、-30.8‰~-21.2‰、-29.2‰~-23.2‰和-22.1‰~-14.2‰,位于世界范围内岩浆来源CO2的δ13C值(-10‰~0‰)和CH4的δ13C值(-52‰~-9‰)的范围内(; ; )。全球玄武岩CO2的δ13C值大部分位于-9‰~-4‰,少部分-30‰~-25‰()。
表 2Table 2表 2(Table 2)表 2 腾冲火山岩基质不同温度段释出流体组分的碳同位素组成(vPDB‰)
Table 2 The carbon isotopes(vPDB‰)of carboniferous volatiles in matrix separates at different temperatures in Tengchong Cenozoic volcanic rocks,China
表 2 腾冲火山岩基质不同温度段释出流体组分的碳同位素组成(vPDB‰)
Table 2 The carbon isotopes(vPDB‰)of carboniferous volatiles in matrix separates at different temperatures in Tengchong Cenozoic volcanic rocks,China
图 4Fig. 4图 4 腾冲新生代火山岩CO2碳同位素值(δ13C‰ vs. PDB)与CO2含量(mm3/g)(a)及与甲烷同系物碳同位素组成(b)
Rayleigh-瑞利脱气分馏曲线,碳同位素初始值为-7‰,1000lnα=-4.6‰
Fig. 4 The variations of δ13C(‰ vs. PDB)of CO2 and the CO2 contents(mm3/g)(a) and δ13C(‰ vs. PDB)of CH4,C2H6,C3H8 and C4H10 in Tengchong Cenozoic volcanic rocks
Rayleigh-Rayleigh degassing curve of carbon isotope(initial value of δ13C is -7‰,1000lnα=-4.6‰)
不同加热温度段CO2、CH4、C2H6、C3H8和C4H10碳同位素组成不同。200~400℃温度段,CO2的δ13CCO2位于-27.1‰~-24.0‰,平均-24.9‰;CH4的δ13C1=-43.5‰~-36.8‰,平均为-38.8‰,C2H6的δ13C2=-29.3‰~-23.3‰,平均值为-26.6‰;C3H8的δ13C3=-29.1‰~-23.2‰,平均为-27.4‰;C4H10的δ13C4介于-22.1‰~-16.5‰之间,平均为-19.5‰。
400~800℃温度段,δ13CCO2=-24.7‰~-20.2‰,平均-23.1‰,δ13C1=-41.0‰~-25.9‰,平均为-31.3‰;δ13C2=-25.2‰~-21.2‰,平均-23.4‰;C3H8的δ13C3介于-29.2‰~-24.7‰,平均为-26.6‰;C4H10的δ13C4介于-21.0‰~-14.2‰,平均为-18.5‰。
800~1000℃温度段,δ13CCO2=-22.1‰~-7.5‰之间,平均-18.9‰。一个样品释出CH4的δ13C1=-31.9‰;δ13C2=-30.8‰~-22.6‰,平均值为-26.6‰。C4H10的δ13C4介于-21.9‰~-16.0‰,平均-19.7‰。C3H8在800~1000℃的气量较小未达到检测限。
随温度升高含碳流体挥发份的δ13C逐渐变重,C3H8、C4H10的δ13C在400~800℃均达到峰值。CH4、C2H6、C3H8和C4H10碳同位素组成随碳数具有正序分布特征,C2H6与C3H8间局部出现反序分布特征(图 4b)。
5.1 腾冲火山作用流体挥发份组成
腾冲火山岩熔体包裹体研究结果表明火山作用脱气强度较低(),因此腾冲火山岩基质的流体挥发份可代表火山岩浆作用的流体介质组分。腾冲火山岩基质的流体挥发份组成H2O占有极高的比例,N2和O2的含量较高,且N2/O2比值接近空气值。与中国东部和青藏高原东缘西秦岭新生代玄武岩的流体挥发份组成(;)明显不同,腾冲新生代火山岩H2O和CO2含量(分别为1290mm3/g和28mm3/g)明显低于青藏高原东缘西秦岭新生代高钾质玄武岩(分别为7825mm3/g和265mm3/g,),未检测到含硫挥发份相。H2O、N2和O2等这些外地圈富集的挥发份相是否为腾冲火山作用特有的流体组成?
对于火山岩等高温条件下达到平衡的岩石流体组分测定,通过控制加热温度的分步加热法能有效地分离地幔岩浆形成矿物中不同赋存状态的流体挥发份,并可恢复高温条件下与岩浆平衡的流体挥发份组成(; ,,,)。火山岩样品分步加热过程中释出流体挥发份主要来源有:(1)火山岩结晶或固结过程中捕获的挥发份;(2)后期交代、蚀变作用捕获的流体();(3)吸附在矿物表面和裂隙中的流体挥发份;(4)样品加热过程中释放的挥发份在高温阶段相互反应新生成的挥发份。第1种来源流体挥发份为岩浆作用过程中的流体挥发份,第2~4种来源流体挥发份为后期改造和实验过程污染组分,应予以排除。
本实验所用样品均是非常新鲜的岩石,全岩样品烧失量均<0.6%。样品经过了严格的分选、清洗和前处理,分步加热之前在100℃进行了2h的高真空加热去气,在高真空条件下确认没有气体排出时完全去除了矿物表面、裂隙中吸附的挥发份(; ),因此可以排除第2种后期交代、蚀变作用来源的流体挥发份,以及第3种样品表面和裂隙中吸附的挥发份。
第4种来源形成的流体挥发份相主要为H2和CO等()。样品加热过程中采用液氮冷阱冷冻分离样品释出的H2O、CO2和重烃等低冰点流体挥发份,以使释放的流体迅速脱离高温环境,有效地阻止释出流体挥发份间高温反应形成新的流体挥发份相(,; ),测定结果中极低的H2和CO含量,可以排除第4种来源的流体挥发份。在实验过程中采用其他地区火山岩样品进行对比实验,测定结果中N2和O2的含量极低,表明类似空气比值的N2和O2不是实验过程中分析系统漏气造成的,应该是样品特有的流体组成特征。
据此,推断腾冲火山岩释放出的流体组分不是第2~4种后期改造和实验过程污染加入的流体挥发份,应该主要是来源于火山岩岩浆起源、演化或结晶固结过程中捕获的挥发份,并以H2O为主,含有较高含量的CO2、N2和O2等,以及微量的CH4等含碳流体挥发份。不同火山区火山岩浆作用的组成、时间、上升过程中经历的演化过程不同(; ; ; ; ),可以导致不同火山区的流体组成有所差异,见图 3。马鞍山火山岩中H2O含量很高,N2含量较高,CO2含量较低。老龟坡和打鹰山火山岩中H2O和N2含量较低,CO2含量较高。
5.2 含碳流体挥发分的来源
理论模拟和实验观测结果表明,岩浆中广泛存在CO2和CH4等含碳流体挥发份(; ; ; ),其碳同位素组成可制约其来源。幔源CO2的δ13C值范围一般为-8‰~0‰,CH4的δ13C值范围为-25‰~-15‰(; ,)。有机质热催化成因CH4的δ13CCH4=-38‰~-25‰,生物成因CH4的δ13CCH4=-93‰~-50‰()。
腾冲火山岩岩浆流体中CO2、CH4、C2H6、C3H8和C4H10含碳流体挥发份的释出温度范围相似,表明其具有相同的赋存形式和相似的来源。含碳流体挥发份的碳同位素组成变化特征可能与岩浆源区、壳源混染、去气作用和流体混入等有关。CH4的δ13C=-43.59‰~-25.92‰,与热催化成因甲烷的δ13C值范围重合。CO2含量较低,δ13C值较轻。CO2和CH4碳同位素组成表明含碳流体挥发份主要为壳源流体来源(图 4a、图 5)。200~400℃和400~800℃释出CO2具有地壳碳同位素组成特征,800~1000℃释出CO2的δ13C值具有地壳与地幔混合来源特征(图 4a)。玄武岩CO2的低δ13C值(<-20‰)可能反映了沉积有机碳在板块俯冲过程中的贡献(; ),或者是岩浆上升过程中去气效应的结果()。
图 5Fig. 5图 5 腾冲新生代火山岩CO2和CH4碳同位素组成(据修改)
Mantle-地幔来源;Crust-地壳来源;Thermogenic-有机质热裂解成因;Microbial-微生物成因;Methane Oxidation-甲烷氧化
Fig. 5 The plot of carbon isotopes of CO2
and CH4 from Cenozoic volcanic rocks in Tengchong(after )
CO2去气作用将影响CO2的碳同位素组成,火山岩的δ13C值随碳含量降低而逐步变轻。玄武质熔体中CO2的溶解度与压力成正比,岩浆上升喷发过程中,随压力的降低,CO2的溶解度随之降低,发生CO2去气作用,其碳同位素组成发生瑞利分馏,残留在岩石中的碳含量和δ13C值同时降低()。腾冲火山岩200~400℃和400~800℃释出CO2的含量与δ13C值变化可排除CO2去气作用的瑞利同位素分馏的影响(图 4a),这与熔体包裹体研究结果一致(),较轻的碳同位素组成揭示其地壳来源的特征(图 4a)。腾冲新生代火山岩Sr-Nd同位素组成具有“异常”大陆的特征,岩浆上升过程中或地壳岩浆房中可能存在地壳物质的混染(; ; )。腾冲火山岩800~1000℃释出CO2的δ13C值随着CO2含量的降低而变轻(图 4a),指示火山岩浆存在一定的CO2去气作用。因此可以推断腾冲火山作用中存在地幔来源的CO2,极低的CO2含量可能是CO2去气作用的结果。腾冲火山区内地热温泉释出地幔碳同位素特征的CO2气体(; )证明火山深部岩浆房不断去气、释出气体排出地表。
CH4、C2H6、C3H8和C4H10甲烷同系物的碳同位素组成随碳数的分布特征是鉴别有机质来源的有效地球化学指标之一。腾冲火山岩浆流体中甲烷同系物具有正序分布、局部反序的碳同位素组成分布特征(图 4b),与典型的I型有机质热裂解成因甲烷同系物的特征相似(),表明其来源可能为大洋沉积物中的有机质热裂解的产物。腾冲火山岩微量元素及Pb、Sr和Nd同位素组成表明火山作用岩浆源区为俯冲作用相关的不均一EMI型地幔(; )、EMⅡ型地幔(,;;)或岩石圈地幔()。
甲烷同系物碳同位素组成随碳数分布特征揭示其可能来源于大洋沉积物有机质和流体,但腾冲火山岩Sr、Nd、Pb和Hf同位素显示地壳混染程度较低(; ; ; ),因此推断主要为俯冲大洋板片脱出含碳流体挥发份的加入。腾冲火山区下部可能存在印度洋或新特提斯洋的俯冲板片(; ),从相对距离方面考虑,来源于新特提斯洋的俯冲大洋板片最有可能是相关含碳流体挥发份的来源。
5.3 H2O、N2和O2地表流体挥发分的来源
腾冲火山岩浆作用中H2O、N2和O2流体组分含量较高。H2O、N2、O2各组分与CO2释出温度区间基本重叠,但释出峰温度不同,其赋存形式和来源可能不同。由于岩石圈地幔的H2O、N2和O2含量较低(,),排除实验过程混入H2O、N2和O2后,腾冲火山岩浆中高含量H2O、N2和O2的来源可能有:(1)俯冲大洋板片带入地幔的含水矿物和含水量较高的沉积物的脱水和脱挥发份加入的流体,(2)火山作用岩浆上升过程中围岩含水矿物及沉积物流体组分的加入,以及(3)岩浆房中再循环大气-壳源流体组分的加入()。
H2O、N2和O2在各温度段均有释出,H2O主要在200~400℃低温区间释出(图 2b,1139mm3/g),与CO2释出峰(400~800℃中温区间)不同,400~800℃和800~1000℃释出H2O合计91mm3/g。与CO2释出温度区间相同的少部分H2O、N2和O2可能具有与CO2相同的来源,为俯冲大洋板片脱出流体挥发份的加入。200~400℃释出的大量的H2O等可能为岩浆上升过程中围岩的含水矿物及沉积物中H2O脱出加入。
腾冲火山岩分步加热释出流体挥发份化学组成及其碳同位素组成具有如下特征:
(1)腾冲火山岩流体挥发份组成中H2O占有极高的比例,N2和O2的含量较高,CO2含量明显低于中国东部和青藏高原东缘新生代玄武岩;未检测到含硫挥发份相。
(2)腾冲火山岩流体挥发份CO2、CH4、C2H6、C3H8和C4H10的碳同位素组成较轻,CO2的δ13C介于-27.1‰~-7.5‰,处于地壳和地幔范围之间;CH4、C2H6、C3H8和C4H10碳同位素组成随碳数的增高具有正序分布、局部反序的分布特征,显示为大洋沉积物I型有机质热裂解来源。
(3)腾冲火山作用中存在地幔来源的CO2,岩浆发生过轻微的CO2去气作用。含碳流体挥发份等主要为壳源流体的加入,特别是俯冲大洋板片脱出流体挥发份的加入,大量的H2O可能来自岩浆上升过程中围岩流体或再循环流体的加入。
致谢 本研究还得到中国地质调查局地质调查工作项目(2)和矿床地球化学国家重点实验室基金(201110)的资助。李楚思、赵慈平、傅飘儿、张茂超、李立武、李中平和杜丽等参与样品采集、实验分析等;郭正府研究员及两位匿名评议人对论文修改提供了建设性的意见;在此一并表示衷心的感谢。
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