单种矿物单颗粒Rb-Sr同位素等时线定年的成矿年代学应用前景

矿床成矿年龄的厘定一直是矿床学研究中的重点和难点,也是深入研究矿床成因的基础。然而,由于缺少合适的定年矿物、不同矿物之间同位素平衡以及矿物多期生长等因素,长期以来通过同位素定年技术确定成矿年龄还存在诸多限制。不同学者或不同体系同位素定年结果常常存在明显差异,严重制约了矿床成因和成矿系统的深入研究,也难以为找矿勘查工作提供有效的理论依据。近年来,随着化学分离纯化技术和热电离质谱计性能的提高,可以准确测试低含量样品的同位素组成,进而为单颗粒矿物同位素定年提供了技术前提。文章简要回顾了Rb-Sr同位素等时线定年技术在矿床成因研究中的应用,重点介绍单种矿物单颗粒Rb-Sr同位素等时线定年技术的优点和难点。结果表明:相较于传统的Rb-Sr同位素等时线定年,单种矿物单颗粒等时线定年可以最大限度地满足“同时、同源、封闭、平衡”的同位素定年基本原则。在同种矿物不同颗粒中,母体与子体同位素87 Rb/86 Sr比值的差异可以达到最大范围,进而有助于获得高质量的等时线,得到高精度的成矿年龄。单种矿物单颗粒Rb-Sr同位素等时线定年技术能够有效地突破矿床定年的技术瓶颈,为诸多类型的热液矿床成矿年龄厘定和矿床研究提供重要基础。

连续激光探针质谱^（40）Ar／^（39）Ar法测定单颗粒矿物年龄

Ｎｄ：ＹＡＧ激光器与高精密ＭＭ１２００质谱计－电子倍增器连网，应用连续激光质谱对单颗粒矿物、光片样品进行微区４０Ａｒ／３９Ａｒ测年、坪年龄和等时线年龄研究。在光片上测定南极乔治王岛（Ｋｉｎｇ Ｇｅｏｒｇｅ Ｉｓｌａｎｄ Ａｎｔａｒｃｔｉｃａ）北海岸玄武岩等时线年龄（５２．３８±１．０５Ｍａ）和贵州绿豆岩年龄（２３９．１６±１４．１３Ｍａ），两者与实际地质背景吻合。对两个中生代和太古宙单颗粒黑云母进行连续激光质谱阶段升温（４０）Ａｒ／（３９）Ａｒ坪年龄谱测定，获得与常规法相一致的坪年龄谱。

延边“早海西期”棉田花岗岩和仲坪紫苏辉石闪长岩的单颗粒锆石U-Pb定年

延边花岗岩是中国东北巨型花岗岩省的一部分。传统观点认为,该区花岗岩主要形成于古生代。但高精度的单颗粒锆石U-Pb定年显示,曾被认为是早海西期的棉田岩体和仲坪岩体形成于中生代,其侵位年龄分别为189±1 Ma、129±2 Ma,而不是以前认为的晚古生代。这一年代学结果同时还显示,两岩体是两期岩浆活动的产物,而并不是传统观点所认为的同源岩浆演化的产物。结合从延边地区部分原加里东期花岗岩中获得的中生代年代数据,认为华北地台与北侧佳木斯地块—兴凯地块间拼合历史的传统模式需要进一步修正。

静态测量方式的单颗粒锆石蒸发铅同位素定年方法

报道的单颗粒锆石蒸发定年方法是利用新型固体质谱计的多离子接收器配置实现的。改进的锆石蒸发207Pb/206Pb定年流程通过静态测量方式,在锆石蒸发过程中直接测定铅同位素比值,获得207Pb/206Pb年龄。应用该方法测定了元古代永宁组沉积岩的碎屑锆石,获得6颗锆石的207Pb/206Pb年龄值为1 965~2 590 Ma。与传统的蒸发法流程相比,静态测量方法省时简捷,同时可以直观地观测到锆石内部的铅同位素组成变化。这些变化反映锆石结晶历史、后期事件叠加以及锆石成因等地质信息。

湖南花垣矿集区李梅铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr定年与成矿物质示踪

李梅铅锌矿床位于扬子克拉通东南缘花垣矿集区北段,预测铅锌储量为300×10^(4) t,是该区铅锌矿床的典型代表。该矿床铅锌矿体呈层状、似层状,受地层与构造的控制,主要赋存于下寒武统清虚洞组下段第三亚段地层藻灰岩中。为获得该矿床的成矿年龄,探讨其成矿物质来源,采用闪锌矿Rb-Sr定年方法,对主成矿期形成的闪锌矿单矿物进行Rb-Sr同位素组成测定,获得的等时线年龄为(464±12)Ma(平均标准权重偏差为0.97),成矿时代为中奥陶世,成矿早于花垣矿集区南段的狮子山铅锌矿床(成矿时间为(410±12)Ma)和柔先山铅锌矿床((412±6)Ma),推断在花垣矿集区范围内发生了郁南运动和广西运动导致的两期成矿事件,整个矿集区成矿时限跨度大约为70 Ma。李梅铅锌矿床成矿时代明显晚于赋矿地层时代,该矿床的形成可能与郁南运动形成伸展构造引起的构造热液活动有关。闪锌矿的87Sr/86Sr值为0.709 56~0.711 14,(87Sr/86Sr)i值为0.709 380±0.000 018,成矿流体具有高于赋矿围岩的高Sr同位素比值,推断成矿物质应主要源自具有高87Sr/86Sr值和高Pb、Zn丰度的下伏寒武系石牌组和牛蹄塘组。

单锆石定年样品的采集及矿物分选

本文介绍了单颗粒锆石U -Pb同位素稀释法的采样及加工处理过程。对采集何种岩石类型、样品重量和如何对样品进行粉碎。

石榴石单矿物阶段酸淋滤Pb—Pb同位素定年技术

利用阶段酸淋滤Ｐｂ－Ｐｂ同位素定年技术，获得了像西蛇尾雪花沟黑云母石榴夕线石片岩中石榴石单矿物４２７±６３Ｍａ的Ｐｂ－Ｐｂ等时线年龄，为揭示豫西东秦岭核部杂岩局部叠加加里东接触变质作用，提供了直接的同位素年龄证据。

四川大梁子铅锌矿床单颗粒闪锌矿铷-锶测年及地质意义

大梁子铅锌矿床位于扬子地台西南缘、甘洛—小江深大断裂带西缘,是中国川滇黔地区重要的大型铅锌矿床之一,其金属储量为180万吨(Pb+Zn),平均品位为11.45%。铅锌矿体产于灯影组顶部,严格受近南北向断层控制。本文首次采用超低本底单颗粒闪锌矿Rb-Sr同位素测年方法,测得大梁子铅锌矿床成矿年龄为(366.3±7.7)Ma,代表了矿床的主成矿阶段年龄。通过地球动力背景探讨,认为该矿床的形成可能与晚加里东期扬子地台西缘构造活动有关。锶同位素初始比值测试结果表明大梁子铅锌矿床成矿物质来源可能主要源自围岩碳酸盐岩或基底地层。

承德牛圈银金多金属矿床硫化物Rb-Sr年龄和成矿物质来源分析

在对牛圈矿区实地踏勘、野外观察的基础上,通过岩(矿)石样品同位素、稀土元素及流体包裹体均一温度、成分的测试分析,认为牛圈银金多金属矿床的成矿物质来源于花岗岩。岩(矿)石样品稀土元素分析结果表明,矿石与花岗岩稀土元素配分模式相似,均显示出轻稀土元素分馏较强,重稀土元素分馏较弱,二者均有较强的Eu负异常分布特征,表明矿石与花岗岩之间存在密切的成因联系,即成矿物质来源于花岗岩。石英包裹体中氢氧同位素的研究结果显示,成矿流体具有多来源特征,是岩浆水和循环的大气降水的混合。利用单矿物闪锌矿和共生矿物组合黄铁矿与方铅矿Rb-Sr等时线方法测定了牛圈矿床成矿年龄,测试结果显示矿石矿物的形成年龄为(154.1±2.6)Ma,属于燕山中期,推断与燕山期的岩浆岩侵入有密切关系,上述认识为矿床成因类型厘定提供了理论依据。

相山“流纹英安岩”单颗粒锆石U-Pb年龄及地质意义

相山火山-侵入杂岩主要由晚中生代打鼓顶组、鹅湖岭组火山岩和浅成-超浅成侵入岩所组成,主要岩石类型有酸性火山碎屑岩、碎斑熔岩、花岗斑岩和“流纹英安岩”等,“流纹英安岩”长期作溢流相火山岩处理。应用单颗粒锆石U-Pb法,对相山“流纹英安岩”进行了测年,获得其年龄为129.54±7.93Ma,该年龄小于相山火山-侵入杂岩的主体岩石——碎斑熔岩的年龄,结合其产状形态特征,认为“流纹英安岩”属火山期后浅成-超浅成侵入的流纹英安斑岩。结合前人测年资料,参照上侏罗统与下白垩统的145.5Ma界线年龄,提出相山火山-侵入杂岩的形成时代为早白垩世的新认识。

云南水头山铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr定年及其地质意义

水头山铅锌矿床位于保山地块南端芦子园矿集区,区内以发育矽卡岩型和热液脉型两类铅锌矿化为特点。为查明铅锌多金属成矿作用过程,本文对水头山热液脉型铅锌矿床主成矿阶段的闪锌矿开展了Rb-Sr同位素组成测定,获得闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为135.8±4.2Ma(MSWD=1.70,n=6),结合区内其他矿床的成矿年龄,认为芦子园矿集区在早白垩世发生过较大规模的铅锌多金属成矿事件。闪锌矿的初始Sr同位素组成((^(87) Sr/^(86) Sr)i=0.710258~0.710430)及矿石中硫化物的S、Pb同位素组成特征共同揭示,水头山铅锌矿床的成矿物质主要来源于区内深部的隐伏中酸性侵入岩,并有部分围岩物质加入。结合区内矿床地质特征和成矿地质背景,认为早白垩世腾冲地块和保山地块的碰撞造山作用引发地壳重熔,在芦子园矿集区产生大量富含Fe、Cu、Pb、Zn的花岗质岩浆,上侵就位形成隐伏中酸性岩体,并在与沙河厂组大理岩接触部位形成芦子园矽卡岩型铁铅锌矿床。此后,热液沿区内北东向和近东西向断裂继续活动,在有利空间形成水头山、放羊山和罗家寨等一系列热液脉型铅锌多金属矿床。

河南省栾川县西沟铅锌银矿床单矿物铷-锶同位素组成特征

河南栾川西沟铅锌银矿床位于华北克拉通南缘栾川断裂北侧,为赋存于中-晚元古代浅变质碳酸盐建造中的层控矿床,被认为是晚元古代的热水沉积型矿床。从成矿早阶段至晚阶段,矿物共生组合依次为:细粒黄铁矿、粗粒黄铁矿-闪锌矿-白云石-石英组合、多金属硫化物-白云石-石英组合、黄铁矿-石英-碳酸盐组合。本文时其矿石硫化物和黑云母进行了单颗粒矿物Rb-Sr同位素分析和研究。1件赋矿钙质二云片岩样品的5个黑云母颗粒样品给出Rb-Sr等时线年龄为366.0±10Ma,代表赋矿围岩的区域变质年龄。由于黄铁矿-碳酸盐细脉切穿了钙质二云片岩的片理,闪锌矿细脉切穿大理岩条带,矿体未遭受区域变质作用,可推断矿化发生于366Ma之后。考虑到区域内的构造变形事件和大规模花岗岩类侵入和成矿作用的年龄数据集中在156～134 Ma,峰值在138 Ma左右,认为西沟铅锌银矿床形成于晚侏罗世-早白垩世。5件成矿早阶段细粒黄铁矿具有较低的I_(Sr-138Ma)值(按138Ma计算的锶同位素初始比值),变化范围为0.7100～0.7151,平均0.7127,该值略高于晚侏罗-早白垩斑岩类和花岗岩基,明显低于太古代太华群变质基底、中元古代熊耳群安山质火山盖层和中-晚元古代栾川群和官道口群的片岩地层,但与赋矿围岩栾川群大理岩地层接近,表明碳酸盐地层变质脱水和晚侏罗-早白垩岩浆岩均有可能为早阶段成矿提供成矿流体。相比之下,主成矿阶段硫化物则更加富含放射成因锶:14个主成矿阶段粗粒黄铁矿测点的I_(Sr-138Ma)值范围为0.7152～0.7344,平均0.7247,13个闪锌矿测点的I_(Sr-138Ma)值范围为0.7108～0.7398,平均0.7283,这些硫化物I_(Sr-138Ma)值接近于或低于太古宙太华群、中元古代熊耳群和中-晚元古代官道口群和栾川群,表明这些地层的锶都有可能混入成矿流体。因此,上述研究表明成矿早阶段流体主要为壳源岩石的变质脱水流体或燕山期岩浆热液,而在主成矿阶段,通过水岩相互作用与浅源循环的大气水或建造水的混入,浅部盖层栾川群地层的成分较多地加入了成矿系统。

大兴安岭北部甲乌拉铅锌银矿床Rb-Sr同位素测年及其地质意义

甲乌拉铅锌银矿床位于内蒙古自治区满洲里市南西150km。矿床产于中蒙古-额尔古纳兴凯造山带南东缘之得尔布干断裂北西侧。本文在甲乌拉矿床选取7件闪锌矿和6件黄铁矿样品开展了Rb-Sr定年。获得闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为143.0±2.0Ma(MSWD=3.2),锶同位素初始值I Sr=0.71265;黄铁矿的Rb-Sr等时线年龄为142.0±3.0Ma(MSWD=5.7),锶同位素初始值ISr=0.71267;闪锌矿与黄铁矿的Rb-Sr等时线年龄为142.7±1.3Ma(MSWD=3.8),锶同位素初始值ISr=0.71266。上述定年结果表明,甲乌拉矿床形成于早白垩世初期。甲乌拉矿床硫化物的Rb和Sr含量分别介于0.1034×10-6～7.367×10-6和1.301×10-6～7.148×10-6之间,Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr)i介于0.71238～0.71277之间,平均值为0.71264,暗示甲乌拉矿床的成矿物质主要来源于地壳。甲乌拉矿床形成于蒙古-鄂霍茨克造山过程的后碰撞阶段。

中亚盆地钾盐矿床盐类矿物Rb-Sr同位素体系研究及其意义

中亚盆地钾盐矿床的形成时代目前被限定为晚侏罗世至早白垩世,较为宽泛。盐类矿物沉积之后若未被改造,可测定其形成时代;若被改造则可利用同位素测年研究其沉积后作用。为了得到中亚盆地钾盐矿床的形成时代和/或了解盐类矿物受到的后期改造过程,利用Rb-Sr同位素定年对矿床中的盐类矿物进行了测定。结果表明,无法形成可靠的Rb-Sr等时线,说明钾盐矿床中盐类矿物在形成以后Rb-Sr体系并未保持封闭;钾盐样品模式年龄介于9~4 Ma之间,岩盐样品模式年龄约为190~170 Ma。岩盐Rb含量低,积累的放射性87Sr较少,而钾盐Rb含量高,积累的放射性87Sr较多。后期受到外来流体或者光卤石结合水的作用,盐类矿物发生溶解,重结晶后造成岩盐中87Sr/86Sr值升高而钾盐87Sr/86Sr值降低。结合世界上其它钾盐矿床的Rb-Sr测年结果,认为盐类矿物并不适合研究其成矿时代,但可用来揭示钾盐盆地的变质作用过程和水文演化历史。

延边天宝山多金属矿床的矿物流体包裹体激光探针^(40)Ar/^(39)Ar测年及其地质意义

延边天宝山为一座大型中高温热液多金属(铅,锌,铜,钼等)矿床,由新兴铅锌、立山铅锌铜和东风铅锌铜钼3个中型矿床所组成,研究采用单矿物流体包裹体的40Ar/39Ar激光探针定年法对其含矿石英脉进行了精细的年代学测定以确定该矿床形成时代和成矿流体来源;实验室获得的40Ar/39Ar正反等时线年龄分别为(175±10)Ma和(175±18)Ma;经验证实剔除部分接近大气的成分点和过剩氩的成分点,重新计算的正、反等时线年龄分别为(179±11)Ma和(179.1±9.8)Ma,MSWD分别为0.95和0.99,40Ar/36Ar比值分别为297.8±2.7,297.6±2.5;结合区域地质特征,认为天宝山多金属矿床的成矿应发生在早侏罗世晚期,成矿流体是以岩浆热液为主、少量大气水和地壳流体参与的混合流体。

裂变径迹定年方法的研究现状及存在的问题

简要介绍了裂变径迹定年的分析方法 ,实验技术 (包括单矿物分选、制片、抛磨、蚀刻及径迹测量技术 )的研究现状。

原位U-Th/He同位素定年技术研究进展及其低温矿床学应用前景

应用传统单颗粒方法对目标矿物进行定年具有较高要求(如U、Th等母体同位素均匀分布),需要耗时的酸溶过程,同时还需进行α粒子射出效应校正。原位U-Th/He同位素定年技术是近年发展起来的一种定年技术,其主要原理是采用激光加热目标矿物,并通过与激光系统连接的稀有气体质谱(Alphachron)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别完成 ~4He和U、Th等母体同位素分析,将 ~4He和U、Th分析结果代入年龄公式计算即可获得目标矿物的U-Th/He年龄。本文阐述了原位U-Th/He同位素定年技术的主要原理、实验测试流程、适用矿物等,重点对原位U-Th/He同位素定年的技术难点和低温矿床学应用前景进行了分析。相对于传统单颗粒方法,原位测试方法解决了两个关键问题:1无需进行α粒子射出效应的校正,提高了定年结果的可靠性和准确度;2能完成母体同位素分布不均匀样品的测试,扩展了U-Th/He同位素定年的应用范围。尽管原位U-Th/He同位素定年技术在侧向加热效应、剥蚀坑体积测定以及标准矿物等方面尚存在一些亟待解决的问题,但已在硅酸盐、磷酸盐、钛铁氧化物等矿物的年代学研究方面展示了良好的应用前景。随着原位U-Th/He同位素定年技术的发展和进步,尤其是硫化物的U-Th/He同位素定年的发展,将为解决低温矿床的年代学问题提供一种新的思路。

年轻火山岩的定年:进展与问题

年轻火山岩定年对人类的起源与进化、地质年表建立、古环境演化、火山灾害、岩浆演化及地球动力学等研究非常重要。由于年轻样品放射性成因子体积累较少、大气氩含量高,微量的过剩氩极难识别,使得年轻火山岩及其沉积地层高精度定年一直是地质年代学中最具挑战性的课题之一。过去几年,年轻火山岩定年在技术上的进展主要体现在定年精度和准确度不断提升,尤其是利用新型多接收稀有气体质谱对单颗粒样品进行逐步升温^(40)Ar/^(39)Ar定年,是方法学上最重要的进展之一。本文总结了年轻火山岩^(40)Ar/^(39)Ar定年的现状、影响因素和相关定年技术及应用,以引起大家的关注和思考,共同提高我国年轻火山岩定年的技术水平。利用新型多接收质谱和创新的实验方法,通过对全球重要火山喷发事件和年轻国际标准样的研究,广泛开展实验室间的对比是提高国内^(40)Ar/^(39)Ar年代学水平并在年轻火山岩定年中取得突破的重要途径,也是当前^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究的重要方向。

豫西祁雨沟金矿单颗粒和碎裂状黄铁矿Rb-Sr等时线定年

对黄铁矿开展Rb-Sr同位素测年可以获得直接的成矿年龄,但目前成功率较低.找出影响黄铁矿Rb-Sr同位素体系的地质因素是改进和应用该方法的关键之一.采用超低本底Rb-Sr同位素测定方法,对取自豫西祁雨沟金矿4号角砾岩筒中的黄铁矿开展测年研究.结果表明,结晶好、裂隙不发育的单颗粒黄铁矿给出了Rb-Sr等时线年龄(126±11)Ma,代表了主成矿期的时代.碎裂的或含细粒集合体的黄铁矿未能给出合理的等时线年龄.晶体形貌及包裹体研究揭示Rb和Sr可能主要赋存于黄铁矿中的黑云母、钾长石和绢云母包裹体中,碎裂状黄铁矿在后期流体作用下容易使Rb-Sr同位素体系受到扰动,不利于开展Rb-Sr定年研究.

超低本底化学流程和单颗粒云母Rb-Sr等时线定年

低化学流程本底和高精度同位素测定是实现微量样品处理的必要条件.以辽宁复县金伯利岩中金云母单颗粒Rb-Sr等时线定年为实例,介绍处理微量样品的超低本底化学流程,以及应用新型高精度热电离质谱计(IsoProbe-T)精确测定小于ng级Sr同位素组成的方法.单颗粒矿物Rb-Sr同位素分析技术可以应用于高分辨同位素示踪和年代学研究,从而进一步拓展Rb-Sr同位素体系的研究应用空间.