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。

胶东西南部三合山岩体岩石成因和构造背景:年代学、地球化学及Sr-Nd-Pb-Hf同位素约束

【研究目的】胶东地区是中国最大的金矿矿集区,也是山东省最为重要的铜钼多金属矿成矿区。加强中生代花岗岩的岩相学、岩石地球化学和年代学等方面的研究,有利于进一步促进该区金及多金属矿的找矿工作。【研究方法】本文以胶东半岛西南部三合山岩体中细粒二长花岗岩和花岗斑岩为研究对象,开展系统的岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、主微量元素地球化学、全岩Sr-Nd-Pb同位素及锆石Lu-Hf同位素研究,旨在探讨其岩石成因、岩浆源区性质和构造背景。【研究结果】LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,中细粒二长花岗岩的成岩年龄为(115.42±0.27)Ma,花岗斑岩的形成年龄为(115.21±0.25)Ma,形成时代均属中生代早白垩晚期;岩石地球化学特征表明,中细粒二长花岗岩和花岗斑岩均属高钾钙碱性I型花岗质岩石,LREE较HREE分馏明显,具弱Ce负异常和明显Eu中等负异常,富集Rb、K、Zr和Hf,亏损Sr、Ba、Nb、P、Ti;全岩Sr-Nd-Pb及锆石Hf同位素分析结果表明,三合山岩体起源于重熔的下地壳,并受到了幔源物质的混染。【结论】三合山岩体形成于早白垩世太平洋板块相对欧亚板块俯冲导致的陆内伸展背景下,为中国东部岩石圈减薄过程中壳幔相互作用的产物。

博格达裂谷双峰式火山岩地质年代学与Nd-Sr-Pb同位素地球化学特征

东天山博格达造山带位于准噶尔和吐鲁番-哈密两个前寒武纪地块之间。已有充分的地质与元素地球化学证据证明东天山博格达陆内碰撞造山带构造属性是属于大陆裂谷,全区早石炭世火山岩的SiO_2含量在55%～64%之间出现明显的间断,其刺梅沟七角井组中玄武岩和流纹岩在时空上紧密拌生,为一典型的双峰式火山岩组合。该双峰式火山岩组合中玄武岩和流纹岩Rb-Sr同位素等时线年龄分别为:342．0±3．2 Ma和340．3±3．4 Ma。七角井组中玄武岩和流纹岩同位素等时线年龄在误差范围内与博格达古生物化石指示的早石炭世时代一致。七角井组玄武岩:ε_(Nd)(t)为+6．4～+6．7,(^(87)Sr/^(86)Sr)_i为0．703261～0．703328,(^(206)pb/^(204)Pb)_i为17．703～17．989、(^(207)pb/^(204)Pb)_i为15．407～15．498、(^(208)Pb/^(204)Pb)_i为37．147～37．825;七角井组流纹岩:ε_(Nd)(t)为+6．4～+6．6,(^(87)Sr/^(86)Sr)_i为0．703368～0．703469,(^(206)Pb/^(204)Pb)_i为17．827～18．114、(^(207)Pb/^(204)Pb)_i为15．460～15．517、(^(208)Pb/^(204)Pb)_i为37．077～37．973,由此可见七角井组玄武岩和流纹岩在Nd-Sr-Pb同位素特征方面具有相当一致。根据Nd-Sr-Pb同位素地球化学和元素地球化学认为其玄武岩是来源于亏损地幔,而伴生的流纹岩则是由玄武岩浆分离结晶作用的产物。一般都认为岩浆分离结晶作用只产生成分连续变化的岩浆系列,但是在特定条件下也是可以产生双峰式火山岩组合。由玄武岩浆分离结晶作用形成的双峰式火山岩并不少见,但是在裂谷环境下双峰式火山岩中流纹岩是由玄武岩浆分离结晶作用形成的这种双峰式火山岩组合至今还未发现。因此,博格达双峰式火山岩是大陆裂谷环境中比较特殊的并是十分少见的或可能是一种新的双峰式火山岩构造成因类型。

博格达裂谷闭合和区域隆起的同位素年代学证据及地质意义

博格达造山带位于准噶尔和吐鲁番-哈密两个前寒武纪地块之间，是晚古生代的大陆裂谷。经研究，博格达大石头-色皮口地区的流纹岩Rb-Sr同位素年龄为307．1±1．3Ma，表明博格达地区火山活动由早石炭世持续到晚石炭世。该年龄可视为博格达裂谷闭合和区域隆什之后造山阶段产物的形成年龄。该区流纹岩其源区物质主要来自于亏损地幔或是由玄武岩浆演化经分离结晶作用形成的流纹岩这一特征是十分罕见的。

大别山西部熊店加里东期榴辉岩——同位素地质年代学的证据

以UP-Pb单颗粒锆石同位素稀释法、角闪石^(40)Ar—^(39)Ar坪年龄和Sm-Nd全岩及矿物等时线相结合的研究方法,系统地研究了大别造山带西部熊店榴辉岩的峰变质年龄,可能的原岩年龄和退变质年龄,建立了这一榴辉岩的构造-变质时间序列,提出了大别地区存在加里东期榴辉岩的确凿证据。

北祁连山寒山金矿床成矿作用同位素地质年代学

位于北祁连山西段安西县的寒山金矿是一个较特殊的、以剪切带容矿的中浅成低温热液蚀变岩型金矿床,它赋存于下奥陶统安山英安质火山碎屑岩中,金矿体受韧脆性剪切带内的强变形带控制。根据矿脉矿物组合及相互穿插关系,原生热液成矿期成矿作用可分为5个矿化阶段。其中,金毒砂石英阶段和金黝铜矿多金属硫化物阶段为主要金成矿阶段。年代学研究表明,金毒砂黄铁矿石英阶段含金石英脉RbSr等时线年龄为372±8Ma,热液蚀变岩RbSr等时线年龄为339±10Ma,矿区辉长闪长岩及南侧青山花岗闪长岩锆石UPb年龄分别为370±25Ma和347.1±6.4Ma,表明区内岩浆侵入活动与成矿作用均发生在晚泥盆世—早石炭世,相当于北祁连山碰撞造山向陆内伸展转变时期,从而揭示了成矿作用是后碰撞造山阶段构造岩浆流体“三位一体”共同作用之产物。

鞍山地区太古代岩石同位素地质年代学研究

鞍山本溪地区太古代变质岩可分为三套,即含铁的表壳岩建造、侵入于铁建造中的花岗质片麻岩和铁架山奥长花岗质-花岗质片麻岩,后者为表壳岩的基底。原划为上鞍山群樱桃园组(齐大山矿带)和山城子组(歪头山-北台矿带)的斜长角闪岩分别获得2729 Ma和2724Ma的Sm-Nd等时线年龄。这就为有争议的鞍本地区铁建造属于同一时代提供了依据,并讨论了表壳岩中的变质沉积岩以及铁架山基底片麻岩的同位素年代。

地幔流体在滇西富碱斑岩成岩成矿过程中的作用——地质年代学和同位素地球化学制约

滇西金沙江哀牢山断裂以东广泛发育富碱斑岩型多金属矿床,其富碱斑岩体中有多处产出深源岩石包体。对包体岩石和寄主富碱斑岩及其成矿石英脉的地质年代学研究显示,深源岩石包体的成岩年龄大于寄主富碱斑岩,而富碱斑岩的成岩与成矿是基本同时的。结合铅硅锶钕同位素地球化学研究表明,在富碱岩浆的成岩过程中,伴随富硅成矿流体对围岩和岩体的交代蚀变,并与地壳岩石一定程度混染而实现成矿作用。这种富硅成矿流体作用实质上是地幔流体作用在地壳中成矿作用的延续。据此,从地幔流体交代矿物的结晶年龄(116.0 Ma)到富硅成矿流体年龄(51.2 Ma),揭示地幔流体作用贯穿于富碱岩浆成岩成矿的全过程。正是这一地幔流体作用过程,导致Si、Al、Na、K及其它硅不相容元素和成矿元素富集,进而导致其Sr-Nd同位素特征由亏损地幔向富集地幔过渡,并引起从岩体→围岩对应、从高温→低温的系列成矿效应。也正是这种流体作用,构成滇西新生代广泛成矿的内在统一制约因素和大型-超大型矿床形成的重要地球化学背景。

成矿地质事件的同位素年代学研究

成矿事件同位素地质年代学研究是一项十分重要而复杂的任务。成矿事件时间维的确定，对于矿床成因、成矿作用与其它异常地质事件的耦合关系的认识，以及对于找矿勘探均具有至关重要的理论和实际意义。文中讨论了各种常用测年方法（如ＲｂＳｒ、ＳｍＮｄ等时线法和ＵＰｂ法等）的适用性和局限性，并介绍了测年方法（尤其是与成矿事件年代学研究有关的测年方法）的新进展。结合国内外典型研究事例分析，比较了成矿事件的直接测年和间接测年方法，强调应在扎实的野外地质工作的基础上，综合采用多元同位素体系对成矿事件进行年代学研究。最后讨论了成矿事件与其它异常地质事件的耦合关系，并指出应加强成矿事件与大陆聚散旋回的时间耦合性的研究。

牡丹江－鸡西花岗岩类同位素地质年代学研究

牡丹江－鸡西一带有许多花岗岩类出露，其中具代表性的为柴河、石场、光复屯、岗子沟岩体等。过去人们一直将其认作元古代花岗岩体。作者采用单颗粒锆石逐层蒸发－沉积测年法，对区内包括上述岩体在内的花岗岩、花岗斑岩、混合岩及花岗质脉体，分别选其中锆石，进行年龄测定。结果表明：区内花岗岩类的侵位及混合岩化作用主要发生于２９０－２５０Ｍａ的华力西造山阶段，部分花岗岩可能形成于４８８－４０９Ｍａ的加里东期，而不形成于元古代；同时根据花岗岩和混合岩中获得的２８７１±８Ｍａ和１１３４±１４Ｍａ继承锆石的年龄数据，认为八面通杂岩两侧均存在前寒武纪变质基底。

微量原位分析仪器SHRIMP的产生与锆石同位素地质年代学

本文对SHRIMP的产生基础进行了分析,对SHRIMP产生过程及设计思想、技术特征进行了介绍,阐述了SHRIMP在同位素地质学、尤其是锆石同位素地质年代学的应用和贡献。

川西义敦岛弧稻城花岗岩体和海子山花岗岩体锆石U-Pb年代学、Hf同位素特征及地质意义

义敦岛弧形成于晚三叠世大规模俯冲造山作用过程中,位于松潘-甘孜褶皱带和羌塘地体之间。稻城岩体和海子山岩体分别为义敦岛弧上出露的晚三叠世和白垩纪花岗质岩体。结合野外考察,本文对上述岩体进行岩相学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素的研究,结果表明,1稻城岩体和海子山岩体主要矿物为斜长石、钾长石、石英和黑云母,副矿物为锆石、榍石、磁铁矿和磷灰石等;钠质斜长石颗粒,以及钾长石和石英不连续出现,表明二者均属于低熔线花岗岩,是含水条件下,在与造山事件有关的环境中形成。2稻城岩体的侵位年龄为217.4Ma,属晚三叠世花岗岩侵入体,εHf(t)为-7.1^-0.1,二阶段模式年龄(tDM2)为1.26~1.7Ga,表明在中元古代与扬子克拉通经历了共同的地壳演化历史;海子山岩体的形成时代为98.3 Ma,为白垩纪时期产物,εHf(t)变化于-12.1^+2.5,二阶段模式年龄(tDM2)变化于1.0~1.93Ga。3结合前人研究成果,本文认为稻城岩体源岩可能是与扬子克拉通有关的中元古代的下地壳物质,在甘孜-理塘洋俯冲闭合后的同碰撞造山阶段,因地幔岩浆底侵作用而发生了部分熔融,同时伴有少量的亏损地幔成分加入,之后上升侵位于中—上地壳,并且侵位后经历了快速的冷却过程。海子山岩体是与俯冲有关的造山后伸展环境下形成的A2型花岗岩,源岩主要为中元古代地壳物质,同样有少量地幔物质加入,在白垩纪时侵位于地壳较浅部位,之后亦同样经历了快速的冷却过程。

羌塘中部各拉丹冬二长花岗岩体同位素地质年代学和地球化学研究

羌塘中部各拉丹冬岩体主要由二长花岗岩组成,其单颗粒锆石U-Pb年龄为40±3Ma,Rb-Sr等时线年龄为47±0·4Ma,斜长石、角闪石、黑云母K-Ar年龄分别为37·1Ma、48Ma和45·8Ma,形成于始新世。岩石富碱高,高钾(K2O>Na2O),属高钾钙碱性系列。微量元素以富集LREE、LILE(Th、U等),相对亏损HFSE为特征,(87Sr/86Sr)i为0·70701~0·70724,εNd(t)为-6·0^-4·1,δ18O值为8·18‰~9·01‰,构造背景为火山弧花岗岩。55Ma以来,印度板块与欧亚板块碰撞,大范围抬升,青藏高原在经历近南北向挤压缩短的过程中,可能在羌塘地体上产生了平行于主压应力方向的张性构造,导致了各拉丹冬花岗岩体侵位。应为青藏高原隆升在北羌塘陆块所表现的构造热事件之一。

云南金满、水泄铜多金属矿床的Ar-Ar同位素年代学及其地质意义

滇西北兰坪中新生代盆地西缘铜多金属成矿带受澜沧江断裂带控制 ,赋矿围岩为二叠系至第三系 ,主要由下二叠统经上三叠统到上侏罗统砂岩、粉砂岩和页岩组成的碎屑岩建造、火山岩建造及含盐红色碎屑岩建造 ,矿体主要以脉状或透镜状产出。对该成矿带上的金满铜矿床和水泄铜 (钴 )矿床主成矿阶段的石英进行了4 0 Ar- 39Ar快中子活化法同位素地质年龄测定 ,获得坪年龄分别为 5 6 .7± 1.0Ma和 5 9.2± 0 .8Ma ,且各自与对应的等时年龄在误差范围内完全一致 ,都可以代表矿石的形成年龄。综合已发表的有关兰坪盆地西缘及盆地内部铜、多金属矿床成岩成矿同位素年代学研究结果 ,表明两矿床与区域矿床具有一致的成矿时代 ,反映区域铜、多金属矿床均形成于喜马拉雅造山运动早期统一的地球动力学背景之下。

新疆萨瓦亚尔顿金锑矿床成矿作用同位素地质年代学

萨瓦亚尔顿金锑矿床形成的时代和成矿期次一直存在较大争议。成矿作用同位素地质年代学研究表明 ,多金属硫化物和少金属硫化物含金石英脉矿物流体包裹体Rb Sr等时线年龄分别为 342± 2 7Ma和 2 4 6± 16Ma ,表明萨瓦亚尔顿金锑矿成矿作用至少有 2期 :第 1期发生在石炭纪 ,第 2期发生在晚二叠世—早三叠世 ;矿区出露的二长斑岩脉单颗粒锆石U Pb年龄为133.7～ 131.0Ma,表明岩浆侵位时间发生在晚侏罗世—早白垩世 。

月球同位素地质年代学与月球演化

同位素地质年代学是月球形成与演化研究的重要工具。目前对月岩和月球陨石的研究积累了大量的同位素年代学资料,其测试的主要方法包括K-Ar、Ar-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、Lu-Hf、Re-Os、Pb-Pb和U-Pb等。根据目前获得的资料,本文对月球上不同类型岩石的形成年龄进行了总结,发现月球高地岩石主要形成于45～38亿年,而月海玄武岩相对年轻,大致形成于38～31亿年。根据这一年代资料,结合对月岩样品进行的短半衰期Hf-W与Sm-Nd同位素体系的研究结果,认为月球大致形成于45亿年,其后开始由岩浆海导致的内部核-幔-壳的分异,岩浆结晶的低密度斜长岩构成最初的月壳,而密度大的岩石构成月幔,而此月幔则成为后来月海玄武岩的主要岩浆源区。同时指出了当前月岩同位素地质年代学存在的问题,并根据技术进展的情况,对未来月岩同位素年代学的发展趋势作了全面的分析。

南天山南缘下二叠统小提坎立克组英安岩的地球化学和同位素地质年代学特征

南天山南缘发育一条东西向延伸近300km的下二叠统小提坎立克组基性、中性和酸性火山岩带。拜城县铁热克温泉西侧下二叠统小提坎立克组的英安岩具有钙碱性(里特曼指数δ=1.37～1.69)和准铝—过铝质特征(A/CNK=0.89～1.36)。轻稀土富集(La/Yb=10.45～12.77),具有中等铕负异常(δEu=0.57～0.62);微量元素富集Th、Hf、Zr、Tb、Gd、Rb、U,亏损P、Ti、Nb、Ta、Sr、Ba。εNd(288Ma)=-6.35,εSr(288Ma)=117.78,模式年龄(TDM)为1.47Ga。LA-ICPMS锆石U-Pb定年获得了206Pb/238U加权平均年龄288.4±3.0Ma(MSWD=2.7)。结合区域地质资料表明,该英安岩很可能源自天山造山带中—下地壳的部分熔融,形成于早二叠世南天山造山带碰撞后伸展背景。

中国西南哀牢山蛇绿岩同位素地质年代学及大地构造意义

在前人地质研究基础上,采用颗粒锆石U-Pb法、Pb-Pb蒸发法,并引用了已发表的角闪石Ar-Ar法资料对中国西南哀牢山双沟蛇绿岩进行了同位素地质年代学研究。龙塘辉长岩锆石U-Pb下交点年龄(362±41)Ma,角闪石^(40)Ar/^(39)Ar坪年龄(349±13)Ma;双沟斜长花岗岩U-Pb年龄(328±16)Ma。这些研究表明哀牢山古洋盆形成于泥盆纪与石炭纪之交;哀牢山、金沙江、可可西里以及松大(Song da)洋可能同时形成,构成扬子板块大陆古特提斯边缘海。

湘南湘南黄沙坪铅锌多金属矿床闪锌矿Rb-Sr同位素年代学研究

<正>黄沙坪铅锌多金属矿是南岭成矿带典型的铅锌多金属矿床,矿床位于东西向南岭成矿带与北东向钦杭成矿带交汇的湘南地区,是危机矿山接替资源勘查项目执行以来取得重大突破的矿床之一。矿床成矿地质条件优越,历来为众多的地质工作者所瞩目,研究程度较高。近年来许多学者对矿床的成矿时代做了大量的研究,获得钨钼矿体辉钼矿Re-Os年龄为154~159 Ma(马丽艳等,2007;毛景文等,2007;姚军明,2007;雷泽恒等,2010)。

东天山硫磺山铜多金属矿床成岩成矿作用同位素地质年代学

前人根据矿体的产出受碳酸盐岩层位控制和Pb同位素模式年龄资料 ,多认为硫磺山铜多金属矿床为层控型铜铅锌多金属矿床 ,其形成时代为奥陶纪。基于矿区石英斑岩体见矿化和矿化蚀变 ,矿体与围岩呈渐变关系等特点 ,笔者主张该矿床属斑岩型铜铅锌多金属矿床。年代学研究表明 ,含矿石英脉Rb Sr等时线年龄 (346± 30Ma)与石英斑岩的锆石U Pb年龄(340～ 36 0Ma)在测定误差范围内一致 ,表明成岩与成矿作用均发生在早石炭世—晚泥盆世 。