青海东昆仑三通沟北锰矿成矿时代与物质来源:来自Re-Os同位素年代学与地球化学的约束

东昆仑三通沟北锰矿床是近年来青海省发现的规模最大的海相沉积型锰矿。该矿床位于东昆南构造带的北缘,成矿地质背景与原特提斯洋的演化密切相关。但目前该矿床研究程度较低,尤其是成矿时代存在中-新元古代与奥陶-志留纪的争议,成矿物质来源存在海底热液为主还是海底热液与陆源风化共同来源的不同认识。为了解决这些问题,本文在对三通沟北锰矿进行详细野外地质调查和钻孔岩芯编录的基础上,选择11件锰矿石进行Re-Os同位素分析,获得了442±15Ma的Re-Os等时线年龄,说明三通沟北锰矿带形成于晚奥陶世,不是前人认为的中-新元古代,这一成矿年龄与区域上的奥陶纪纳赤台群沉积岩的形成时代一致。同时Re-Os同位素分析获得的^(187)Os/^(188)Os初始值为0.67±0.02,该值明显低于同期海水的Os同位素组成(0.72),初步表明三通沟北锰矿的锰质来源以海底热液为主。矿石在SiO_(2)-Al_(2)O_(3)、Al/(Al+Fe+Mn)-Fe/Ti、Fe-Mn-(Ni+Cu+Co)×10和lgU-lgTh等图解上主要位于热水沉积区,矿石稀土元素配分型式也具有海底热液来源的特征。可见三通沟北锰矿的成矿物质来源主要与海底热液活动有关。

新疆东天山黄滩金铜锌矿成矿时代——来自白云母^(40)Ar-^(39)Ar年龄和黄铁矿Re-Os年龄约束

卡拉塔格是东天山十分重要的铜矿集区,发育5个不同时代和成矿类型的成矿系统。近年来新发现了黄滩(包括金岭)金铜锌矿床,赋存于火山岩系中,发育层状矿化、脉状矿化和黄铁绢英岩化,但层状矿化和黄铁绢英岩化形成时代不清楚,制约了进一步找矿勘查工作。本文基于野外调查和室内研究,开展白云母^(40)Ar-^(39)Ar年龄和黄铁矿Re-Os年代学研究,获得黄铁绢英岩中白云母^(40)Ar-^(39)Ar坪年龄为429.46±3.91 Ma,7件层状矿化中黄铁矿Re-Os等时线年龄为436.5±4.2 Ma。层状矿化年龄与前人获得含矿岩系英安岩和英安质凝灰岩年龄(434~438 Ma)、脉状矿化年龄(432~438 Ma)一致,表明层状矿化、脉状矿化和黄铁绢英岩化是同一成矿事件的产物,黄滩为富金火山成因块状硫化物(VMS)型矿床。因此,尽管黄滩和红海‒黄土坡为VMS型矿床,红石为火山热液脉状矿床,但它们均为同一VMS成矿系统,形成于430~439 Ma,受控矿因素的差异,造成了成因类型、矿化类型和成矿元素组合的多样性。

原油组分Re-Os放射性同位素体系特征及其定年机理与应用启示

Re-Os放射性同位素体系可用于含油气系统关键地质过程的定年与示踪研究。不过,Re-Os定年的精度仍受到有关科学问题的制约,如原油组分的Re-Os体系特征、沥青质渐进散失对原油Re-Os体系特征与定年应用的影响等。本研究通过二元溶液直接分离原油次组分的实验,揭示了原油组分的Re-Os体系特征,模拟了实际地质情况中沥青质渐进散失对原油Re-Os体系特征与定年应用的影响,并通过重复实验验证相关实验流程对所取得的结果和认识的影响。研究发现,根据沉淀的先后顺序,原油次组分的Re和Os元素丰度总体上呈下降趋势,但有起伏变化,Re-Os同位素比值则单调下降。因此,沥青质的渐进散失将导致原油Re和Os元素丰度以及Re-Os同位素比值降低,进而对原油和低成熟度沥青Re-Os定年与示踪的应用产生影响。重复实验表明,实验室分离次组分的操作结果具有一定的随机性,但不影响Re-Os体系的总体性质。

吉林省敦化市松江河金(钼)矿床辉钼矿Re-Os年龄及其地质意义

松江河金(钼)矿是近十年来发现的产在韧性变形带内的一座中型金矿床(Au资源储量达9 t)。近年来,在松江河矿区五中段至八中段发现大量辉钼矿分布,至少延深至九中段,从五中至八中段钼矿化具有明显的增强趋势。为确定钼成矿时代,文章利用高精度ICP-MS辉钼矿Re-Os同位素测年技术,首次获得了松江河矿床的辉钼矿Re-Os同位素加权平均模式年龄和等时线年龄分别为(167±2.4) Ma和(158±10)Ma,该年龄与前人报道的松江河矿区黄泥河岩体的年龄(164~162 Ma)和五道溜河岩体的年龄(174~172 Ma)误差范围内基本一致,证实了该矿床成矿与成岩作用近于同时发生,且主要在燕山早期的中、晚侏罗世。结合吉林省中东部地区已发表的成岩与成矿年代学资料,文章认为,区内钼多金属矿床形成于燕山期古太平洋板块向欧亚大陆岩石圈俯冲的活动大陆边缘的地球动力学背景。矿床中辉钼矿的ω(Re)为142.74×10^(-6)~217.67×10^(-6),均值为196.58×10^(-6),结合矿床地质特征和成矿岩体及矿石O、S、Pb同位素等证据,文章认为该矿床的成矿物质主要为地幔来源,来自深部的流体可能对该矿床的成矿作用起了重要作用。

赣北石门寺钨铜多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

为了解赣北石门寺钨铜多金属矿床的钨富集机理及矿床成因,对该矿床中的辉钼矿开展了Re-Os同位素年代学研究。结果显示,6件辉钼矿样品的Re-Os模式年龄为140.2~142.5 Ma,加权平均年龄为(141.37±0.84)Ma(MSWD=0.84),等时线年龄为(141.79±0.97)Ma(MSWD=1.10),二者在误差范围内一致,可以代表辉钼矿的矿化年龄,指示该矿床的成矿时间为141 Ma左右。对赣北、赣中和赣南地区的成岩成矿年龄进行对比,发现三地的成岩成矿事件在时间上具有连续性。结合区域构造演化历程,本文认为石门寺钨铜多金属矿形成于早白垩世时期的伸展减薄环境。

Pt-Re-Os同位素体系分析技术研究进展

Pt-Os和Re-Os同位素体系(统称Pt-Re-Os同位素体系)在壳–幔和核–幔相互作用、矿床成因、陨石成因、太阳系早期演化等地球科学研究中具有重要应用潜力。由于地质样品中Pt-Re-Os含量极低(pg/g~ng/g级),对其元素含量和同位素组成进行高精度的分析测试极具挑战。本文对Pt-Re-Os同位素化学前处理和质谱测定方法研究进展进行综述。化学前处理方法包括酸溶法、碱熔法、火试金法、Carius管溶样法和HPA-S高温高压釜溶样法等常用的样品消解方法以及Pt-Re-Os的化学分离与纯化技术。重点介绍了负离子热电离质谱法(N-TIMS)和(多接收器)电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS和MC-ICP-MS)测试Pt-Re-Os元素含量及同位素组成的原理、标准物质和测量精度,以及近年来高精度Os同位素质谱测定中O同位素校正、质量分馏校正、多原子干扰和提高灵敏度等质谱分析技术研究进展。与Re-Os同位素分析技术相比,Pt-Os同位素分析技术还存在困难,国内Pt-Os同位素分析技术仍处于起步阶段。本综述可为Pt-Re-Os同位素分析方法研究提供参考,从而推动国内Pt-Re-Os同位素地球化学研究的发展。

西秦岭加甘滩金矿成因研究:毒砂Re-Os定年、载金矿物原位微量元素和硫同位素限定

西秦岭加甘滩金矿是夏河-合作地区最大的金矿,但其矿床成因存在争议,其中主要问题在于该矿床成矿时代缺乏研究。通过野外工作和镜下观察,识别出两种毒砂和黄铁矿:毒砂Apy1(较为常见,在矿石中呈浸染状产出)和毒砂Apy2(数量较少,围绕黄铁矿Py1产出),黄铁矿Py1(浸染状黄铁矿)和黄铁矿Py2(黄铁矿脉)。本次工作对毒砂进行Re-Os定年,以期确定加甘滩金矿的成矿时代:通过对Apy1进行了Re-Os定年,获得毒砂的Re-Os等时线年龄243.1±8.7Ma,该年龄与夏河-合作区域岩浆作用(232~249Ma)相对应。利用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS对成矿期毒砂和黄铁矿进行了微量元素和硫同位素测定。微量元素测试结果显示加甘滩金矿硫化物内的不可见金以固溶体形式赋存,Apy2的不可见金含量最高可达521×10^(-6),其他毒砂和黄铁矿不可见金含量最高为119×10^(-6)。加甘滩金矿的平均品位为2~3g/t,依据质量平衡计算,如果毒砂和黄铁矿内不可见金发生再活化,不可见金含量需要达到20~30g/t,但实际金含量远低于所需,需要额外的岩浆热液来源。Py1、Py2、Apy1和Apy2的原位硫同位素结果分别为-14.3‰~-7.70‰(平均-10.0‰)、-14.5‰~-9.60‰(平均-12.5‰)、-13.0‰~-6.40‰(平均-8.54‰),-11.2‰~-9.00‰(平均-10.1‰),反映其硫同位素发生了分馏。将加甘滩金矿成矿期硫化物的硫同位素与成岩期和典型岩浆热液型黄铁矿硫同位素进行对此,指示其成矿流体为岩浆热液来源。综上,本文研究指示加甘滩金矿属于岩浆热液成因。

缅甸Wunto-Popa岩浆弧Shangalon铜金矿床辉钼矿Re-Os同位素测年及其地质意义

Shangalon铜金矿床位于缅甸Wunto-Popa岩浆弧北段,研究工作薄弱,其成矿地质背景和矿床成因尚缺乏高精度同位素成矿年代学数据的制约。本文选取典型矿石中5件辉钼矿样品通过Re-Os同位素定年方法厘定成矿时代,获得的模式年龄集中变化于38.5±0.6至38.3±0.5 Ma,加权平均年龄为38.4±0.2 Ma,对应的等时线年龄为38.0±1.6 Ma(MSWD=0.17),二者在误差范围内基本保持一致,指示Shangalon铜金矿床的成矿时限为始新世,该年龄数据与矿区的含矿闪长岩和花岗闪长岩锆石U-Pb年龄38~40 Ma相吻合,表明Shangalon Cu-Au-Mo成矿作用与始新世闪长岩–花岗闪长岩侵入体密切相关,为始新世岩浆活动的产物。Shangalon铜金矿床辉钼矿样品的Re含量为82.4~111.2μg·g-1,平均值为98.88μg·g-1,指示成矿物质具有壳幔混源的特征。通过综合分析区域成矿动力学背景,认为Shangalon地区始新世铜金成矿作用可能形成于印度与欧亚大陆碰撞背景下的新特提斯洋板片撕裂和断裂,诱发软流圈上涌,新生下地壳部分熔融。

新疆西天山智博铁矿成矿时代——来自锆石U-Pb年龄和黄铁矿Re-Os年龄的证据

智博铁矿是新疆西天山阿吾拉勒铁成矿带的大型富铁矿床,在区域成矿规律研究和找矿勘查方面极具代表性。本文选择能限定铁矿体时代的围岩火山岩、侵入围岩地层的石英闪长岩开展锆石U-Pb测年,并挑选与磁铁矿共生的黄铁矿开展Re-Os同位素定年,试图厘定其成矿时代。本文获得5件铁矿石样品中黄铁矿的Re-Os等时线年龄为307±12Ma,围岩绿帘石化安山岩的锆石U-Pb年龄为312.0±3.4 Ma,安山质集块岩年龄为317.8±2.5 Ma,两件石英闪长岩的年龄分别为317.0±2.2 Ma和315.4±0.9 Ma,据此认为智博铁矿成矿于晚石炭世,该时期火山喷发-岩浆侵入-铁矿近乎同时形成,是同一岩浆-热液事件的不同体现,并推测“晚石炭世火山机构+岩浆侵位+热液蚀变”区是铁矿就位的场所,应当作为重要勘查目标。

马达加斯加Maevatanana金矿床Re-Os同位素年龄及其地质意义

马达加斯加Maevatanana金矿床是一个产在绿岩带中的石英脉型金矿床,其成因备受争议。本文对其进行了元素地球化学分析和测年,探讨了金矿床的成矿时代和成矿过程。马达加斯加Maevatanana片麻岩金含量为1.11×10^(-9)~80.8×10^(-9),平均值19.55×10^(-9);片麻岩中黄铁矿为主要载金矿物,黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄为752±27 Ma。含金石英脉金品位26.44×10^(-6)~132.22×10^(-6),黄铁矿为主要载金矿物,含金石英脉中黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄为535±26 Ma,代表了Maevatanana金矿床的成矿年龄。两期黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄与泛非造山事件两次碰撞的时间相对应。片麻岩金含量远远高于地壳平均品位,在黄铁矿中可见包裹金,黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄表明752±27 Ma花岗岩、辉长岩侵入,马达加斯加地体发生了广泛的绿片岩相到角闪岩相的变质作用,火山沉积岩中的金被活化、迁移、富集形成矿源层。含金石英脉的成矿年龄535±26 Ma和马达加斯加中北部寒武纪后碰撞A型花岗岩的年龄一致,野外证据和地球化学数据表明Maevatanana金矿床和寒武纪后碰撞A型花岗岩有密切的成因联系。在岩浆上升过程中,岩浆逐渐演化形成成矿流体,这些成矿流体进入容矿构造,富集成矿。

辉钼矿的Os-Os法与Re-Os法定年及结果比较

用Re -Os法和Os-Os法测定了长江中下游地区的辉钼矿样品。这两个样品给出一致的Re -Os法和Os -Os法年龄。Os -Os法测定过程中分步蒸馏实验结果表明没有同位素分馏 ,证明Os -Os法可以避免Re -Os法定年中遇到的问题 ,简化实验过程 ,给出可靠的年龄结果 。

黑色页岩的Re-Os同位素定年

Re-Os同位素是近年来发展起来的一种新的同位素技术，既可用于定年又能用于示踪。国际上如何对沉积岩进行精确定年一直是个难题。近年来的研究表明，Re-Os同位素可以用于黑色页岩的精确定年，同时可用于示踪古海洋环境。笔者对华南下寒武统牛蹄塘组黑色页岩开展了Re-OS同位素定年研究，获得的等时线年龄为537±10Ma。

Re-Os同位素定年方法进展及ICP-MS精确定年测试关键技术

本文介绍了Re-Os同位素定年的基本原理、技术发展及应用现状;综述了样品分解和Re-Os分离富集的主要方法,重点对ICP-MS法进行Re-Os同位素定年做了较详尽的介绍,包括质量分馏校正、干扰校正、含量初测、取样量的确定、稀释剂的稀释比及稀释剂加入量等,以确保高精度测试;评述了ICP-MS最常见的测定对象-辉钼矿中Re-Os的失耦现象及降低其对Re-Os同位素定年影响的对策,文中描述了由测定同位素比值计算含量时的误差传递公式并重申了最佳稀释比。最后,指出了Re-Os同位素定年方法研究中应该关注的工作方向。

地质样品的Re-Os同位素分析技术及存在的问题

过去20年间,Re-Os同位素体系分析测试技术的发展使其成为同位素地质年代学中最重要的定年技术之一。与其他亲石性同位素体系相比,亲铁、亲硫和亲有机性的Re-Os同位素体系可以直接用于金属硫化物、超基性岩和富含有机质样品的定年。虽然Re-Os同位素在定年和示踪中具有非常重要的应用前景,但是其分析测试技术还面临困难和问题。本文从地质样品Re-Os同位素分析的流程空白、样品溶解技术和基性岩石参考标样这几方面评述了该分析技术方法的进展和存在的问题。

含有普通锇的辉钼矿Re-Os同位素定年研究

通过大量数据统计,表明较高比例的辉钼矿中存在普通锇。普通锇可能以类质同像形式存在于辉钼矿样品中,理论上辉钼矿中可能含有较高含量普通锇。辉钼矿样品含有较高含量普通锇可能对Re-Os定年结果产生很大影响,从原理上并结合实例证实了普通锇含量对辉钼矿Re-Os年龄影响程度。对于一般辉钼矿样品来讲,如果187Os总量(放射成因187Os与非放射成因187Os之和)与普通锇比值小于20,需要考虑普通锇对Re-Os模式年龄的影响,并提出了对于含有普通锇辉钼矿模式年龄的计算方法。先做出187Os/188Os-187Re/188Os等时线,求得初始187Os/188Os值,再根据初始187Os/188Os值和单个样品的普Os含量求得非放射成因的普Os中187Os的量。最后根据Re含量以及放射成因187Os含量得到模式年龄。

西藏冈底斯成矿带驱龙铜矿Re-Os年龄及成矿学意义

驱龙铜矿位于冈底斯成矿带东部冈底斯花岗岩基内,为典型的斑岩型铜矿床。选择辉钼矿Re-Os同位素法对该矿床进行成矿年龄精确测定,6个辉钼矿Re-Os模式年龄范围为15.99～16.74 Ma,变化较小,不超过1 Ma。6个样品拟和的^(187)Re-^(187)Os等时线年龄为16.41±0.48 Ma(2σ误差,MSWD=1.5),与模式年龄一致。驱龙铜矿的成矿年龄与冈底斯带区域上已有的斑岩铜矿成矿年龄(14 Ma±)相吻合。目前的年龄数据结果显示冈底斯带斑岩铜矿的成矿时间主要集中在16～14 Ma之间,成矿时限不到2 Ma,具有爆发成矿特征。斑岩成矿发生在区域上钾质熔岩喷发和东西向伸展活动时期。含矿斑岩特点及其与钾质熔岩和南北向张性构造系统的时空依附关系,说明冈底斯带斑岩成矿受西藏碰撞造山带演化过程中深部构造岩浆活动的制约。冈底斯斑岩型矿床的爆发成矿具有深层次的动力学背景。

长江中下游地区铜金(钼)矿Re-Os年龄测定及其对成矿作用的指示

长江中下游是中国东部一个重要的Cu-Au-Fe-Mo矿成矿带。笔者等在5个夕卡岩-斑岩Cu-Au-Mo矿区采集了11件辉钼矿样品,在铜陵地区大团山层控夕卡岩Cu-Au-Mo矿体采集了5件辉钼矿样品进行Re-Os同位素年龄测定。在对16件样品进行ICP-MS方法测定的同时,还利用NTIMS方法对其中9件样品进行了精测,两种方法测定的结果基本吻合。16件辉钼矿的Re-Os同位素模式年龄为134.7±2.3～143.7±1.6Ma(2σ)。其中大团山铜矿区的5件样品的模式年龄更为接近,分布范围为 138.0± 3.2～140.8±2.0 Ma,平均 139.3±2.6Ma,其等时线年龄为 139.1±2.7Ma,初始Os为0.7±8.1(MSWD=0.29)。这些结果清楚地反映出夕卡岩-斑岩Cu-Au-Fe-Mo矿床与层控夕卡岩Cu-Au-Mo矿床为同一时代形成,属于同一成矿系统。作为中国东部大规模成矿作用的组成部分,长江中下游地区铜钼金矿床的形成与岩石圈构造体制大转换之地球动力学事件相耦合,为中生代第二期大规模成矿作用的产物。

Re-Os同位素体系在金属矿床研究中的应用

Re－Os法能够对金属硫化物矿物直接进行同位素定年，并可以根据矿物的Os同位素初始比值探讨成矿物质来源。它的研究对象还包括黑色页岩和洋底含金属沉积物等。普通Os法可以用于铂族元素矿物定年和成矿物源区的讨论。近年由常规Re－Os法衍生的Os－Os法有可能避免前者在定年技术方面的一些困难。Re-Os同位素体系为成矿年代学研究提供了广阔的前景。

中甸弧燕山晚期成矿事件的Re-Os定年及成矿规律研究

中甸弧是义敦岛弧的南延部分,是我国重要的铜铅锌钼多金属成矿区。在该地区,相对于印支期成矿事件,燕山晚期成矿事件的研究程度和重视程度均不够。中甸弧燕山晚期形成的矿床主要为休瓦促钨钼矿床、热林多金属矿点和红山多金属矿床。本文通过辉钼矿Re-Os定年技术,精确确定休瓦促矿床形成于83±1Ma,热林矿点形成于81.2±2.3Ma。同时通过刘兴旺等(2006)的辉钼矿Re-Os年龄(77±2Ma),并参考黄铁矿Re-Os测试结果(75±18Ma),可推断红山矿床主要形成发生于燕山晚期。根据上述定年结果,中甸弧成矿作用表现出一定的规律性:休瓦促→热林→红山,三矿床(点)具有成矿年代相近、空间等距、矿种由高温组合向低温组合变化、矿化类型相似、成矿母岩体就位深度递增等特点。这是同一构造-岩浆-成矿作用连续演化的结果。依据上述成矿规律,在中甸弧北部具有一定的找矿前景。

江西金溪熊家山钼矿床特征及其Re-Os年龄

位于武夷隆起带西坡的江西熊家山钼矿床具有独特的矿化特点。本文概要地介绍了该钼矿的矿床地质特征,通过对辉钼矿的Re-Os同位素组成的测试分析,获得模式年龄151.7~161.6Ma,并计算出等时线年龄为152±20Ma,钼矿成矿作用发生于燕山早期。通过与我国大量的与岩浆作用有关的铜铅锌银多金属矿床辉钼矿Re含量的对比分析,揭示出熊家山钼矿成矿物质来源于上地壳,成矿构造背景归属于武夷隆起成矿带而不是赣东北构造成矿带。