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。

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。

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。

富有机质样品Re-Os同位素定年实验方法

近年来,铼—锇(Re-Os)同位素体系在确定含油气系统烃源岩沉积年龄、烃类生成、运移、后期调整改造年龄(古油藏热裂解、硫酸盐热化学还原反应等)以及油源示踪方面取得了一系列成果。但是,富有机质样品的Re-Os同位素体系存在元素丰度低、赋存形式复杂、同位素体系封闭性影响因素以及Os同位素组成均一机制不清等诸多难题,进而导致其构建的等时线年龄误差相对较大。通过测年样品筛选、富有机质样品化学前处理、实验流程空白控制以及国际参考标样监控等4个方面,对现有的富有机质样品的Re-Os同位素分析测试全流程进行了总结与完善,可为拟开展含油气系统Re-Os定年工作的研究人员提高数据质量,构建理想的Re-Os等时线。

赣西北大湖塘钨矿床辉钼矿Re-Os同位素定年及其意义

江西省武宁县大湖塘钨矿位于武宁县西南方向41km,赣西北地区武宁、靖安、修水3县交界处,矿区处于下扬子成矿省之江南隆起东段成矿带之西部,是与燕山期花岗质岩浆活动有关的钨矿床,也是最近刚勘查出的我国规模最大的钨矿床。本文采用辉钼矿Re-Os同位素定年技术,测得大湖塘石门寺矿段辉钼矿Re-Os等时线年龄为143.7±1.2Ma(n=6,MSWD=0.84);狮尾洞矿段辉钼矿Re-Os等时线年龄为140.9±3.6Ma(n=6,MSWD=2.30)。说明其成矿于早白垩世,与其北侧的、同处于下扬子成矿省的长江中下游成矿带九瑞-鄂东南矿集区的铜多金属矿床成岩成矿年龄非常一致,但与华南成矿省之南岭成矿带的钨矿成矿作用有诸多不同。下扬子成矿省主要为早期两大古陆碰撞对接、构造格局开始大转换时期成矿,而华南成矿省为地壳重熔形成的花岗质岩浆经过多期次和多阶段分异演化在最晚阶段富集成矿。

新疆坡北基性-超基性岩带10号岩体SHRIMP U-Pb和矿石Re-Os同位素定年及其意义

坡北基性-超基性岩带10号岩体位于塔里木板块东北部北山裂谷带内,岩体侵位于下石炭统红柳园组。前人根据岩体侵位地层的时代,间接推断出该岩体形成年龄为晚石炭世—早二叠世。文章对坡北基性-超基性岩带的10号岩体辉长岩和浸染状矿石分别进行了锆石SHRIMP U-Pb、Re-Os定年和Sr-Nd同位素示踪研究,获得岩体的辉长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄信息比较分散,其表面年龄信息从古生代—新元古代—古元古代—新太古代均有显示,揭示了新疆塔里木板块东北部北山裂谷带内的基性-超基性岩体的形成经历了复杂的地质演化历史。所获得的主体锆石的年龄为（289±13）Ma（95%可信度）,与岩体侵位于下石炭统红柳园组的地质事实相吻合,可能代表了岩体形成的时间,而年龄信息（2559~2589Ma）暗示了北山地区可能存在古元古代—新太古代的结晶基底。获得浸染状铜镍硫化物矿石的Re-Os等时线年龄为（413±20）Ma（95%可信度）,该年龄不仅大于含矿超基性岩体（289Ma）的形成时代,而且也老于岩体所侵入的下石炭统红柳园组的地层时代,显然与宏观的地质证据相悖。Sr-Nd和Os同位素特征研究表明,坡北岩带在约280Ma前成岩成矿时,岩浆在从地幔源区侵入到地壳过程中受到了地壳物质混染,致使浸染状矿石的Re-Os同位素体系呈二元混合体系,因此浸染状矿石Re-Os同位素体系确定的等时线疑为假等时线,其年龄不能代表矿床形成时代或不具有确切的地质意义。铜镍矿化无论从时间上还是空间上都与岩体的侵位密切相关,矿床成因类型又为岩浆熔离型矿床,表明坡北10号铜镍硫化物矿床的成岩成矿时间应发生在晚石炭世—早二叠世期间,是后碰撞构造背景下幔源岩浆上侵的产物。

吉林安图刘生店钼矿床辉钼矿Re-Os同位素定年及其地质意义

刘生店钼矿是吉林中东部新发现的一个重要斑岩型钼矿床。6件辉钼矿样品Re-Os同位素分析表明:辉钼矿中Re含量为9.88～11.37μg/g,Os含量为27.68～32.40ng/g,获得的模式年龄为(168.0±2.3)～(170.8±2.5)Ma,加权平均年龄为(169.36±0.97)Ma,MSWD=0.73,等时线年龄(185±12)Ma,MSWD=0.72。以加权平均年龄作为该矿床的形成年龄,即钼的成矿作用发生于中侏罗世,与同属小兴安岭-张广才岭钼矿带的大黑山和福安堡矿床成矿时代基本一致,是燕山早期太平洋板块俯冲构造背景下,吉黑东部大规模钼成矿作用的集中表现。据辉钼矿中Re、Os含量,初步认为刘生店钼矿成矿物质以壳源为主,但混有少量幔源组分。

甘肃武山温泉辉钼矿Re-Os同位素定年及其成矿意义

温泉钼矿是与印支期花岗岩有关的斑岩型钼矿床。5件辉钼矿的Re-Os同位素定年结果显示,辉钼矿Os模式年龄在212.7±2.6～215.1±2.6 Ma,其加权平均值为214.1±1.1Ma,由ISOPLOT程序获得的等时线年龄为214.4±7.1 Ma。该年龄与温泉岩体的K-Ar年龄223～226 Ma和SHRIMP U-Pb锆石年龄223±7 Ma在误差范围内类似,但偏晚,反映Mo矿化主要发生在岩浆侵入-成岩的晚期阶段。西秦岭富Mo的背景的基底岩石重熔和岩浆的分异演化对Mo的矿化具有重要意义。温泉型钼矿的发现对西秦岭印支期花岗岩成矿潜力评价具有重要的启示和指导作用。

东昆仑拉陵灶火钼多金属矿床地质特征及辉钼矿Re-Os同位素定年

拉陵灶火钼多金属矿床是青海祁漫塔格成矿带新发现的矽卡岩-斑岩型矿床。利用辉钼矿Re-Os同位素定年技术,11件样品和4件重复样品的模式年龄显示2个分段：214.1-223.9 Ma与235.7-240.8 Ma,187Re-187Os等时线年龄分别为（214.5±4.9）Ma和（240.8±4.0）Ma,模式年龄的加权平均值分别为（217.6±3.5）Ma和（238.4±1.2）Ma,等时线年龄与模式年龄加权平均值在误差范围内一致,表明矿床存在2期成矿作用：中三叠世和晚三叠世。辉钼矿样品中铼含量为17.40×10-6-149.52×10-6,绝大多数集中在十几至几十微克,指示其成矿物质来源为壳幔混合源。结合前人及本次研究成果表明,两次成矿作用分别与中三叠世东昆仑地区俯冲结束与碰撞开始时的板片断离作用和晚三叠世岩石圈拆沉作用有关。

湘西大溶溪钨矿床中辉钼矿Re-Os同位素定年及其地质意义

湘西大溶溪钨矿床，为雪峰隆起区内的一个中型白钨矿矿床。文章对该矿床中穿插钨矿体的含辉钼矿石英脉进行了Re-Os同位素年代学研究。分析结果显示，该矿中辉铝矿的Re-Os同位素模式年龄为217．0～221．1Ma，平均为（219．0±1．2）Ma，其对应的等时线年龄为（223．3±3．9）Ma，揭示其形成于晚三叠世。这些年龄数据与矿区内大神山花岗岩的侵位时间[（224．3±1．0）Ma]基本吻合，表明该区含辉钼矿石英脉的形成与花岗岩的侵位具有密切的时、空联系。考虑到该区钨矿体的形成时间介于花岗岩和含辉钼矿石英脉之间，因此，推断大溶溪钨矿床形成于223Ma左右。该研究成果，不仅为湘西雪峰隆起区存在多期次的钨成矿事件提供了可靠证据，同时又进一步证实了华南地区确实存在一次区域性的与印支期花岗岩有关的成矿作用。

滇西腾冲大硐厂铜-铅-锌矿床的辉钼矿Re-Os同位素定年

在环绕印度—亚洲大陆碰撞形成的东构造结波密—腾冲弧形构造带中,发育一组含锡铅_锌_铜多金属矿床,但一直没有准确的成矿年龄数据。文章通过对大硐厂铅_锌矿区红沟岩铜矿体中辉钼矿的Re_Os同位素测试,获得精确的成矿等时线年龄为(118.0±2.4)Ma。区内与成矿关系密切的斑岩成岩年龄在143～112Ma,认为斑岩成岩与成矿同期,同为燕山晚期。

广东锡坪钼铜多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素定年及其地质意义

广东锡坪钼铜多金属矿床位于钦杭成矿带的西南端,为一大型的斑岩型矿床。本文利用辉钼矿Re-Os同位素定年方法对锡坪钼铜多金属矿床4件辉钼矿样品进行了成矿年代学测定,获得的模式年龄为85.15~88.34Ma,加权平均值为86.1±2.3Ma,对应的等时线年龄为89.9±3.4Ma,模式年龄和等时线年龄结果在误差范围内基本一致,指示锡坪钼铜多金属矿床的成矿时限为晚白垩世。锡坪钼铜多金属矿辉钼矿样品的Re含量较低,表明其成矿物质可能主要来自于壳源。钦杭成矿带成岩成矿作用以中生代燕山期为主,存在180~150Ma、110~80Ma两个爆发期,两期成岩成矿作用可能均与太平洋板块的俯冲有一定的关系。锡坪钼铜多金属矿床是在岩石圈伸展减薄环境下发生的大规模成矿作用的产物。

安徽池州马头铜钼矿床锆石年龄与辉钼矿Re-Os同位素测定的地质意义

安徽池州马头铜钼多金属矿床是江南过渡带池州段典型斑岩型铜钼矿床之一。对矿区钻孔中不同深度花岗闪长（斑）岩和钾长花岗岩采用高精度的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。结果表明：花岗闪长（斑）岩形成相对较早（144.5~145.8 Ma）,而钾长花岗岩侵位稍晚（141.5 Ma）,二者均为燕山晚期（晚侏罗-早白垩世）岩浆作用的产物。对矿区13件辉钼矿样品采用Re-Os同位素测年,获得Re-Os等时线年龄为（148±3）Ma。考虑到矿体的形成和分布与岩体蚀变关系较为密切,进一步确证安徽池州马头铜钼多金属矿床成岩与成矿作用为同一构造-岩浆热事件的产物。

Re-Os同位素定年对岩浆型Cu-Ni硫化物矿床成矿时代的制约

Re-Os同位素体系被认为是岩浆Cu-Ni硫化物矿床直接定年的有力工具。通过研究世界级典型岩浆Cu-Ni硫化物矿床的Re-Os等时线表面年龄,发现有时能得到成矿年龄,有时得到与成矿年龄不一致的表面年龄或根本得不到Re-Os等时线,还有时同一矿床的不同类型矿石给出不同的Re-Os等时线表面年龄。文章介绍了能够解释上述现象的理论模型。模型预测对与基性-超基性岩共生的Cu-Ni硫化物矿床,除一些特殊情况外,块状矿石可得到有地质意义的Re-Os等时线年龄,浸染状矿石常得到没有地质意义的假等时线;而浸染状矿石常得到有地质意义的Os同位素初始比值,而块状矿石给出的"Os同位素表面初始比值"往往没有地质意义。因此,建议在应用Re-Os同位素体系定年时要结合矿床类型、矿石类型以及成矿过程等因素综合考虑;对Re-Os数据的科学合理解释同样需要从矿床学和同位素地球化学的基本原理出发,结合矿床的实际情况,进行深入分析研究。

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。

黑龙江鹿鸣斑岩型钼矿床Re-Os同位素定年及其地质意义

黑龙江鹿鸣钼矿床是近年来新发现的特大型钼矿床,矿体呈浸染状赋存于燕山早期的二长花岗岩中,属典型的斑岩型钼矿床。笔者对鹿鸣钼矿床的辉钼矿进行了Re-Os同位素测试分析,结果显示:辉钼矿中Re含量为11.896～15.714μg/g,矿床的成矿物质来源为壳幔混合源,以壳源为主;Re-Os模式年龄为(180.2～185.9)Ma,加权平均年龄为(183.4±2.2)Ma。结合最新的赋矿围岩成岩年龄,显示成矿与成岩同时或稍晚于成岩,即鹿鸣钼矿床形成于早侏罗世,为小兴安岭—张广才岭成矿带燕山早期大规模构造-岩浆-成矿事件的产物,成矿与古太平洋板块的俯冲有关。

基于文献可视化方法的Re-Os同位素定年研究进展分析

文献资料是知识传播的重要载体,具有系统性、连续性、数量大、更新快等特点,是重要的信息源,文献资料的可视化研究对知识的传播具有重要意义。当前文献资料的可视化研究多与文献计量分析方法相结合,将文献之间的关系以科学知识图谱的方式可视化地展现,这一技术方法的应用在挖掘文献数据蕴含的信息和规律上发挥了重要作用,但是在文献资料的空间属性挖掘展现上稍显不足,需要在这一领域开展深入研究。本文采用地理信息系统(GIS)技术进行了文献资料的空间可视化方法研究,形成了对文献数据进行信息挖掘和空间可视化的策略和技术路线,并以2015—2020年公开发表的Re-Os同位素定年文献数据为例,对该技术方法进行应用试验。结果表明:①研究区包含文献记载的2015—2020年期间开展Re-Os同位素定年研究工作的140多个矿产地,覆盖中国东中西部地区。②研究区主要矿种共19种,以铜(29.0%)、钼(28.3%)、钨(12.4%)、金(11.0%)为主。③检测对象共计12种,以辉钼矿作为检测对象的研究占比达80.7%,表明辉钼矿仍是Re-Os同位素定年法的首选研究对象,这与辉钼矿的高Re/Os值特性密不可分。④检测年龄落在0~200Ma较新年龄区间矿产地占比达62.1%,多分布在中国东北和东南区域,表明东部地区的Re-Os同位素年龄集中分布在中生代,这与中国东部地区存在中生代大规模成矿事件是相一致的;落在200Ma以上年龄区间矿产地占比达37.9%,多分布在中国中部和西部区域,表明中西部地区的Re-Os同位素年龄集中分布在中生代以前,且具有多期次成矿的特点。本文提出的文献资料可视化技术方法在揭示同位素定年研究的重要目标区域、关键研究矿种和主要应用技术等方面,可提供空间可视化信息,为寻找当前成矿年代学研究的热点与难点提供参考。

准噶尔盆地西北缘超覆带侏罗系油砂地球化学特征及Re-Os同位素定年

盆地边缘浅部的油气充注史研究是探讨油气流体和砂岩型铀矿关系面临的关键难题。对准噶尔盆地西北缘超覆带侏罗系油砂提取物进行饱和烃GC-MS分析、碳同位素测试及Re-Os同位素定年。结果表明,样品普遍遭受了至少5级的生物降解,部分甾烷化合物参数已不能客观反映油源特征。而萜烷抗降解能力强,其分布谱图比较相似,C20、C21、C23三环萜烷的相对丰度呈"上升型";C23/H比值为0.75~1.34;G/H比值为0.27~0.65;以上指示了石油的母质以湖相低等水生生物输入为主,形成于半咸水、偏还原的沉积环境。样品的氯仿沥青"A"及族组分的碳同位素组成较轻且几乎一致,均低于-28‰,进一步表明该区侏罗系中的石油具有相同来源,初始来源于玛湖坳陷二叠系风城组,而与佳木河组和乌尔禾组的关系不大。油砂Re-Os同位素测年首次获得了等时线年龄为(155±51)Ma,表明西北缘侏罗系在晚侏罗世—早白垩世发生了一期大规模的油气充注,进而掩盖和保护了中、下侏罗统于中、晚侏罗世阶段形成的古层间氧化带型铀矿体,并增加了找矿难度。

黑龙江翠宏山铁多金属矿床辉钼矿Re-Os定年及S-Pb同位素特征研究

黑龙江翠宏山铁多金属矿床位于小兴安岭-张广才岭成矿带北部,属典型的矽卡岩型矿床。对于该矿床的成矿时代,前人主要通过矿区岩体定年来推测成矿时代,争议较大;对于成矿物源的研究,还缺乏同位素资料的佐证。为精确厘定矿床的形成时代,本文对该矿床两个矿段中的13件辉钼矿样品进行了Re-Os同位素定年研究。其中,翠北矿段7件辉钼矿ReOs同位素模式年龄为205.6~202.0Ma之间,年龄加权平均值为204.9±1.3Ma,Re-Os等时线年龄为205.1±1.9Ma;翠中矿段6件辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为206.7~200.9Ma,年龄加权平均值为204.1±2.4Ma,Re-Os等时线年龄为204.0±3.9Ma;显示翠北、翠中两个矿段的成矿时限一致。结合前人获得的矿区岩体年代学数据以及岩体与矿体之间的关系,认为二长花岗岩的成岩时代与铁多金属矿床的成矿时代一致,均发生于印支末期,二者具有密切时、空联系。矿床中辉钼矿的Re含量主要介于0.03605×10^(-6)~1.9620×10^(-6)之间,高者达17.108×10^(-6),指示Re主要为壳源特征;矿石硫化物的δ34S值为2.0‰~6.9‰,平均3.8‰,主要显示深源硫的特点,可能有少量地层硫的混入;矿石硫化物的^(206)Pb/^(204)Pb、^(207)Pb/^(204)Pb和^(208)Pb/^(204)Pb值变化范围分别为18.650~19.058、15.584~15.727和38.177~38.650,在铅同位素构造图解中主要落于造山带演化线附近,具有壳幔混源特点,且金属硫化物与二长花岗岩铅同位素组成的投点范围有较大的重叠区,显示矿石硫化物铅来源于印支末期形成的二长花岗岩。结合区域动力学背景分析认为,印支末期,小兴安岭-张广才岭成矿带上金属矿床成矿作用主要受古亚洲洋构造域伸展作用控制,形成如翠宏山、小西林、大西林等矽卡岩型的多金属矿床,随后进入燕山早期的早侏罗世,区域则转化为挤压环境,并受环太平洋构造域控制,形成了诸多斑岩型矿床,如霍吉河、翠玲、徐老九沟、五道岭、杏山、大黑山等矿床。

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。