矿床同位素定年方法的应用现状评析

高质量的年代学数据是矿床研究和对比的基础.针对近二十几年来在具体矿床同位素定年研究中,不同学者对同一矿床采用不同的定年方法常常得出相差十分悬殊的结论,甚至出现与地质事实截然相悖年龄数据的现象,文章对最常用的锆石U-Pb法、自生伊利石K-Ar法、金属硫化物Re-0s和Sm-Nd法、石英流体包裹体40Ar/39Ar法和Rb-Sr等时线法以及释光测年进行了评析.强调一套合理的矿床同位素年龄数据的获得,必须加强对地质背景的研究;明确测年矿物与矿化的成因联系,选择合适的定年方法.综合地质背景及可靠准确的年代学数据,对地质事件与成矿事件的联系做出合理的解释.     

磷灰石Lu-Hf同位素年代学研究——以河北矾山磷矿为例

磷灰石是广泛出露于三大类岩石中的副矿物,由于磷灰石具有较高的Lu/Hf比值(最高可达约90,而通常用过Lu-Hf定年的石榴石最高只有28),因而是进行高精度Lu-Hf同位素定年的理想矿物。例如在经常缺乏锆石等常规定年矿物的镁铁质岩浆岩中,或者在角闪岩和大理岩等变质岩石中,磷灰石具有常规定年矿物无法替代的优势。但是,磷灰石中极低的Hf含量使得难以获得准确的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf比值,阻碍了构筑高精度Lu-Hf矿物等时线。本次研究笔者将AridusⅡ膜去溶与多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)联用,有效降低了基体氧化物和氢化物的干扰,提高了仪器信号强度和稳定性,获得了精准的Lu-Hf同位素比值。运用上述方法,我们对采自华北克拉通北缘矾山碱性杂岩体中不同岩带的磷灰石、榍石和辉石获得了高精度的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf比值,矿物内部等时线年龄为(226.5±3.6)Ma和(231.3±3.1)Ma。该结果与同一样品中的副矿物(锆石、斜锆石、钙钛矿和榍石)的U-Pb年代学结果一致,不但证明了我们Lu-Hf同位素年代学方法的可行性与可靠性,也进一步限定了矾山杂岩体形成的时代。同时,结合全岩和单矿物的微量元素及Sr-Nd同位素特征,为矾山岩体的演化过程提供了制约条件。     

石榴子石Lu-Hf年代学研究进展

高Lu/Hf比的石榴子石可以用于构筑高精度的Lu-Hf等时线,因而石榴子石Lu-Hf法被广泛地应用于各类岩石的定年研究中。特别是在造山带研究中,石榴子石Lu-Hf法揭示了许多其他定年体系所不能揭示的信息。但是由于石榴子石生长历史复杂,影响石榴子石 Lu-Hf 定年结果的因素多样,合理解释石榴子石Lu-Hf年龄指示的地质意义成为石榴子石Lu-Hf年代学研究的难点。这些因素包括石榴子石的生长模式、石榴子石的成核过程、封闭温度、包裹体、石榴子石生长历史、矿物间元素平衡、几何效应以及样品的预处理方法等。在进行石榴子石 Lu-Hf 定年研究时需要对这些因素进行综合的判定,才能对年龄做出合理的解释。本文初步探讨了这些因素对石榴子石 Lu-Hf 定年结果的影响,并以苏鲁-大别造山带为例介绍了石榴子石Lu-Hf年代学在碰撞造山带研究中的进展,揭示了石榴子石Lu-Hf体系在造山带及超高压变质研究中的巨大潜力。     

福建行洛坑钨矿床黑钨矿LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素地球化学特征北大核心CSCD

为精确厘定福建行洛坑钨矿床成矿时代和揭示其成矿流体演化特征,利用LA-ICP-MS对矿床中的浸染状石英细脉和大脉中的黑钨矿进行了U-Pb年代学和微量元素地球化学研究。结果表明,石英细脉和大脉中黑钨矿的原位U-Pb年龄分别为(151.3±5.8)Ma和(150.5±8.1)Ma。钨成矿时代与南岭地区钨矿化幕次相吻合,表明华南晚侏罗世大规模钨成矿作用可能从南岭地区向东延伸至武夷山成矿带。细脉黑钨矿较大脉黑钨矿具有更低的δEu值,但Nb、Ta含量更高,暗示早期的浸染状石英细脉形成于相对还原环境,晚期可能由于大气降水的增加使氧逸度升高。此外,黑钨矿Y/Ho、Zr/Hf值的非CHARAC行为及其稀土模式四分组效应暗示钨成矿过程中氟对钨等元素的迁移、富集起着重要作用。黑钨矿稀土总量和稀土配分曲线与南岭地区石英脉型钨矿相似,均为重稀土富集型。研究表明行洛坑钨矿属于石英脉型钨矿而非以往认为的斑岩型钨矿。     

云南蒙自白牛厂多金属矿床锡石原位LA-MC-ICP-MS U-Pb年代学

云南蒙自白牛厂多金属矿床位于个旧与都龙矿床之间,由于缺少年代学数据,多种成因观点相持不下。利用锡石原位LA-MC-ICP-MS U-Pb法对采自沉积作用最为显著的白羊矿段的两个锡石样品进行年代学研究,得出238U/207Pb-206Pb/207Pb等时线年龄分别为(87.4±3.7)Ma(MSWD=9.0)和(88.4±4.3)Ma(MSWD=9.9),与薄竹山花岗岩锆石U-Pb年龄(84.1±2.6～87.83±0.39)Ma在误差范围内一致,说明锡的成矿与岩浆作用关系密切。结合南岭地区其他锡多金属矿床锡石TIMS U-Pb年代学研究,锡石U-Pb定年在锡多金属矿床直接定年中具有很大优势,而原位LA-MC-ICP-MS U-Pb法定年在该类型矿床的年代学研究中更是开辟了一条新途径。由于锡石普通铅含量较高,在校正过程中会影响数据可靠性,因此该方法需进一步完善,以满足精确定年的需要。     

湘南大坊金银铅锌矿床花岗闪长斑岩锆石U-Pb定年、Hf同位素组成及其找矿指示意义

大坊金银铅锌矿床位于桂阳县城西约12 km,为坪宝矿田的重要组成部分。与成矿密切相关的花岗闪长斑岩中锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究表明,其成岩年龄为155±2 Ma(N=22,MSWD=1.4),为燕山早期侵位。锆石Lu-Hf同位素原位分析结果表明,176Lu/177Hf比值在0.001217~0.003544之间,εHf(t)值为-7.06~1.39,对应的两阶段模式年龄(TDM2)为1116~1648 Ma。大坊金银铅锌矿床和湘南地区与中酸性岩体(花岗闪长岩类)有关的铜、铅、锌、锑、金矿床可能具有相同的成岩成矿背景,加强其与区内成矿关系的研究,对指导区内进一步找矿具有重要意义。     

西藏拉萨地块松多榴辉岩的锆石Lu/Hf同位素研究及LA-ICPMS U-Pb定年

最近在青藏高原拉萨地块中发现一条榴辉岩带.榴辉岩带位于拉萨北东近200km处的松多乡一带,呈近东西方向延伸,至少长60kin,宽2km～3km.锆石样品选自新鲜的榴辉岩样品,共测了39个数据点,其中前19个数据点仅做Lu-Hf同位素分析,后20个数据点既做了锆石原位Lu-Hf同位素分析,同时也做了锆石原位LA-MC-ICPMS U-Pb定年.结果表明,松多榴辉岩锆石Hf同位素组成比较均一,具有高176Hf/177Hf和低176Lu/177Hf特征,176Hf/177Hf和176Lu/176Hf值分别变化在0.2829651～0.2830295和0.000002～0.000008之间,其可能代表全岩体系在变质作用发生时的平均Hf同位素组成.松多榴辉岩的高176Hf/177Hf和低176Lu/177Hf组成特征可能跟其高压变质作用以及在变质作用过程中形成石榴子石矿物有关.εHf(0)变化于6.8～10.0,表明在其变质过程中,变质流体有亏损地幔物质的加入.LA-ICPMS锆石U-Pb定年,所获得加权平均年龄260Ma±16Ma,为变质年龄.从而进一步确定了松多榴辉岩变质事件发生在二叠纪.     

锡石年代学和黑钨矿微量元素对湘东鸡冠石钨矿床的成因约束

钨是我国传统的优势金属矿产,同时也是国家高新技术领域不可或缺的战略性关键矿产之一。鸡冠石矿床是近年湘东邓阜仙地区新发现的一处钨矿床,具有良好的钨锡多金属资源前景,但其成矿时代和成因尚不清楚。本文在详细的矿床地质特征观察基础上,选取鸡冠石钨矿床中黑钨矿和锡石开展原位LA-ICP-MS微量元素分析和U-Pb定年研究,并将该矿床与相邻矿床进行对比研究。结果显示:1)与黑钨矿密切共生的锡石U-Pb Tera-Wasserburg反等时线年龄为153.2±1.8Ma(MSWD=1.15),与湘东钨矿床晚侏罗世钨锡成矿时代吻合;2)鸡冠石钨矿床紧邻湘东钨矿床北组脉,且矿脉产状和形态等特征也类似;3)鸡冠石矿床中黑钨矿也与湘东钨矿床北组脉典型特征类似,黑钨矿HREE总量和标准化后的REE配分曲线与湘东钨矿床第一期黑钨矿的特征相似。黑钨矿稀土总量对比研究指示成矿流体可能是从湘东钨矿流向鸡冠石钨矿。综合鸡冠石钨矿床与湘东钨矿床紧密的时空关系以及相似的矿床特征,本文认为鸡冠石矿床为一个与晚侏罗世花岗岩有关的岩浆期后热液矿床,同时黑钨矿微量元素特征指示该矿床可能形成于一个富挥发分、低p H和高Eh的流体环境中。     

对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作的几点思考

本文主要根据笔者的研究成果,结合近年来文献报道的资料,对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作中存在的一些问题,主要是U-Pb同位素定年矿物和定年方法的选择等问题进行讨论,并对U-Pb同位素定年技术在白云鄂博矿床地质研究中的应用潜力进行探讨。笔者的研究成果表明,白云鄂博矿床中适用于U-Pb同位素年龄测定的不同矿物和不同的U-Pb同位素定年技术方法各有不同的特点及局限性。在实际工作中,根据具体的年代学工作要求及从具体样品中分选得到的U-Pb同位素定年矿物的种类及其数量多少、粒度大小、年龄范围、U-Pb含量、测年精度要求等因素,灵活地选择测年矿物及测年方法,加强对定年矿物的成因矿物学研究,结合具体的地质背景对U-Pb同位素定年结果进行合理的地质解释,对于获得比较理想的成果是非常重要的。     

赣南金竹坪钨矿床多期成矿作用特征及地质意义

金竹坪矿床是南岭东段赣南地区钨多金属成矿带内一处典型的石英脉型钨矿床。燕山期隐伏中粗粒(或似斑状)黑云母二长花岗岩与成矿作用密切相关,早期矿体受后期热液交代作用改造强烈而表现多世代成矿的特征。关于隐伏岩体与多期成矿活动的时间,目前依然缺乏精确的年代学制约。本文利用锆石和黑钨矿LA-ICP-MS U-Pb测年方法对矿床内似斑状黑云母二长花岗岩及3个世代的黑钨矿进行定年,揭示成矿多期演化史,并探讨成矿作用过程。结果显示,似斑状黑云母二长花岗岩岩浆锆石年龄为(155.2±0.7) Ma, 3个世代黑钨矿年龄分别为(164.9±2.4) Ma、(157.4±1.0) Ma和(144.8±1.8) Ma。综合分析认为金竹坪钨矿床隐伏岩体侵位于159～155 Ma,三期热液钨矿化作用形成于164.9～144.8 Ma,它们均系燕山期南岭钨锡多金属成矿带大规模成岩成矿作用的产物。前两个世代钨矿化年龄与花岗岩体侵位时代在误差范围内基本一致,处于南岭中—晚侏罗世成矿高峰期;而第三个世代钨矿化则较岩体形成晚约10 Ma,可能代表中晚侏罗世成矿作用后新发生的一期早白垩世钨矿化作用。     

江西省武功山地区浒坑钨矿床的Re-Os年龄及其地质意义

浒坑钨矿床是位于江西省中部武功山成矿带的大型石英脉型黑钨矿床。为了确定该矿床的成矿时代,笔者选取了浒坑含钨石英脉中与黑钨矿共生的辉钼矿进行了高精度Re-Os同位素定年,并获得5个辉钼矿样品的Re-Os等时线年龄和模式加权平均年龄分别为150.2±2.2Ma和149.82±0.92Ma。测年数据表明浒坑钨矿床的成矿时代为150Ma左右,是华南地区中生代大规模成岩成矿作用高峰期的产物。辉钼矿含铼较低,表明成矿物质可能来自壳源,与形成浒坑花岗岩体的燕山期重熔S型花岗岩岩浆活动有关。该矿床形成于燕山期岩石圈伸展减薄环境。     

地质年代学发展历史的简要回顾及前景

简要介绍了基于矿物封闭温度的地质热年代学, 并对多种地质年代学方法, 包括U-Pb 法、 Sm-Nd法、Rb-Sr法、Lu-Hf法、Re-Os法、40Ar /39Ar法、裂变径迹( FT) 测年、(U-Th) /He法、 TIMS铀系法、宇宙成因核素定年(包括14C法等) 和年轻地下水测年(如3H /3He法等) 进行了综合评述。探讨了国际地质年代学百年来和中国20世纪80年代中期以来的发展趋势。根据近期使用情况分析, 认为U - Pb法、40Ar /39Ar法和14C法是目前使用较多的可靠测年方法。应用于山脉隆升和地貌形成的低温热年代学方法及地下水等年轻地质体系的测年, 将是地质年代学发展的重要方向。     

Direct Isotope Dating of W(−Y) Mineralization at Kyzyltau (Mongolian Altai): Preliminary Results

Absolute ages of granite magmatism, as well as of tungsten mineralization, are poorly constrained in the Mongolian Altai and adjacent areas. There are no reports focusing on special isotopic investigations of the tungsten deposits. For the deposits in the Achit nuur and the Zagaan-Shibetin tectonic zones, two concepts that are discussed in the literature assume Paleozoic or Mesozoic ages for mineralization and related granite magmatism. We report the first results of a combined Sm-Nd and Rb-Sr isotope investigation of rocks and vein minerals of the Ulaan uul tungsten deposit at Kyzyltau; the results suggest Paleozoic ages for vein mineralization and for albitization of the host granite. The Sm-Nd isotope system, and the structure of vein minerals used for isotopic dating, were only slightly affected by late alteration processes. Sm-Nd mineral isochrons for wolframite and fluorite from the veins define an age of 303 ± 17 Ma (MSWD = 1.8, εNd = +0.9 ± 0.2). The Rb-Sr isotope system of the vein-hosting granite was strongly influenced by alteration processes. The Rb-Sr whole-rock isochron (282.2 ± 2.4 Ma, Sr_i = 0.70667 ± 0.00032, MSWD = 0.53) is interpreted as a mixing line and the age so defined has no direct geological meaning. Nevertheless, using Rb-Sr model ages and data on the degree of alteration of the samples, an age somewhat below 316 Ma can be estimated for albitization of the vein-hosting granite. This age estimation is in good agreement with the Sm-Nd isochron age for the vein mineralization. High εNd values obtained for wolframite and fluorite from the ore veins indicate an important role for material derived from the upper mantle in the ore formation processes.     

南岭东段岩前钨矿床地质特征及成岩成矿时代

岩前钨矿位于南岭东西向构造与滨太平洋北北东向构造带的交汇复合部位,南岭成矿带东段北部。主要矿床类型有矽卡岩型白钨矿和石英脉型黑钨矿,矿体产于燕山早期花岗岩内外接触带内。在区域地质和矿床地质研究的基础上,采用LA-ICP-MS 锆石U-Pb 法和辉钼矿Re-Os等时线方法,对与成矿关系密切的岩前花岗岩和含矿石英脉中辉钼矿进行精确定年,获得花岗岩的单颗粒锆石U-Pb谐和年龄加权平均值为(160.6±0.72) Ma,黑钨矿化石英脉中的辉钼矿为(159.2 ±2.3) Ma。这一成果揭示,花岗岩的就位年龄与含矿石英脉的形成几乎在相同热过程完成。结合前人研究,进一步得出南岭地区160~150 Ma成岩成矿作用主要分布于南岭中东段,成岩成矿作用与华南地区东部岩石圈大规模伸展的构造运动力学背景有关。岩前钨矿与区内盘古山、画眉坳、柿竹园等著名矿床具有相同的成矿时代、成矿背景和相似的成矿条件,属同一个成矿亚系列,预测岩前钨矿具有较大的找矿潜力,重点突破对象为内接触带石英脉型和接触交代矽卡岩型钨多金属矿体。     

江西岿美山钨矿矿床的成矿年龄及地质特征

江西省定南县岿美山钨矿区位于南岭东西向构造带东段与武夷山北东-北北东向构造带南段的复合部位,是赣南地区以石英脉型黑钨矿和矽卡岩型白钨矿共生为特征的钨矿床,其是否为南岭地区燕山期的成矿作用,一直没有精确的年代学研究成果。本文采用锆石SHRIMP U-Pb定年和辉钼矿Re-Os同位素定年技术,对岩体年龄和成矿年龄进行了精细的测定,获得成矿黑云母花岗岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄为（157.7±2.7） Ma（n=11,MSWD=1.9）,黑钨矿石英脉的辉钼矿Re-Os等时线年龄为（153.7±1.5） Ma（n=5,MSWD=0.16）,显示岿美山区是华南地区中生代钨矿大规模成岩成矿作用的产物之一。根据“五层楼+地下室”的找矿模型,并结合矿区的最新找矿线索,研究认为在矿区深部岩体的内外接触带具有存在新矿体的可能性,该区深部具有较大的找矿潜力,同时探索性地提出赣南地区石英脉型钨矿深边部存在矽卡岩型钨矿化的可能,对区域钨矿的深边部找矿工作具有指导意义。     

铅锌矿床定年方法评述

矿床成矿时代的界定对于矿床成因的认识、成矿事件时间维的标定及找矿方向的确定具有十分重要的理论意义和实际意义。MVT铅锌矿床的精确定年更是建立可靠的成矿模式所必须解决的问题。本文评述了几种常用的MVT铅锌矿床的定年方法，如古地磁法、^40Ar-^39Ar法、U—Pb法、Rb—Sr法、Sm—Nd法和裂变径迹法；阐明了精确定年在研究MVT矿床成因中的作用。随着实验技术和测试手段的不断发展和提高，^40Ar-^39Ar法、Rb—Sr法和Sm—Nd法将在MVT矿床精确定年中得到广泛应用。     

大兴安岭南段道伦达坝黑云母花岗岩成岩时代、锆石微量元素、Lu-Hf同位素特征及地质意义

道伦达坝铜多金属矿床位于大兴安岭成矿带南段,对道伦达坝矿床黑云母花岗岩开展了锆石U-Pb测年、锆石微量元素和Lu-Hf同位素研究.锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果显示黑云母花岗岩形成时代为282.2±4.5~287.0±3.7 Ma.锆石Lu-Hf同位素研究结果显示黑云母花岗岩锆石均具有较高的176Hf/177Hf（平均值分别为0.282 770和0.282 769）和低的176Lu/177Hf（平均值分别为0.002 224和0.001 984）同位素组成,ε_Hf（t）值变化范围为3.05~8.58之间和2.31~7.36,二阶段模式年龄分别为730.22~1 083.46 Ma和812.42~1 134.56 Ma,暗示其来源为年轻的新生下地壳,可能遭受了古老地壳的混染.锆石微量元素研究显示,黑云母花岗岩的锆石具有低的Nb含量（< 2×10-6）和强烈的Eu异常,符合S型花岗岩特征.锆石的Ti饱和温度平均值为770℃和785℃,指示其源区经历了水近饱和情况下的部分熔融,暗示其可能形成于俯冲环境下.      

石榴石Lu-Hf、原位独居石U-Pb定年对多期变形的时代制约——以北祁连托勒牧场为例

多期变质变形事件的精确年代限定是造山构造年代学研究的热点问题之一。本文尝试运用面理弯切轴测量技术,结合石榴石Lu-Hf和原位独居石U-Pb定年,厘定北祁连托勒牧场地区石榴石和斜长石斑晶记录的两期构造变形事件:石榴石斑晶生长记录的早期构造变形事件年代为512.3±2.7Ma;斜长石斑晶生长记录的晚期构造变形事件年代不早于481.0±2.3Ma,并推断该期构造变形水平挤压主应力方向为北东-南西。斜长石斑晶内未发现独居石,用于年代学测试的独居石颗粒均位于斜长石斑晶外基质中。显微构造分析认为,独居石生长不早于斜长石斑晶。481.0±2.3Ma的独居石U-Pb年龄,应为斜长石斑晶所记录构造变形的时代下限。结合前人锆石U-Pb定年和Hf同位素研究结果分析认为,获得的512.3±2.7Ma石榴石-全岩Lu-Hf等时线年龄,代表了祁连洋俯冲过程中石榴石的生长时间,后期变质变形作用未对石榴石的Lu-Hf同位素体系产生明显影响。结合显微构造分析,石榴石Lu-Hf定年可为早期构造变形提供有效年代学制约。