稀土稀有稀散元素现代仪器测试全新方法的建立

本文系统总结了自2011年以来在三稀矿产实验测试方面取得的新进展。重点介绍了离子相稀土单元素浸泡提取实验研究、稀土原产地Nd同位素与微量元素示踪技术研究、离子吸附型稀土样品野外现场快速定性定量手持X射线荧光(XRF)分析研究成果。结果表明,采用25%硫酸铵浸泡提取,电感耦合等离子体光、质谱(ICP- AES、ICP- MS)测定,可以清晰反映出各稀土元素的浸泡提取率;采用高精度多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC- ICP- MS)进行稀土矿石中Nd143/Nd144同位素比值测定,其比值差异可以示踪不同稀土矿石产地;通过精确测试分析不同产地稀土精矿样品中的稀土和其他微量元素含量,并进行数据相关性分析和数据分类分析,通过Y、Be和Bi三种元素含量的比较,可以判断稀土精矿来源;野外现场快速分析,20分钟可完成1件样品测试,不仅可定性判断是否为离子吸附型稀土,同时可定量各离子相稀土单元素含量,与室内精确分析结果符合性良好,可为我国离子吸附型稀土矿床的找矿快速筛查提供技术支撑。 同时介绍了混合酸微波分解样品- 电感耦合等离子体光、质谱(ICP- AES、ICP- MS)同时测定钨矿石、钼矿石、铌钽矿石中的多种稀有稀散稀土元素含量的方案。该方案的特点在于采用了耐氢氟酸体系,尤其对高含量W、Nb、Ta样品更具优势,否则易产生水解,导致测定结果系统偏低。同时梳理总结了我国常见三稀矿石地质样品的特点,针对不同矿种、不同矿床样品类型与基体特点,以及所测试元素种类的不同,研究建立了专门针对“稀有、稀散、稀土元素”现代仪器分析的10个全新的配套方法及其相应的技术指标(准确度、精密度、检出限),可满足地质矿产实验室测试质量管理的规范要求,而且为我国三稀金属矿产资源的战略调查、国家重点研发计划“深地锂资源探测”和四川甲基卡等地找矿突破做出了贡献。     

西藏冈底斯成矿带甲马和知不拉铜多金属矿床的Re-Os同位素年龄及其意义

文章首次对冈底斯成矿带的甲马和知不拉铜_铅_锌矿床的辉钼矿进行了Re_Os同位素定年。甲马矿区辉钼矿的模式年龄介于15.4～15.5Ma之间,7件样品得到187Re_187Os等时线年龄为(15.18±0.98)Ma。知不拉矿区辉钼矿样品的模式年龄介于16.88～17.06Ma之间,5件样品得到187Re_187Os等时线年龄为(16.90±0.64)Ma。获得的Re_Os年龄与冈底斯成矿带驱龙、拉抗俄和冲江、厅宫等斑岩铜矿床的成矿年龄一致,明显晚于侏罗纪拉萨弧间盆地的发育时限。据此作者认为甲马和知不拉等铜_铅_锌矿床不属于喷流型矿床,而是冈底斯成矿带斑岩_矽卡岩成矿系统的组成部分,是岩浆_热液流体系统在不同的深度条件下与富钙围岩交代成矿的产物。     

小秦岭地区大湖-秦南钼矿床矿化类型、Re-Os定年及找矿方向

小秦岭地区大湖—秦南钼矿床位于华北地台南缘，属于小秦岭-外方山成矿亚带。矿化类型可分为含钼次生石英岩型和细脉浸染型。含钼次生石英岩型矿石构造有角砾状构造、团块状构造、蜂窝状构造、细脉网脉状构造和块状构造；蚀变以细脉浸染状钾化、硅化、碳酸盐化、高岭土化、硬石膏化为特征。细脉浸染型矿化通常与花岗质岩石关系密切，偶尔也见于含钼次生石英脉边部的片麻岩中；蚀变通常为钾化、硅化、绢云母化和少量的黄铁矿化、高岭土化、碳酸盐化等。含钼次生石英岩型含有含钼花岗质岩石角砾。野外证据表明，含钼花岗质岩石向含钼次生石英岩内部表现为，含钼花岗质岩石角砾逐渐变小，并逐渐被含钼次生石英岩包裹，含钼石英脉增厚，高岭土化、硬石膏化增强。这一特征反映了二者之间的成因联系。两种矿化类型中获得的12件辉钼矿Re-Os模式年龄分别为（223.6±4.1）~（196.1±3.0）Ma以及（197.8±3.2）和（196.1±3.3）Ma，Re-Os同位素等时线年龄为（199+14/-25）Ma。这些年龄数据表明，该区的成矿作用发生于印支期或早燕山期。钼矿化时空上与花岗斑岩脉和正长斑岩一致，含钼花岗质岩石的矿化和蚀变样式与斑岩型矿床类似。辉钼矿中w（Re）为0.894×10^-6~2.964×10^-6，反映钼成矿物质来源于地壳。这一时期，区域上以碱性岩岩脉产出为特征，因此本区成矿作用形成于陆内伸展环境下，应注意找寻与印支期花岗质岩石有关的斑岩型钼矿床。     

一种新的稀有金属矿床定年技术：微区原位Sm-Nd定年

¹⁴⁷Sm-¹⁴³Nd放射性同位素体系在地球科学研究中得到了广泛的应用,经典的同位素稀释-热表面电离质谱法(ID-TIMS)一直是Sm-Nd同位素高精度测定的基准技术,但具有耗时长、成本高、样品需求量大等缺点,并且难以揭示微观尺度单矿物所蕴含的地球化学信息。近年来兴起的微区原位分析,具有简单、快速、高空间分辨率的特点,可以从微米尺度示踪岩浆和热液的起源及演化过程。本文通过同时测定Sm和Nd同位素质量分馏系数,实现¹⁴⁴Sm对¹⁴⁴Nd干扰的准确校正,获得了人造玻璃、磷灰石、榍石、独居石等几种不同基体标准样品(NIST610、Durango、MAD-2、BLR-1、117531)精确的¹⁴³Nd^/144Nd比值,与推荐值在误差范围内一致。然而,由于Sm和Nd元素性质的差异,在激光剥蚀和质谱电离过程中会产生明显的元素分馏,导致¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd很难进行精确校正,本文通过在进样系统中引入液态气溶胶,有效克服了基体效...     

中国石墨矿床成矿规律概要

石墨是特殊地质作用的产物,也是新兴产业发展的重要原材料。文章通过对中国石墨矿床分布特征、矿床类型、成矿时代和矿床成因的分析与归纳,初步总结了中国石墨矿床的成矿规律,以及目前石墨矿资源存在的问题。可将中国石墨矿床根据成因分为区域变质型、接触变质型和岩浆热液型3种类型。其中,以区域变质型最重要,其主要与区域变质作用密切相关,分布在古老地台周缘的元古代地层中,分布广、规模大;接触变质型主要分布在滨太平洋构造域活动大陆边缘活动带,与加里东期、燕山期岩浆活动有关,矿体分布在岩体外接触带,品位高但规模较小;岩浆热液型石墨矿并不常见,以产于碱性花岗岩中新疆苏吉泉石墨矿床最为典型。各种类型石墨矿床的成矿物质主要来源于沉积地层中的有机质。     

四酸溶样-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铁、铜、锌、铅等硫化物矿石中22个元素

本实验应用四酸(硝酸,盐酸,氢氟酸,高氯酸)混合溶矿,电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)同时测定了铁矿石、铜矿石、铅矿石、锌矿石及多金属矿石样品中Al、Fe、Cu、Pb、Zn、Ca、Mg、K、Na、Sb、Mn、Ti、Li、Be、Cd、Ag、Co、Ni、Sr、V、Mo和S 22个元素量。实验确定了方法的分解条件以及测定元素的检出限及干扰条件。用国家一级标准物质GBW07162(多金属贫矿石)和GBW07163(多金属矿石)进行精密度实验,统计数据显示,结果精密度(RSD)和准确度(RE)都小于10%,而且大多数元素的精密度和准确度在5%范围内。通过标准物质进行方法验证,非单矿物或精矿的一般硫化物矿石的检测结果基本都在标准值的范围内,符合地质矿产开发的要求。本方法具有同时测定元素多、线性范围宽、检出限低等优点,实际使用性强,结果满意。     

锍镍试金技术制备含铂族元素硫化物微区分析标准样品的可行性

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)适合于直接分析硫化物矿物中痕量元素的含量及空间分布,但硫化物矿物的激光剥蚀特性与硅酸盐及氧化物不同,受到的干扰也更严重,且由于硫化物标准物质(尤其是含铂族元素、Au、Ag等贵金属元素标准物质)极度缺乏,限制了LA-ICP-MS技术在硫化物微区分析中的广泛应用。本文以贵金属标准样品GPT-9和矿石标准物质为原料合成锍镍试金扣,并封入真空管中重熔,利用背散射电子图像和LA-ICP-MS分析元素分布的均匀性,探讨真空重熔锍镍试金扣制备硫化物原位微区分析标准样品的可行性。背散射电子图像(BSE)显示真空重熔后锍镍试金扣由单相S、Ni化合物组成。LA-ICP-MS线扫描和点扫描分析表明,锍镍试金扣中S、Ni、Cr、Co、Cu、Pb、Sb、Cd、Bi等主量及微量元素分析精密度(RSD)均小于10%,均匀分布;在镍扣制备过程中Zn相对于Cu、Pb、Sb更难进入硫化物相;贵金属元素Au、Ag、Pt均一性较好,其余贵金属元素由于含量低、仪器波动及质谱干扰等影响因素造成分析数据的RSD相对较大,但可通过提高原料中贵金属元素含量、降低熔融样品淬火温度等方法进一步提高其均匀性。锍镍试金扣的组成元素对铂族元素分析的质谱干扰研究表明,重铂族元素(Os、Ir、Pt)和Au受到的干扰可忽略不计;轻铂族元素(Ru、Rh、Pd)受金属氩化物干扰较为严重,需进行干扰校正。研究认为,真空重熔技术可有效提高锍镍试金扣中各元素(包括贵金属)的均一性,达到硫化物原位微区分析标准样品的要求,利用真空重熔锍镍试金扣制备LA-ICP-MS原位微区痕量及贵金属硫化物分析标准样品具可行性。     

乌兹别克斯坦Almalyk斑岩铜矿田成矿时代及其地质意义

新疆西天山斑岩铜矿找矿勘查备受关注。乌兹别克斯坦Almalyk斑岩铜矿田处在西天山西段,铜矿规模属亚洲第二大,但其成矿时代还没有准确厘定。在区域地质构造中,Almalyk铜矿田位于中天山加里东—华力西褶皱带南部边缘,包括Kalmakyr、Dalneye、Sarcheku和Kyzata等4个铜矿床,铜成矿主要发生在斑岩体内,原生矿石呈网脉状、浸染状,金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿,辉钼矿、赤铁矿、磁铁矿、自然金、斑铜矿等。针对Sarcheku铜钼矿石中辉钼矿利用Re-Os法测得(320.4±2.3)Ma的模式年龄和(317.6±2.5)Ma的等时线年龄。结合岩浆建造序列,认为矿田内构造—岩浆—热液过程开始于早石炭世,发展于晚石炭世,结束于早二叠世,斑岩型铜成矿主要在晚石炭世。西天山包括Almalyk铜矿田在内大型—超大型斑岩型铜成矿作用主要在中泥盆—晚石炭世(D2—C2),与古亚洲洋壳向哈萨克斯坦—伊犁板块之下俯冲形成的复杂岛弧岩浆地质过程有关。     

湘南新田岭大型钨钼矿床辉钼矿Re-Os同位素测年及其地质意义

新田岭矿床是湘南地区一大型矽卡岩-石英脉型钨钼多金属矿床,在成因上与骑田岭岩体早期侵位的角闪石黑云母二长花岗岩相关。分别对该矿床矽卡岩型和石英脉型矿石内的辉钼矿单矿物进行了Re-Os同位素测年,结果显示,矽卡岩型矿石中1件辉钼矿的187Re-187Os模式年龄为159.1±2.6Ma,6件石英脉型矿石中辉钼矿的187Re-187Os模式年龄为159.1～160.2Ma,加权平均值为159.4±1.3Ma,对应的等时线年龄为161.7±9.3Ma,与已有的矽卡岩内铁云母Ar-Ar年龄(157.1±0.3Ma)和石英脉内石英流体包裹体的Rb-Sr年龄(157.4±3.2Ma)在误差范围内相吻合,指示新田岭钨钼矿床的成矿时限大致可限定为157.1～161.7Ma,表明钨钼矿化与该区骑田岭岩体早期侵位的角闪石黑云母花岗岩(160～163Ma)具有密切的时间关系。结合已有的研究结果认为,新田岭大型钨钼矿床与骑田岭岩体早期侵位的角闪石黑云母二长花岗岩具有密切的时、空联系,而南部的芙蓉锡矿与晚期侵位的黑云母二长花岗岩更为密切,整个骑田岭A型花岗岩的侵位及相关的钨锡多金属成矿作用应为一个连续的演化过程,均为南岭地区150～160Ma钨锡多金属爆发式成矿作用的产物。该区在中-晚侏罗世(150～165Ma)岩石圈的伸展减薄背景下,软流圈地幔物质沿着深大断裂上涌,强烈的壳幔相互作用可能为大规模的花岗质岩浆活动及钨锡多金属的成矿大爆发提供了主要的热动力和部分物源。     

辉钼矿在矿床学研究中的新用途(Ⅰ):稀土元素示踪

辉钼矿在矿床学研究中被广泛应用于Re-Os同位素定年,为解决成矿时代问题发挥了重要作用。对华南东部湘南、赣南和福建14个中生代钨、钼及多金属矿床中辉钼矿的稀土元素进行了地球化学研究。结果表明,不同矿区辉钼矿中稀土元素的含量和配分模式差异较大,虽取决于多种因素,但无论是稀土元素含量、参数比值还是配分模式均有一定的规律可循:1)矿种不同,稀土元素地球化学特征不同。斑岩型铜钼多金属矿床、火山岩区热液型钼矿和花岗岩区热液型钨矿具有不同的特征。2)矿种相同、成因类型相同的矿床,即使构造背景不同也可以具有相似的特征,赣南钨矿与湘南钨矿中辉钼矿的REE含量和配分模式很接近。3)不同成矿期的辉钼矿具有不同的特征,但同一背景下同一成矿期的成矿流体可能具有较好的一致性,所研究的中—晚侏罗世辉钼矿无论矿种、构造背景和成因如何,均集中在同一范围且随着年龄的增大,∑Ce/∑Y值渐次增大。4)稀土元素不能简单地用于构造环境的判别指标,不同构造背景下的辉钼矿可以出现相似的特征,而同一成矿带的不同成矿期辉钼矿可以具有明显不同的特征。5)通过不同矿区辉钼矿的比对,可为地质找矿提供有益信息。因此,辉钼矿稀土元素示踪技术的研究虽然是初步的,有的认识还有待于深入分析,但为探讨矿床成因问题提供了新途径。