锡石U-Pb定年方法评述

锡石物理化学性质稳定,不易受到后期热液蚀变作用的影响,已成为锡多金属矿床成矿年代学研究的首选矿物.目前,锡石的U-Pb定年方法主要包括同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)和激光剥蚀(多接收)电感耦合等离子体质谱法(LA-(MC)-ICP-MS).本文拟对这两类方法进行评述,总结其优缺点,并指出测年过程中的一些关键问题和技术难点,为广大地质工作者选择合适的锡石U-Pb定年方法提供参考.     

广西栗木锡多金属矿床锆石和锡石U-Pb年龄及其地质意义

年代学研究是花岗岩型稀有金属矿床研究的重要内容,多种定年方法的联合有助于对岩浆演化及稀有金属元素富集成矿过程的精细刻画。论文选择栗木矿区具代表性的金竹源、老虎头和水溪庙花岗岩型钨锡铌钽矿床和（长石）石英脉型钨锡矿床,进行LA-ICP-MS锆石U-Pb和LA-MC-ICP-MS锡石U-Pb年代学研究。结果显示,老虎头细粒铁锂云母钠长石花岗岩锆石U-Pb年龄为（216.3±1.7）Ma,长石石英脉型钨锡矿床锡石UPb年龄为（210.1±4.9）Ma;两件金竹源花岗岩型钨锡铌钽矿床锡石U-Pb年龄分别为（219.6±1.5）Ma和（219.9±2.2）Ma,石英脉型钨锡矿床锡石U-Pb年龄为（217.3±3.2）Ma;水溪庙长石石英脉型钨锡矿床锡石U-Pb年龄为（210.7±2.5）Ma。本次研究可以看出,金竹源花岗岩的成岩年龄与花岗岩型钨锡铌钽矿床及石英脉型钨锡矿床的成矿年龄间隔较小,表明含矿花岗岩可能在较短时间内经历了岩浆冷凝结晶、富集成矿和热液锡矿化过程,是短暂矿化事件的产物,而非以往认为的岩浆-热液长时间演化的结果。同时,基于不同测年方法的对比结果显示,在含锡花岗岩中,锡石年龄既能代...     

粤东铁坑坳铁锡多金属矿床锆石及锡石U-Pb年代学、Nd-Hf同位素特征及其意义

铁坑坳铁锡多金属矿床位于粤东莲花山断裂带西部,矿区出露的花岗岩类主要有粗粒二长花岗岩和花岗闪长斑岩,花岗质岩石与碳酸盐岩的接触带中发育铁锡多金属矿化。该矿区的成岩成矿时代尚不明确,成矿与哪一种岩体具有成因上的联系也不清楚。文章选择与铁锡多金属矿体相关的花岗岩类的锆石和块状矿石中的锡石,首次开展LA-ICP-MS U-Pb定年和Nd-Hf同位素研究。结果表明：粗粒二长花岗岩和花岗闪长斑岩的锆石U-Pb年龄分别为（132±1） Ma （n=24,MSWD=0.78）和（94±1） Ma （n=25,MSWD=1.80）;块状矿石中锡石U-Pb年龄为（130±3） Ma （n=36,MSWD=0.62）,成矿时代与粗粒二长花岗岩形成时代基本一致,均形成于早白垩世;粗粒二长花岗岩的锆石ε_Hf （t）变化于-4.9~-0.1,平均值为-2.8,地壳Hf模式年龄T_DMC=1192~1497 Ma,平均值为1366 Ma,全岩ε_Nd （t）值介于-8.8~-8.7,Nd同位素二阶段模式年龄T_DM2变化于1630~1642 Ma;花岗闪长斑岩的锆石ε_Hf （t）变化于-5.7~-2.9,平均值为-4.4,地壳Hf模式年龄T_DMC=1342~1523 Ma,平均值为1440 Ma,全岩ε_Nd （t）值介于-5.4~-4.9,Nd同位素二阶段模式年龄T_DM2变化于1291~1332 Ma。Nd-Hf同位素综合研究表明,粗粒二长花岗岩的源区物质主要来自于中元古代地壳,有少量幔源组分或新生地壳的加入,花岗闪长斑岩的源区物质中幔源组分或新生地壳的混入比例高于粗粒二长花岗岩。     

大厂锡石多金属硫化物矿床铅同位素演化及其矿床成因的意义

大厂锡石多金属硫化物矿床由两类４形矿化组成,一类为层状及似层状矿化：另一类为不规则脉状矿化,包括大脉状,细网脉状和囊状３种不同形态的矿化。这两类矿化在铅同位素的组成上有比较明显的差异,而相同形态的矿化之间大致相同。层状矿化＾２０７Ｐｂ／＾２０４Ｐｂ和＾２０６Ｐｂ／＾２０４Ｐｂ的比值较低,在同位素比值图上的数据点比较分散,且放射性同位素的含量随生成时代的变断而呈现规律性的增加。     

桂北地区锡多金属矿床中锡石的成因矿物学研究

本文系统地研究了桂北地区锡多金属矿床中锡石的产状，化学成分，微量元素及稀土元素，晶胞参数，物理性质，红光谱，流体包裹体和氢氧同位素组成等特征，说明本区锡石在时空和成因上与基性－超基性岩有着密切联系，同时明显受雪峰期黑云母花岗岩和四堡群变质岩影响，具明显的多期多阶段，多物质来源多，成因特征，其锡石的化学成分，微量元素及稀土元素，物理性质和地球化学特征等方面不同于国内外其它锡矿中不同产状和成因类型的锡     

内蒙古道伦达坝铜钨锡矿床LA-ICP-MS锆石和锡石U-Pb年龄及其地质意义

道伦达坝矿床位于大兴安岭南段,是一个铜钨锡矿床,其铜、钨、锡储量均达中型。矿体呈脉状,主要产于二叠系砂板岩中的断裂破碎带中,华力西期黑云母花岗岩中的断裂破碎带中亦赋存有矿体。文章选取2件石英-萤石-白云母-电气石-锡石-黑钨矿阶段的矿石样品对其中的进行了LA-ICP-MS U-Pb定年,获得2件样品的~(207)Pb/~(206)Pb-~(238)U/~(206)Pb谐和年龄分别为(134.7±6.6)Ma(MSWD=1.4)和(136.8±7.4)Ma(MSWD=1.7),~(206)Pb/~(207)Pb-~(238)U/~(207)Pb等时线年龄分别为(132±12)Ma(MSWD=0.76)和(135±13)Ma(MSWD=0.9)。锡石定年结果表明,道伦达坝矿床形成于早白垩世。对矿区外围张家营子岩体中的斑状细粒花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为(135±1)Ma(MSWD=1.3),该岩体的形成年龄与道伦达坝矿床的成矿年龄在误差范围内一致。本次定年结果表明道伦达坝矿床形成于早白垩世,与同期的花岗质岩浆活动有密切的成因联系,该矿床属于与花岗岩有关的岩浆热液脉型矿床。     

都龙锡锌多金属矿床LA-MC-ICPMS锡石U-Pb测年及其意义

云南都龙锡锌多金属矿床是我国最大的锡石硫化物矿床之一。缺乏精确可靠的成矿年代学判据,是该矿床成因认识存在较大分歧的重要原因之一,严重制约了地质勘探工作的深入。本文应用LA-MC-ICP-MS微区原位U-Pb同位素测年技术,对都龙矿区曼家寨矿段的锡石样品进行了研究,获得DL12-716、DL12-722、DL12-740等三件样品的206Pb/207Pb-238U/207Pb等时线年龄分别为89.2±4.1Ma(N=22,MSWD=4.5)、88.0±1.6Ma(N=24,MSWD=2.3)和87.2±3.9Ma(N=31,MSWD=14),207Pb/206Pb-238U/206Pb谐和年龄分别为96.6±3.5Ma(MSWD=8.1)、93.6±1.6Ma(MSWD=5.8)和82.0±2.5Ma(MSWD=11)。结合矿床地质特征和前人成岩-成矿年代学成果,表明都龙矿区锡成矿作用主要发生在晚白垩纪,与燕山晚期岩浆热液活动关系密切,结合地质事实,表明燕山晚期岩浆热液活动是老君山矿集区锡钨多金属成矿的关键。通过区域地质及年代学对比,表明滇东南地区晚白垩世存在大规模花岗岩成岩-锡成矿事件。     

非基体匹配分馏校正的LA-ICP-MS锡石微区U-Pb定年方法研究

锡石原位微区U-Pb同位素测年,样品制备简单,具有高空间分辨率、高性价比、高效率等显著优势,是锡多金属矿床直接定年的有效手段.然而,基体效应的影响和标样的缺乏是制约该方法发展的关键.本次研究在He做载气以及加入不同辅助气(N2、水蒸气)条件下使用锆石作为外部标准物质对锡石标准和样品进行元素、同位素分馏校准,并采用Ter...     

大兴安岭南段维拉斯托锡多金属矿床LA-ICP-MS锡石和锆石U-Pb年龄及其地质意义

维拉斯托锡多金属矿床位于大兴安岭南段西坡的内蒙古克什克腾旗,是近年来发现的一个以锡为主,共伴生钨、锌、铜、钼、铷、铌和钽的大型矿床。矿化类型包括深部以锡为主,伴生锌、铷、铌和钽的蚀变花岗岩型矿体;中部以锡为主,伴生铜和锌的隐爆角砾岩型矿体及浅部锡、钨、锌、铜和钼的石英大脉型和网脉型矿体。该矿床的主要工业矿体为石英脉型,呈北北东向产于古元古界宝音图群和华力西期石英闪长岩中的断裂破碎带内,而蚀变花岗岩型和隐爆角砾岩型矿石的品位较低。文中选取1件石英脉型锡矿体中的锡石样品进行了LA-ICP-MS锡石U-Pb定年,获得锡石的206Pb/207Pb238U/207Pb等时线年龄为(136.0±6.1) Ma(MSWD=0.94),207Pb/206Pb238U/206Pb谐和年龄为(132.3±5.4) Ma(MSWD=2.8),表明维拉斯托锡多金属矿床形成于早白垩世;选取1件与成矿相关的北大山岩体花岗岩样品开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得206Pb/238U年龄为(140±2) Ma(MSWD=0.10),表明成矿岩体亦形成于早白垩世。维拉斯托锡多金属矿床属于与花岗岩有关的岩浆热液型矿床。通过统计大兴安岭南段主要锡多金属矿床的成矿年龄和成矿岩体的年龄,发现几乎所有的锡多金属矿床均形成于140～135 Ma期间,表明早白垩世是大兴安岭南段锡多金属矿床成矿高峰期。     

A LA-ICP-MS Comparison of Reference Materials Used in Cassiterite U-Pb Geochronology

Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) is used to compare the suitability of four cassiterite (SnO₂) materials (SPG, Yankee, AY-4 and Jian-1), and three matrix-mismatched reference materials (NIST SRM 612, NIST SRM 614 and 91500 zircon) for normalisation of U-Pb and Pb-Pb isotope ratios in cassiterite. The excess variance of ages determined by LA-ICP-MS is estimated to be ±0.33% for ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb vs. ²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb isochron ages and ± 1.8% and for U-Pb ages. Incorporation of this excess variance in cassiterite ages is necessary for realistic uncertainties. ²⁰⁷Pb-²⁰⁶Pb ages are advantageous for dating Precambrian cassiterite such as SPG compared with U-Pb ages as matrix effect on instrumental mass fractionation of Pb isotopes are generally considered to be minor. We note minor bias in ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb vs. ²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb isochron ages (~ 0.6%) when using either the NIST SRM 614 or 91500 zircon reference materials and emphasise the requirement for uncertainty propagation of all sources of error and reference materials with comparable U and Pb mass fraction to the cassiterite. The ²³⁸U/²⁰⁶Pb isotopic ratios from normalisation to matrix-mismatched reference materials show varied results, which emphasises the need to use matrix-matched reference materials for calculating U-Pb ages. When cross-calibrated against each other, LA-ICP-MS U-Pb ages of the ca. 1535 Ma SPG, ca. 245 Ma Yankee and ca. 155 Ma Jian-1 cassiterites are all consistent with their ID-TIMS values.     

锡石U-Pb同位素体系的封闭性及其测年的可靠性分析

锡石是各种不同类型锡矿床中最重要的矿石矿物,其U-Pb/Pb-Pb同位素年代学研究对于精确厘定锡矿床的成矿时代以及进一步揭示其矿床成因等具有重要意义.本文通过计算锡石中Pb的扩散参数,从扩散动力学角度对U-Pb同位素体系的封闭性进行了研究,探讨了不同温度条件下锡石对其所含U-Pb同位素信息的保存能力.研究结果表明,锡石...     

四川甲基卡稀有金属矿床134号脉锡石U-Pb定年与地质意义

伟晶岩型锂矿是重要的新兴产业资源,具有重要的战略价值,是我国亟需紧缺的关键矿产.然而,成矿年代学制约了该类型锂矿的成矿作用和成矿机理研究.四川甲基卡稀有金属矿床是我国最大的锂矿床,以134号伟晶岩脉为典型代表.134号伟晶岩脉主要由锂辉石、钽铌铁矿、锆石、曲晶石、绿柱石、锡石、微斜长石、正长石、石英、白云母等组成.本文...     

Columbite SN3: A New Potential Reference Material for U-Pb Dating by LA-ICP-MS

Columbite-tantalite LA-ICP-MS U-Pb dating is a fast and useful method to determine the age of rare-metal deposits and fingerprint the provenance of columbite-tantalite ore concentrates. Accurate LA-ICP-MS U-Pb dating requires matrix-matched reference materials. We analysed three columbite-tantalite samples (SN3, HND and RL2) from China using ID-TIMS and LA-ICP-MS to assess their potential as reference materials for in situ U-Pb dating. Coltan 139 and these three columbite-tantalite samples with variable compositions yielded internally consistent LA-ICP-MS U-Pb ages when using each other for calibration and the weighted mean ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages are comparable to respective ID-TIMS ages. Composition-dependent U-Pb fractionation seems to be insignificant under the LA-ICP-MS conditions used. Sample SN3 has a low percentage of heterogeneity for ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages (4%) with low common Pb contributions (f₂₀₆ < 1%) and shows a good potential in calibrating unknown samples as primary reference material for LA-ICP-MS analysis. Samples RL2 and HND have altered sections characterised by high LREE contents, flat LREE patterns and old ²⁰⁶Pb/²³⁸U apparent ages, and are not suited as reference materials. The low ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb intercepts for samples RL2 and HND lack geological meaning but provide strong evidence that the disturbed U-Pb systematics with anomalous apparent ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages is a secondary feature.     

Micro-Analytical Zircon and Monazite U-Pb Isotope Dating by Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Quadrupole Mass Spectrometry

In this study we evaluated the capability of a 213 nm laser ablation system coupled to a quadrupole-based ICP-MS in delivering accurate and precise U-Pb ages on zircons and monazites. Four zircon samples ( ca. 50 Ma to ca. 600 Ma) and four monazite samples ( ca. 30 Ma to ca. 1390 Ma) of known ages were analysed utilising laser ablation pits with diameters of 20 μm and 60 μm. Instrument mass bias and laser induced time-dependent elemental fractionation were corrected for by calibration against a matrix-matched reference material. Tera-Wasserburg plots of the calculated U-Pb data were employed to assess, and correct for, common Pb contributions. The results indicated that the LA-ICP-MS technique employed in this study allowed precise and accurate U-Pb isotope dating of zircon and monazite on sample areas 20 μm in diameter. At this spot size, the precisions achieved for single spot ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages, were better than 5% (2s) for monazites and zircons with ages down to 30 Ma and 50 Ma, respectively. The precisions reported are comparable to those generally reported in SIMS and LA-MC-ICP-MS U-Pb isotope determinations.     

U-Pb同位素定年技术及其地质应用潜力

在作者的研究成果基础上,结合近年来文献报道的资料,对U-Pb同位素定年技术的原理、测年矿物、几种测定方法的优点和局限性、针对具体样品选择测年矿物和定年方法的基本原则等问题进行讨论,并对U-Pb同位素定年技术的地质应用潜力进行探讨.结果表明,用于U-Pb同位素年龄测定的不同矿物和不同方法各有不同的特点及局限性.在实际工作中,根据从具体样品中分选得到的U-Pb同位素定年矿物及其数量多少、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,对于获得比较理想的结果是非常重要的.     

氟碳铈矿U-Pb定年技术研究

本文以稀土矿床中的常见副矿物氟碳铈矿为研究对象,通过优化实验条件和仪器参数,分别采用激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS)和同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)对氟碳铈矿样品SAM进行U-Pb定年技术研究,并将此两种方法得到的结果进行对比。LA-MC-ICP-MS得到的U-Pb年龄为(409±18)Ma(N=27,MSWD=4.5),ID-TIMS得到的206Pb/238U U-Pb年龄为(407.8±3.3)Ma(N=3,MSWD=0.029),两种方法得到的U-Pb年龄结果在误差范围内一致。通过比较两种方法的实验流程和结果,总结了各自的优缺点,为氟碳铈矿U-Pb定年方法选择提供了参考依据。     

浙西双溪口花岗岩锆石U-Pb定年、Hf同位素组成和地球化学特征:对Sn成矿作用的制约

浙西地区地处下扬子陆块东南缘,区内中生代岩浆侵入活动强烈,与成矿作用关系密切。与锡成矿作用有关的双溪口花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,成岩年龄为130.4±1.1 Ma。岩石具有富SiO_2,高Ga、Zr、Nb和Y,贫Al_2O_3、Sr、Ba、Ti和P,Eu强烈负异常(δ_(Eu)=0.08~0.42)的地球化学特征,Zr饱和温度为848~887℃,属铝质A型花岗岩。锆石Hf同位素ε_(Hf)(t)变化范围集中在-4.66~-2.50之间,二阶段模式年龄t_(DM2)变化于1192~1311 Ma之间,暗示其源区物质主要来自中元古代地壳。结合区域地质矿产资料综合分析,认为浙西地区与锡相关的成矿事件发生于132~127 Ma之间,受控于早白垩世伸展环境下壳幔岩浆的相互混合作用。     

安徽月山闪长岩的成因探讨——锆石U-Pb定年及Hf同位素证据

对安徽月山岩体开展了锆石原位U-Pb测年及Lu-Hf同位素研究.锆石的LA-ICP-MS年代学研究表明,月山闪长岩的U-Pb年龄为(139.3 ±1.5)Ma,与长江中下游成矿带早白垩世成铜岩体的年龄一致.月山闪长岩中的锆石具有均一的Hf同位素初始比值,介于0.282 430～0.282 491间.这些锆石的ε(Hf)(t)介于-9.05～-6.90间,亏损地幔模式年龄介于1.06～1.17 Ga间.结合长江中下游地区岩浆岩其他地球化学特征,认为月山岩体可能是在俯冲体系下由幔源岩浆经结晶分异作用且局部伴有一定程度的同化混染作用所形成.