Re-Os同位素体系在金属矿床中的应用

Re-Os同位素体系已成为金属矿床定年和示踪的重要手段之一。文章在简述Re-Os同位素体系基本原理基础上,综述了国内外的最新研究成果,认为Re-Os同位素测试对象不再局限于辉钼矿和铜镍硫化物矿石,黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、镍黄铁矿、闪锌矿等也常作为测试对象用于金矿床、铅锌矿床、沉积喷流型钴(金)等矿床的定年。地壳岩石与原始地幔相比,具有较高的187 Os/188 Os比值、γOs值以及Re/Os比值,因此,硫化物或矿石的Re-Os同位素组成和普通Os—Re/Os比值图解可以揭示斑岩矿床、金矿、铅锌矿以及铜镍硫化物矿的成矿物质来源。辉钼矿则可以通过Re含量来示踪成矿物质来源。Re-Os同位素也可与其他同位素结合(如187 Os/188 Os-87Sr/86Sr)共同判明不同端元组分对成矿的贡献。     

东天山梅岭铜矿床黄铁矿Re-Os等时线年龄:Os同位素不均一的结果

金属硫化物Re-Os等时线年龄的合理解释是揭示金属矿床成矿时代的关键.通过对新疆东天山梅岭铜矿床开展Re-Os同位素定年研究,结果表明浸染状和脉状矿石中黄铁矿样品在Os浓度和Os同位素比值方面都有很大的变化,这两类样品定义了很好的Re-Os等时线年龄,分别为523±59 Ma和707±99 Ma.由于得到的等时线年龄明显老于它们的实际地质成矿年龄,且187Os/188Os与普通Os的倒数（以1/192Os为例）之间存在着很好的相关性（R2分别为0.997 3和0.994 5）,因此这些样品存在着初始Os同位素组成不均一的现象,这些Re-Os等时线是混合等时线,没有地质意义.理论和数学公式推导显示观测到的Re-Os等时相关性是在形成时期没有达到完全的同位素平衡的二元混合的结果,这种同位素扩散不平衡产生的原因主要是在矿床形成时期Os同位素在金属硫化物与硅酸盐矿物之间的同位素扩散存在限制性.回归得到的Os的初始值更偏向于地壳值,表明矿床形成时期的地壳混染可能造成金属硫化物体系中的这种初始Os同位素不均一.因此,将Re-Os同位素体系应用于金属硫化物样品定年时,187Os/188Os与1/192Os之间是否存在相关关系可以作为Re-Os等时线年龄是否具有地质意义的判断标准.      

江西丰城天然微纳米硅碳矿床Re-Os同位素定年研究

江西省丰城石炉坑天然微纳米硅碳矿床为全球首例由植硅石成矿的沉积矿床，矿床的开发对信息技术、新能源、新材料、高端制造等战略性新兴产业具有关键作用，硅碳矿在分布范围、成因类型、资源类型等方面与石英、石墨不同，作为新矿种开展研究特别是年代学研究具有重要意义。在富有机质沉积岩定年研究中，Re-Os同位素定年作为一种强有力的测试手段，其应用多集中在海相沉积岩，而湖相沉积岩受物源、地质作用、陆源碎屑物质等多种因素影响则少见成功报道。为精确厘定石炉坑硅碳矿床的成矿时代，本文尝试利用Re-Os同位素测试对矿区石炉坑组下段7件植硅石岩进行定年研究，获得植硅石岩的Re-Os同位素年龄为43.1±3.7Ma(n=7,MSWD=6.2)，直接指示了石炉坑植硅石岩成岩成矿时代为古近纪始新世。研究表明，植硅石岩中Re/Os高分异(均值525.1)与其沉积环境、生物沉积作用有关。¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os较高的初始值(1.713±0.0036)则受沉积环境、区域岩石及构造运动共同影响。本研究成果体现了Re-Os同位素体系对湖相沉积岩测年研究的适用性。     

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。     

东天山卡拉塔格地区月牙湾铜镍硫化物矿床磁黄铁矿Re-Os同位素测定及其地质意义

新疆哈密月牙湾铜镍矿是近年来在东天山卡拉塔格地区新发现的岩浆型铜镍硫化物矿床.为确定该矿床的成岩、成矿时代及其成矿作用,利用锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和硫化物Re-Os同位素等时线定年方法,分别对主含矿岩相橄榄辉长岩和矿石中的磁黄铁矿进行了年龄测定.橄榄辉长岩中锆石的206Pb/238U年龄为255~292 Ma,加权平均值为274±2.4 Ma,代表了橄榄辉长岩的成岩年龄;矿石中磁黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄为271.9±9.5 Ma,代表了硫化物熔离成矿的年龄;187Os/188Os初始值为0.279 6±0.008 9,γ_Os值为117~126,指示在岩浆侵位及硫化物熔离成矿过程中有地壳物质加入.月牙湾镁铁质岩浆的成岩、成矿作用发生于早二叠世,与东天山黄山-图拉尔根一带典型铜镍硫化物矿床为同一时期的产物.      

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。     

闽西南中甲锡多金属矿床的Re-Os同位素年龄及其地质意义

矿床成矿时代是矿床成因研究的重要任务之一,长期以来只能通过间接方法确定。Re-Os同位素测年方法是直接精确测定辉钼矿及相关矿化模式年龄的有效手段。本文使用碱熔法和ICPMS技术对中甲锡多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄进行测定,结果表明,中甲锡多金属矿床矿化模式年龄为193~196 Ma,属燕山早期早阶段成矿,和成矿有关的黑云母花岗岩则形成于晚印支期-早燕山期。东南大陆在晚印支期开始了从特提斯构造域向环太平洋构造域的转换。燕山早期成矿的确定为区域上寻找新的成矿远景区提供了直接的年代学证据。      

广东潮安飞鹅山钨钼多金属矿床辉钼矿Re Os同位素定年

广东潮安飞鹅山钨钼多金属矿床是近年来在粤东地区新发现具有重要找矿远景的矿床之一。区内燕山期岩浆活动强烈,断裂构造活动频繁。飞鹅山钨钼多金属矿体主要赋存于燕山期花岗岩及云英岩中,主要矿床类型有石英脉型和云英岩型两种,石英脉型矿体主要受北东向及近南北向断裂构造控制,云英岩型矿体则主要受云英岩化蚀变控制。本次通过对该矿床矿体中6个辉钼矿样品Re-Os同位素测试分析,获得了Re-Os模式年龄为136.5~142.3Ma,~(187)Re-~(187)Os等时线年龄为142.6±6.3Ma,MSWD的值为1.9,加权平均年龄为139.4±2.2Ma,MSWD的值为4.0。分析结果表明该矿床的成矿时代与区域成矿事件相吻合;Re/Os比值(4)及Re同位素含量(0.07×10~(-6)~0.12×10~(-6))指示了成矿物质来源于地壳,矿床为燕山早期第三阶段重熔花岗岩分异演化与期后热液共同作用的产物。     

湖南鲁塘石墨矿Re-Os同位素研究

石墨具有较高的Re、Os含量,可望成为理想的Re-Os同位素测年对象,但迄今国内外研究较少,尤其在煤层经变质作用形成石墨过程中,其中Re-Os同位素体系的变化还有待研究。湖南鲁塘石墨矿是我国典型的隐晶质石墨矿床之一,矿体产于二叠系龙潭组煤系地层中。本文采用Carius管逆王水溶解样品,直接蒸馏、微蒸馏分离纯化Os,丙酮萃取法分离富集Re,热表面电离质谱法对鲁塘矿区石墨样品以及外围原煤进行了Re-Os同位素分析。结果表明:鲁塘石墨的Re含量为0.901~9.794 ng/g,Os含量为7.3~189.5 pg/g,Re-Os同位素等时线年龄为155.6±3.6 Ma,该年龄与鲁塘石墨矿东侧骑田岭岩体第二阶段中粒黑云母花岗岩锆石U-Pb年龄153~157 Ma一致,表明了龙潭组煤层受到骑田岭岩体"烘烤"作用,发生热接触变质作用,使得靠近骑田岭岩体原煤变质为石墨,形成石墨矿床。通过对比石墨、原煤和骑田岭岩体Re、Os含量及比值,发现石墨中的Re、Os主要来源于原煤,并根据石墨Re-Os等时线初始(187Os/188Os)i值(0.686±0.032),推测骑田岭岩体在侵入煤系地层过程中,有少量具有较低187Os/188Os值的Os被碳质吸附。     

一种高纯度锇盐中锇含量的重量法测定

<正>Re-Os体系是一种重要的放射性同位素体系,187Re通过β衰变成187Os,因此可以利用Re-Os体系定年,它是目前厘定金属矿床成矿时代的最直接手段。Re和Os都是高亲铁性元素,集中分布在地核内,地幔及地壳丰度极低,对于常见地质样品,要想获得准确的Re、Os含量必须使用同位素稀释法进行测定。同位素稀释法是一种高精度的化学分析方法,向样品中加入已知质量和同位素组成的稀释剂,待样品溶解、同位素交换平衡后,测定样品+稀释剂的同位素组成变化,以此计算样品中待测     

金矿床成矿时代研究的一些问题与对策

对金矿床测年研究近年来取得了很大进展,但也有诸如对金矿床成矿时代认识存在的差异及测试方法本身具有局限性的问题.应当重新理解金成矿时代的概念,注重新的测年方法的使用,尽可能开展多元同位素体系测年工作.     

铼-锇同位素定年方法及分析测试技术的进展

铼-锇同位素定年已经成为矿床学乃至于地质学领域最重要的定年技术之一。文章简略地回顾了铼-锇同位素体系技术方法的发展过程;介绍了准确测定187Re衰变常数的发展历史,铼-锇同位素定年和同位素示踪的基本原理,铼与锇的基本化学性质、在自然界的分布、地球化学行为、赋存状态和样品采集应注意的问题。结合作者实验室10余年的铼-锇同位素体系分析经验,较系统地总结了常用的样品分解和化学分离方法;介绍了负离子热表面电离质谱和电感耦合等离子体质谱测定铼、锇同位素的方法原理、特点和应注意的技术细节,以及近年来用于准确测定锇稀释剂的锇标准参考物质的选择、化学组分测定和铼-锇标准参考物质的研究进展。     

Advances in Re-Os Isotopic Dating in Geochronology of Hydrocarbon Accumulation

Rhenium-Osmium (Re-Os) isotopic dating applied to the geochronology of hydrocarbon accumulation has been the forefront of international research in the last 10 years and has achieved significant achievements. However, our current researches are lacking in Re-Os isotopic chronology on the geochronology of hydrocarbon accumulation. The successful application of the Re-Os geochronology has enabled the determination of accurate and precise depositional ages for Organic-Rich Sedimentary rocks (ORS), the establishment of timing constraints of oil generation or migration, and the fingerprinting of the source of oil. On the basis of literatures study both at home and abroad, this article mainly dealt with the principle of Re-Os isotopic dating and analyzed the accumulation processes of Re and Os in a seawater-sediment system. Meanwhile, the test samples, sample preparation and analytical methodology of Re-Os isotopic dating were summarized. The results revealed that the initial ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio could constrain the age of oil generation or migration, and effectively evaluated the relationship between source rock and oil. The radiogenic ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio showed a positively correlated relationship with source rock age. This article proposed that hydrocarbon mature, biodegradation and water washing had minimal or no effect on data scatter about Re-Os isochron. However, the effects of postdepositional mobility of Re and Os, variations in the initial ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio, and thermochemical sulfate reduction could result in data scatter. The reproducibility and accuracy of Re-Os age was also closely related to the sample particle size and sample amount. Compared with other isotopic dating, the biggest advantage of Re-Os isotopic dating is to study geological body related to accumulation process, and to obtain direct evidence of hydrocarbon accumulation period. From what was discussed above, the article discussed the existing problems and put forward the future hot research and development direction of Re-Os isotope system, so as to promote the deep development of relative theory and technology of Re-Os isotopic dating.     

Re-Os同位素体系在蛇绿岩应用研究中的进展

Re-Os不同于由亲石元素构成的同位素体系，在原始上地幔（PUN）部分熔融过程中，母体Re是中等不相容元素，优先进入熔体相，子体Os是强相容元素，富集在残留相中，是研究蛇绿岩的极好示踪剂。在蛇绿岩应用研究中已经取得了4个方面的进展：（1）明确了熔体相的Re／Os和^187Os／^188Os比值高，而残留相的低；（2）铬铁矿中铂族元素矿物（PGM）的Re亏损年龄（TRD）证实了蛇绿岩中复杂的超镁铁岩体是多阶段部分熔融的产物；（3）现代大洋橄榄岩和玄武岩的Re-Os同位素研究表明熔体相和残留相的^187Os／^188Os比值在高于亏损地幔值（DMM）的部分是一致的，而低于DMM的存在不一致性，为研究蛇绿岩中熔体相与残留相是否存在“耦合”关系提供了新的制约因素；（4）揭示了蛇绿岩地幔橄榄岩中含有古大陆岩石圈地幔，这是前所未知的。虽然取得了不少进展，但是由于Re-Os同位素体系用于蛇绿岩研究的时间较短，尚存在一些问题，如显生宙蛇绿岩地幔橄榄岩的定年问题，有待进一步深化研究。     

Palaeoproterozoic Chibaisong mafic intrusion and mineralization (Northeast China), the oldest Cu–Ni sulphide deposit in China: evidence from Re–Os dating of pyrrhotite

The Chibaisong magmatic Cu–Ni sulphide deposit is located in Tonghua City, Jilin Province, in the eastern part of the northern margin of the North China Craton. The geological characteristics of the deposit have been investigated, and pyrrhotite Re–Os isotope dating has been utilized to constrain the age. Five pyrrhotite samples separated from the Chibaisong Cu–Ni sulphide deposit yielded a Re–Os isotopic isochron age of 2237 ± 62 Ma (mean squared weighted deviation = 1.13, n = 5), indicating that the only Palaeoproterozoic magmatic Cu–Ni sulphide deposit in China is the Chibaisong Cu–Ni sulphide deposit. The geodynamic setting during ore formation was related to the Liaoning–Jilin Palaeoproterozoic rift split. The Re–Os isotope analyses showed an initial ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio of 0.778 ± 0.033, and (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)_i and γOs(t) values ranged from 0.7531 to 0.8013 (average 0.7734) and from 574 to 617 (average 592), respectively, indicating that abundant crustal material (5–10%) was mixed with the Cu–Ni sulphide ore system during magma ascent and ore formation.     

含辉钼矿全岩样品Re-Os同位素定年研究:在北京大庄科钼矿床中的应用

采用硝酸在比色管中对辉钼矿样品中Re含量进行初测的方法,测得辉钼矿标准样品JDC Re含量与推荐值在误差范围内基本一致,与传统的Carius管法相比,该方法具有简便快速的特点。传统的辉钼矿Re-Os同位素定年分析对象为辉钼矿单矿物,根据所测得的187Re/187Os值获得辉钼矿的Re-Os年龄,Re、Os在辉钼矿中大量富集,而在硅酸盐矿物中几乎没有,探索性地对含有辉钼矿的全岩样品进行Re-Os同位素定年,虽然所得Re、Os含量偏低,但187Re/187Os值不会变。该方法省去了选样过程花费的大量时间,避免了选样过程中可能造成的交叉污染。采用同位素稀释Carius管逆王水法探索性地对北京大庄科钼矿床中含辉钼矿全岩样品进行Re-Os同位素年龄测定,获得了(137.6±3.7)Ma精确的等时线年龄,与挑选出辉钼矿单矿物样品的Re-Os同位素等时线年龄(136.8±2.6)Ma吻合较好,直接厘定了大庄科钼矿的成矿时代。该年龄与矿区汉家川石英二长岩锆石U-Pb年龄一致,表明大庄科钼矿的形成与汉家川石英二长岩关系较为密切,为中国东部第二期大规模成矿作用的产物,形成于中国东部岩石圈伸展环境。     

缺氧沉积物及其衍生物的Re-Os同位素定年与示踪

Os属铂族元素,其不同于亲石元素的地球化学性质使得Re-Os同位素体系在金属矿床和超基性-基性岩浆岩的定年与地球化学示踪研究中得到了广泛应用。Re、Os元素具有亲铁和一定程度的亲铜性质,能在还原环境中与硫化物和/或有机物结合而发生相对富集,因此可应用Re-Os同位素体系对缺氧环境中形成的富有机质沉积物及其衍生物进行定年与示踪研究。本文综述了近年来Re-Os地球化学在这一领域的研究新进展,包括黑色页岩中Re-Os富集机制的探讨,沉积岩的等时线法定年,风化作用、烃类成熟度和变质作用等对黑色页岩等富有机质沉积岩Re-Os同位素体系的影响,沉积环境的Os同位素示踪以及黑色页岩Os模式年龄的意义等,并对这些研究成果在石油、沥青等有机矿产的成因研究及其勘查工作中的应用前景进行了评述。     

滇东南八布杨万铜矿床硫化物Re-Os同位素年龄及其地质意义

滇东南八布地区发育一套晚古生代超镁铁质-镁铁质杂岩,是认识古特提斯分支洋构造演化的重要窗口,而其中以火山岩为赋矿围岩的杨万铜矿床,被视作区域找矿的突破点。目前,对这套超镁铁质-镁铁质杂岩的构造属性及赋存铜矿床的成矿时代及成因联系还存在争议。通过对杨万铜矿床中黄铜矿和黄铁矿进行Re-Os同位素定年,获得Re-Os等时线年龄为269±3 Ma,表明该矿床形成于早中二叠世,与火山岩(～270 Ma)大致同时;而初始187Os/188Os值为0.31±0.17,暗示成矿时存在热液流体与古海水的相互作用。区内玄武岩围岩和其它超镁铁质-镁铁质岩石的地球化学特征对比分析显示,八布超镁铁质-镁铁质杂岩为一套N-MORB型蛇绿岩组合,代表了古特提斯分支洋盆的洋壳残片。杨万铜矿床应划归为与古特提斯分支洋裂解有关的火山成因块状硫化物(VMS)矿床,其周边地区具有较好的找矿潜力。