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。     

油气成藏定年的Re-Os同位素方法应用研究

Re和Os易于被有机物捕获而富集,并长期稳定地保存在烃源岩、原油和沥青中而保持良好的封闭体系.可以对烃源岩、原油和沥青进行Re-Os同位素直接定年,获得与油气成藏相关的精确的绝对年龄信息.Re-Os同位素实验分析包括样品的溶解、Re和Os的化学分离与纯化、Re和Os同位素的质谱测定.原油中沥青质组分的Re,Os同位素组成能够近似代表全油的Re,Os同位素组成,对原油进行Re-Os同位素分析实质就是对原油中的沥青质组分中的Re-Os同位素体系进行分析,其年龄记录的是油气生成的年龄,原油和烃源岩的187Os/188 Os比值的对比可以进行油源示踪.沥青Re-Os同位素等时线年龄揭示的是油气大量生成运移的时间,年龄数据分散的主要原因是具有不同187 Os/188 Os初始比值的烃源岩对Re-Os体系的贡献.川西龙门山北段矿山梁下寒武统沥青Re-Os同位素组成和等时线年龄指示了油气生成和运移的时间发生在～164 Ma,并来源于两种烃源岩.Re-Os同位素体系的封闭性、等时线年龄的精度和油气地质意义、烃源岩多期熟化作用和混源作用的影响等方面还值得进一步深入研究.Re-Os同位素方法将在油气成藏年代学领域,特别是在碳酸盐岩地区的油气成藏定年方面具有广泛的应用前景.     

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。...     

基于文献资源的Re-Os同位素定年数据库建设研究

地质数据库是地球信息科学的重要组成部分,可为地球科学研究工作提供可靠的数据基础.Re-Os同位素定年已广泛应用于矿床成因、地幔演化、海洋环境的研究中,建设Re-Os同位素定年数据库可整合相关研究成果,提升该领域成果资料的集成化管理和应用水平.本文采用GIS空间数据库构建的技术路线,从数据库建设思路、数据整合加工方法、数...     

皖南太子山含矿岩体辉钼矿Re-Os年龄与硫同位素特征

皖南绩溪县太子山含矿岩体位于皖南绩溪县北东侧,为下扬子地块南缘与华夏地块的结合部位,属近年来该地区钨钼找矿新突破。太子山单元从属于伏岭复式岩体,辉钼矿化多呈细脉状及浸染状产出于似斑状花岗闪长岩中,为获得其成矿年龄,首次对7件辉钼矿样进行Re-Os同位素定年。数据显示,辉钼矿模式年龄介于(132.8±2.0)~(140.5±2.0)Ma,加权平均年龄为(135.8±2.2)Ma,等时线年龄为134.6±3.5 Ma,与伏岭岩体花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄(133.9±1.1 Ma)高度一致,表明太子山单元成矿作用发生于早白垩世,且成矿与岩体关系密切。辉钼矿Re质量分数介于0.706×10~(-6)~12.190×10~(-6),平均值为4.648×10~(-6),表明成矿物质以壳源为主。4件辉钼矿δ~(34)S_(V-CDT)值介于7.20‰~8.00‰,平均值为7.725‰,显示成矿物质硫源主要来自于岩浆热液。综合研究表明,研究区成矿时代处于中国东部中生代大爆发成矿的第2阶段,即构造体制大转折阶段。其与周边长江中下游及钦杭成矿带中典型钼矿床类似,同为中国东部燕山期大规模岩浆作用的产物,反映了当时该地区软流圈上涌、岩石圈伸展减薄、壳幔混合作用逐渐加强的动力学背景。     

广西都庞岭李贵福钨锡多金属矿Re-Os同位素定年研究

李贵福钨锡多金属矿赋存于都庞岭复式花岗岩体东部。矿床类型主要为云英岩-石英脉型。通过对矿石中辉钼矿Re-Os同位素测年,获得等时线年龄为(211.9±6.4)Ma(n=7,MSWD=4.1),模式年龄的加权平均值为(213.3±2.9)Ma(MSWD=4.0)。结果显示成矿作用发生在印支期,表明都庞岭地区存在早中生代钨锡多金属成矿事件。     

金属硫化物Re-Os同位素定年技术进展

近30年来,Re-Os同位素分析方法在样品溶解、化学分离及质谱测定,以及微区分析等方面取得了重要进展,Re-Os同位素体系已成为同位素地质年代学研究的一个重要手段。本文对近年来金属硫化物Re-Os同位素分析技术的研究发展现状以及存在的问题进行系统评述,包括野外工作和室内金属硫化物矿物精确识别和挑选、样品的分解、分离富集技术到仪器测定、参考标样选择等,并对化学处理过程中如何提高试剂纯度,避免器皿、试剂和环境污染,如何降低实验流程空白等方面给出了建议,可为相关研究者优化Re、Os及其同位素的高精度测试提供参考。

     

江西乐平塔前钨钼矿中辉钼矿Re-Os定年及其地质意义

江西乐平塔前钨钼矿床位于下扬子板块南缘的“塔前-赋春”成矿带,近年找矿工作取得了重大突破,显示该成矿带具有极好的成矿地质条件和巨大的找矿潜力.本文利用ICP-MS对矿石矿物辉钼矿进行了Re-Os同位素分析,5个样品的模式年龄变化在160.8～ 163.4 Ma之间,Re-Os同位素等时线年龄为162±2 Ma(MSWD=1.7),表明矿床形成于中侏罗世晚期.通过对区域同类矿床的成矿年代对比发现,塔前赋春成矿带中矿床的形成时间明显晚于其周边的德兴铜矿等矿床,且主要控矿构造也相差很大,其原因可能与不同时期的构造背景有关.     

闽北上房钨矿床锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os定年及其地质意义

上房钨矿床是武夷山成矿带新近发现的大型白钨矿矿床,也是福建省发现的钨矿新类型.矿床产于上房似斑状黑云母正长花岗岩体的外接触带上,赋矿围岩主要为古元古代大金山岩组斜长角闪岩和黑云斜长变粒岩,矿体产状与围岩的片理一致,矿石类型为石英细脉型和浸染型,金属矿物主要为白钨矿和辉钼矿,其次为少量磁黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿等.野外地质观察和矿化特征研究表明,上房钨矿的矿床类型为接触交代型.采用LA-ICP-MS锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os测年技术,对与成矿有关的上房似斑状黑云母正长花岗岩和与白钨矿共生的辉钼矿进行成岩成矿年代测定,获得上房似斑状正长花岗岩体的成岩年龄为158.8±1.6 Ma(1σ),辉钼矿Re-Os模式年龄为159.40±0.86~149.92±1.39 Ma(n=5),模式年龄的加权平均值为156.5±4.0 Ma,等时线年龄为158.1±5.4 Ma(2σ).同位素定年结果表明,上房钨矿床与矿区似斑状黑云母正长花岗岩关系密切,二者均形成于晚侏罗世,与华南地区中生代大规模钨多金属矿床的成矿时代一致.传统观点认为,华南地区晚侏罗世(160~150 Ma)钨多金属矿床大规模成矿作用集中于南岭成矿带中东段的湘南、粤北和赣南地区,而本文的研究结果则说明这一区域成矿作用向北东延伸进入到武夷山成矿带的闽西和闽北地区.因此,华南钨多金属矿床的空间分布不是传统认为的近东西向,而是具有北东向或北东东向展布的特点,是滨太平洋构造-岩浆-成矿域的重要组成部分.      

湖南湘东钨矿含矿石英脉辉钼矿Re-Os定年及地质意义

湘东钨矿是一个典型的石英脉型钨锡多金属矿床,发育百余条含矿石英脉,矿脉陡立,从北到南走向呈NE、NEE和EW向,反映了矿脉形成时处于近NW-SE向区域拉伸状态。矿区内的老山坳断层分割了重要的南、北两组矿脉。北组脉具有毒砂-黄铜矿-黑钨矿等矿物组合,富含金属硫化物,多具有平行脉壁的条带状构造;南组脉则主要体现辉钼矿-黑钨矿-黄铜矿-闪锌矿-方铅矿等矿物组合,金属硫化物含量较少,具有块状构造。本次研究通过对南组脉辉钼矿Re-Os同位素测年,获得等时线年龄为150.4±1.5 Ma(MSWD=0.52),模式年龄加权平均值为150.7±2.3 Ma(MSWD=0.10),代表成矿时间。含矿石英脉的形成略晚于区内燕山期二云母花岗岩(154.4±2.2 Ma)和煌斑岩(152.1±0.9 Ma)的侵位,指示含矿石英脉在成因上与燕山早期岩浆活动密切相关。事实上,包括湘东钨矿在内的南岭钨锡多金属成矿省均形成于165~150 Ma期间,具有统一的地球动力学背景,即由太平洋板块俯冲和俯冲板片断离所引起的弧后伸展环境。     

新疆若羌喀腊大湾铁矿床辉钼矿Re-Os定年及成因

喀腊大湾铁矿是近年来在阿尔金地区发现的超大型铁矿,目前控制储量近亿吨,且该铁矿具有品位高,低硫低磷等特点。由于矿床围岩的特殊性,该矿床的成因一直存在较大争议。利用Re-Os同位素定年方法,对喀腊大湾矿体中的5件辉钼矿样品进行了成矿时代测定,获得辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为490±11Ma,等时线年龄为481.9±7.6Ma。二者在误差范围内基本一致。该年龄与成矿相关岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄488±5Ma及479±4Ma吻合,且发现的矿体附近都有闪长岩体出露,表明成岩和成矿关系密切。结合岩石学、矿物学及年代学特征,认为喀腊大湾铁矿为矽卡岩矿床。     

安徽铜陵新桥Cu-Au-Fe-S矿床黄铁矿Re-Os定年及成矿意义

安徽铜陵地区是长江中下游Cu-Au-Fe-S成矿带中的一个重要成矿区,新桥大型Cu-Au-Fe-S矿床为其重要的矿床之一.运用Re-Os同位素定年方法对该矿床中矿石的黄铁矿进行了精确定年测定,首次获得了黄铁矿的Re-Os等时线年龄为126±11Ma,初始OS值1.2±1.9（MSWD=2.6）,属早白垩世,代表了铁硫化物的成矿年龄.结合前人的精确同位素定年结果,认为铜陵地区存在两种成矿事件,一种是与Cu-Au-Mo矿有关的成矿事件,代表的铜钼金硫化物的成矿年龄为138.0～140.0 Ma;另一种与铁矿有关的成矿事件,代表的铁硫化物的成矿年龄为112.6～126 Ma.     

北祁连山西段西柳沟钨钼矿的Re-Os定年及地质意义

从北祁连山西段西柳沟钨钼矿床中选取9个辉钼矿样品进行了Re-Os定年,结果显示西柳沟钨钼矿床的等时线年龄为421.0±3.8Ma,而岩体的Rb-Sr等时线年龄为426.1Ma.表明西柳沟钨钼矿床与北祁连山西段最大的岩体-金佛寺岩体是同一时期形成.通过讨论分析西柳沟钨钼矿床的控矿构造特征、金佛寺岩体的形态及地球化学特征结合区域构造演化,提出戍岩成矿发生在晚志留世,是华北与柴迭木两板块碰撞之后的产物,成矿物质来源主要为壳源.     

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。     

熊耳山沙坡岭钼矿辉钼矿Re-Os定年及东秦岭晚侏罗世钼矿化的识别

河南沙坡岭矿床位于华北克拉通南缘的熊耳地体,产在燕山期花岗岩与围岩太华超群的外接触带,为东秦岭最近发现的细脉浸染型钼矿床。矿体受断裂或围岩裂隙控制,呈细脉、网脉状产出,矿石类型包括细脉状、浸染状和块状。为确定沙坡岭钼矿床成矿时代,本文利用辉钼矿Re-Os同位素定年,研究表明:采集的6件辉钼矿样品Re-Os单样年龄为158.3±1.5~160.7±1.2 Ma,其加权平均值为160±1 Ma(2σ误差,MSWD=2.1),指示沙坡岭钼矿化发生于晚侏罗世,且早于花山岩基约30 Ma,指示与花岗岩基无关。另外,一件产于花山复式岩体的团块状辉钼矿样品Re-Os单样年龄为130.5±1.0 Ma,与赋矿的花山岩体成岩时代一致,同样与前人报道的辉钼矿年龄(125.4~129.4 Ma)基本一致,且不存在明显的单颗粒辉钼矿187Os迁移,表明部分钼矿化形成于早白垩世。因此,辉钼矿Re-Os同位素定年显示沙坡岭矿床存在晚侏罗世和早白垩世两期钼矿化。结合矿床地质特征、成矿构造演化,认为沙坡岭钼矿与熊耳地体的花山岩基、花岗斑岩以及相关热液矿床,均属于秦岭造山带陆陆碰撞过程中挤压向伸展转变体制的产物。     

辉钼矿Re-Os同位素定年方法的改进与应用

公认的Re-Os同位素定年代表物辉钼矿,目前已在金属硫化物矿床年代学研究领域获得了广泛的应用。本研究采用浓HNO₃分解辉钼矿样品,大大地简化了Re和Os的化学制备过程,并根据辉钼矿中正常Os含量水平相对放射成因¹⁸⁷Os可以忽略的特点,以正常Os标准为稀释剂,实现了仪器测量过程中Os同位素质量分馏的在线校正,改善了分析数据的质量。该方法经辉钼矿国家标准物质进行验证,获得了满意的Re、Os含量及Re-Os年龄数据,并且在南岭地区与连阳复式岩体相关的姓坪夕卡岩型钼矿床成矿年龄研究中获得了成功应用。在实际应用中,为了获得有意义的能反映真实地质事件的年龄数据,辉钼矿样品不仅要有足够的取样量,而且还要保证粒度细、混合均匀。     

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。     

新疆吐克吐克铜矿黄铜矿Re-Os定年及成矿意义

吐克吐克铜矿为笔者新发现,产于新疆西准噶尔构造带南部,成矿时代尚缺乏精确的同位素年代学制约。该矿床硫化物组合单一,主要为黄铜矿。本文选择了8件黄铜矿样品,进行Re-Os法定年。结果得到了较好的效果,所有样品的Re含量为39.7×10~(-12)~2440.6×10~(-12),~(187)Os含量为1.2×10~(-12)~9.0×10~(-12),给出的等时线年龄为288.3±8.8Ma。这表明该区Cu的成矿作用与晚石炭世—早二叠世区域峰期岩浆活动一致,证实该区仍存在较大找矿空间。     

川西乌拉溪钨矿床地质特征及辉钼矿Re-Os定年

乌拉溪钨矿位于松潘-甘孜造山带东南缘,该地区的钨矿床鲜有报道。本研究在进行大量的地质调查工作后,基本确 认该矿床为一具有中型规模远景的矽卡岩型矿床;并通过对该矿床中与白钨矿共生的辉钼矿进行Re-Os同位素测年,获得 6件样品的模式年龄介于161.5±2.2~165.3±2.2 Ma之间,加权平均年龄为163.7±1.9 Ma（MSWD=0.42,95% conf.）,等时线年 龄为161.0±3.7 Ma（MSWD=0.87,2σ）。该研究结果表明乌拉溪钨矿形成于中侏罗世晚期,略晚于乌拉溪花岗岩体,属燕山 期构造-岩浆-热液成矿事件下的产物;成矿物质可能来源于元古界里伍岩群,矿区深部可能有更好的找矿前景。     

四川西部里伍式富铜矿床黄铜矿Re-Os定年及其成矿意义

川西里伍式富铜矿系指产于扬子地台西缘和松潘-甘孜造山带接合带江浪穹窿中的呈层状-似层状或透镜状的富铜矿床。矿床地质特征、矿化类型及矿相学研究表明其为热液型矿床。为精确厘定热液成矿作用发生的时间,本文对占主体的块状-脉状矿石中的黄铜矿进行了高精度NTIMS Re-Os同位素定年,获得等时线年龄为150.2±4.9~151.1±4.8Ma(2σ),说明里伍式富铜矿主要形成于晚侏罗世,明显晚于赋矿围岩新元古界里伍岩群,与江浪穹窿边部出露的花岗岩体年龄较为接近;初始187Os/188Os比值为3.65±0.29,说明其金属成矿物质来源主要为大陆地壳,很可能主要来源于赋矿岩层里伍岩群。结合成穹构造—岩浆事件,本文认为早燕山期区域伸展构造背景下的岩浆热隆作用不仅为铜富集提供了热动力和部分流体,同时为矿体最终定位提供了良好的导矿—容矿空间,是里伍式富铜矿形成的关键因素。