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。

     

铜镍硫化物的Re-Os同位素定年方法及应用实例

摘要本文介绍了含有普通Os的铜镍硫化物的Re-Os同位素定年方法及其在新疆黄山东和金川铜镍矿床的应用实例。样品采用Carius管溶解，Re采取丙酮萃取、阳离子树脂交换分离，Os则采取蒸馏分离方式，质谱测量为电感辆合等离子体质谱(ICP-MS)。结果表明，采用ICP-MS进行铜镍硫化物的Re-Os同位素定年研究，同样能得到令人满意的结果。     

普通热液硫化物中低含量Re-Os同位素定年方法研究

地质样品的Re-Os同位素测定,目前常用的前处理方法是卡洛斯管(Carius tube)王水分解法.硫化物样品由于在王水分解过程中产生大量的气体,使得取样量一般不超过0.5 g以避免卡洛斯管爆炸.     

云南白马寨铜镍硫化物矿床Re-Os同位素定年及其地质意义

采用Carius管溶矿、蒸馏法分离Os、丙酮萃取Re和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联合测定法,对云南白马寨岩浆岩型铜镍硫化物矿硫化物矿石进行了Re-Os同位素精确定年,得出其等时线年龄为259±18Ma(MSWD=0.028),187Os/188Os初始值为0.455±0.024,相当于γ(Os(t)为+263.硫化物矿石Re/Os比值为11.56～21.04.研究结果显示,白马寨铜镍硫化物矿床成矿时代与峨眉大火山岩省主喷发期基本同时,其物质来源属壳-幔混合来源,壳源Os的加入量约为30%左右.     

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。     

硫化物Rb-Sr同位素定年研究进展

针对金属矿床成矿年代确定混乱的问题,国内外许多矿床学家和同位素地球化学家对金属矿物常规同位素定年方法进行了有益的探索研究,尤其是对于矿石矿物以闪锌矿、方铅矿和黄铁矿为主的铅锌矿床,硫化物矿物Rb-Sr同位素定年方法显示出了其独特的优势。结合近几年开展的工作,总结国内外硫化物Rb-Sr同位素定年研究取得的成果、闪锌矿中Rb、Sr的赋存状态与定年机理以及定年适应性问题。采用闪锌矿Rb-Sr同位素组成数据拟合成等时线源自热液流体与闪锌矿之间Rb和Sr的不同分异作用,但并不是所有的闪锌矿均适合该定年技术。要成功获得年龄,需结合野外地质特征采集代表性的矿石样品,并在镜下鉴定基础上挑选合适的单矿物;在分析测试过程中,需尽可能去除次生包裹体和粘土矿物。     

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。     

新疆香山铜镍硫化物矿床Re-Os同位素测定

通过对香山铜镍硫化物矿石中的镍黄铁矿进行Re-Os同位素测年,获得等时线年龄数据为(298±7．1)Ma。该数据表明产于东天山黄山—镜儿泉一带的这些铜镍硫化物矿床形成于晚石炭世—早二叠世,与该区广泛发育的造山型金矿、矽卡岩型银铜矿床和火山岩型铁铜矿床为同一时期的产物。其等时线~187Os/~188Os初始比值为0．682±0．32,γ_OS平均为444,表明在成矿过程及岩浆侵位期间有地壳物质加入成矿系统中。     

含有普通锇的辉钼矿Re-Os同位素定年研究

通过大量数据统计,表明较高比例的辉钼矿中存在普通锇。普通锇可能以类质同像形式存在于辉钼矿样品中,理论上辉钼矿中可能含有较高含量普通锇。辉钼矿样品含有较高含量普通锇可能对Re-Os定年结果产生很大影响,从原理上并结合实例证实了普通锇含量对辉钼矿Re-Os年龄影响程度。对于一般辉钼矿样品来讲,如果187Os总量(放射成因187Os与非放射成因187Os之和)与普通锇比值小于20,需要考虑普通锇对Re-Os模式年龄的影响,并提出了对于含有普通锇辉钼矿模式年龄的计算方法。先做出187Os/188Os-187Re/188Os等时线,求得初始187Os/188Os值,再根据初始187Os/188Os值和单个样品的普Os含量求得非放射成因的普Os中187Os的量。最后根据Re含量以及放射成因187Os含量得到模式年龄。     

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。     

安徽铜山铜矿床硫化物Re-Os定年及其地质意义

安徽铜山矽卡岩型铜矿床是长江中下游成矿带的重要矿床之一,其2件辉钼矿样品和2件黄铁矿样品的Re-Os同位素年龄分别为150.70±1.14～151.22±1.11Ma和148.73±3.22～152.50±6.69Ma,4件样品的等时线年龄为150.98±0.78Ma( MSWD =0.68,误差2σ).这一结果表明,...     

黄铁矿Re-Os同位素定年在金属矿床研究中的应用

黄铁矿是地壳分布最为广泛的金属矿物,其Re-Os同位素体系在金属矿床成矿年代和示踪成矿物质来源研究中具有重要地质意义。文章简述了Re-Os同位素体系成矿定年和示踪成矿物质来源的基本原理,综述了近些年黄铁矿Re-Os同位素体系在金属矿床研究应用中取得的成果;认为该方法具有测试样品易选择、测试方法多样性等特征,但该方法目前尚存在黄铁矿样品选择的多样性、测试标样不成熟和分析结果误差较大等不足之处,有待进一步研究。     

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...     

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.     

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。     

云南白马寨Cu-Ni硫化物矿铂族元素地球化学和Re-Os定年

云南白马寨是我国最重要的岩浆型铜镍硫化物矿之一,以其较高的Cu-Ni品位和复杂的地质成因而著称.宋立军(2003,2005)、管涛(2003,2004)、张学书(2005)等人分别对该矿进行过地质地球化学研究,但其成因一直争议较大.汤中立(1995)、宋立军(2003)认为该矿岩浆熔离分异-脉冲贯入型-后期热液改造型矿床;Wang等(2006a,2006b)报道了该矿床的锆石U-Pb SHRIMP年龄为258±3.6 Ma,并认为该矿为富硫化物橄榄石晶粥侵位,由不混熔的、密度大的硫化物聚集在中心冷却形成块状硫化物矿石,围绕块状矿石的剩余岩浆冷却分别形成橄榄岩,辉石岩和辉长岩.     

甘肃武山温泉辉钼矿Re-Os同位素定年及其成矿意义

温泉钼矿是与印支期花岗岩有关的斑岩型钼矿床.5件辉钼矿的Re-Os同位素定年结果显示,辉钼矿Os模式年龄在212.7±2.6～215.1±2.6 Ma,其加权平均值为214.1±1.1Ma,由ISOPLOT程序获得的等时线年龄为214.4±7.1 Ma.该年龄与温泉岩体的K-Ar年龄223～226 Ma和SHRIMP U-Pb锆石年龄223±7 Ma在误差范围内类似,但偏晚,反映Mo矿化主要发生在岩浆侵入-成岩的晚期阶段.西秦岭富Mo的背景的基底岩石重熔和岩浆的分异演化对Mo的矿化具有重要意义.温泉型钼矿的发现对西秦岭印支期花岗岩成矿潜力评价具有重要的启示和指导作用.     

黄铁矿 Re-Os 同位素定年化学前处理若干条件初探

对黄铁矿 Re-Os 同位素定年化学前处理过程中的溶样温度、溶样酸介质及溶样时间进行了条件实验.温度实验结果表明,溶样温度对 Re 的测定结果影响不大,而对 Os 的测定结果影响较明显.溶样温度在120~220℃之间时,无论是 HNO3还是逆王水溶样, Re 含量在误差范围内都是一致的,但在120℃、150℃时, Os 的含量偏离真实值,可能是样品和稀释剂中的 Os 同位素并未完全达到平衡,在180℃、200℃和220℃时, Os 的含量基本一致且接近真实值.溶样酸介质实验表明, HNO3和逆王水溶样对 Re 的测定影响不大,而对 Os 的测定影响较明显.无论是用 HNO3还是逆王水溶样,在不同温度下所得到的 Re 含量是一致的,而在120℃、150℃时,逆王水溶样较 HNO3溶样所得到的 Os 含量更加接近真实值,180℃、200℃和220℃时,两种酸介质溶样得到的 Os 含量基本一致且接近真实值.用逆王水在200℃时溶样,时间为5 h、8 h、12 h、18 h所得到的 Re、187Os 含量基本一致,说明较高温度下在较短的时间内便能达到较好的溶样效果.Fe3+浓度对Re 的阴离子交换效率实验表明, Re 的回收率随着 Fe3+浓度的不断升高而逐渐下降.当黄铁矿取样量为3 g时,上柱体积控制在40 mL 左右可获得较高的 Re 回收率