吉林省塔东大型铁矿地球化学特征及黄铁矿Re- Os同位素定年

塔东铁矿是吉黑成矿省内最大的火山喷流沉积-变质改造型铁矿。首次对矿床地质特征、岩石地球化学特征、黄铁矿微区分析、黄铁矿Re-Os同位素进行了系统研究。矿床产于塔东群含矿岩系中,矿体为层状、似层状或透镜状,产状与围岩一致。矿石构造以条带状构造为主,其次为层纹状、致密块状、皱纹状等构造。地球化学分析塔东铁矿岩石形成于海底化学沉积—海底基性火山喷发—海底火山碎屑交替沉积环境,大地构造环境为陆- 陆碰撞带岛弧构造环境。塔东铁矿电子探针分析磁铁矿全铁含量88.49% ~ 93.72% , 平均92.35%, SiO2 含量0 ~ 1.058%,平均0.075%; TiO2 含量0 ~0.13% ,平均0.03%; Al2O3含量0~ 0.30%,平均0.06%; MgO含量 0~ 0.26% , 平均0.06%; MnO含量 0~ 0.08% ,平均0.03%,成因类型以岩浆岩型、火山岩型及沉积变质型为主。黄铁矿主量元素Fe含量43.534%~48.246%,平均46.779%。S含量48.728%~54.402%,平均51.837%。S/Fe 1.782~2.072,平均1.931,具较弱的硫亏损特点,反映火山热液和变质热液特点。5件黄铁矿Re-Os同位素测定w（Re）为1 172~29 810(×10-12),w（Os）为20~184(×10-12), 187Os/188 Os为3.82~52.11,187Re/188Os为601~7 739。Re-Os模式年龄值为370Ma~448Ma,等时线年龄为401±41Ma,MSWD=10.2,Initial187Os/188Os为0.3±3.4。Re-Os同位素数据显示塔东铁矿成矿时期为加里东晚期,成矿物质来源为地壳,并厘定含矿岩系的主体时代为早古生代,而非新元古代。     

东天山天宇铜镍硫化物矿床磁黄铁矿Re-Os同位素物质来源示踪

天宇岩浆铜镍硫化物矿床的矿体由浸染状矿体和块状矿体组成。采用同位素稀释Triton-plus测定了浸染状矿石和块状矿石的磁黄铁矿Re-Os同位素比值。结果表明:浸染状矿石w(Re)为11.82×10~(-9)~45.28×10~(-9),w(Os)为0.944×10~(-9)~8.528×10~(-9),187Os/188Os初始比值为0.885~2.332,γOs为607~1763;块状矿石w(Re)为49.38×10~(-9)~315.10×10~(-9),w(Os)为0.191×10~(-9)~42.420×10~(-9),187Os/188Os初始比值为0.654~3.322,γOs为423~2555。Re、Os含量、同位素组成和特征值表明,该矿床物质为壳-幔混合来源,块状矿石可能比浸染状矿石经历了更强的地壳物质混染。浸染状矿体发育透闪石化、蛇纹石化、绿泥石化蚀变,表明存在岩浆期后热液活动,但块状矿体热液蚀变不明显,块状矿石的Re-Os同位素特征可能是与地壳岩石直接作用的结果。地壳混染作用发生在深部岩浆房,同时也发生在岩浆侵位及再次迁移过程中,这些过程造成块状矿体与浸染状矿体不同的同位素特征。     

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。     

汉诺坝玄武岩Re-Os同位素地球化学——Re的挥发性丢失和壳-幔相互作用的证据

本文报道了采自汉诺坝玄武岩区周坝和白龙硐剖面以及白布洛张20井等地29个玄武岩样品的Re、Os含量和~(187)Os/~(188)Os比值。Os含量为11×10~(-12)～314×10~(-12),Re含量为40×10~(-12)～238×10~(-12),Re和Os含量有正相关趋势。碱性玄武岩(AK)的Re、Os含量高于拉斑玄武岩(TH)和过渡玄武岩(TR),玄武岩Os含量变化与分离结晶作用有关,玄武岩的低Re含量与地面喷发的火山岩浆脱气过程中Re的挥发性丢失作用有关。玄武岩的~(187)Os/~(188)Os比值为0.14735～0.61136,AK的~(187)Os/~(188)Os比值比TH和TR低且变化小。玄武岩的~(187)Os/~(188)Os比值与Os含量有负相关性。随着Os含量降低到小于75×10~(-12),~(187)Os/~(188)Os比值迅速升高,反映了地壳混染在TH和TR成因中的贡献。在以往的研究中没有观察到类似的地壳混染作用,说明了Re-Os同位素体系在示踪壳源物质上的优势。一些Os含量较高的TH的~(187)Os/~(188)Os比值表明其地幔源区既非亏损的又非经交代富集的SCLM,可能是混入了地壳俯冲物质的"Marble cake"型地幔。总之,汉诺坝玄武岩的Re-Os同位素地球化学研究支持了以往研究的主要成果,两类玄武岩地球化学差异性和异源成因论;分离结晶和部分熔融过程在玄武岩成因中的重要作用;碱性玄武岩的成因与地幔柱的关系等。同时揭示了一些新的现象:汉诺坝玄武岩形成中存在少量的地壳混染作用;地面喷发的火山熔岩在脱气过程中Re的挥发性丢失;拉斑玄武岩的源区更有可能为"Marble cake"型地幔。     

吉林省敦化市塔东铁矿床成因研究

塔东铁矿床与典型的沉积变质矿床相比,其具有特殊性。赋矿地层及矿体中黄铁矿分布广泛且含量高;不同矿体矿石品位表现出明显的差异。黄铁矿的电子探针分析反映有弱的S亏损,说明有热液成因的特点;S亏损程度低代表与岩浆作用有关的热液作用。黄铁矿Re-Os同位素年代反映塔东铁矿热液成矿作用发生于401 Ma±41 Ma,其与矿区西部黑云母斜长花岗岩年龄(407 Ma±28 Ma)极为相近;且塔东铁矿石品位w(mFe)值也因距离西部黑云斜长花岗岩的远近程度不同而表现出"东低西高、浅低深高"的特点。作者据此并结合前人研究成果将塔东铁矿床的成因总结为"海底火山喷发—区域变质—岩浆热液叠加富集成矿"。     

石墨Re-Os同位素分析及其在成矿年代学中的初步运用

本文探索性地对江西省铅山县长寿源铅锌共生的晶质石墨进行了Re-Os同位素分析。研究结果显示石墨的Re-Os同位素年龄为424±25Ma(n=7,MSWD=7.8),与该区二云二长花岗岩中锆石的年龄(433±9Ma)在误差范围内相一致,说明石墨的成因与区域上岩浆的侵入存在密切联系。Re的含量介于47×10-9～330×10-9之间,普通Os和187Os的含量分别为0.32×10-9～2.15×10-9和0.27×10-9～1.75×10-9,相对于Re、Os在地壳中的丰度显著富集,Os同位素初始比值187Os/188Os=1.69±0.29,表明石墨来源于富有机质沉积地层。通过测定石墨样品中的有机碳和固定碳,对Re、Os在石墨中的赋存状态进行了研究,表明Re、Os可能是以某种形式赋存在石墨的固定碳中,与其中有机质无关。从原理上解释了石墨的Re-Os同位素年龄反映的是使沉积地层中的炭质变质为石墨,并发生富集迁移的岩浆热变质事件的时期。研究表明石墨的Re-Os同位素分析技术不仅能够为变质作用时间的精确测定提供新的方法,而且对矿床成因的研究也具有重要意义。     

云南丽江苦橄岩Re-Os同位素地球化学初步研究

报导了云南丽江地区大具和仕满剖面12个苦橄岩和6个玄武岩的Re，Os含量和Os同位素组成。苦橄岩和玄武岩具有明显不同的Re-Os体系的特征。苦橄岩具有高的Os元素丰度［(1.5~3)×10-9］和低的Re元素丰度（<0.05×10-9）；共生的玄武岩具有低的Os元素丰度（<0.5×10-9）和相对高的Re元素丰度（<0.8×10-9）；苦橄岩具有低放射成因的 187Os/188Os 比值（0.123 3~0.126 6），而玄武岩具有高放射成因的187Os/188Os比值（0.133 8~0.157 7）。苦橄岩的Re-Os同位素特征与越南西北部二叠—三叠纪科马提岩具有低放射成因Os同位素特征相似，而玄武岩的Re-Os同位素特征与峨眉山大火成岩省（LIP）其他地区玄武岩的高放射成因的Os同位素特征相似。苦橄岩的Re-Os同位素特征表明，形成峨眉山LIP的地幔柱可能来自对流上地幔而不是深部的核-幔界面。换言之，峨眉山LIP的形成受控于岩石圈地幔过程而不是地幔柱过程。     

班公湖MOR型蛇绿岩Re-Os同位素特征对班公湖-怒江特提斯洋裂解时间的制约

西藏北部班公湖MOR型蛇绿岩主要由角砾状的地幔橄榄岩和玄武岩组成,其中地幔橄榄岩主要是低Cr#尖晶石相含单斜辉石(Cpx)方辉橄榄岩和少量不含Cpx的方辉橄榄岩,玄武岩具有MORB地球化学特点。岩石地球化学特征和二元混合模拟计算表明,含Cpx方辉橄榄岩是由较为亏损的方辉橄榄岩与玄武质熔体发生反应再富集形成的,玄武质熔体和方辉橄榄岩的混合比例为1∶9至1∶4。9个含Cpx方辉橄榄岩样品(含5个重复测试样)的Re和Os含量分别为0.19×10-9~1.49×10-9和2.91×10-9~5.40×10-9,187Re/188Os变化范围为0.169±0.009(2σ)~1.833±0.183(2σ),187Os/188Os变化范围相对较小,介于0.121 13±0.000 44~0.128 53±0.000 36(2σ)之间。含Cpx方辉橄榄岩的Re-Os参考等时线年龄为254±28 Ma。由于不同比例熔体的加入造成橄榄岩具有不同的Re/Os比值,因而不同含Cpx方辉橄榄岩样品具有不同187Os/188Os比值。样品的Re含量与烧失量中的H2O没有相关性,说明蛇纹石化对样品Re-Os体系的影响可以忽略,Re-Os同位素体系在低温地质作用下能够保持相对封闭。参考等时线年龄可能代表亏损方辉橄榄岩与玄武质熔体发生反应的时间,即含Cpx方辉橄榄岩的形成年龄,它表明在该时期特提斯洋经历了一次构造热事件。这一构造岩浆热事件的时间与早期定义的班公湖-怒江特提斯洋的裂解时间晚二叠世至早三叠世较为一致,推测本文MOR型蛇绿岩地幔橄榄岩的Re-Os同位素年龄可能代表班公湖-怒江特提斯洋开始裂解的时间。     

安徽峙门口铜—铁—金—硫矿床地球化学特征

峙门口铜—铁—金—硫矿床发育上部层状矿体和下部脉状矿体。上部层状矿石重晶石的δ~(34)S值为+14.10‰～+18.90‰。上部层状矿石黄铁矿和方铅矿的δ~(34)S值为+3.50‰～+5.84‰,下部脉状矿石黄铁矿的δ~(34)S值为+4.80‰～+6.80‰。下部脉状矿石中脉石英的δ~(18)O值为+14.3‰～+1 8.5‰,δ~(30)Si值为-0.3%0～-0.2‰。下部脉状矿石黄铁矿Re/Os比值为78.342～175.540,上(顶)部层状矿石中黄铁矿Re/Os比值为62.298～169.545。从下部脉状矿石到上部层状矿石,δ~(34)S值、Re/Os比值和流体包裹体温度249 ℃→97 ℃逐渐降低,~(206)Pb/~(204)Pb、~(207)Pb/~(204)Pb、~(208)Pb/~(204)Pb平均值和Os_总、Re、~(187)Re等含量逐渐增高。矿石黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄303±33 Ma。地质地球化学特征反映峙门口铜—铁—金—硫矿床为海底热水喷流沉积成因。     

浙江长兴“金钉子”灰岩Re Os富集机制研究

通过对浙江长兴煤山D剖面二叠—三叠"金钉子"灰岩样品Re-Os同位素、主微量元素和有机碳测定,对不同层位灰岩的沉积环境进行了判别。通过分析灰岩主微量元素、有机碳与Re、Os含量的相关性,探索性地研究了灰岩中Re、Os富集机制。研究发现,灰岩中Re、Os的富集主要受氧化还原作用影响,Re只有在还原环境下,才会被灰岩中的有机物富集,此时灰岩中Re含量较高,适用于Re-Os同位素定年,而Re在氧化环境下很难被灰岩中有机质富集。Os在还原环境下同样被有机质富集,但氧化环境下,部分Os也可以被灰岩地层中含铁、铜等自生矿物吸附富集,含铁、铜等自生矿物Os同位素比值可以代表沉积时海水Os同位素特征。Re、Os在灰岩中的富集机制研究对于将Re-Os同位素应用于灰岩地层精确定年及古环境示踪具有重要意义。Re、Os在不同氧化还原条件下的富集差异导致了还原环境沉积的灰岩中187 Re/188 Os要大于氧化环境灰岩中187 Re/188 Os,灰岩中187 Re/188 Os变化对研究古海洋沉积氧化还原环境可能具有一定指示意义。     

贵州铜仁新元古界大塘坡组黄铁矿Re-Os同位素组成及意义

从贵州铜仁西溪堡矿区新元古界大塘坡组第一段“含锰岩系”中选取8件黄铁矿样品,对其进行了Re-Os同位素分析。结果表明其等时限年龄为(459±16)Ma,明显晚于间冰期大塘坡组的沉积时代（670～635 Ma）,表明该地区受加里东晚期的构造热事件影响。此次所分析的所有样品均具有高Re、低Os含量、高Re/Os比值及高187Os/188Os同位素比值,且187Os/188Os初始值为1.02±0.41,明显大于地幔特征值（0.12～0.13）,指示成矿物质来源于壳源。     

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。     

石灰岩铼-锇同位素分析方法研究及应用初探

针对石灰岩样品Re-Os同位素分析,在选样和溶样方法上进行了改进,在Carius管封闭前加入HCl与石灰岩反应释放出大量CO2,然后加入氧化剂和稀释剂封闭Carius管溶解样品,大大增加了样品取样量。利用改进的方法对采自青海玉树地区二叠世九十道班组底部的灰黑色微细晶灰岩的Re-Os同位素体系进行了分析测定,得到了精确的沉积年龄(283.1±7.1)Ma(MSWD=0.61,Model1,n=7)。187Os/188Os同位素初始值为0.56±0.12,与二叠纪时海水的187Os/188Os值相一致,反映了石灰岩沉积时海水的187Os/188Os比值。所得石灰岩年龄与其中的生物化石年龄相吻合,并且与区域上岩浆岩锆石年龄相互印证,表明Re-Os同位素体系在该石灰岩中的封闭性较好。通过石灰岩中有机碳含量以及其中Re、Os含量关系研究,得出了Re、Os在灰岩中主要赋存于有机质中的结论。从原理上解释了Re-Os同位素体系在灰岩中的应用具有十分广泛的前景。     

宁芜盆地凹山铁矿床黄铁矿Re-Os同位素定年及其地质意义

宁芜盆地是长江中下游成矿带的7个矿集区之一,以中生代火山岩和玢岩铁矿的广泛发育为特征。凹山铁矿床位于盆地中部,是宁芜盆地玢岩型铁矿床的重要代表之一。本文首次利用成矿元素Fe的金属矿物对宁芜盆地凹山铁矿床的黄铁矿进行了Re-Os同位素测年,获得凹山铁矿床的黄铁矿Re-Os同位素等时线年龄为127.7±2.6Ma(n=5,MSWD=0.66),直接代表凹山铁矿床的成矿年龄。~(187)Os/~(188)Os初始比值为1.73±0.56,γ_(Os(t))值为527.18～535.93,介于地幔与地壳之间,结合已有研究成果,认为凹山铁矿床的成矿物质主要来源于富集地幔,少量来自地壳。     

广西铜坑锡多金属矿黄铁矿的Re-Os同位素组成及成矿物质来源示踪

利用Re-Os同位素技术,对大厂铜坑锡多金属矿床中的黄铁矿进行了Re、Os同位素组成的测定,获得黄铁矿等时线年龄为（122±44）Ma。黄铁矿的N（187Os）/N（188Os）初始比值为0.56±0.12;γOs值为197.46～394.16,平均值为293.49,介于地幔与地壳之间,结合矿物中普通Os的w（Os）u对w（Re）/w（Os）比值,提出了其成矿物质来源可能为壳幔混合来源的新认识。     

德兴斑岩铜矿田黄铁矿Re-Os同位素定年及其地质意义

德兴斑岩铜矿田是中国东部最大的斑岩铜矿系统,一直以来,德兴铜矿的成矿过程和成因机制都是矿床学家关注的热点问题。前人在德兴铜矿的围岩蚀变、矿化期次、流体特征、成岩年代等方面取得了较为一致的认识,但其成矿时代仍争议较大。文章首次对矿田内与黄铜矿密切共生的黄铁矿进行了Re-Os同位素定年,10件样品中的4件w(Re)极低,模式年龄变化范围大,且误差较大,故不对其进行讨论;其余6件的w(Re)为10.58×10~(-9)～102.59×10~(-9),普通w(Os)较低(0.0054×10~(-9)～0.0113×10~(-9)),w(~(187)Os)较高(0.019×10~(-9)～0.177×10~(-9)),Re/Os比值较高(4406～73 422),为低含量高放射性Os成因硫化物。研究获得黄铁矿Re-Os同位素加权平均模式年龄为(165.3±2.3)Ma(MSWD=1.04)。因此,德兴铜矿的铜成矿年龄为中侏罗世,综合前人资料,德兴铜矿最可能形成于古太平洋板块俯冲的远程效应影响下的陆内伸展的地质背景,为陆内环境斑岩铜矿。     

中国南方存在印支期的油气藏——Re-Os同位素体系的制约

利用Re-Os同位素方法开展富含有机质的沥青、原油等的研究,是确定油气成藏时间和破坏时间有效的但极富挑战性的新途径,在国内尚无研究实例报道。以我国南方最大的古油藏之一的麻江古油藏中的沥青为主要对象,采用Re-Os同位素方法试图限定油气的成藏时间和破坏时间。研究表明,麻江古油藏的固体沥青Re、Os同位素质量分数分别在41.5×10-6～642×10-6和0.21×10-6～12.15×10-6之间,N(187Re)/N(188Os)比值较高,且变化范围较大,在270.90～4074.99之间,Os同位素组成指示中等放射成因,其N(187Os)/N(188Os)比值在0.3400～3.6557之间变化。所有沥青样品的模式年龄在28～144Ma之间变化,集中在85Ma左右。通过沥青Re-Os同位素研究,结合详细地质资料,认为麻江古油藏的成藏时间为印支期—早燕山期(144Ma之前),而油藏破坏时间为燕山晚期即85Ma左右。     

西藏当雄地区拉屋矿床磁黄铁矿Re-Os同位素测年 和成矿物质来源示踪

拉屋矿床位于西藏自治区当雄县境内,大地构造位置处于冈底斯成矿区申扎-旁多铜、银、铅、锌、金成矿带,为大型矽卡岩型铜铅多金属矿床。在系统研究拉屋矿床地质地球化学特征的基础上,以矿石的磁黄铁矿为对象,测定Re-Os同位素年龄,获得等时线年龄数据为(309±31)Ma,187Os/188Os的初始值为0.51±0.12,γOs值为306.90~880.29,Re/Os为20.46~80.46。上述结果,结合矿区野外地质特征和稳定同位素特征,证明拉屋矿床主要形成于晚石炭世来故期,其成矿物质来源于地幔,并在喷流过程中与地壳海底卤水汇合,遭受了壳源物质的混染,形成喷流成因矽卡岩型矿床。     

Re-Os同位素稀释N-TIMS测定计算方法

为了更好地实现Re-Os同位素实验室之间数据比对,本实验室在了解国内外部分实验室的数据处理方法的基础上,提出了本实验室的N-TIMS Re、Os同位素计算方法。本文所涉及到的Re、Os同位素计算方法包括氧同位素干扰校正、Re同位素比值和含量计算、Os同位素测定质量分馏校正方法、三峰法和全峰法Os同位素比值和含量计算、测定结果的不确定度、Isoplot作图基本参数介绍和相关系数Rho的计算。对于辉钼矿和普通Os信号弱(~(187)Os/~(188)Os2000)的样品适合采用三峰法计算Os同位素比值,普通Os信号强(~(187)Os/~(188)Os2000)的样品应该采用全峰法计算同位素比值。在全峰法计算中,按照指数分馏规律以迭代计算方式校正Os同位素比值的质量分馏,采用5iso方法进行样品中Os和稀释剂中Os的摩尔比(N_(5iso)/S)_(Os)的计算。     

青海格尔木驼路沟喷流沉积型钴(金)矿床的黄铁矿Re-Os定年

青海驼路沟矿床是新近发现的中国西北首例独立大型喷流沉积型钴(金)矿床,赋矿岩石为富钠的热水沉积岩——石英钠长石岩。利用Re-Os同位素体系(ICP-MS方法)对不同类型矿石中的7件黄铁矿样品进行了定年,结果表明尽管它们的Re(0.122×10-9~8.988×10-9)和Os(0.00313×10-9~0.05366×10-9)的含量很低,但在两种相关图解上分别得到432±23Ma和442±17Ma较好等时线年龄。该Re-Os定年结果不仅进一步厘定区域纳赤台群地层的主体时代为早古生代,而且为确定东昆仑造山带晚奥陶世板块裂解及成矿作用提供了新的重要证据,对深入认识区域成矿规律和探讨地质构造演化具重要意义。