輝鉬礦錸-鋨(Re-Os)同位素定年及其地質(zhì)意義

鄭雷雷 壽玲芳 盧剛 張印

摘要：通過對輝鉬礦錸-鋨（Re-Os）同位素年齡分析測定，可以直接測定金屬礦床成礦年齡，推算礦床的成礦強度，分析成礦物質(zhì)的來源，反應(yīng)不同的成礦本經(jīng)和成礦機制；本文通過對兩個實例的綜合分析解釋，為研究區(qū)域成礦作用提供了重要的依據(jù)。

關(guān)鍵詞: 輝鉬礦錸-鋨同位素年齡成礦強度

Abstract: through to the fai molybdenum phenium-osmium tetroxide (Re-Os) isotope age determination, can direct determination of metal metallogenic age, calculated the deposit metallogenic strength, analysis the source of ore-forming materials, the response of the different ore-forming by and metallogenic mechanism; Based on the comprehensive analysis of the two examples explain, as the study area mineralization provides an important basis.

Keywords: fai molybdenum phenium-osmium tetroxide isotope age metallogenic strength

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A文章編號：

1、引言

187Re通過β—衰變產(chǎn)生187Os，衰變常數(shù)為1.666×10-11a-1，這就構(gòu)成了Re-Os同位素體系。該同位素體系作為重要的同位素地質(zhì)年代測定工具，被廣泛應(yīng)用于硫化物礦床年代學(xué)以及基性-超基性巖的成因和年代學(xué)研究中。

Re-Os同位素定年法是基于187Re的β—衰變產(chǎn)生187Os來計算地質(zhì)年齡的。根據(jù)放射性衰變規(guī)律，礦物形成后的t時間內(nèi)，187Os增長方程為：

187Os =187Re(eλt-1)

式中，λ為187Re的衰變常數(shù)，其值1. 666×10-11a-1（不確定度1.02%）

2、錸-鋨（Re-Os）同位素的地質(zhì)意義

2.1 地質(zhì)年齡測定

Re是一種中度不相容的親銅、親鐵元素，主要富集于地幔中，且Re的地球化學(xué)行為與Mo相似，在輝鉬礦（MoS2）中能達到最大的富集程度，隨著分析測試技術(shù)的不斷提高，輝鉬礦的Re-Os同位素定年已經(jīng)越來越多地被應(yīng)用于地質(zhì)年代學(xué)領(lǐng)域，這主要是由于：（1）輝鉬礦相對于Os而言尤其富集Re，因而具有非常高的Re/Os含量比；（2）輝鉬礦基本不含有“普通”O(jiān)s，即所有存在于輝鉬礦中的187Os全部是由187Re通過β—衰變產(chǎn)生的，因此輝鉬礦是理想的Re- Os定年對象。

礦床年齡測定中，直接測定金屬礦床年齡的錸-鋨法較間接測定圍巖時代來推斷礦化年齡的其它定年方法更能反映真實年齡，以更好的分析其成礦背景和成礦機制。

2.2 Re含量示蹤作用

Re-Os同位素體系不僅可以精確確定硫化物礦床形成的時間，而且還可以示蹤成礦物質(zhì)來源以及指示成礦過程中不同來源物質(zhì)混入的程度。一般可以通過金屬硫化物礦床輝鉬礦的Re含量示蹤其來源。

根據(jù)近年來我國積累了大量與中酸性侵入巖漿作用有關(guān)的銅鉬礦床輝鉬礦Re-Os同位素地質(zhì)測試數(shù)據(jù)，對其進行綜合分析得出如下物源示蹤結(jié)論：

（1）成礦物質(zhì)來源于地?；蛞缘蒯Ｎ镔|(zhì)為主的礦床，其每克輝鉬礦Re含量多在10~1000微克；

（2）成礦物質(zhì)具有殼?；旌显吹牡V床，其每克輝鉬礦中的Re含量多在十幾微克至幾十微克;

（3）成礦物質(zhì)完全來自殼源(上地殼)的礦床，其輝鉬礦Re含量明顯偏低（1 ~n微克或更低）。

3、錸-鋨（Re-Os）同位素應(yīng)用實例

3.1 地質(zhì)年齡測定

福建省永定山口鉬礦位于武夷山北東-北北東構(gòu)造帶南段與南嶺東西向構(gòu)造帶東段的復(fù)合部位，是目前已發(fā)現(xiàn)賦存于早侏羅世火山巖及火山碎屑沉積巖中僅有的一個中型鉬礦床。為了掌握該礦區(qū)的精確成礦年齡數(shù)據(jù)，通過在礦區(qū)鉆孔中揭露的不同礦化位置分別采集5個輝鉬礦樣品，進行Re-Os等時線年齡測定。每個樣品中187Re和187Os的含量以及根據(jù)公式計算所得的模式年齡見表1。

表1永定山口鉬礦區(qū)輝鉬礦的同位素測定

根據(jù)187Re和187Os的含量繪制等時線年齡見圖1。

圖1輝鉬礦的Re-Os同位素等時線年齡圖

Re-Os同位素定年的結(jié)果表明，輝鉬礦的模式年齡變化于(166. 5±2.4) Ma~(169. 4±2. 3) Ma。在等時線圖上分布近于一條直線，其等時線年齡為 (165. 3±3. 5) Ma。等時線年齡與模式年齡很接近，說明測試結(jié)果是可信的。

山口礦區(qū)礦體圍巖為早侏羅世藩坑組，根據(jù)斜長流紋巖全巖Rb-Sr等時線年齡為179 Ma。山口礦區(qū)西側(cè)侵入有永定復(fù)式巖體，從中侏羅世開始侵入至晚侏羅世侵入結(jié)束，侵入時代最早的玄湖單元Rb-Sr等時線年齡為(172. 3±5. 6) Ma，最晚的也是與山口礦區(qū)最近的侵入巖為礦區(qū)北西側(cè)晚侏羅世含黑云母花崗巖，時代約為150 Ma。以上的賦礦圍巖年齡數(shù)據(jù)表明，早侏羅世的巖漿活動與鉬礦的形成有重要關(guān)系。

3.2 確定成礦強度

玉龍銅鉬礦床是金沙江—紅河斑巖銅礦帶北部的一個超大型銅鉬礦，為了精確的成礦時代及其成礦演化歷史，對采自礦區(qū)鉆孔的5件輝鉬礦樣品進行錸-鋨同位素定年，得到的等時線年齡為(41. 6±1. 4) Ma。

5件樣品的模式年齡表明，玉龍超大型銅鉬礦床成礦作用的時間跨度約為1. 5Ma，而大型斑巖銅礦的成礦系統(tǒng)一般較為復(fù)雜，其巖漿-熱液活動可能維系5~10 Ma。研究表明，玉龍存在多次的巖漿侵入，含礦斑巖淺成侵位活動延續(xù)長達10~18Ma，此間出現(xiàn)3個侵位高峰，對應(yīng)年齡分別為(52±2. 8) Ma、(40±2. 3) Ma和(33±3. 3) Ma。此次輝鉬礦的精確定年表明，雖然存在多次巖漿侵入活動，但成礦時間集中在41 Ma左右，根據(jù)5件輝鉬礦的模式年齡?？梢酝茢嘤颀埑笮豌~鉬礦床的成礦作用時限為1. 5Ma。

這說明玉龍地區(qū)構(gòu)造-巖漿活動所經(jīng)歷的時間較長，但成礦作用可能是在一個較短的時間內(nèi)快速完成的。1981年西藏地質(zhì)局批準確認玉龍的銅金屬儲量662萬噸，其成礦強度相當于4. 40Mt/Ma，遠遠高于始新世內(nèi)生銅礦的平均成礦強度(1. 10Mt/Ma)。

3.3 成礦物質(zhì)的來源

吉林大黑山鉬礦位于吉黑成礦省，礦床屬斑巖型鉬礦，規(guī)模較大。通過對礦床不同類型的輝鉬礦進行了Re-Os同位素測年，10件樣品的模式年齡變化范圍為(168. 1~169. 1) Ma（表2）， 10件樣品擬合所得的Re-Os等時線年齡為(168.2±3.2)Ma，表明礦床的成礦時代為侏羅紀中期，屬燕山早期。

表2 大黑山鉬礦輝鉬礦Re-Os同位素測定結(jié)果表

從表2測年結(jié)果可以看出，大黑山輝鉬礦單礦物中Re的含量為24. 153~43. 567μg/g，平均含量33. 720μg/g，說明其成礦物質(zhì)來源可能具有殼?；旌显吹奶攸c。

在同位素方面，測得的大黑山鉬礦δ34S為+1. 0‰ ~+2. 5‰，平均+1. 33‰，變化范圍很窄，與隕石硫接近，說明在成巖過程沒有引起硫同位素分餾，仍保持高溫均一化特征，從而認為其硫源為深部的巖漿分離體。

大黑山鉬礦位于我國東部太平洋成礦帶，礦床的形成很可能與中生代太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)，板塊俯沖不僅改造了本區(qū)的構(gòu)造格局，形成了一系列北東向的斷裂，同時可能引發(fā)深部巖漿的上涌。礦床的Re含量及S同位素特征表明，成礦物質(zhì)可能主要來源于幔源或下地殼，同時在深部巖漿的上侵可能造成了老基底重融，從而導(dǎo)致部分地殼物質(zhì)的加入。

4、結(jié)論

通過對輝鉬礦錸-鋨（Re-Os）同位素年齡分析測定，可以直接測定金屬礦床成礦年齡，推算礦床的成礦強度，分析成礦物質(zhì)的來源，反應(yīng)不同的成礦本經(jīng)和成礦機制；為研究區(qū)域成礦作用提供了重要的依據(jù)，為找礦工作提出新的方向和新的思路。

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