金川銅鎳硫化物礦床的年齡和成因研究.pdf

1、Re、Pt和Os為親銅元素，廣泛分布于Cu-Ni硫化物礦石中，因此可以用Re-Os和Pt-Os同位素衰變體系對(duì)硫化物礦石直接定年。近年來(lái)，由于分析技術(shù)的發(fā)展和完善，這兩種定年技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文在楊剛(2005)和前人工作基礎(chǔ)上用Re-Os和Pt-Os同位素體系對(duì)金川銅鎳硫化物礦床進(jìn)行了定年和成因研究。 在已經(jīng)建立的比較完善的Re-Os化學(xué)分析方法基礎(chǔ)上，本文改進(jìn)了低含量Re的化學(xué)分析流程。流程空白能有效地控制在10pg范

2、圍之內(nèi)，對(duì)地質(zhì)樣品中ppb量級(jí)的Re進(jìn)行分析，重份分析結(jié)果重復(fù)性較好。 用Re標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定出國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心的Xseries7電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)檢測(cè)器的死時(shí)間為43ns。由于Re和Ir的對(duì)數(shù)分餾系數(shù)線性相關(guān)，可以用Ir對(duì)Re進(jìn)行在線分餾校正。利用配制的Re同位素比值標(biāo)準(zhǔn)溶液檢驗(yàn)該方法，大多數(shù)校正值對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)偏差在士0.1％以下。 ICP-MS測(cè)量時(shí)，Os的分餾系數(shù)與中位質(zhì)量數(shù)成正比，探索了用迭代

3、對(duì)Os同位素比值進(jìn)行分餾校正的方法。用已知Os同位素比值的標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)該方法進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明，經(jīng)校正后，大多數(shù)校正值與推薦值的相對(duì)偏差在士0.3％以下。 中國(guó)甘肅金川銅鎳硫化物礦床位于我國(guó)華北地臺(tái)阿拉善地塊西南龍首山隆起的基性-超基性巖體中，是我國(guó)最大、繼加拿大薩德貝里和俄羅斯諾里爾斯克之后的世界第三大硫化鎳礦床，Ni和Cu品位超過(guò)1.2％wt和0.7％wt的礦石儲(chǔ)量超過(guò)500百萬(wàn)噸。金川礦床也是我國(guó)已探明的最大鉑礦床。目前，已

4、經(jīng)做了大量的年代學(xué)研究。但不同方法給出很不一致的年齡，而且同樣的Re-Os定年方法也得到了不同的年齡。因此，對(duì)金川礦床的成礦時(shí)代有必要做進(jìn)一步的研究，尤其有必要闡明不同礦石Re-Os表面年齡的意義。 本論分析了金川銅鎳硫化物礦床的一組浸染狀礦石和一組塊狀礦石的Re、Os含量和Os同位素組成。浸染狀礦石和塊狀礦石分別給出Re-Os表面等時(shí)線年齡為1126±96Ma和840±79Ma，表面初始187Os/188Os比值為0.119±

5、0.018和0.242±0.028。塊狀礦石的表面年齡與前人報(bào)導(dǎo)的同類(lèi)礦石年齡在誤差范圍內(nèi)一致，證明了其分析的可靠性。此結(jié)果也與前人報(bào)導(dǎo)的鋯石和斜鋯石的U-Pb年齡在誤差范圍內(nèi)一致，說(shuō)明了金川的新元古代成礦時(shí)代。而我們的和前人的工作表明，海綿隕鐵狀礦石和浸染狀礦石給出的Re-Os表面年齡有相當(dāng)大的變化范圍，且都比塊狀礦石的年齡老。本文提出兩種模式解釋這種現(xiàn)象：在約8億年前金川礦床形成時(shí)地殼混染導(dǎo)致浸染狀礦石和海綿隕鐵狀礦石的Os同位素組

6、成不均一，從而給出偏老的表面年齡；相反，Os同位素在塊狀礦石中因快速擴(kuò)散而均一化，因此給出成巖成礦年齡。但是，還不能完全排除兩期成巖成礦的可能性，即晚期巖漿活動(dòng)引起了早期巖漿活動(dòng)中封閉的Re-Os同位素體系的擾動(dòng)。目前我們傾向于第一種解釋?zhuān)笠环N可能性還需要檢驗(yàn)。 論文還分析了金川熱液礦石(全巖)的Re-Os和Pt-Os同位素體系，但等時(shí)線線性較差，誤差較大，顯示了其開(kāi)放體系行為，難以給出可信的同位素年齡。根據(jù)礦石中Os含量、

7、Re/Os比和γos之間的關(guān)系，可以判別成礦過(guò)程中硫化物富集親銅元素的過(guò)程，金川礦石的親銅元素行為表明地殼硫很可能是金川礦床硫的重要來(lái)源。 塊狀硫化物礦石的Os含量與銅含量呈負(fù)相關(guān)性，表明塊狀礦石元素分配受到單硫化物結(jié)晶分異的影響，且在結(jié)晶過(guò)程中，親銅元素在單硫化物固溶體與硫化物熔體間達(dá)到了分配平衡。而其它種類(lèi)礦石卻呈一定正相關(guān)性，表明單硫化物結(jié)晶對(duì)這些礦石中親銅元素的分配沒(méi)有起到關(guān)鍵控制作用。 熱液礦石存在兩種硫化物，