闪锌矿、方铅矿的Re-Os同位素定年在典型铅锌矿床中的应用

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铅锌矿床定年一直是国内外地学界的难题。由于不同矿床的实际情况不同,很难找到一种通用而有效的定年方法。近年来,Re-Os同位素方法被广泛应用于热液硫化物矿床定年。黄铁矿虽在铅锌矿床中普遍存在,但期次较多,不易判别是否为成矿期的产物。闪锌矿和方铅矿是铅锌矿床Re-Os同位素定年的有效矿石矿物,但其Re含量较低且变化范围大,当用常规阴离子交换树脂方法进行Re的分离富集时其回收率严重偏低。针对以上问题,本研究应用改进的Carius管方法系统开展了闪锌矿和方铅矿样品的Re、Os测试方法的研究。并成功应用于典型铅锌矿床的闪锌矿和方铅矿Re-Os同位素定年,结合部分矿床金属硫化物样品的硫同位素及微量元素的结果,有效探讨矿床成因。研究主要取得了如下成果:  (1)考察了影响Re回收率的各种因素,并提出了解决方案。确定了Re在闪锌矿和方铅矿样品的预处理过程中丢失的具体原因。对于闪锌矿,基体中大量存在的Zn2+严重影响了(ReO4)-的阴离子交换;而对于方铅矿,基体中大量存在的Pb2+未影响(ReO4)-的阴离子交换,逆王水分解产物PbSO4等铅盐白色沉淀也未导致Re的大量丢失,而2N HCl介质的阴离子交换溶液中同时存在的PbSO4和ZnSO4严重影响了Re的正常回收。通过使用HCl预溶或在溶样时添加少量(~0.1g) Zn2+,Fe3+等阳离子的方法可以显著提高方铅矿样品的Re回收率,但仍存在一定缺陷;而改用0.8NHNO3介质进行阴离子交换,不仅能有效提升Re回收率、对Os同位素分析无任何影响,而且对方铅矿和闪锌矿样品在0.1-3.0g称样量范围内均有较好的适用性,提高了Re的回收率,并简化了分析流程。  (2)利用改进的分析方法对川—滇—黔地区的典型MVT铅锌矿床进行了硫化物Re-Os同位素定年的尝试。杉树林、天桥和金沙厂等铅锌矿床的硫化物Re含量均低于2.0 ng/g;云南会泽(Re~3.47-588 ng/g)、富乐(Re~3.52-398 ng/g)和毛坪(Re~1.29-89.05 ng/g)等滇东北地区铅锌矿床硫化物Re含量相对较高且变化范围大,普通Os含量相对较低(<0.1 ng/g),为典型的LLHR(low-level highlyradiogenic)硫化物。会泽铅锌矿床中硫化物的Re含量明显受矿物种类控制,在同一样品中,黄铁矿的Re含量比闪锌矿高,且细粒黄铁矿的Re含量明显高于粗粒黄铁矿。部分硫化物样品的微量元素结果显示,Ag、 Sb、V、Co、Rb、Zr、Ba、Tl、Th和U在细粒黄铁矿中的含量也高于粗粒黄铁矿。  (3)川—滇—黔铅锌成矿域的定年结果显示,毛坪铅锌矿床的Re-Os等时线年龄为55.2±3.5 Ma(2σ,MSWD=0.47);富乐铅锌矿床的浅色和深色闪锌矿分别获得34.7±4.4 Ma(2σ,MSWD=2.9)和20.4±3.2 Ma(2σ,MSWD=3.9)两个等时线年龄;会泽铅锌矿床的硫化物187Re-187Os同位素模式年龄跨度较大,为15.1-147Ma。定年矿物的S同位素均显示膏盐地层的来源。铅锌矿床的Re-Os同位素年龄均揭示了燕山—喜山期的热液作用。  (4)澜沧老厂铅锌矿床的矿石矿物Re-Os同位素的定年结果得到308±25Ma(2σ, MSWD=1.04)的等时线年龄和0.88±0.42的187Os/188Os初始比值。该Re-Os年龄与围岩(石炭纪凝灰岩)的锆石U-Pb年龄(312~320 Ma)一致,指示其为典型的VHMS成因。
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