矿物岩石地球化学通报  2016, Vol. 35 Issue (3): 432-440   PDF    
关于硫化物Re-Os同位素定年的一些思考
黄小文, 漆亮 , 高剑峰, 孟郁苗    
中国科学院 地球化学研究所, 矿床地球化学国家重点实验室, 贵阳 550081
摘要: 随着Re-Os同位素分析技术的不断改进和完善,低Re含量的普通硫化物(黄铁矿、毒砂、黄铜矿等)广泛应用于各类金属矿床的年代学研究。但是由于对不同成因硫化物Re-Os同位素体系及定年体系基本条件认识不足,常常导致无地质意义的年龄或者等时线年龄构建的失败。本文对这些问题进行了梳理和分析,总结了硫化物Re-Os同位素定年需要注意的问题,提出了未来发展趋势。
关键词: 硫化物     Re-Os同位素     研究现状     存在问题     发展趋势    
Some Thoughts on Sulfide Re-Os Isotope Dating
HUANG Xiao-wen, QI Liang , GAO Jian-feng, MENG Yu-miao    
State Key Laboratory of Ore Deposit Geochemistry, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550081, China
Abstract: With the constant development and improvement of analytical techniques in Re-Os isotopes, common sulfides with low Re contents such as pyrite, arsenopyrite and chalcopyrite are widely used to constrain the timing of metallogeny of various deposits. However, insufficient understanding on the Re-Os isotope systems of different sulfides and the basic prerequisites for dating has commonly resulted in that either the obtained ages are geological meaningless or the isochron ages were failure to be constructed. This paper has reviewed these issues and proposed some items needed to be paid attention and the future development of the sulfide Re-Os isotope dating.
Key words: sulfides     Re-Os isotopes     current research     problems     future study    
 1  研究现状

  Re、Os具有亲铁和亲铜性而富集在硫化物中。辉钼矿具有非常高的Re(达μg/g级)而几乎不含普通Os,是最早用来Re-Os同位素定年的硫化物(Morgan et al.,1968; Stein et al.,2001)。随着辉钼矿Re-Os同位素分析技术的不断改进(杜安道等,19942009; Markey et al.,1998; Stein et al.,1998; 屈文俊等,2000; 屈文俊和杜安道,2003; Sun et al.,2010)及国际和实验室内部辉钼矿Re-Os同位素标样(Stein et al.,1997; Markey et al.,1998; Du et al.,2004),该定年技术已广泛应用于斑岩型Mo、Cu-Mo、Cu-Au-Mo、W-Mo等矿床的年代学研究。但是含有辉钼矿的矿床类型非常有限,该方法的应用受到了一定的限制。与辉钼矿相比,其他类型硫化物如黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿和方铅矿等相对普遍,笔者将这类硫化物称为普通硫化物。随着Re-Os同位素分析技术的不断改进(Qu et al.,2001; Sun et al.,2001; Du et al.,2004; 李杰等,2005; 漆亮等,2006; 李超等,2009; Qi et al.,2010; 靳新娣等,2010; 黄小文等,2012; 漆亮和黄小文,2013; Chu et al.,2015)和铜镍硫化物Re-Os同位素标样(屈文俊等,20102011)的完善,具有相对较低Re含量(ng/g级)的普通硫化物也用来进行Re-Os同位素定年,涉及的矿床类型包括金矿床、铁(铜)矿床、矽卡岩-斑岩型铜矿床、沉积型铜矿床、铜镍硫化物矿床、铅锌矿床、钼矿床、稀土元素矿床、锡多金属矿床等。由此可见,硫化物Re-Os同位素体系已成为金属矿床年代学研究的一个重要手段。尽管如此,大多数研究只关注单个矿床的年代学研究,对于硫化物Re-Os同位素体系的理解仍然不足,以至于对年龄所代表的地质意义认识比较模糊。因此有必要对硫化物Re-Os同位素体系定年的基本条件及需要注意的问题进行深入的探讨。

2  研究存在的问题 2.1  对不同成因硫化物Re-Os同位素体系认识不足

不同的硫化物由于Re、Os含量的差别,Re、Os同位素组成也不同。具有不同Re-Os同位素特征的硫化物所牵涉到的等时线投图、模式年龄计算方法等也并不相同。Stein等(2000)根据Os同位素组成对硫化物进行了分类,将其分为岩浆硫化物和低含量高放射性(LLHR)硫化物(图 1)。前者具有较高的普通Os比例,较低的放射性187Os比例;后者刚好相反,具有较高的放射性187Os比例。由于LLHR硫化物的Os含量较低,所以空白校正对于Os同位素组成结果至关重要。大多数热液矿床的硫化物属于LLHR硫化物,由于辉钼矿几乎不含普通Os,是LLHR硫化物的极端情况。

典型岩浆硫化物具有较高的普通Os比例,较低的放射性187Os比例,与实验室典型空白的Os同位素组成相似。低含量高放射性(LLHR)硫化物刚好与典型岩浆硫化物相反,具有非常高的放射性187Os比例 图 1 化物的Os同位素组成分类(据Stein et al.,2000修改) Fig. 1 Os isotope composition classification of sulfides(modified from Stein et al.,2000)

对于具有不同Re-Os同位素组成的硫化物,等时线投图也是不一致的。Stein等(2000)提出了3种投图方法(图 2)。传统的Re-Os等时线投图是以 187 Re/188Os为横坐标,187Os/188Os为纵坐标(图 2a),这种投图适用于具有较低 187 Re/188Os同位素比值(<~5000)的岩浆硫化物、氧化物以及黑色页岩等,由于普通Os含量较高,可以准确测定,X和Y轴数值的相关误差较小,可以忽略。第2种等时线投图与传统的投图类似(图 2b),用于具有高 187 Re/188Os同位素比值(<~300 000)LLHR样品(如热液硫化物)投图。由于样品中的Os主要以放射性187Os为主,普通Os非常低,以至于普通Os很难准确测定,造成了 187 Re/188Os与187Os/188Os之间较大的相关误差(ρ),对于计算Re-Os同位素年龄不可忽视。这种误差可以通过公式计算(Ludwig,1980):


图 2 3种不同类型的等时线投图(据Stein et al.,2000修改) Fig. 2 hree types of Re-Os isochron plots(modified from Stein et al.,2000)

第3种等时线投图是以 187 Re 为横坐标,187Os为纵坐标(图 2c),适用于基本不含普通Os或者普通Os相对于放射性Os可以忽略不计的硫化物(如辉钼矿)。

由于不同硫化物未必形成于同一体系,因此不能简单地将同一矿床不同硫化物混合投图。比如黄铁矿和黄铜矿混合投图可能得出不准确的结果,而单独投图能得到有地质意义的年龄(Barra et al.,2003)。在一些研究中,将硫化物和氧化物同时投图(Mathur et al.,2002),这种做法也是不可取的,因为硫化物和氧化物的Re-Os同位素组成相差很大,且无法保证同源同时性。比如对于新疆东天山沙泉子铁矿床来说,尽管黄铁矿和共生的磁铁矿得到的Re-Os同位素年龄在误差范围内是一致的,但是黄铁矿和磁铁矿的Re-Os同位素特征完全不同,黄铁矿具有高的187Os比例,非常高的Re/Os同位素比值(约1300~29 000)(Huang et al.,2013a),与LLHR硫化物类似,而磁铁矿具有低的187Os比例,低的Re/Os同位素比值(约50~8000)(Huang et al.,2014; 黄小文等,2014),与岩浆硫化物类似,因此不能将它们进行混合投图,必须单独投图才能得到有地质意义的年龄。

对于具有不同成因的硫化物,模式年龄的计算方法也是不一致的。模式年龄的计算公式为:

式中: 187Os为放射成因187Os的含量,187 Re 衰变常数λ=1.666×10-11(Smoliar et al.,1996)。

该公式的前提条件是假设样品中无普通Os或者说普通Os与放射性Os相比可以忽略不计。对于岩浆硫化物来说,普通Os含量接近或者大于放射性Os含量,因此无法计算模式年龄。对于一些热液硫化物来说,存在不可忽略的普通Os,它们具有较高的 187 Re/188Os值(>5000),必须先通过 187 Re/188Os-187Os/188Os等时线投图,得出初始187Os/188Os组成,计算出初始187Os含量,用总187Os含量扣除初始187Os含量得到放射性187Os含量,然后再根据衰变公式计算即可。对于辉钼矿,由于基本不含普通Os,所以直接用187Os和187 Re 含量计算模式年龄即可。但是随着研究的不断深入,发现有些辉钼矿也会含有一定的普通Os,当187Os总量(放射成因187Os与普通187Os)与普通Os比值小于20时,需要考虑普通Os对模式年龄的影响(李超等,2012),对于这类辉钼矿,必须先通过 187 Re/188Os-187Os/188Os等时线投图,得出初始187Os/188Os组成,扣除初始187Os含量,再进行模式年龄计算。

2.2  对硫化物Re-Os同位素体系定年基本条件理解不足

任何用于同位素定年的体系在理论上都必须满足3个条件:①待测样品具有相同的来源,即具有相同的初始同位素组成;②待测样品必须同时形成;③样品形成后同位素体系必须保持封闭。但在实际地质样品中这3个定年的基本条件是很难判定的。

①待测样品相同的来源。在野外采集地质样品时是无法知道这些样品是否具有相同的来源,因此必须详细查明矿体的产状、矿石类型及矿物组合关系以确定矿物形成的先后顺序及成矿阶段。要保证样品的同源性,必须选择同一成矿阶段的同种硫化物,或者说同一矿石类型的硫化物。例如,对于金矿床来说,通常存在着成矿前和成矿期黄铁矿,成矿前黄铁矿通常为地层中的沉积黄铁矿,具有明显的鲕状结构,它们几乎不含Re、Os;而成矿期黄铁矿通常具有热液交代结构,它们含有ng/g级的Re、Os含量。因此要准确厘定金矿化的年龄,必须选择具有相同来源的成矿期黄铁矿。对于某些矿床来说,同一矿石类型可能代表了相同的来源。比如Huang等(2013b)在研究云南东川铜矿床时发现,该矿床存在着2种不同类型的矿石:层状矿石和块状(脉状)矿石。层状矿石表现为硫化物沿着白云岩的层理生长,呈纹层状或者条带状;块状(脉状)矿石表现为硫化物为块状集合体或者呈网脉状。这2类矿石具有明显不同的Re-Os同位素特征,层状矿石具有低Re和高普通Os特征,块状矿石具有高Re和低普通Os特征,Re/Os值差异明显,结合稳定同位素(S-C-O)组成,推断两类矿石形成于不同的时期,且具有不同的物质来源。因此要想成功得到等时线或者说得到有地质意义的年龄,野外工作确定待测样品的同源性是至关重要的。如果在野外无法通过地质现象判断样品是否具有同源性,可以采用其他地球化学手段(如硫化物的微量和稀土元素组成、硫同位素组成等)间接判断。

②待测样品必须具有同时性。样品的同时性可以分为不同尺度,比如在矿床尺度同时形成,在矿体尺度同时形成,在矿石尺度同时形成,在矿物颗粒尺度同时形成,因此针对不同类型矿床,正确把握样品的同时性对于获得有地质意义的年龄至关重要。例如:对于岩浆热液铁矿床来说,矿床的形成是一次性完成的,硫化物只在硫化物阶段形成,要略晚于磁铁矿,但在Re-Os同位素定年技术的误差范围内是无法将这种先后区分开来的(Huang et al.,2014; 黄小文等,2014),硫化物的形成年龄能代表铁矿床的形成年龄,因此在矿床尺度上采集硫化物便能得到有地质意义的年龄。而对于大多数矿床来说,并不是一次就能形成的,经历了多个阶段成矿作用,硫化物存在于成矿的各个阶段,因此要将每个阶段的硫化物区分开来,才能保证样品的同时性。例如,如前所述云南东川铜矿床就经历两次不同的硫化物矿化作用,Re-Os同位素定年表明层状矿石形成于~1.7 Ga,块状矿石形成于~1.3 Ga(Huang et al.,2013b),如果将两期硫化物混为一谈,得出的年龄将是无意义的年龄。斑岩铜矿的形成通常也不是一次地质过程的产物,例如,对智利El Salvador斑岩型Cu-Mo矿床的精细Re-Os同位素研究表明,该矿床经历了多次岩浆活动,并导致不同程度的硫化物矿化,早期弱矿化时代为44~42.5 Ma,中期强矿化为41.8~41.2 Ma,晚期弱矿化为~41 Ma,分别与不同时代的侵入体相对应(Zimmerman et al.,2014)。因此正确划分成矿阶段,保证样品的同时性,才能有效限定整个成矿过程。

③样品形成后同位素体系必须保持封闭。这涉及到2个关键问题,一是不同硫化物Re-Os同位素体系的封闭温度;二是样品形成后是否受后期地质作用的影响而导致体系不封闭。对某一同位素体系来说,并不是在矿物、岩石形成的那一瞬间就开始计时,当温度降低到能使该计时体系达到封闭状态时,即子体由于热扩散导致的丢失量可以忽略不计时,子体才开始积累,这个开始计时的温度就是封闭温度。目前有关硫化物Re-Os同位素体系封闭温度的理论研究比较少(Brenan et al.,2000),大多数通过其他同位素体系或者地质事件进行推断(表 1)。辉钼矿和黄铁矿的封闭温度一般认为高于500℃,毒砂大约为400℃,黄铜矿和斑铜矿高于300℃,磁黄铁矿低于300℃(表 1)。方铅矿和闪锌矿的封闭温度目前并未有报道。由于磁黄铁矿具有较低的封闭温度,与黑云母的K-Ar和Rb-Sr体系相当,所以该矿物的Re-Os同位素体系通常表现出开放行为(Morelli et al.,2010; Huang et al.,2013c)。Os同位素扩散实验表明,在高于400℃时,对于颗粒半径为500 μm的磁黄铁矿来说,表面和核部Os同位素发生交换只需要0.5 Ma;而对于同样颗粒大小的黄铁矿来说,在500℃时表面和核部Os同位素发生交换(以最大的扩散速度计算)需要至少10 Ma(Brenan et al.,2000)。磁黄铁矿中Os同位素扩散行为很好地解释了Cu-Ni-PGE硫化物矿床中块状硫化物矿石能得到真实的地质年龄,而浸染状或网脉状硫化物矿石得到的是假年龄(Yang et al.,2008; Gao et al.,2012; 屈文俊等,2012)。因为对于块状矿石来说,虽然硫化物熔体在形成的时候发生了Os扩散,但是在硫化物熔离时Os能够达到重新平衡,所以能得到真实年龄;而对于浸染状或网脉状矿石来说,由于Os在硅酸盐熔体和硫化物熔体之间分配系数的巨大差异,Os几乎全部进入到硫化物熔体中,硅酸盐熔体则成为Os的“真空地带”,因此硅酸盐矿物是Os扩散的屏障(Burton et al.,1999)。

表 1 不同硫化物Re-Os同位素体系的封闭温度 Table 1 Closure temperatures of Re-Os isotope systems of different sulfides

除了具有较高的封闭温度之外,矿物形成后不受后期地质作用影响对于体系的封闭也至关重要。辉钼矿Re-Os同位素体系被认为是最不容易受变形、变质或者后期地质事件影响的体系(Stein et al.,1998; Raith and Stein,2000; Stein et al.,2001; Selby et al.,2002; Bingen and Stein,2003),但是一些研究认为辉钼矿也会表现出开放行为(Luck and Allègre,1982; McCandless et al.,1993; Suzuki et al.,2000; Suzuki et al.,2001),尽管也有人认为这种开放行为是由于样品准备过程造成的(Stein et al.,2001)。除了辉钼矿,黄铁矿的Re-Os同位素体系也被认为是相对封闭的,不容易受变质、变形作用影响(Stein et al.,1998; Morelli and Creaser,2006; Selby et al.,2009),但是黄铁矿也会受到成矿后热液作用的影响而表现出开放行为(Mathur et al.,1999; Huang et al.,2013c2015)。黄铜矿Re-Os同位素体系也偶尔表现出开放行为(Barra et al.,2003; Stein et al.,2003; Tristá-Aguilera et al.,2006)。例如当黄铜矿与辉钼矿共生时,辉钼矿中的187Os会以表面吸附或者扩散方式进入黄铜矿,而导致黄铜矿Re-Os同位素体系重置(Stein et al.,2003)。对于方铅矿和闪锌矿来说,目前很少得到其Re-Os同位素年龄(Terakado,2001; Mathur et al.,2010; Liu et al.,2015),部分原因是由于其较低的Re含量(Stein et al.,2000)。但方铅矿和闪锌矿的Re含量较高时,也会表现出开放行为(Morelli et al.,2004),可能是较低的封闭温度或者混合流体来源导致的(Spry et al.,2014)。硫化物Re-Os同位素体系的封闭行为主要是和硫化物的稳定性有关,实验研究表明低温(<200℃)热液交代作用不会造成硫化物Re-Os同位素体系重置,只要在低氧逸度条件下硫化物是稳定的;体系重置是由于高温(>400℃)、 高氧逸度的流体作用,而与流体pH无关(Xiong et al.,2006)。

3  注意事项

如前所述,硫化物Re-Os同位素定年技术的应用已比较成熟,但是硫化物样品如果不能满足Re-Os同位素定年基本条件,将导致定年的失败或者得出无地质意义的年龄,因此有必要对硫化物定年需注意的一些事项进行阐述。

3.1  野外工作

样品采集是Re-Os同位素定年成功的前提。详细查明地质构造、矿体形态、与围岩的接触关系、围岩蚀变特征、矿物共生组合、矿石结构构造,根据定年需求系统采集各种矿石标本。根据接触关系,在野外划分出成矿期次,采集同一成矿阶段或者同一成矿期次的硫化物矿石(矿化)样品,以保证样品的同源性和同时性。采集新鲜样品,避免后期蚀变及外部污染,尽量不要选择有后期脉穿插的样品。用于Re-Os同位素定年的每件样品一定要单独分装,以避免交叉污染。

3.2  室内工作

室内工作主要包括显微观察、矿物分选和Re含量初测。

显微观察的目的是为了查明矿物的共生组合、矿物结构、矿物颗粒大小、以便进行矿物分选。很多矿床中硫化物(尤其是黄铁矿)通常具有环带结构或者交代结构,它们通常代表着多期次流体作用的结果,此类矿物是不适合Re-Os同位素定年。具有这些结构的矿物定年结果是平均年龄或者混合年龄,没有真正的地质意义。所以在选择定年矿物时,尽量选择结构简单的硫化物。

在进行显微观察之后就是对矿物进行分选。根据镜下观察估计硫化物颗粒的大小,从而选择合理分选目数。矿物分选最好采用人工分选,如果颗粒太细,则先采用机选,再用人工镜下检查。对于结构比较复杂的矿石,可以借助微钻取样(辉钼矿除外)。矿物分选要注意的是:①将不同产状硫化物分开,即使是同一矿石,如果存在多期硫化物,也要将其分开。②在分选同时含辉钼矿和其他硫化物的矿石样品时,一定要避免交叉污染。③尽量少使用铁质器械,防止对样品的污染。研究表明,颚式破碎机钢片具有较高的Re和Os含量(分别为~50 ng/g和~2 ng/g),187 Re/188Os和187Os/188Os值分别为~130和~5(Davies,2010),与一些岩浆硫化物的Re-Os同位素组成相似。由于较高的Re和Os含量,少量铁质的混入将影响硫化物的Re-Os同位素组成。④辉钼矿分选后磨成粉末以消除失耦效应(见后文),其他硫化物分选后无需磨成粉末,保持矿物颗粒即可,因为颗粒之间Re-Os同位素组成的差异有助于等时线的构建(Freydier et al.,1997)。

在所有的硫化物分选过程中,辉钼矿的分选对于实验结果的成败显得尤其重要,因为辉钼矿颗粒内部存在微米级的Re-Os失耦(Stein et al.,2003;杜安道等,2007Selby et al.,2007)。而且,失耦程度随矿物颗粒增大,年龄变老及Re含量变低而变得更加明显。 图 3所示是某钨矿床中同一件矿石样品不同辉钼矿分离体Re-Os同位素定年的结果,样品点分散,但是都沿着等时线分布,很明显是由于样品准备过程造成的,而不是后期热液作用造成的。因为该等时线年龄与其他同位素手段获得的年龄一致,尽管具有非常大的误差。因此对辉钼矿分选的建议是:分选完整颗粒,磨成粉末;年轻的辉钼矿(<1 Ga),一般取样量为1~10 mg;年老的辉钼矿(>1 Ga),取样量达到40 mg,实际的取样量还得根据Re含量调整以满足测试精度。正因为辉钼矿的亚晶粒失耦效应,所以如果采取微钻取样,得选取整个辉钼矿颗粒,而不能选取大颗粒的一部分。辉钼矿除了矿物内部Re-Os失耦外,当与其他硫化物共生时,会因为Re和Os的不一致扩散造成辉钼矿和其他硫化物Re-Os失耦。例如,当辉钼矿与黄铜矿共生时,辉钼矿中187Os迁移进入黄铜矿会造成黄铜矿Re-Os失耦而该过程对辉钼矿的影响不大(Stein et al.,2003),因此当辉钼矿与其他硫化物共生时,只选择辉钼矿定年而不用其他硫化物。研究表明,磁黄铁矿中的Os也具有非常大的扩散速度,也会造成晶粒级的Re-Os失耦(Brenan et al.,2000),因此不适合Re-Os同位素定年。

图 3 某钨矿床中辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄 Fig. 3 Re-Os isochron age of molybdenite from a tungsten deposit
4  硫化物Re-Os同位素定年未来的发展趋势 4.1  普通硫化物标样研制

国际上现有的Re-Os同位素硫化物标样为辉钼矿标样和铜镍硫化物标样(表 2)。辉钼矿标样具有很高的Re及放射性成因Os,通常只用于辉钼矿样品的Re-Os同位素分析时的监控样;铜镍硫化物标样虽然具有中等的Re和Os含量(ng/g),但是具有极低的放射性187Os和较高的普通Os,不满足模式年龄计算的要求,只有Os同位素组成而没有Re-Os同位素模式年龄。大多数热液硫化物通常具有非常低的普通Os含量(pg/g)和较高的放射性成因Os,现有的硫化物标样无法进行有效监控。因此,急需建立低Re(ng/g)、Os(pg/g)含量的硫化物标样,如黄铁矿和黄铜矿标样等,以满足普通硫化物Re-Os同位素定年的需求。

表 2 不同硫化物标样的Re-Os同位素组成 Table 2 Re-Os isotope composition of different sulfide standard materials
4.2  不同硫化物Re-Os同位素体系封闭性

如前所述,不同硫化物具有不同的Re-Os同位素体系封闭温度,了解了封闭温度和矿物在特定矿床中的形成温度,就可以判断体系的封闭性。但是目前模拟实验和理论计算只给出了黄铁矿和磁黄铁矿的封闭温度(Brenan et al.,2000),其他一些硫化物的封闭温度都是通过变质事件或者岩浆事件的地质温度计推测得来的(表 1),具有一定的局限性。例如,铅锌矿床的定年是世界难题,很多学者尝试用方铅矿和闪锌矿来进行Re-Os同位素定年,结果均不太理想。大多数矿床中Pb-Zn硫化物分析结果表明Re-Os同位素体系表现出开放行为(Morelli et al.,2004; Spry et al.,2014),这种行为是由于本身封闭温度过低导致还是其他地质过程所致,目前并不清楚。因此,硫化物的封闭性研究是亟待解决的问题。

4.3  硫化物Re的赋存状态

不同类型硫化物具有不同的Re含量,即使同一类型硫化物甚至同一颗粒Re含量也相差极大,硫化物中Re是以什么样的形式赋存以及受什么因素控制目前并不清楚。辉钼矿的Re含量通常为μg/g级,而其他硫化物通常为ng/g级。辉钼矿中较高的Re含量通常解释为结晶结构控制,因为Re与Mo具有相似的地球化学性质,且Re4+与Mo4+的离子半径接近,Re能够类质同象替代辉钼矿中的Mo而进入辉钼矿(Stein et al.,20012003)。Re在其他硫化物中是以类质同象替代、纳米颗粒还是包裹体的形式存在目前并不清楚。

4.4  不同硫化物Re含量变化的制约因素

辉钼矿的Re含量在不同类型矿床变化很大,与磁铁矿系列花岗岩(Ⅰ型花岗岩)有关的Mo、Cu-Mo矿床中辉钼矿Re含量较高(几十到几百μg/g),而与钛铁矿系列花岗岩(S型花岗岩)有关的W-Sn矿床中辉钼矿Re含量较低(几十ng/g到几个μg/g),据此推断辉钼矿Re含量与岩浆源区有关,地幔来源岩浆较地壳来源岩浆的辉钼矿Re含量要高(Ishihara,1988; Mao et al.,1999)。但是随着研究的深入,认为岩浆来源并不是Re含量控制的唯一因素,斑岩型Cu-Mo矿床辉钼Re含量与母岩浆组成与分异、金属来源、矿物结晶时的物理化学条件都有关系(Berzina et al.,2005)。例如,辉钼矿Re含量与矿物组合之间有一定的关系,与白钨矿(或黑钨矿)和(或)方铅矿、闪锌矿、自然金和自然银共生时辉钼矿Re含量最低(几到几十μg/g);与黄铜矿和(或)磁铁矿(或磁黄铁矿)共生时辉钼矿Re含量最高(几十到几百μg/g)(杨宗锋等,2011)。因此,辉钼矿中Re含量具有比较复杂的控制因素。

黄铁矿Re含量在不同类型矿床中的变化也很大(0~3 μg/g)(Huang et al.,2013a),即使在同一矿床中也变化极大,比如安徽新桥铜铁矿床黄铁矿的Re含量从~18 ng/g变化到~3 μg/g(Guo et al.,2011)。黄铜矿含量也变化很大,目前报道的黄铜矿Re含量高达14 μg/g(张正伟等,2011),指示黄铜矿和黄铁矿同样具有容纳高含量Re的能力。但是在很多矿床中,黄铁矿和黄铜矿的Re含量很低,低至检测限水平。赋存在碳酸盐岩中的层控矿床中硫化物通常具有较高的Re含量,如美国阿拉斯加州Ruby Creek 铜多金属矿床和西昆仑阿巴列克铜铅多金属矿床(Selby et al.,2009; 张正伟等,2011),这些矿床的形成温度相对较低且围岩富含高Re有机质(如碳沥青),硫化物中Re富集可能与流体-有机质之间的相互作用有关。相似的解释也曾用于云南东川铜矿床块状富矿石硫化物中Re富集的原因(Huang et al.,2013b),具有较高Re含量的碳质板岩围岩是硫化物富集Re的一个重要因素。此外,硫化物Re含量与矿物组合也有一定关系:与Cu/Fe矿物共生的黄铁矿Re含量较高,而与W/Pb/Zn/Au/Ag矿物共生的黄铁矿Re含量较低,与辉钼矿中Re的富集规律相似(Huang et al.,2013a)。这种相关关系可能反应了物质来源、流体组成、成矿物理化学条件等方面的差异,但是哪一种因素起了关键作用,还有待于进一步研究。

5  结论

硫化物Re-Os同位素体系已广泛应用于金属矿床的年代学研究,但多数研究只关注年龄及其代表的地质意义,对不同成因硫化物的Re-Os同位素体系及其定年基本条件理解不够。成功的等时线年龄或者说有地质意义的年龄是在细致的野外工作(定年样品的选择)和室内工作(单矿物的分选)前提下得到的。硫化物Re-Os同位素定年未来的发展趋势包括普通硫化物标样研制、不同硫化物Re-Os同位素体系封闭性、硫化物Re的赋存状态及硫化物Re含量控制因素几个方面。

参考文献
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