铼-锇含量及同位素比值

Question

如题所述

Answer 1

日本上向黑矿和四川呷村黑矿的Re-Os含量及同位素比值见表4-7、表7-8。数据绝对误差为1σ，年龄计算采用的¹⁸⁷Re衰变常数为1.666×10^-11a^-1，误差为0.31%（Simoliar etal.,1996）。

表7-8　日本上向黑矿的Re-Os同位素资料

1.铼和锇丰度

两个黑矿型矿床Re-Os同位素系统的重要特征是Re-Os丰度具有较大的变化范围（表7-8）。所有样品的Re丰度变化于（8.77～699.0）×10^-9之间，Os丰度变化于（0.1077～1.2440）×10^-9之间（表7-8）。其中，Re丰度变化覆盖斑岩Cu-Mo系统〔（278～289）×10^-9;Stein et al.,1997〕、岩浆型Cu-Ni-PGE系统〔（130～219）×10^-9,100%硫化物；Lambert et al.,1998、1999〕乃至Iberian黄铁矿带的Re丰度范围〔（0.34～66）×10^-9;Mathur et al.,1999〕。根据黑矿矿床的普Os含量和Re/Os比值，硫化物矿石可分为两组（图7-18）。低Re/Os组包括日本上向黑矿的硅质矿、块状黄铁矿和块状黑矿矿石，其Re/Os比值和普Os含量接近于岩浆型Cu-Ni-PGE系统，如Norilsk和Duluth硫化物矿石（图7-18;Lambert et al.,1998）。高Re/Os组包括两个矿床的大部分块状硫化物矿石和少量硅质矿（脉状-网脉状矿），其Re/Os比值和普Os含量类似于富S壳源沉积物（图7-18;Lambert et al.,1998）。

图7-18　日本上向黑矿、四川呷村黑矿和世界范围某些岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床的Re/Os比值与普Os丰度关系图

所有的岩浆和热水硫化物均为100%的硫化物。线a和b引自Lambert等（1998）的图1和图3。线a是反映硫化物进入岩浆房过程中与玄武岩浆平衡的地壳硫化物混合的R因子途径；线b是反映硫化物饱和的玄武岩浆物理化学变化所引起的Re-Os含量变化的R因子途径

2.¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os和¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值

所有样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值变化于0.423～7.608之间，¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值变化于14.5～6495.0之间（表7-8），总体上分别与Iberian黄铁矿带的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值（0.42～29.11）和¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值（14.1～2575.0）相对应（Mathur et al.,1999）。上向黑矿与呷村黑矿的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os和¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值存在明显差别（表7-8）。呷村黑矿的所有样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值处于现代下地壳的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os值域范围（2.3～28.2），而¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值类似于成分为MORB的现代镁铁质地壳（100～5000）而非平均大陆壳（50）（Shirey and Walker,1998）。上向黑矿的¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值有三组：14.5～73.4,405.0～649.5和1375.0～6495.0（表7-8）。第一组有较低的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值（0.33～0.47）和Re/Os比值（15.4～30.9），其¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值接近于现代平均大陆壳（50）。其他两组具有较高的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值（0.48～7.61）和Re/Os比值（86.1～1380.0）以及较大的变化范围，其¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os和¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值类似于含较多的镁铁质组分的地壳相应比值（Shirey and Walker,1998）。

图7-19展示了黑矿型矿床块状硫化物矿带自下而上的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值变化规律。在上向黑矿，自下部块状黄铁矿经黄矿到黑矿，硫化物¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os平均比值系统增大，而在呷村黑矿，从底部重晶石到上部块状黑矿，¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os平均比值则系统减小。

图7-19　日本上向黑矿和四川呷村黑矿不同类型矿石的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值变化

日本上向黑矿的所有分析样品采自钻孔872:a—硅质矿；b—半黄矿；c—黄矿；d—黑矿；e—流纹质凝灰岩；f—富重晶石黑矿；g—流纹质凝灰岩；四川呷村黑矿的所有分析样品采自钻孔314:h—脉状矿；i—网脉状矿；j—含矿石碎屑的块状矿；k—块状矿；1—黑色页岩和硅质岩。现代地幔、下地壳和上地壳的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值分别为0.1273（Martin,1991;Snow and Reisberg,1995）、2.3～28.2（Lambert et al.,1998）和1.69（Esser and Turekian,1993）

3.铼-锇年龄

呷村黑矿8件样品构成了一条Re-Os等时线（图4-34），根据最佳拟合计算（Minster,1979），其斜率和¹⁸⁷Os初始值分别为0.00362±0.00020和0.52±0.31，等时线年龄为217±12Ma。该年龄与含矿火山岩的Rb-Sr等时线年龄（217Ma;Hou et al.,2001）一致，与古生物组合限定的地层时代相当（晚三叠世中晚期）。

在上向黑矿，由于其形成时代新（第三纪），¹⁸⁷Re衰变量小，Re丰度低，因此，¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os和¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os分析的可能误差较大。只有5件样品给出了一条Re-Os等时线（图7-20），估算其等时线年龄为14.1±2.4Ma,¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os初始值为0.3232±0.0031（图7-20）。这个年龄也与根据含矿火山岩系估计的间接成矿年龄相当（13～15Ma;Urabe,1987）。其他样品较为分散，落在该等时线右侧的样品主要为块状黄铁矿和黄矿，¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值（3511～6495）接近于MORB，而位于左侧的样品为黑矿矿石，具有很高的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值（2.246～7.608）。这种样品偏离，可能与热水流体系统的不均一过程有关，如高温流体交代淋滤黑矿后沉积块状黄铁矿和黄矿过程（Eldridge et al.,1983）。然而，我们目前尚没有足够的证据来评估这种样品偏离现象。

图7-20　日本上向黑矿硫化物的Re-Os等时线图

样品（圆圈）偏离等时线可能是由于热水流体系统的非均一过程引起，或者是由于晚期构造事件导致Re-Os同位素系统破坏所致