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OGR、JGE:黄铁矿Re-Os同位素体系在喷流沉积矿床中的应用

文章来源: | 发布时间:2020-07-16 | 【打印】 【关闭】 浏览:

  海底喷流沉积矿床不但是铅锌的最重要来源之一,也是铜、金、银、锰、硫铁矿、重晶石的重要来源。喷流-沉积型矿床作为海底热液矿床的一种,在成矿过程中记录了大量的海水信息,也是研究古海洋及古环境的重要对象之一。此类矿床属于同生矿床,其成矿年代与容矿围岩的成岩年代一致。但是由于该类部分矿床形成时间久远,在地质历史上经历了多期的地质热事件,后期的地质作用对原沉积矿层不同程度的进行了热液改造,使原沉积矿床具有显著的后生特征,属于沉积-叠加改造型矿床,因此对该类矿床沉积成矿及后期叠加成矿的年龄进行厘定具有重要的科学意义。针对这一问题,黄铁矿Re-Os同位素体系不但可以为喷流-沉积矿床的定年提供约束,同时可以为研究古海洋成分及古环境提供信息。实验室高炳宇工程师和李文君高级工程师与张连昌研究员等合作,利用高氯酸-逆王水溶样法,对位于华北克拉通东部的高板河多金属矿床中具有同生沉积及后期热液改造特征的黄铁矿进行了Re-Os同位素定年(图1和2)。

  

图1河北高板河多金属矿床地质简图

  结果表明,同沉积成因的黄铁矿Re-Os同位素年龄为1505 ± 55 Ma(Fig.2A),该年龄与容矿围岩高于庄组的年龄在误差范围内一致,表明早期的喷流沉积成矿作用发生在中元古代。热液改造成因的黄铁矿Re-Os年龄为152.3±5.1 Ma(Fig.2B),该年龄表明高板河矿床在侏罗纪晚期经历了岩浆热液改造作用。高板河矿床存在沉积和热液改造两期成矿事件,也得到了不同期次黄铁矿微量稀土元素和S同位素地球化学的支持。区域上,自中生代以来,华北克拉通东部伴随着岩石圈减薄与破坏发生了大规模的构造变形和岩浆活动,产生了一系列岩浆热液铅锌、金钼矿床或对原生沉积矿床的叠加改造形成的复合矿床

   

  图2 同沉积成因黄铁矿Re-Os等时线(A);热液改造成因黄铁矿Re-Os等时线(B)

  在获得同生沉积黄铁矿Re-Os同位素年龄的同时,也获得了同沉积海水的Os同位素组成。研究表明,在现代海水中Os约80%来源于陆源碎屑, 20%来自海底热液和宇宙尘埃物质,其中海底热液及宇宙尘埃的Os初始值较低,约为0.12左右。因喷流沉积矿床形成于海底,故Re、Os来源与海水密切相关。前人研究认为,陆源碎屑对海水Os同位素体系的影响应晚于14亿年,在此之前海水中的Os主要来自于海底热液。研究认为高板河矿床同生沉积成因黄铁矿的Os主要来自于海水,其Os初始值为0.18 ± 0.066(图2A),该值大于海底热液及宇宙尘埃的Os初始值(0.12),表示陆源碎屑对海洋Os同位素影响在15亿年就已经存在,这为研究古海洋成分及古环境的变化提供了新的证据。

  实验表明,利用改进的高氯酸-逆王水溶样法,可以为含黄铁矿多金属矿床的沉积及改造成矿作用提供可靠的年代学资料,具有重要的地质意义及广泛的应用前景。

  该研究得到了国家自然科学基金项目(41373063、41603016)和国家重点研发计划(2016YFC0600106)的共同资助。

  文章信息如下:

  Gao, B.Y., Zhang, L.C., Jin, X.D., Li, Z.Q., Li, W.J., 2020. Rhenium-Osmium isotope systematics of an Early Mesoproterozoic SEDEX polymetallic pyrite deposit in the North China Craton: Implications for geological significance and the marine osmium isotopic record. Ore Geology Reviews 117, 103331.

  Gao, B., Zhang, L., Jin, X., Li, W., Bai, Y., Sakyi, P.A., 2020. Re-Os geochronology and trace element characteristics of the hydrothermally reworked pyrite of the Gaobanhe sediment-hosted polymetal pyrite deposit in Northern China and its geological significance. Journal of Geochemical Exploration 215, 106561.

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