南京大学同位素地质学-08Re-Os同位素年代学
南京大学现代分析技术之同位素质谱分析及其地质应用
g
a
e
质 8 子 7 数 6 Z 5
4 3 2 1
1 1H 9 6C 5 8B 10 6C 9 8B
13 14 15 16 17 18 19 20 8O 8O 8O 8O 8O 8O 8O 8O 12 7N 11 6C 10 8B 13 7N 12 6C 11 8B 14 7N 13 6C 12 8B 15 7N 14 6C 13 8B 16 7N 15 6C 17 7N 16 6C 18 7N
稳定同位素在地质过程中有分馏现象，从而对地
质过程有示踪效果。放射性同位素的衰变可以用
作地质体的年龄测定。放射成因同位素与同一元 素的稳定同位素的比值往往对地质过程也有示踪
效果。
第二节 质谱学(Mass Spectrometry) 1. 质谱仪器发展简史 简单来说，质谱仪器是用于测定物质的分子 量、原子量、及其丰度以及同位素组成的仪器。 按检测离子的方式，质谱仪器可分为两类：
每一个同位素又可称为核素(Nuclide)，核素的
总数目接近1700种。但只有264种是稳定的，
还有少量自然界存在的不稳定或放射性核素， 两者构成元素周期表的元素。
同位素可分为稳定同位素和不稳定或放射性同位
素两类。大部分放射性同位素在自然界已不存在，
因为与太阳系年龄相比，它们的衰变速率很快， 但它们可在实验室用核反应的方法人工生产。
同位素丰度来表示：即一定元素的某一同位素在 诸同位素总原子数中的相对百分含量：例如1H 99.9852%，2H 0.0148%。
在地球科学中，研究得最多的稳定同位素包括： 1H，2H；10B,11B; 12C，13C；14N，15N；16O， 18O；32S，34S 等。 放射性同位素及放射成因同位素包括： 87Rb87Sr、147Sm143Nd、238U206Pb、 235U207Pb、232Th208Pb、 187Re187Os 等等。 宇宙射线成因的放射性同位素如10Be10B、 14C14N 等
Re-Os同位素定年实例分析ppt
总结
·Re-Os 体系作为多元同位素示踪体系中新的一元, 是一种极具潜力的地球科学研
究手段和示踪剂。是当前同位素地球化学的前缘领域。然而 ,地球物质 Re-Os的 低含量和 Re 的低放射性所造成的分析技术困难 ,却都阻碍了该体系实际应用的 发展。直1到87 80年代以来同位素分析技术的提高,尤其是二次离子质谱( SIMS) 和 负热离子质谱( NTIMS) 的出现和相应技术的成熟, 使得人们能够对毫微克乃至亚 毫微克的 Re 和 Os作出高质量的分析, 才最终使该体系在地球科学领域中的广泛 应用成为可能 。
Re-Os同位素定年实例分析
-
Re - Os 地质年代学
Re 有185Re
和
187
Re
187
两种天然同位素, Re 具有放
射性 , 通过 β 衰变可转变为稳定的187 Os ( 187Re→ 1Re
的衰变常数(
λ
187
Re)
在
10
-11
a
-1
量级,
因
此如同 87Rb - 87Sr或 40K - 40Ca一样, 187Re -187Os
体系是一种潜在的宇宙演化时标 。
-
Re-Os 法定年的优势
Re- Os同位素体系尤为适于具有古老年龄的超镁铁质、镁铁质岩 石以及太阳系行星物质的定年研究。Re 和Os 是难熔的高度亲铁 元素, 这使得它们在陨石的主体相金属相和硫化物相中富集 。
因此 ,对这些金属相和硫化物相的 Re-Os定年研究将有可能给出 不同类型陨石的绝对年龄 。 而通过对不同陨石( 例如铁陨石和球 粒陨石) 的 Re-Os 等时线年龄的比较, 则可获得太阳系早期历史 相对年代学信息 。 这些信息通过其他放射性同位素体系是难以获 得的。一方面, 常用的长寿命放射性同位素体系的母、 子体元素 在金属相中的丰度极低; 另一方面,在金属相中丰度较高的107Pd 107Ag和 53 Mn-53 Cr 体系,则由于其寿命短而使得它们仅能对某些 陨石的核合成期后历史给予限定。
不同同位素年代学测试方法的技术要求
第三节不同同位素年代学测试方法的技术要求一、采样的要求样品选择的好坏，直接影响到年龄测定的准确性和可靠性。
因此，野外采样是获得可靠同位素地质年龄的基础，是关系到整个研究工作成败的首要环节。
如果选择的样品不当，不具清晰的地质目的或根本不符合年龄测定要求，虽然有先进的测试仪器设备和采用先进的测年技术，也不可能得到真正反映某一地质事件的信息。
为此，在采样之前，对研究区的地层、构造、岩浆活动、变质作用及伴随的成矿作用等方面应尽可能有个全面的了解，把矿床成矿时代研究与区域或成矿区的地质事件紧密联系起来，只有在仔细观察矿区内岩体、脉体和矿体之间的穿插、切割关系、围岩蚀变和构造特征之后，才能制定出正确的采样方案。
（一）、岩体或矿床定年样品采集的基本原则1、不同类型岩石和矿物是不同地质作用的产物，有着不同的地质历史，因而必须根据拟解决的地质问题，有目的性采样。
采样地段必须避开后期侵入体、混合岩化、断层或其他动力变质作用、热液蚀变以及近代风化、淋湿等作用干扰；2、具有多期次和多阶段的矿床或岩体，必须按不同期次和不同成矿阶段分别采样；3、同一成矿期或同一成矿阶段的测年样品，最好采自不同中段的空间部位；4、样品必须新鲜，风化或受后期地质事件影响强烈的样品，不宜采用；5、研究一个复杂地质体的同位素年龄时，应注意使用多种不同测年方法，要采集适合多种测年方法的岩石或矿物样品。
（二）、不同类型矿床等时线定年的具体要求1、金矿床年龄测定的样品采集不同成因类型金矿的测年对象是不同的，当用Rb-Sr、Sm-Nd、40Ar/39Ar和普通铅法（主要指金属硫化物）测年时，可采集不同成矿阶段或同一成矿阶段不同空间分布的脉石矿物（如石英、方解石、绢云母等）或矿石矿物（如金属硫化物、钨酸盐矿物等）样品。
一般来说，石英脉型金矿，采集含金石英脉；蚀变岩型（韧性剪切带型）金矿及卡林型金矿可采集与成矿作用密切相关的富含绢云母的蚀变岩石（如黄铁绢云岩、千糜岩等）和富含毒砂、黄铁矿及绢云母的矿石；块状硫化物型金矿（伴生金矿），采集含金的硫化物矿石及与金矿化同时形成的脉石矿物；绿岩型金矿，可采集含金石英脉及伴生的白钨矿和与石英脉同时形成的低温锆石(水锆石)等，但要特别注意区分石英脉形成时有可能捕获围岩老锆石的影响。
几种年代学方法介绍——同位素地球化学课件PPT
Lu-Hf同位素测年
测试仪器
• 在Re－Os 年代学研究的早期，二次离子质谱、共 振离子质谱、加速器质谱、电感耦合等离子体质谱 （ICP－MS）都曾用于Re－Os 同位素的测定研究
• 近些年来，随着质谱技术及分析方法的发展，负离 子热表面电离质谱（NTIMS）已逐渐成为Re－Os年 代学研究尤其是Os 同位素比值测定的主要工具
几种年代学方法介绍
Re－Os法，Sm－Nd法， Lu － Hf法
Re－Os法
铼与锇
• Re，分散元素，不形成独立矿物，与Mo地 球化学相似性
• 地幔部分熔融时,中等不相容元素Re趋于进 入岩浆,而相容元素Os则趋于保留在地幔中。 因此,富集不相容元素的流体对地幔岩石的 交代作用通常难以对地幔岩石中Os的同位 素组成造成明显的影响。居于此原因,该体 系已被广泛地用于研究大陆岩石圈地幔的形 成和演化
天然同位素
• Re有两种天然同位素
– 185 -37.398%， – 187 -62.602%
• Os有七种天然同位素
– 184-0.02%, – 186-1.6%, – 187-1.6%, – 188-13.3%, – 189-16.1%, – 190-26.4%, – 192-41%
年龄公式
Re－Os法定年问题讨论
• 有些金属矿床辉钼矿的Re－Os 年龄高于其赋矿围 岩，原因不清；
• 黄铁矿等多数硫化物含Re－Os 量明显偏低，并含 有普通Os ，对样品化学制备过程中低本底的要求 很高，一般实验室难以达到，普通Os 也难以准确 扣除；
同位素地质年代学中主要定年方法概述
同位素地质年代学的定年方法概述一些元素(K,Rb,Re,Sm,Lu,U和Th)的自然长寿命放射性同位素,衰变为另种元素稳定同位素的作用,广泛应用于岩石和矿物的年龄测定。
这种测年提供了关于地球地质历史的信息,并已用于标定地质年代表。
地质过程时间维的确定是一项重要而复杂的研究任务。
准确标定某一地质体的年代是区域地质学、地球化学、矿床学和大地构造学研究中不可缺少的内容,对于区域地史演化规律的研究和找矿方向的确定,都具有十分重要的理论和实际意义。
可以说，现代岩石学在很大程度上已经离不开同位素地质学的研究。
在上一世纪60-80年代Sr、Nd、Pb 等同位素地质理论蓬勃发展并逐渐成熟的形势下，Re-Os、Lu-Hf等新的同位素体系也在快速发展。
近年来,由于各种新型同位素分析仪器的开发利用和分析测试技术方法上的迅猛发展,例如新一代高精度、高灵敏度、多接收表面热电离质谱仪(TIMS TRITON)、多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)和高灵敏度高分辨率离子探针质谱（SHRIMP）技术的开发和利用,大大拓宽了各种同位素新技术方法在地球科学各个领域中的应用,并取得了一系列令人瞩目的新发现和新认识。
目前,地质体的定年主要采用的是K-Ar法、40Ar-39Ar法、U-Pb法、Pb-Pb法、Rb-Sr法、Sm-Nd法等,已经获得了非常丰富的资料。
然而,由于地质作用过程的复杂性、多期性和测年方法及测试对象的局限性,对已经获得的年龄数据,不同的学者往往有不同的地质解释。
因此,开展同位素定年方法学中的适用性和局限性有关问题的研究,不仅有助于重新认识、评价和应用已有的资料,而且有利于今后工作中同位素定年方法的改进。
一、K-Ar法和40Ar-39Ar法常规的K-Ar法定年主要建立在两个基本的假设条件之上。
①矿物或岩石形成以后,对钾和氩保持封闭体系,既没有钾和氩的加入,也没有钾和氩的逃逸。
②矿物或岩石中不含有大气氩;如果含有氩,则只能由大气混染造成,可以进行常规法定年的大气混染校正(穆治国,1990)。
同位素地质年龄测定技术及应用
同位素地质年龄测定技术及应用陈文;万渝生;李华芹;张宗清;戴檀谟;施泽恩;孙敬博【期刊名称】《地质学报》【年(卷),期】2011(085)011【摘要】同位素地质年代学是地球科学、物理学、化学和技术科学相互交叉发展起来的一门新兴学科,是地球系统科学中一个年轻而充满活力的分支学科.它根据放射性同位素衰变规律确定地质体形成和地质事件发生的时代,以研究地球和行星物质的形成历史和演化规律.本文对几种常用的精度比较高的同位素测年方法从理论、实验技术、应用范围、使用的注意事项等方面予以简要总结和介绍,期望为地质同行们提供有益的参考.所涉及的同位素测年方法主要有U-Pb法、Ar-Ar法、Rb-Sr 法、Sm-Nd法、Re-Os法、(U-Th)/He法等.①U-Pb法:是最早用来测定地质年龄的放射性方法之一,也是国内目前最重要的同位素测年方法.近10年来,近乎完美的锆石微区U-Pb年龄测定技术的引进对我国的地质科学研究起到了巨大的推动作用,并且其应用领域仍在进一步扩展中.②Ar-Ar法:已经成为同位素地质年代学研究最主要的方法之一.该方法具有以下特点:a.测量的时间域较宽,最老可到3800Ma(月岩年龄),最年轻可测到千年级(意大利维苏威火山喷发年龄);b.测量对象广泛,原则上,所有的含钾矿物、岩石都可以用作Ar-Ar法同位素测年,甚至含有微量钾盐包裹体的非钾矿物如石英、闪锌矿等也有成功测定出Ar-Ar年龄的报道；c.独特的分步加热技术和内部组分的Ar同位素相关图处理技术不仅可以获得高精度的年龄,还可以揭示被测定对象所经历的多期地质演化信息；d.和激光技术配套可以直接在岩石光片上寻找待测矿物进行微区(几十微米一几百微米)Ar-Ar测年,从而能够获得变质岩P-T-t轨迹研究中最精确的时间信息；e.应用领域广泛,几乎所有的地质学分支学科中都有应用；f.是矿床年代学研究的最主要的技术手段；g.是同位素热年代学研究的支柱技术.Ar-Ar法测年也有其局限性:首先是分析技术复杂导致其成本高、分析周期长.其次中子参数测定的准确性直接影响样品年龄测定的准确性.核反冲效应会导致极细粒的粘土矿物Ar-Ar年龄结果偏高.对于古元古代和太古宙古老变质岩样品,由于可能存在K和Ar的自然扩散作用或后期变质、变形等多因素的扰动作用,用Ar-Ar法很难测出早期的变质事件年龄.③Rb-Sr法:是一个应用很广泛的方法,利用等时线技术可以测定侵入岩、火山岩、变质岩和某些沉积岩的同位素地质年龄.在用Rb-Sr同位素系统测定中酸性侵入岩和火山岩的年龄时,如果岩石迅速冷却,无论用全岩等时线法或矿物等时线法得到的年龄都可能是岩石的形成年龄.对于变质岩,矿物Rb-Sr等时线年龄一般代表岩石遭受最后一次强变质热事件Sr同位素均一化时间.对于沉积岩,可以利用Rb-Sr法测定成岩自生矿物年龄.对于金属矿床,可以用包裹体的Rb-Sr等时线确定矿床的形成时间.通过断层和韧性剪切带形成的矿物的Rb-Sr年龄测定,可以限定构造形成时间.Rb-Sr法最大缺点是,由于Rb的流动性,极易形成开放系统,从而得到不正确的年龄.此外,还经常受到假等时线的困扰.④Sm-Nd法:由于Sm-Nd体系的保存性能良好,抗蚀变和变质作用的能力较强,因此Sm-Nd法年龄能代表原岩生成的时间和反映成岩物质源区的特性.对于基性岩、超基性岩,对太古宙古老岩石,Sm-Nd等时线法是较好的测年方法.Sm-Nd模式年龄代表地壳岩石从CHUR地幔源中分异出来的时间,利用碎屑沉积岩的模式年龄可以鉴别沉积物的源区,判断岩石形成构造背景,了解其物源区存留地壳的平均年龄,揭示地壳形成和演化历史等.其缺点是由于Sm、Nd地球化学性质的类似,地质作用过程中难以发生相互分离,Sm、Nd在岩石中的比值变化范围就很小,给Sm-Nd等时线法测年带来了困扰,有时不能给出正确可信的年龄.⑤Re-Os法:是目前能够直接测定金属矿床矿化年龄的唯一成熟方法.但在实验技术和应用方面还存在不少问题:a.近年来发现有些金属矿床辉钼矿的Re-Os年龄高于其赋矿围岩的年龄,原因不明;b.黄铁矿等多数硫化物矿物含Re量很低,并含有一定程度的普通Os,对样品化学制备过程中低本底的要求很高,一般实验室难以达到,普通Os也难以准确扣除；c.后期的热液活动有时可以使Os同位素发生重置,因此,金属硫化物Re-Os同位素体系封闭温度及其影响因素是一个亟待解决的问题.⑥(U-Th)/He法:(U-Th)/He同位素系统的优势是其封闭温度是已有同位素体系中最低的,能够记录地质体经历较低温度范围的时代与温度信息.该方法在矿床年代学研究中也具有可观应用前景.其不足之处是因为封闭温度很低,在用于地质体定年时要特别关注冷却速率和再加热作用的影响.%Isotope geochronology is a newly developed interdisciplinary science which combines geoscience, physics, chemistry and technical sciences, and is a young and energetic branch of earth science. The decay of radioactive isotopes is used to determine the formation age of geological body and the age of geological events, with aiming to study the formation history and evolution of earth and planetary materials. This paper presents brief introduction and summary of relative high-precise isotope dating methods in terms of theory, experiment techniques, application scope, precautions for use, in hope of providing a useful reference to geologist. Main isotope dating methods involved s are U-Pb, Ar-Ar, Rb-Sr, Sm-Nd, Re-Os and (U-Th)/He methods. (l)U-Pb method: It is one of the earliest radioactive methods for determination of geological age as well as the most important isotope dating method in China so far. In the past 10 years, the introduction of zircon U-Pb dating technique has played a significant role in promoting geological research in China, and its application is expanding.(2) Ar-Ar method: Ar-Ar dating has become one of the most important methods of isotope geochronology. The characteristics of this method areas follows: ① Wide time-domain measurements, with the oldest age up to 3. 8Ga (the age of lunar rocks) and the youngest one in a scale of millennium age (the eruption age of Mount Vesuvius, Italy); ② A w ide range of measurement objects. In principle, all the k-bearing minerals and rocks can be used for Ar-Ar isotopic dating, even there are reports on the successful determination of Ar-Ar ages from non-potassium minerals such as quartz and sphalerite which contain trace amounts of kainitite inclusions;③ Unique step heating technique and Ar isotope correlation diagram of internal components can not only obtain high-precision age but unfold multi-stage geological evolution of the object;④ Combined with laser technique, it can be used to determine Ar-Ar age by searching microzonation directly on polished section of minerals to be tested, so as to obtain the most precision time information of the metamorphic rock P-T-t track; ⑤ Wide application area. It has be en used almost in every discipline of geology; ⑥ It has been the most important technical tool of deposit chronology; ⑦ It is the backbone technique of isotope thermochronology. But Ar-Ar dating has its limitations. Firstly, the complex analysis leads to high cost and long cycle. Secondly, the accuracy of the determination of the neutron parameters directly affects the accuracy of samples dating. Nuclear recoil effect can result in high Ar-Ar age of very fine-grained clay minerals. For the samples of Early Proterozoic and Archean metamorphic rocks, there may be natural K and Ar diffusion or later metamorphism, deformation and other disturbance, which will make it difficult to determine the age of early metamorphic events. (3)Rb-Srmethod. It is a popular method. The isotope geological ages of intrusive, volcanic, metamorphic, and some sedimentary rocks can be determined by using isochron technique. When Rb-Sr isotopic system is used to determine the age of intermediate and acid intrusive rocks and volcanic rocks, if these rocks cooled rapidly, the ages determined by both the whole rock isochron and mineral isochron age may be the formation ages of the rocks. For metamorphic rocks, Rb-Sr isochron age generally represents the Sr isotope homogenization time when the latest strong thermal event happened. For sedimentary rocks, we can determine the authigenic mineral diagenesis age using Rb-Sr dating. But for metallic deposits, we can determine the formation ages of deposits using inclusion Rb-Sr isochron. Through Rb-Sr mineral dating to determine the formation of faults and ductile shear zone, we can limit the tectonic formation time. The biggest drawback of Rb-Sr dating is that incorrect age can be obtained due to the fact that the mobility of Rb easily produces an open system. In addition, the age determination is often interfered by false isochrons. (4)Sm-Nd method. Due to good preservation, corrosion and metamorphism resistances of Sm-Nd system, Sm-Nd dating time can represent the formation age of primary rocks and and reflect the characteristics of rock-forming material sources. For mafic, ultramafic, and archean rocks, Sm-Nd isochron dating method is a good one. Sm-Nd model age represents the time of crustal rocks which differentiated from the CHUR mantle, and model ages of clastic sedimentary rocks can be sued to identify the rock-forming source, so as to judge the tectonicbackground of rock formation, understand the average ages of material source detained within the crust, and finally reveal the history of formation and evolution of the crust formation. The disadvantage is that Sm and Nd are difficult to separate from each other due to their similar geochemical properties during the geological process, resulting in a narrow range of Sm to Nd ratios in rocks, giving trouble for SM-Nd isochron dating method, even without reliable age obtained. (5) Re-Os method. Re-Os isotope dating method is the only mature method so far that is directly used to determine mineralization ages of metal deposits. However, there are many problems in experiment techniques and applications. ① It is found in recent years that the Re-Os ages of molybdenite in some metal deposits are higher than the ages of ore-bearing rocks, and the reasons are unclear.② Most sulfide minerals such as pyr ite contains very low content of Re buta certain amount of common Os. This imposes high requirements on the preparation of samples, which general laboratories fail to meet. In addition, common Os can not be precisely deducted. ③ Sometimes post-hydrothermal activities may reset Os isotope, therefore, the closure temperature and influencing factors of the metal sulfide Re-Os isotope system is a key problem to be solved urgently. (6) (U-Th) / He method. The advantage of (U-Th) / He isotope system is that its closure temperature is the lowest among the existing isotopic systems, and can record temperature information and the time when geologic body underwent a lower temperature range. This method also has considerable application potential in deposit chronology. But its disadvantage is very low closuretemperatures, and much attention should be paid on cooling rate and re-heating effect during dating of geological bodies.【总页数】31页(P1917-1947)【作者】陈文;万渝生;李华芹;张宗清;戴檀谟;施泽恩;孙敬博【作者单位】同位素热年代学实验室,大陆构造与动力学国家重点实验室,中国地质科学院地质研究所,北京,100037;北京离子探针中心,中国地质科学院地质研究所,北京,100037;武汉地质矿产研究所,武汉,430205;同位素热年代学实验室,大陆构造与动力学国家重点实验室,中国地质科学院地质研究所,北京,100037;中国科学院广州地球化学研究所,广州,510640;中国科学院广州地球化学研究所,广州,510640;同位素热年代学实验室,大陆构造与动力学国家重点实验室,中国地质科学院地质研究所,北京,100037【正文语种】中文【相关文献】1.同位素地质年龄测定技术及应用 [J], 严堇纾2.同位素地质年龄测定技术及应用 [J], 王旭3.辽宁姚家沟钼矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄测定及其地质意义 [J], 方俊钦;聂凤军;张可;刘勇;徐备4.巴尔喀什成矿带Cu-Mo-W矿床的辉钼矿Re-Os同位素年龄测定及其地质意义[J], 陈宣华;杜安道;蒋荣宝;王志宏;屈文俊;韩淑琴;Eleonora Seitmuratova;施炜;杨农;陈正乐;叶宝莹;曾法刚5.湖北麻城白鸭山钼矿床辉钼矿 Re－Os 同位素年龄测定及其地质意义 [J], 陈炜;周文平;陈开旭;刘明文;王彤;周仁君;方明;贺慧艳;李随云因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
同位素地质年代学中主要定年方法概述
同位素地质年代学的定年方法概述一些元素(K,Rb,Re,Sm,Lu,U与Th)的自然长寿命放射性同位素,衰变为另种元素稳定同位素的作用,广泛应用于岩石与矿物的年龄测定。
这种测年提供了关于地球地质历史的信息,并已用于标定地质年代表。
地质过程时间维的确定就是一项重要而复杂的研究任务。
准确标定某一地质体的年代就是区域地质学、地球化学、矿床学与大地构造学研究中不可缺少的内容,对于区域地史演化规律的研究与找矿方向的确定,都具有十分重要的理论与实际意义。
可以说,现代岩石学在很大程度上已经离不开同位素地质学的研究。
在上一世纪60-80年代Sr、Nd、Pb 等同位素地质理论蓬勃发展并逐渐成熟的形势下,Re-Os、Lu-Hf等新的同位素体系也在快速发展。
近年来,由于各种新型同位素分析仪器的开发利用与分析测试技术方法上的迅猛发展,例如新一代高精度、高灵敏度、多接收表面热电离质谱仪(TIMS TRITON)、多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)与高灵敏度高分辨率离子探针质谱(SHRIMP)技术的开发与利用,大大拓宽了各种同位素新技术方法在地球科学各个领域中的应用,并取得了一系列令人瞩目的新发现与新认识。
目前,地质体的定年主要采用的就是K-Ar法、40Ar-39Ar法、U-Pb法、Pb-Pb法、Rb-Sr 法、Sm-Nd法等,已经获得了非常丰富的资料。
然而,由于地质作用过程的复杂性、多期性与测年方法及测试对象的局限性,对已经获得的年龄数据,不同的学者往往有不同的地质解释。
因此,开展同位素定年方法学中的适用性与局限性有关问题的研究,不仅有助于重新认识、评价与应用已有的资料,而且有利于今后工作中同位素定年方法的改进。
一、K-Ar法与40Ar-39Ar法常规的K-Ar法定年主要建立在两个基本的假设条件之上。
①矿物或岩石形成以后,对钾与氩保持封闭体系,既没有钾与氩的加入,也没有钾与氩的逃逸。
②矿物或岩石中不含有大气氩;如果含有氩,则只能由大气混染造成,可以进行常规法定年的大气混染校正(穆治国,1990)。
辉钼矿铼-锇(Re-Os)同位素定年及其地质意义
辉钼矿铼-锇(Re-Os)同位素定年及其地质意义摘要：通过对辉钼矿铼-锇（Re-Os）同位素年龄分析测定，可以直接测定金属矿床成矿年龄，推算矿床的成矿强度，分析成矿物质的来源，反应不同的成矿本经和成矿机制；本文通过对两个实例的综合分析解释，为研究区域成矿作用提供了重要的依据。
关键词: 辉钼矿铼-锇同位素年龄成矿强度Abstract: through to the fai molybdenum phenium-osmium tetroxide (Re-Os) isotope age determination, can direct determination of metal metallogenic age, calculated the deposit metallogenic strength, analysis the source of ore-forming materials, the response of the different ore-forming by and metallogenic mechanism; Based on the comprehensive analysis of the two examples explain, as the study area mineralization provides an important basis.Keywords: fai molybdenum phenium-osmium tetroxide isotope age metallogenic strength中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：1、引言187Re通过β—衰变产生187Os，衰变常数为1.666×10-11a-1，这就构成了Re-Os同位素体系。
该同位素体系作为重要的同位素地质年代测定工具，被广泛应用于硫化物矿床年代学以及基性-超基性岩的成因和年代学研究中。
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Creaser et al.,2002
Exshaw Fm TOC < 5% 的 样品结果
偏大
MSDW偏大，可能因除水成Os组分外，所含非水成的非 放射成因Os组分(碎屑)所致。
(A) Exshaw 组地层岩石样品初始 187Os/188Os值vs.岩石中碳氢 化合物成熟度(以参数Tmax表示)，图显示无相关性，表明碳氢 化合物趋熟并不显著扰动Re-Os 同位素体系. Creaser et al.,2002
并且主要是由187Re衰变成因的187Os。 因此辉钼矿具有非常高的 Re/Os 比值，特别 适合于 Re-Os 定年。为含辉钼矿的热液脉状 矿床的定年提供了一种有效的方法。
Hirt et al. (1963) 试图用Re-Os等时线法对 14个铁陨石进行定年，其结果(4.0 ± 0.8Ga) 精度较差，不能说明铁陨石是否与石陨石同
Os的稳定和封闭。因此其年龄为沉积年龄。
富含有机质的几个地层的沉积岩全岩 Re–Os年龄: (a) Kimmeridgian age 155 4.3Ma, (b) Toarcian age 18113 Ma (c) Hettangian age 20712 Ma, 对应于沉积物的沉积年龄.
初始187Os/188Os (i) 比值代表了当时海
贵州王家弯下寒 武统黑色页岩中 Ni-Mo硫化物富 集层
Mao et al., 2000
矿床定年
加拿大Sudbury的McCreedy West ores (Ni–Cu sulfide) 的Re-Os 等时线. Morgan et al.,2002
加拿大Sudbury的 Falconbridge ores (Ni–Cu sulfide) Re-Os 等时线 Morgan et al.,2002
在海岛玄武岩 (OIB)、洋中脊 玄武岩(MORB) 和科马提岩中 Re的丰度大于 Os.
而在幔源橄榄岩 包体中Os的丰度 大于Re。
5.2 Re-Os定年
Re有2个天然存在的同位素，其丰度如下：
185Re，37.398%，稳定 187Re，62.602%，放射性
187Re通过衰变成为187Os：
Luck & Allegre (1983)修订结果为 T1/2=(4.560.11)1010a和 =（1.520.04)10-11a-1
Yin et al. (1993) 给出 =（1.640.05)10-11a-1
Shen et al.(1998)陨石 =1.6610-11a-1
Re是分散元素，在辉钼矿中含量最高（变化 于几ppm至1.88%）。 只有在CuReS4, (Seyfullin, et al., 1975）矿 物中，Re是主要成分。 在火成岩中，Re的丰度大致为0.5 ppb。
Os在周期表中位于VIIB族，是一个Pt族元素
Os具有亲硫的地球化学性质，主要出现在铱
陨石的Re、Os同位素组成与地球样品相一致
这些研究结果不仅揭示了陨石的来源，而且为
研究地球Os同位素提供了基础
基性火成岩定年
Allegre et al. (1999).
基性火成岩定年
Monro Township科马提岩 Re-Os 等时线 （Walker et al. ，1988）
基性火成岩定年
用王水法溶解富有 机碳沉积岩全岩中 有机碳的Re、Os 时， 碎屑中的Re、 Os也被溶解，碎 屑中的Re、Os量 相对于有机质而言 是很少量的，可能 导致年龄稍有偏差。
Selby & Creaser,2003
溶样方法改进
用 CrO3–H2SO4法溶解沉积岩全岩有机碳中Re、Os所 获得的等时线年龄与火山层中锆石U－Pb年龄（363.3 ±0.4Ma）相吻合。 Selby & Creaser,2003
量降低而不是由于Re含量增加的缘故。
陨石
地外物质包括球粒陨石及其分异的铁陨石、玄武质 无球粒陨石(BAC)和月岩：Os的丰度变化范围很大 (10-12~10-4)，但是它们的Re/Os值几乎稳定在0.1
陨石
而地球物质和火星陨石(SNC)中Os的丰度较低(为10-12~10-9), 变化范围小于地外物质，但是它们的 Re/Os值变化很大（达 4个数量级：0.01~100)，并且它们的Re-Os丰度呈现明显的 负相关性，与地外物质有显著差异。
加拿大Sudbury 的Strathcona Hangingwall Zone和Deep Zone ores (Ni–Cu sulfide)的 Re-Os 等时线 Morgan et al.,2002
南非Witwatersrand Supergroup中金颗粒样品的Re-Os 等时线定年结果为3016 ± 110 Myr (MSWD =1.9)，虽 然有些金颗粒有沉积自生特征，但该年龄老于最大沉 积年龄，有力地证明大部分金颗粒来源于碎屑，而非 后期热液成因. from Kirk et al. (2002).
式中衰变常数 =（1.6660.017)10-11a-1 Shirey & Walk(1998) 。其形式与Rb-Sr体系 相似。
Hirt et al. （ 1963 ）首先用 187Os/186Os 来表 示 Os 同位素的组成，后来 Luck & Allegre (1983) 和许多其他研究者沿用了这一传统形 式。
= 0.023% = 1.600% = 1.510% = 13.286% = 16.251%
= 26.369%
= 40.957%
含Re体系中187Os的增长可表示为（Hirt et al., 1963）：
187 187 187 Os Os Re t 186 (e 1) 186 186 Os Os i Os
Gannoun et al., 2004, SCIENCE
沉积岩定年
Cohen et al. （1999） 将Re-Os等时线法应用于
英国侏罗纪黑色页岩的定年： • 黑色页岩Re、Os含量高于地壳，Re/Os 高； • 95%以上的 Re 、 Os 来自海水，黑色页岩中高的有 机质含量保证了当时沉积环境为还原环境，在还原 环境下，Re、Os产生沉淀。 • 岩石形成后，若未遭到氧化，则保证了其中 Re 、
187 75
Re Os β ν Q
187 76
其谱的终点能很低（2.5keV），因而用直 接计数法测定187Re的半衰期很困难。
Watt and Glover (1962) 用直接计数法测得 T1/2=31010a Hirt et al. (1963)用10个已知年龄的辉钼矿获 得T1/2=(4.30.5)1010a Luck et al. (1980)从铁陨石Re-Os等时线获得 T1/2=(4.270.2)1010a
Shirey & Walk(1998) 陨石 =（1.6660.017)10-11a-1
Os有7个天然出现的稳定同位素。
Luck & Allegre (1983): (NH4)2OsCl6的Os同位素丰度：
184Os 186Os 187Os 188Os 189Os 190Os 192Os
锇矿矿物中，
包括Os在内的 Pt族元素在含有Cu、Ni硫化物
的超基性岩和辉长岩、以及碲化物、硒化物、
砷化物和锑化物中含量较高。 Os的地壳丰度大致为0.4 ppb。
在太阳系中，Re、Os的绝对丰度:
Re= 5.0710-2 个原子/106个Si原子,
Os = 7.1710-1个原子/106个Si原子,
然而，190Pt 经衰变为186Os T1/2= (8.8 ± 0.7)1011a 陨 石 中 190Pt 的 同 位 素 相 对 丰 度 低 0.0122% （Walker et al., 1991），因此在陨石定年中 采用187Os/186Os问题不大。 但对含Pt族元素的矿床进行Re-Os定年时，由 于Pt/Os比值可能很高，相当一部分186Os可能 是由190Pt衰变产生，从而导致定年偏差。
8、Re-Os同位素年代学
-衰变为 187Os 不仅可用来研究铁陨 石的来源，还可对 Cu 、 Mm-Nd 、 Lu-Hf 和 U-Pb 同位 素，可用来研究地幔的分异和陆壳的增长
8.1 Re、Os的地球化学性质
Re 与 Mn 和 Te 属于 VIIB 族元素，但 Re 的地球 化学性质更接近于Mo。
时形成。
Luck et al. (1980) 和Luck & Allegre (1983)用离子探针 质谱和同位素稀释 法测定Re、Os的含 量，获得了较高的 精度(4.42±0.20Ga) 并且发现：铁陨石 和球粒陨石的金属 颗粒拟合在同一条 等时线上，
这些陨石是在太阳星云以后不久（约90 Ma）形 成的，太阳星云所含Os同位素是均一的，其原 始的187Os/186Os等于0.807± 0.006
以下早期例子为与引用文献一致仍用187Os/186Os
在假定Os同位素初始比值的前提下，从单个 样品的分析数据可以计算出其模式年龄。 或者测定一套符合等时线条件的样品，用等 时线法计算年龄和初始比值。
辉钼矿具有很高的 Re 含量（ 2-230ppm ），
但Os含量低于0.2ppm（Hirt et al., 1963）
Re/Os比值≈0.072。
与金属陨石相比，地球和月球上由硅酸盐
矿物组成的岩石极度亏损 Re和Os，这是由
于亲硫Re、Os的进入了地核的结果。
橄榄岩 陨石
相似 ｝ Re/Os = 0.083
Re/Os = 0.081
拉斑玄武岩和花岗岩的 Re/Os 比值则高得 多（10-30）
地壳岩石的高 Re/Os 比值主要是由于 Os 含
因此，Re-Os地质年代学方法可用作测定富含有 机质沉积岩年龄的可靠工具，而无需考虑沉积岩 中碳氢化合物成熟度水平. 为获得高精度的Re-Os年龄，重要的是要选择初 始187Os/188Os比值变化小的样品，这比避开碳氢 化合物成熟度高的样品更为重要.