高氯酸-逆王水溶样方法的建立及在滇西金顶铅锌矿床Re-Os同位素定年中的应用

The Re-Os isotope system is the most direct and effective way to research the metallogenic epoch and the material sources of sulfide metal deposit. However, some samples could not get satisfaction data because the content of the Os was too low to measure. In order to improve the signal intensity, an innovative Carius tube digestion method with perchloric acid (HClO4) for low concentration of Re and Os in metal sulfides will be described and developed in the project. Investigations are performed and analyzed on the amount of sample dissolution after the addition of HClO4 in the reverse aqua regia，the best proportion between the HClO4 and reverse aqua regia will also be researched to keep strong oxidation. At the same time, the heating time and heating temperature is also necessary to be optimized. On the basis of the new developed method, the main object is the pyrite from Jinding Zn-Pb deposit (the pyrite are hosted in the fine-grained sandstone and the sandy carbonate breccias). The probability of the geological clock and the accuracy of the Re-Os isotopic system will be researched in order to get the right time of the large-scale mineralization. It will provide more evidence to understand the Metallogenic processes, and the method of dating low level of Re and Os in sulfide metal will also be improved.

Re-Os同位素体系是研究金属硫化物矿床成矿时代和成矿物质来源最直接和最有效的方法，但部分地质样品由于Os含量太低无法精确测定而导致较大的测量误差，很难获得令人满意的准确度和精度。本申请项目拟改进Caiurs管溶样方法的溶样介质，在逆王水中加入高氯酸以提高酸的氧化性达到增大溶样量的目的，提高测量时的信号强度和数据的准确性。探索最大溶样量及高氯酸与逆王水的最佳比例，在降低用酸量的同时保证酸具有较高的氧化性；优化样品的加热分解时间和加热温度，完善高氯酸-逆王水溶样法。该溶样体系的建立对提高数据质量、扩大低Os含量金属硫化物的研究范围提供技术支持。在此基础上，以滇西金顶超大型铅锌矿中不同组构的黄铁矿为对象测定其Re-Os同位素年龄，以获得金顶大规模铅锌矿床的主期成矿时代。这将为准确认识金顶大规模铅锌成矿作用与矿床成因提供证据，也为推进低Os含量金属硫化物Re-Os法定年技术水平的提高打下基础。

建立了高氯酸-逆王水溶样法，该方法的建立在显著的增大了溶样量的同时降低用酸量，降低了炸管的概率。最大溶样量由最初了1g上升至3g，总量提升了近三倍。但用酸量却从早期的30mL下降至12mL。在优化该方法的实验过程中，我们发现酸溶液的氧化性对Os信号影响强烈，但是不影响样品与稀释剂之间的同位素交换平衡。溶样温度则是影响同位素交换平衡的主要因素之一。标样结果与推荐值一致说明该方法适用于Re-Os同位素定年，同时本底含量与传统方法基本持平，可以满足实验分析需求。该方法在不大量增大用酸量的情况下明显的提高了溶样量，具有很好的应用前景。本文利用Re-Os同位素体系对位于华北克拉通北缘中段的高板河sedex型黄铁矿矿床中代表原生特征的层状及发生重结晶作用的胶状黄铁矿进行定年，获得了1505±50Ma原生年龄和150.0±3.7 Ma的改造年龄，成功的将高板河矿床成矿过程分为两个期次，早期为喷流沉积成矿，晚期为热液叠加改造成矿。原生年龄的获得不但确定成矿年龄，同时也为约束高于庄组地层的沉积上限时间提供了依据。改造年龄的获得说明矿区小规模发育的岩脉对矿体进行了叠加改造，并指出岩脉形成的时间应为晚侏罗世而非前人认为的中侏罗世。高板河矿床黄铁矿Re-Os同位素年代学数据解决了矿床成矿年代的问题并划分了成矿期次，为研究成矿过程起到了积极的推动作用，也为建立矿床成矿过程与区域构造演化的关系提供了依据。本文针对金顶超大型矿区以古新统云龙组含砾砂岩和砂砾岩为主岩铅锌矿石中黄铁矿开展了Re-Os法同位素测年，分别获得103.6 ± 4.5Ma（MSWD = 7.2，n=5）和81.3±6.1Ma（MSWD = 6，n=5）的年龄，指示金顶铅锌矿床存在两期矿化事件。在白垩纪晚期金顶矿床经历过一次成矿的热事件，起到了成矿预富集的作用。目前虽然还未找到与白垩纪相对应的区域地质事件，但通过研究兰坪盆地的演化过程发现在白垩纪时期成矿规模却相对较小。