Re-Os同位素体系中低含量高放射性成因硫化物的成因研究

The low-level and highly-radiogenic sulfides in the Re-Os isotopic system is a special kind of sulfides whose Re and Os content are very low, and more than fifty percent of total Os is radiogenic 187Os. It is possible to obtain the model age from the single LLHR sulfide, therefore using this kind of sulfide have the potential to dating some deposits lacking of datable minerals. Although LLHR sulfides have been identified in most type of hydrothermal metallic ore deposits, it is inhomogeneous in even single deposit, and its genesis is still pending. In order to answer this hot issue, we choose the Qulong porphyry Cu deposit in Tibet and Jinding Zn-Pb deposit as the representative of high- and middle-low-temperature ore-forming system, respectively. The type of sulfides will be classified based on the ore deposit geology characteristics, and then typical samples (include: pyrites, chalcopyrite, sphalerite and galena) will be collected. The petrography and mineragraphy studies, trace elements studies, isotopic studies and fluid inclusions will all be used to describe the distribution of Re-Os contents and the ratio between them, explaining the genesis of the LLHR sulfides. This explanation will be verified in other similar types of deposits. Based on our data and explanation, we will make innovation in the Re-Os isotopic basic theory, and provide the technical support for the study on ore deposits.

Re-Os同位素体系中的低含量高放射性成因（LLHR）硫化物是一类Re、Os含量低，总Os中放射性成因187Os所占比例超过50%的特殊硫化物，单件样品就有可能获得模式年龄，对解决一些难定年矿床的成矿时代问题有着重要意义。目前，大多数热液金属矿床类型中都发现了LLHR硫化物，但它在矿床内的分布不均一，其成因问题仍悬而未决。为回答这一热点问题，本项目选择西藏驱龙斑岩铜矿床和云南金顶铅锌矿床分别作为高温和中低温热液成矿系统的代表，以矿床学研究为基础，精细划分硫化物类型，系统采集代表性样品（黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等），综合利用岩相/矿相学、微量元素地球化学、同位素地球化学、包裹体地球化学等研究手段，描绘Re、Os含量和比值在这两个矿床内的分布特征，阐明LLHR硫化物的形成机制和控制因素，并在类似矿床内验证。本项目将在Re-Os同位素基础理论方面取得创新，为矿床学研究提供技技术支撑。

Re-Os同位素体系中的低含量高放射性成因（LLHR）硫化物是一类通过单件样品就有可能获得模式年龄的特殊硫化物，对解决一些难定年矿床的成矿时代问题有着重要意义。目前，在大多数热液金属矿床中都发现了LLHR硫化物，但成因不明。基于对硫化物Re-Os数据的统计分析，我们发现产自沉积岩容矿铅锌矿床和铜矿床的硫化物具有最为显著的LLHR特征，Re含量超过100 ng/g，187Re/188Os比高于10000的硫化物基本均来自这两类矿床。因此，我们选择云南金顶铅锌矿床中的黄铁矿开展了系统研究，以期查明中低温成矿系统中LLHR硫化物的成因。通过细致的矿床学和矿物学研究，我们在金顶识别出三类黄铁矿（角砾岩型黄铁矿、核部黄铁矿、同成矿的胶状黄铁矿）。利用高精度Re-Os定年技术，我们得到了这三类黄铁矿年龄分别为~70 Ma、~50 Ma和~25 Ma，对应了油气形成、油气充注进穹窿和铅锌成矿的时间。这三类黄铁矿的Re、Os含量、Re/Os和187Os/188Os也有着显著差异，只有角砾岩型黄铁矿具有明显的LLHR特征（187Re/188Os：7890~162496，187Os/188Os：14.50~203.1），其Re含量、Re/Os比、年龄和Os同位素初始值均与沥青特征相似。为查明有机质和角砾岩型黄铁矿之间的关系，我们对黄铁矿开展了显微/超显微结构观察、能谱分析、拉曼光谱分析和LA-ICP-MS元素面扫描分析，确定这类黄铁矿多数都发育由大量球状结构组成的核部，能谱扫面显示核部为碳的集中分布区，拉曼分析在这些区域获得了有机质所特有的D峰和G峰，LA-ICP-MS元素面扫描显示Re在有机质核部富集，远高于黄铁矿中的含量。以上工作证明角砾岩型黄铁矿的Re-Os同位素特征主要继承自沥青等有机质，年龄应该反映了沥青而非黄铁矿的形成时间。因此，有必要重新审视沉积岩容矿矿床硫化物Re-Os定年结果，辨别有机质的贡献。在此类矿床开展硫化物Re-Os定年前，必须开展精细的矿物学研究和元素扫面分析，确定硫化物中Re的赋存状态，以保证定年结果的真实性。