缺氧沉积物及其衍生物的Re-Os同位素定年与示踪.pdf

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1、华南地质与矿产2010钲GeologyandMineralResourcesofSouthChina第3期文章编号：1007-3701(2010)02—00—57—11缺氧沉积物及其衍生物的Re—Os同位素定年与示踪段瑞春，王浩2，凌文黎2，杨红梅(1．武汉地质矿产研究所，武汉430205；2．中国地质大学地球科学学院，武汉，430074)摘要：Os属铂族元素，其不同于亲石元素的地球化学性质使得Re一0s同位素体系在金属矿床和超基性一基性岩浆岩的定年与地球化学示踪研究中得到了广泛应用。Re、Os元素具有亲铁和一定程度的亲铜性质，能在还原环境中与硫化物和／或有机物结合

2、而发生相对富集，因此可应用Re一0s同位素体系对缺氧环境中形成的富有机质沉积物及其衍生物进行定年与示踪研究。本文综述了近年来Re—Os地球化学在这一领域的研究新进展，包括黑色页岩中I一0s富集机制的探讨，沉积岩的等时线法定年，风化作用、烃类成熟度和变质作用等对黑色页岩等富有机质沉积岩Re—Os同位素体系的影响，沉积环境的Os同位素示踪以及黑色页岩Os模式年龄的意义等，并对这些研究成果在石油、沥青等有机矿产的成因研究及其勘查工作中的应用前景进行了评述。关键词：黑色页岩；沥青；石油；Re—Os；定年与示踪中图分类号：TP391．1文献标识码：A1引言高精度质谱分析技术逐

3、渐趋于成熟。与此同时，在Re—Os样品的化学制备中采用低本底卡洛斯管溶Re元素于1925年由德国化学家发现，而Os样法和微蒸馏纯化技术，使得Re—Os同位素体系在元素的发现则可追溯到1803年。铼为ⅦB族元素，地球科学中的应用得到了实质性发展[11~121。属亲铁元素，并有一定程度的亲铜性。在部分熔融国内实验室中，国家地质实验测试中心率先于作用过程中，铼表现为中度程度不相容元素，其地1990年代初建立了包括辉钼矿在内的高含量样品壳丰度为～2ng／g。锇为ⅧB族元素，属铂系元素，的Re—Os同位素分析方法[13-15]。1990年代晚期表现出亲铁性并具一定程度的亲铜性

4、，在部分熔融以来，中国科技大学[16-17]、南京大学[18l、中科院作用过程中，表现为强相容元素，即倾向于在残余地质与地球物理研究所L1圳、中科院广州地球化学相中富集，其在地壳中的丰度约为50Pg／gIl。研究所们、中国地质大学(武汉)[2U、中科院地Re—Os同位素体系在地球科学中作为年代学方球化学研究所L2_2J等单位也先后建立了Re—Os同法应用始于1960年代[5-6]，其原理为放射性的Re位素实验室，提高了国内Re—Os同位素体系的实可经13衰变成为Os。而Re、Os元素在地壳中极低验与应用水平，且黑色页岩的分析技术在近年来也的含量及其质谱分析所需较高的

5、一级电离能制约了日益得到重视[23-24]。目前，国土资源部武汉地质该体系的广泛应用J。直到1991年适合于负离子状矿产研究所依托新型热电离质谱仪TritonTi和超态测量的质谱分析技术的应用，使得锇同位素组成的净化室的优势正在加紧建设Re—Os同位素实验室，以期解决低含量硫化物和黑色页岩的Re—Os收稿日期：2010—05—16同位素分析测试技术难题，为金属矿床的年代学研基金项目：国土资源部公益性行业科研专项(200911043一l9)资助。究提供新的技术保障。作者简介：段瑞春(1984一)，女，研究实习员，主要从事同位素地球化学研究工作E·mail：duanru

6、ichun_123@163．com58华南地质与矿产2010笠2Re和Os在富有机质沉积岩中的富期、自垩纪一古近纪界线、古新世一始新世界线、集机制晚白垩世Cenomanian—Turonian界线等。对沉积岩进行定年是长期以来困扰同位素年代学研究的多数微量元素在富有机质沉积岩中发生富集问题之一，随着Re—Os同位素实验技术水平的提主要有以下两种途径：一是经还原作用发生沉淀，高，该同位素方法为解决该难题提供了新的途径如Mo和U等；二是通过有机质吸附和络合作用发[361。1989年，Ravizza和Turekian[首次应用Re—生富集，如Cd、Zn和Ni等。但目前对富

7、有机质Os同位素方法对富有机质沉积岩进行了定年，获沉积岩中Re和Os的富集机制还存在认识上的差得了与样品地层产状相符的年龄(354±49Ma)。异【。Cohen等的研究表明Re与Mo具十分Cohen等[21对英国侏罗纪富有机质泥岩开展了同相似的地球化学行为，且Re和os与TOC(总有类研究，亦获得了较高精度的Re～Os同位素等时机碳量)之间缺乏相关性，从而认为Re和Os的线年龄。Selby~Creaserp~l提出用Cr()3．H2SO4混合富集与还原反应有关，而并非有机质的吸附一络溶液替换反王水溶样，可以减少陆缘碎屑物质溶合作用。此外，由于早期成岩作用形成的黄