自然铂特征

四川省地质矿产勘查与开发局到2002年9月8日，已经用人工重砂的办法挑选出1456粒自然铂。人工重砂样品是由该局405地质队采集的，样品的分离由成都岩矿测试中心完成。为了检测这批自然铂样品的成分，2002年10月我们从这批样品中随机挑选了14个自然铂颗粒样品进行了分析研究，后来又反复多次进行了补充检测（表2-8），总共分析了38个颗粒。
表2-8 石棉大河坝第一批自然铂样品的电子探针分析结果表　（w3/%）


1.能谱检测结果
我们对自然铂颗粒利用电子探针进行了无损成分检测和形貌分析，部分结果列入表2-8。从表2-8可知，所检测的颗粒均为自然铂，Pt的含量变化于88.39%～91.93%，但普遍含Cu和Zn,Cu含量变化于4.36%～7.81%,Zn含量变化于1.63%～3.77%。只有一个颗粒Rh达9.10%,Pt 83.35%,Cu 3.98%,Zn 1.63%。其他铂族元素（Pd、Ir、Os、Ru）的含量均很低，表明成矿元素主要是Pt（图2-9）。其他元素S、Cr、Fe、As、Sb、Te、Ir、Ru、Rh、Pd含量极微（表2-9、表2-10、表2-11）。到目前为止，尚未发现其他铂族元素矿物及金属互化物，初步表明该矿床属成分单一的自然铂矿床。

图2-9 石棉大河坝自然铂颗粒成分的球粒陨石标准化配分曲线

表2-9 石棉大河坝第二批自然铂颗粒样品电子探针分析结果表　（wB/%）


表2-10 石棉大河坝第三批自然铂颗粒样品电子探针分析结果表　（wB/%）


表2-11 石棉大河坝第四批自然铂颗粒样品电子探针分析结果表　（wB/%）


2.颗粒形貌分析

图2-10 部分大河坝自然铂颗粒显微照片

对挑选出来的铂族元素矿物，在电子探针装备的显微镜下观察，不同粒径的铂矿物尚未见与其他矿物的连生现象（图2-10）。对显微镜下怀疑为其他矿物连生体的部位也进行了同步的能谱检查，结果没有找到任何其他矿物。这一结果表明，所研究的自然铂颗粒在矿石中可能呈自然颗粒存在，属于单铂型自然铂矿化。另外，我们也对这些颗粒成分如此特殊、如此均一的特点产生疑问，是天生如此还是这些颗粒不是自然产物？目前尚无结论。
此外，我们还探索性地在国家地质试验测试中心进行了Pt-Os同位素研究（由屈文俊研究员等完成），原本指望利用这批样品，根据Pt可以衰变产生Os的思路，进行同位素年代学研究，但分析的结果显示不含放射性成因Os，因此也未能进行更深入的研究。

碳酸岩熔体具有一定的携带铂族元素（PGE）的能力，可利用PGE地球化学来探讨碳酸岩的源区特征和岩浆形成与演化过程。
国内外学者对碳酸岩和铂族元素地球化学均已做了大量研究工作并取得了许多重要的研究成果，但有关碳酸岩本身的PGE地球化学研究却鲜为人知。在所收集的上千篇碳酸岩和PGE文献中，只有Когарко等（1994）利用中子活化法分析了两件俄罗斯西伯利亚Guli杂岩体中碳酸岩的PGE含量。其含量范围分别为（10-9，下同）：Os ＜0.10～0.18、Ir 0.09～0.33、Ru 0.30～0.96、Pt ＜10.0～22.3，相对低于与之共生的碱性-超基性岩的PGE含量，但两类岩石的PGE配分模式相似。Когарко等（1994）认为岩浆分异是造成两类岩石PGE含量差异的主要原因。
本次工作利用 ICP-MS 测定了冕宁稀土矿床碳酸岩7件样品的 PGE 含量，其含量（10-9）范围分别为：Ir 0.50～0.78、Ru 1.61～6.75、Rh 0.08～0.14、Pt 2.62～12.15、Pd 1.11～3.65和Au 1.24～8.61。该含量明显低于原始地幔，但高于Wedepoh（1995）报道的平均地壳含量，总体在基性超基性岩PGE含量范围之内。这表明碳酸岩具有一定的携带PGE的能力。
研究区碳酸岩PGE具Ru-Pt型分布规律（Pt＞Ru＞Pd＞Ir＞Rh），与球粒陨石和原始地幔PGE分布规律一致（McDonough and Sun，1995）。原始地幔标准化的PGE配分模式呈Ru、Pt、Pd相对富集和Ir、Rh相对亏损的“燕子型”（图3-28），与西藏大竹卡蛇绿岩中地幔橄榄岩PGE配分模式（喻亨祥等，2000）相似，暗示碳酸岩PGE配分模式可能是其源区地幔PGE配分模式的反演。同时认为，深源富CO2流体交代作用原始地幔可能是形成其“燕子型”PGE配分模式的主要因素。以下证据也表明，碳酸岩熔体具有一定携带PGE的能力，可利用PGE地球化学来探讨碳酸岩的源区特征和岩浆形成与演化过程：

图3-25 冕宁REE矿床萤石和岩浆岩REE配分模式对比

Fig.3-25 The correlation of REE patterns of fluorites and rocks from the Mianning REE deposit
球粒陨石据Boynton（1984），图中仅示出范围

图3-26 冕宁REE矿床萤石(87Sr/86Sr)i-(143Nd/144Nd)i图

Fig.3-26 The(87Sr/86Sr)i-(143Nd/144Nd)idiagram of fluorites from the Mianning REE deposit
◇—爱尔兰 Galway 矿床中的萤石（Menuge et al.，1997）；▲—西班牙 Sierra del Guadarrama矿床中的萤石（Galindo et al.，1994）；●—阿根廷Sierras Pampeanas矿床中的萤石（Galindo et al.，1994）；■—印度Amba Dongar矿床中的萤石（Simonetti and Bell，1995）；◆—冕宁REE矿床萤石、碳酸岩和正长岩（△—萤石，□—碳酸岩，○—正长岩）；DMM、HIMU、EM I和EM II据Zindler and Hart（1986）
第一，C、H、O和S是地幔流体的重要组成（刘丛强等，2001），C-H-O-S体系是一种强有力的地幔交代剂，在碳酸岩源区富集地幔和母岩浆形成过程中具有重要地位。Zhou（1989）的实验结果显示，PGE能在C-H-O-S体系中迁移，其迁移能力为：COS＞H2S＞CO2＞CO，表明碳酸岩可能具有相对富集PGE的地幔源区，同时也暗示碳酸岩熔体具有一定携带PGE的能力。
第二，碱性-超基性岩常与碳酸岩组成环状杂岩体。在南非Phalaborwa地区Loolecop碱性-超基性岩体的铁磷橄榄岩和碳酸岩中均已发现PGE矿化现象（Rudashevsky等，2001）。俄罗斯研究人员将常与碳酸岩组成环状杂岩体的碱性超基性岩归入含PGE建造之列，并已在科拉半岛、阿尔丹地盾和兴凯地块边缘等的碱性-超基性岩体发现了PGE矿物，其中科拉半岛Kovdor碱性-超基性岩体的PGE矿物产于磷磁橄榄岩和碳酸岩中（Ivanikov等，1996；Rudashevsky等，2001）。除南非和俄罗斯外，加拿大、澳大利亚、英国、美国和印度也在开展碳酸岩PGE找矿勘查工作（网上消息）。Rudashevsky等（2001）认为，碳酸岩中的PGE矿物可能是碳酸岩母岩浆演化后期分异出富含PGE硫化物熔体结晶产物，同样表明碳酸岩熔体具有携带PGE的能力。

图3-27 冕宁REE矿床萤石中的流体—熔融包裹体（10×32）

Fig.3-27 The fluid-melt inclusions in fluorites from the Mianning REE deposit（10×32）

图3-28 冕宁REE矿床碳酸岩PGE配分模式

Fig.3-28 The PGE patterns of carbonatites from the Mianning REE deposit
原始地幔据McDoonough and Sun（1995），碳酸岩样品号未标出，西藏大竹卡蛇绿岩中地幔橄榄岩PGE配分模式据喻亨祥等（2000），MORB据Barnes and Picard（1993）
第三，业已证实，富CO2流体交代地幔岩在熔融程度小于1%的情况下可以直接熔融出碳酸岩熔体。Simonetti等（1998）的研究表明，具碳酸岩-正长岩组合的富CO2碱性硅酸岩岩浆（碳酸岩母岩浆）是地幔部分熔融程度小于5%的产物。地幔中PGE地球化学性质与S的变化密切相关，Rehkämper等（1999）的实验结果表明，当地幔部分熔融程度小于5%时，硫化物没有出熔，PGE 各元素地球化学性质相似，IPGE（Os、Ir、Ru）和PPGE（Rh、Pt、Pd）之间不发生明显分异；当部分熔融大于5%时，硫化物开始出熔，IPGE和PPGE地球化学性质发生变化，两组元素之间发生分异。因此，地幔熔融程度小于1%直接熔融出碳酸岩熔体中的PGE配分模式可能是其源区地幔PGE配分模式的反演；而地幔低程度部分熔融（小于5%）形成的富CO2碱性硅酸岩岩浆（碳酸岩母岩浆）中的PGE可能主要受CO2的控制。富CO2碱性硅酸岩岩浆（碳酸岩母岩浆）在演化过程中发生液态不混溶作用形成碳酸岩熔体和硅酸盐熔体已被众多实际和实验资料所证实，目前还没有文献报道PGE在碳酸岩熔体-硅酸盐熔体液态不混溶过程中的分配规律的实验研究。Когарко等（1994）的研究表明，在碱性超基性岩-碳酸岩组合中PGE相对在碱性超基性岩中富集，但两类岩石的PGE配分模式相似。对碳酸岩-正长岩组合中PGE的分配规律还没有实际资料，考虑到正长岩富Si、ALK（Na2O+K2O），贫Fe、Mg和S，不利于携带PGE，因而可认为碳酸岩熔体-正长岩熔体液态不混溶过程中PGE相对富集于碳酸岩熔体中。以上分析均表明，碳酸岩PGE地球化学可以用来探讨其地幔源区性质和岩浆形成与演化过程。

Hirt等（1963）建立了将¹⁸⁷Os数据对¹⁸⁶Os比的规定，并由Luck和Allegre（1983）实际应用，他们对实测分馏的Os数据标准化至¹⁹²Os/¹⁸⁸Os为3.0827，这也得到了大部分其他研究者的响应。然而，¹⁸⁶Os本身是稀少的长寿命不稳定¹⁹⁰Pt同位素的α衰变的产物。在陨石测年中，这不是一个重要问题，因为¹⁹⁰Pt仅占总铂的0.0122%（Walker等，1991）。然而，一些更重要的Re-Os法的地球应用中涉及到含铂族元素的矿，其铂/锇比可能非常高。在这种情况下，大部分的¹⁸⁶Os可能是放射成因的。

Walker等（1991）从肖德贝里的Strathcona深部铜矿带中来的矿石中观察到了大量的放射成因¹⁸⁶Os的存在。他们给出了该物质的分析结果，通过代入一般的衰变方程可用来构筑Pt-Os等时线（图6-3）：

同位素地质年代学与地球化学

假定肖德贝里杂岩在1.85Ga前形成以来一直保持封闭，Walker等计算出¹⁹⁰Pt的衰变常数为7.9±0.6×10^-13a^-1，与计数测定的1×10^-12a^-1（Macfarlane和 Kohman，1961）吻合得相当好。

图6-3 来自加拿大肖德贝里Strathcona深部铜矿与非放射成因锇间形成的两点Pt-Os等时线图

为了避免放射成因¹⁸⁶Os的扰动，Walker等测定肖德贝里矿的相对¹⁸⁸Os的¹⁸⁷Os丰度，然后通过乘以8.340（相当于除以0.1199）重新标准化他们的数据为¹⁸⁶Os。其他一些研究者通过直接应用锇数据对¹⁸⁸Os以避免此问题（Fehn等，1986；Dickin等，1992；Ellam等，1992）。然而，如果采用Yin等（1993）的Re-Os法，这种选择也要排除，因为¹⁸⁸Os是¹⁸⁷Re的活化衰变产物。因此，对于Os数据可能没有理想的同位素来标准化，但考虑到在发表文献中¹⁸⁶Os的广泛使用，故仍然使用该同位素。

因此，Re-Os法的等时线方程为

同位素地质年代学与地球化学

Walker等（1989a）提出的另一种表示法是以与球粒陨石参考点的百分偏差（γ）来表示Os同位素比值。然而，总硅酸盐地球可能并不具理想的球粒陨石Os特征，因此CHUR参考点对Os来说不及Sm-Nd系统有力。但是，如果我们希望对比不同年龄的Os同位素数据，我们可能需要使用这种表示法，因此，它将在有限范围内使用。由Walker等选择的现今球粒陨石参考值是¹⁸⁷Os/¹⁸⁶Os=1.06，¹⁸⁷Re/¹⁸⁶Os=3.3。

Os标准化与Pt-Os衰变图
图6-3 来自加拿大肖德贝里Strathcona深部铜矿与非放射成因锇间形成的两点Pt-Os等时线图 为了避免放射成因186Os的扰动，Walker等测定肖德贝里矿的相对188Os的187Os丰度，然后通过乘以8.340（相当于除以0.1199）重新标准化他们的数据为186Os。其他一些研究者通过直接应用锇数据对188Os以避免此问题（Fehn等...

自然铂特征
其他铂族元素（Pd、Ir、Os、Ru）的含量均很低，表明成矿元素主要是Pt（图2-9）。其他元素S、Cr、Fe、As、Sb、Te、Ir、Ru、Rh、Pd含量极微（表2-9、表2-10、表2-11）。到目前为止，尚未发现其他铂族元素矿物及金属互化物，初步表明该矿床属成分单一的自然铂矿床。图2-9 石棉大河坝自然铂颗粒...

衰变体系的封闭性与封闭温度
对于矿床的定年,可以考虑用脉石矿物中所含的流体包裹体进行 Rb-Sr、Sm-Nd、Ar-Ar等方法定年;也可选择矿石矿物,尤其是硫化物进行 Re-Os、Pt-Os 及常规的Rb-Sr、Sm-Nd定年。

Re-Os同位素系统
所产生的186Re和188Re,分别经过β衰变生成稳定同位素186Os和188Os。186Os和188Os的生成量由照射参数和样品中Re含量决定。只要测定未知辉钼矿样品和已知年龄的辉钼矿定年标准的Os同位素比值,就可计算出Re-Os年龄。 187Re\/188Os-187Os\/188Os等时线年龄对于大部分地质体来说,除了含有放射成因的187Os外还含有普通Os。

Re-Os体系同位素定年技术的改进与拓展
此外,由于高亲铁元素HSE(Highly siderophile elements:Os,Ir,Ru,Rh,Pt,Pd,Re和Au)的地球化学特性,使得Re-Os同位素结合Pt-Os同位素及HSE地球化学在天体演化地幔地球化学研究(壳幔、核幔边界物质来源)方面也越来越引起人们的关注(Eduardo et al.,2012)。 一、Re-Os同位素分析方法的改进 辉钼矿是国际上Re-Os...

模型四十五 不整合型铀矿床找矿模型
根据矿石矿物和金属组合,该类矿床可细分为单金属型和多金属型两种亚类。前者只产出呈晶质铀矿的 U,后者则包含不同数量的 Ni、Co、As 和痕量 Au、Pt、Cu 以及其他元素。有些矿床包含这两种亚类和过渡类型,其单金属矿化多赋存在基底内,多金属亚类一般赋存于不整合面上的底部硅质碎屑地层和基底古风化壳内。从...

什么是S矩阵理论
标准模型简史-上 -- 模糊翻译作品 -- 作者:Steven Weinberg 译者:卢昌海 -译者序: 2003 年, 物理学家们相聚在欧洲核子中心 (CERN) 纪念中性流发现三十周年及 W 与 Z 粒子发现二十周年。 著名理论物理学家 Steven Weinberg 在纪念会上作了题为 "The Making of the Standard Model" 的演讲。 这一演讲经整...

<sup><\/sup>Ar-<sup><\/sup>Ar法
试样照射后“冷却”3个月,即等待因照射产生的一些短寿命放射性同位素衰变殆尽,装试样的玻璃瓶外表面辐射剂量小于8×10-9C\/(kg·s)时,进行下一步分装。 3)试样分装。经照射并“冷却”了的试样从反应堆取回,在密封操作箱中打破玻璃瓶,拆掉铝箔筒,将试样包装入呈圣诞树状的玻璃管中,并与析氩系统相接。全部操作...

放射性氚
图4-3-1 渥太华大气降水中氚含量的变化 氚通过下述的β衰变转化为氦：水文地球化学 已知氚的半衰期是12.42年，故其衰变常数等于5.581×10-2\/年。这样，由式（4-3-2）可得下述氚的衰变方程：水文地球化学 式中PT为经过t年的衰变后，所剩余的氚在原始氚中所占的百分比。4.3.2.2 根据氚同位素...

物理公式
1.平均速度V平＝s\/t（定义式） 2.有用推论Vt2-Vo2＝2as 3.中间时刻速度Vt\/2＝V平＝(Vt+Vo)\/2 4.末速度Vt＝Vo+at 5.中间位置速度Vs\/2＝[(Vo2+Vt2)\/2]1\/2 6.位移s＝V平t＝Vot+at2\/2＝Vt\/2t 7.加速度a＝(Vt-Vo)\/t ｛以Vo为正方向，a与Vo同向(加速)a>0；反向则a<0｝...