Pb同位素分析方法和结果

Question

如题所述

Answer 1

大厂矿区铅同位素研究前人（陈毓川等，1993；韩发等，1997；高计元，1999；秦德先等，2002）做了大量的工作。本次在充分收集前人已有资料的基础上，补充完成了13件铅同位素样品的测定。

铅同位素分析在中国地质科学院地质研究所同位素室完成。人工选取新鲜的矿石和岩石，破碎过筛。单矿物是在双目镜下人工挑选的，纯度98%，经在玛瑙研钵中磨到小于200目。根据样品采用不同的酸溶液溶解，全岩采用HF+HNO₃，硫化物采用HNO₃或HCl等，然后过阴离子交换树脂，提取Pb，蒸干后以1%HNO₃稀释，备质谱测试。质谱测试采用以T1为标准进行的仪器质量分馏校正（何学贤，2005），所用的仪器为英国Nu Instrument HR公司生产的高分辨多接收器等离子质谱仪（MC-ICPMS）。在测定样品之前，用NBS981标准校准仪器，测定过程中，随时测定NBS981 监测仪器，样品的测定条件和NBS981相同，每一组数据由20个扫描构成，Hg干扰通过测定202扣除。NBS981长期测定结果：²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb为2.1674±0.0004，²⁰⁷Pb/²⁰⁸Pb为0.91478±0.00018，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为16.9402±0.0007，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.4966±0.0030，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为36.7155±0.012（±2σ）。不同矿体中铅同位素的分析结果及前人测定的数据统计结果见表6-5至表6-7。

结果显示：

1）笼箱盖花岗岩全岩²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围为19.462～20.02，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.75～15.788，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为39.076～39.241，计算得出的特征参数μ，ω，Th/U分别为9.68～9.71，33.04～37.40和3.29～3.74；其中钾长石²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值为18.345～18.403，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.964～16.1，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为37.739～39.315；特征参数μ，ω，Th/U分别为10.19～10.48，38.41～43.91和3.55～4.17；东岩墙花岗斑岩和西岩墙的石英闪长玢岩的²⁰⁶Pb/204Pb比值分别为18.975和18.801，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb分别为15.685和15.69，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb分别为38.762和38.808；特征参数μ，ω，Th/U分别为9.59和35.69，3.60和9.59，36.71和3.70。相比而言，黑云母花岗岩²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值和²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值高于后二者，说明岩浆活动由早期到晚期，放射性成因的铅含量降低。

表6-5 长坡-铜坑矿铅同位素组成及相关参数

续表

续表

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注：计算参数：a₀＝9.307，b₀＝10.294，c₀＝29.746，λ₈＝1.55125×10^-10a^-1，λ₅＝9.8485×10^-10a^-1，λ₂＝4.9475×10^-10a^-1，t（地球年龄）＝44.3×10⁸a（据Doe，1974）。μ＝²³⁸U/²⁰⁴Pb，w＝²³²Th/²⁰⁴P b。

表6-6 100号矿体矿石矿物铅同位素组成及相关参数

注：计算参数：a ₀＝9.307，b₀＝10.294，c₀＝29.746，λ₈＝1.55125×10^-10a^-1，λ₅＝9.8485×10^-10a^-1，λ₂＝4.9475×10^-10a^-1，t（地球年龄）＝44.3×10⁸a（据Doe，1974）。符号意义同表6-5。

表6-7 大厂锌（铜）矿体矿石矿物铅同位素组成及相关参数

注：计算参数：a₀＝9.307，b₀＝10.294，c₀＝29.746，λ₈＝1.55125×10^-10a^-1，λ₅＝9.8485×10^-10a^-1，₂＝4.9475×10^-10a^-1，t（地球年龄）＝44.3×10⁸a（据Doe，1974）。符号意义同表6-5。

2）长坡-铜坑矿床不同产状矿体中铅同位素组成相似。矿床上部大脉状0号矿体和38号矿体，其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围为18.482～18.73，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.689～15.937，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.365～39.393；特征参数μ，ω，Th/U分别为9.63～10.09，38.37～42.54和3.85～4.09。裂隙脉状产出的矿体中，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围为18.525～18.675，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.693～15.792，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.795～39.050；特征参数μ，ω，Th/U分别为9.63～9.82，37.77～39.91和3.86～3.93，与大脉状矿体一致。层状矿体中，除了丁悌平等（1988）测定的4个数据（DT08，DT17，DT20A，DT20B）整体上偏低外（²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围为17.4～18.98，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.3～15.62，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为37.51～38.48，特征参数μ，ω，Th/U分别为8.95～9.50，33.61～37.13和3.30～3.90），其他样品的206Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围为18.05～18.549，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.58～15.762，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.56～38.948，特征参数μ，ω，Th/U分别为9.09～9.77，36.49～39.38和3.75～4.14。与裂隙脉基本一致。

3）锌（铜）矿体²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围为18.45～18.7503，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.6816～15.7188，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.7849～39.1192，特征参数μ，ω，Th/U分别为9.62～9.68，38.50～39.10和3.86～3.92。

4）100号矿体²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围为18.6～18.721，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.64～15.775，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.148～39.148，特征参数μ，ω，Th/U分别为9.52～9.77，37.53～39.35和3.80～3.90。

对比矿区岩浆岩、铜坑脉状、层状锡多金属矿体、100号块状锡多金属矿体以及锌（铜）矿体的铅同位素组成，可见其铅同位素组成是相似的，说明具有相同的铅源。