乌拉山-集宁孔兹岩锆石激光探针等离子质谱(LA-ICP-MS)年龄——孔兹岩沉积时限的年代学研究

乌拉山-集宁地区由 TTG 片麻岩、麻粒岩、斜长角闪岩、孔兹岩等组成的高级变质地体,过去一直按有序地层划分,按变质程度定时代。现在识别出深成岩后,TTG 片麻岩已广泛采用锆石 U-Pb 测年,而表壳岩测年由于小于传统预想的地层年龄,所以往往仍按变质程度定时代:如只有中-新太古代年龄的麻粒岩(兴和岩群)被定为古太古代,只有古元古代年龄的孔兹岩被定成新太古代。尤其是孔兹岩,因为常规锆石(TIMS)年龄不能分辨碎屑年龄和变质年龄,所以其沉积时代是太古还是古元古更长期争论不决。为了解决这个问题,本文依据始于上世纪90年代的国内外区分岩浆锆石、变质锆石、碎屑锆石的研究成果,以锆石阴极发光(CL)和背散射(BSE)图象,首先查明孔兹岩除了含有均匀无内部结构的变质锆石还含有具结晶韵律环带结构的锆石,因为后一种结构是岩浆成因的有力证据,它产在沉积岩中就代表碎屑锆石。碎屑锆石有老有新,只有年龄最小的碎屑锆石才能限定沉积时代,所以沉积年龄必须以大量锆石测年统计。数以百计的锆石测年以 SHRIMP 进行固然最好,然而昂贵的费用本课题无力承担,所以我们改用灵敏度也较高,而且快速简便、费用低廉的激光探针(LA-ICP-MS)进行。结果得到:乌拉山大庙片麻状花岗岩的岩浆锆石年龄为2.49Ga,显示高级变质下原岩年龄仍能保存;乌拉山-集宁的孔兹岩变质锆石一致给出≈1.8Ga 的变质年龄,与已有的 TIMS 法≈1.85Ga 的变质年龄一致;乌拉山哈德门沟石墨厂、包白铁路桃儿湾、忽鸡沟窑子湾和集宁兴和黄土窑等四处孔兹岩给出的碎屑锆石年龄有老有新,最老的≈2.3Ga,多数谐和的碎屑锆石年龄在2.2～2.0Ga 之间,因为沉积时代以最年轻的碎屑锆石年龄限定,所以孔兹岩的沉积时代不是太古而是古元古。乌拉山-集宁地区的 TTG 片麻岩年龄比孔兹岩的碎屑锆石年龄大,表明孔兹岩不是由附近太古宙岩石提供碎屑物质的原地沉积,而是经吕梁运动碰撞进入下地壳,才与附近太古宙岩石产在一起的外来构造岩片。

云南武定迤纳厂铁铜矿岩浆角砾岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其意义

康滇地区是中国西南地区重要的元古宙铁铜成矿带。该地区元古宙昆阳群中串珠状分布岩浆角砾岩,周边分布大量铁铜矿床。选取武定迤纳厂东方红矿段穿插斜切入迤纳厂组的岩浆角砾岩,挑选胶结物中的岩浆锆石进行LA-ICP-MS测年,得到复合岩浆锆石内核207Pb/206Pb年龄为2193Ma±8Ma,代表深部围岩原生锆石年龄;岩浆锆石或复合岩浆锆石边缘环带207Pb/206Pb年龄为1739Ma±13Ma,代表岩浆侵位年龄;下交点年龄为980Ma±11Ma,代表变质年龄。结合相关资料判断,迤纳厂组与上昆阳群、大红山群、河口群均为1.7Ga左右昆阳板内裂谷拉张、岩浆侵位/喷发的同时异相产物。这对在滇中地区昆阳裂谷中,元古宙地层内的岩浆角砾岩周边寻找IOCG(IRON-OXIDE-COPPER-GOLD,铁氧化物-铜-金)型铁铜矿具有重要的启示。

安徽南部庐枞盆地罗河-泥河铁矿田含矿辉石粗安玢岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地质意义

安徽庐枞火山岩盆地中的罗河-泥河铁矿田产有与燕山期岩浆活动有关的大型铁矿床,是长江中下游玢岩型铁矿的一个重要组成部分。对矿田的含矿岩体进行了薄片鉴定和化学分析,结果表明该类岩浆岩为超浅成的中偏基性辉石粗安玢岩。运用锆石LA-ICP-MSU-Pb定年方法进行年龄测定,测得的206Pb/238U平均年龄分别为133.3Ma±0.6Ma(LJ23)、133.2Ma±1.1Ma(LJ37)、132.8Ma±2.6Ma(NHK1-2),3个年龄在误差范围内基本一致,表明矿田内辉石粗安玢岩的形成年龄约为133Ma。这一时间正好位于区内龙门院-砖桥和双庙-浮山两大火山喷发旋回的间歇期,为砖桥火山喷发旋回后期潜火山作用的产物。结合基础地质、矿床地质分析和含矿岩体、磁铁矿单矿物化学分析结果,推测矿田的成矿时间为133～131Ma。表明成岩成矿作用与发生于中国东部140Ma左右的构造体制大转折和130Ma左右的大规模岩石圈拆沉两大地质事件相吻合。

西准噶尔哈拉阿拉特组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

哈拉阿拉特组是西准噶尔哈拉阿拉特山一带分布最广,研究程度最低,时代认识分歧最大,火山岩在该区全部组级地层中所占比例最高,且层位相对较新的海相火山-沉积建造。笔者在该区进行1:5万区域地质调查中,对哈拉阿拉特组中下部层位辉石安山岩与流纹岩进行LA-ICPMS测年,获得锆石U-Pb年龄分别为(306.9±5.5)Ma(MSWD=1.8)与(304.5±3.1)Ma(MSWD=0.63),二者误差范围内一致,综合所测锆石的CL图像特征,指示其代表了哈拉阿拉特组的形成时代。结合前人化石资料将哈拉阿拉特组时代确定为晚石炭世,认为其中下部层位时代不老于306.9Ma为宜。这一成果准确约束了区内海相火山地层的时代,并为研究西准噶尔构造带的火山岩浆作用及其构造演化提供了新的年代学证据。

宁芜和尚桥铁氧化物-磷灰石矿床(IOA)成矿过程研究:来自磁铁矿LA-ICP-MS原位分析的证据

铁氧化物-磷灰石矿床(IOA)是全球铁矿资源重要的供给矿床类型之一,受到国内外科研和矿产开采工作者的广泛关注。对铁氧化物-磷灰石矿床研究的争议主要集中在矿床成因上,即岩浆成因或者热液成因。作为一类具有多阶段成矿作用的矿床,IOA型矿床很难用热液或者矿浆成因予以简单概括,需要动态地看待成矿作用。和尚桥铁矿床是一个大型的铁氧化物-磷灰石(IOA)矿床,位于中国东部长江中下游多金属成矿带宁芜矿集区中。和尚桥铁矿床成矿作用含有三个清晰的磁铁矿矿化阶段,分别形成浸染状(Mt1)、角砾状(Mt2)和脉状(Mt3)矿石。对各阶段磁铁矿矿石中磁铁矿进行激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)微区成分测试。在成矿过程中,从早到晚,磁铁矿表现出了从具有岩浆成因特征向具有热液成因特征的方向演化。磁铁矿中Mg和Al含量升高,Cr含量先降低后略微升高,Mn、Co、Ni和V含量先降低后升高,Mo和Sn含量先升高后降低的趋势,表明成矿过程中各阶段围岩及大气水对成矿流体的贡献不一。结合前人研究成果,我们认为和尚桥铁矿床中磁铁矿铁质的来源与安山质侵入岩密切相关,可能来源于岩浆不混溶作用形成的铁质富集流体(熔体),磁铁矿在高温热液环境中结晶沉淀。成矿过程具有多阶段性,推测在各成矿阶段间隙,富铁流体得到富集,同时地层物质不断的加入并导致了磁铁矿成分显示出越来越多的热液成因信息,地层物质(特别是膏盐层)对成矿过程起到了重要的控制作用。

内蒙古孟恩陶勒盖岩体的成岩时代——LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学

孟恩陶勒盖岩体侵位于兴蒙造山带晚古生代浅变质岩系内,根据岩石类型划分为中细粒英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩3个填图单位,具有典型S型花岗岩的矿物组成和岩石化学特征.花岗闪长岩和二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测定结果分别为234±1 Ma和230±1 Ma,时代为中三叠世,代表孟恩陶勒盖岩体的侵位时代.

连山关-高家沟花岗岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

笔者采用颗粒锆石LA-ICP-MS法获得了连山关-高家沟花岗岩体U-Pb不一致线上交点年龄为2198±31.5 Ma和2162±31 Ma。通过与辽东地区U-Pb法、Sm-Nd法和颗粒锆石年龄比对,揭示了辽东地区广泛发育的一期古元古代花岗岩浆事件的精确年代。根据岩石地球化学特征和岩体与地层接触关系,笔者认为该期花岗岩是在拉伸状态下早期基底岩石重熔的产物。年代学资料表明,连山关-高家沟岩体为壳源岩浆多次重熔侵位的花岗杂岩体。

班公湖-怒江带西段尕尔穷矽卡岩型铜金矿含矿母岩成岩时代的重新厘定及其地质意义

尕尔穷矿床为近几年在班公湖—怒江带西段取得找矿新突破的产于斑岩—碳酸盐岩接触带的矽卡岩中和构造破碎带中的铜金(铁)矿床,该矿床位于班公湖—怒江缝合带南缘的措勤—申扎火山岩浆弧中。本文在前人研究的基础上,进一步开展成岩成矿年代学研究,拟解决前人资料中成岩与成矿相差22Ma以上的疑惑,重新厘定矿床的形成时限。在详细了解矿床地质特征的基础上,确定了矽卡岩型铜金矿的成矿母岩为石英闪长岩,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb手段对石英闪长岩进行定年。阴极发光(CL)图像显示锆石振荡环带清晰,长轴和短轴之比在1.5∶1～4∶1之间。锆石上15个有效测点给出206Pb/238U年龄加权平均值为87.1±0.4Ma(MSWD=0.88),代表石英闪长岩的结晶年龄,结合矿石中辉钼矿Re-Os同位素年龄(86.87±0.50Ma),显示矿床由岩体侵位结晶至矿质沉淀经历了1Ma左右的演化时间。矿床可能形成于班公湖—怒江特提斯洋关闭后冈底斯—念青唐古拉板片和南羌塘—三江复合板片的弧—陆碰撞阶段。

新疆大黑山东部姜巴斯套组下段的凝灰岩锆石LA—ICP—MSU—Pb年龄及其地质意义

准噶尔东部大黑山地区出露的姜巴斯套组为一套厚层海相火山—沉积地层,其形成时代及地层层序存在争议。对姜巴斯套组下段2个具有地层意义的晶屑凝灰岩开展的锆石LA—ICP—MS测年,获得的加权平均年龄分别为339.4±1.9 Ma(MSWD=0.39)和336.3±2.6 Ma(MSWD=0.58),结合古生物新的研究成果,确定了该套地层时代为早石炭世。其中,最老的继承性单颗粒碎屑锆石谐和年龄为2999±51 Ma,推测该区应存在前寒武纪古老地块,因此准噶尔盆地东北缘古生代山系由两条蛇绿岩、蛇绿混杂岩带围限的区带,应是由蛇绿岩、蛇绿混杂岩地体、岛弧岩浆杂岩和微古陆块共同组成的古生代增生带。

西藏班公湖-怒江缝合带中段碰撞后A型花岗岩的时代及其对洋盆闭合时间的约束

近年来地质调查在班公湖-怒江缝合带中段发现了一批A型花岗岩,岩体呈面积不大(<1 km2)的岩株产出,岩性上分为钾长花岗岩和花岗闪长斑岩两种,侵入白垩系地层中。岩石化学上这些A型花岗岩相对富硅,SiO2含量在68.62%～75.36%之间,全碱含量(K2O+Na2O=8.03%～9.37%)和全铁含量(FeOT=0.86%～5.39%)偏高,Al2O3含量(12.76%～15.54%)偏低,显示弱过铝质和亚铝质特征。微量元素明显富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Th、U、K和Pb,但Ba和Sr相对亏损;同样在高场强元素(HFSE)中,Nb、Ta和Ti亏损明显,Zr和Hf相对富集。这些岩石化学特征与岛弧型花岗岩是明显不同的,显示出A型花岗岩的特征。岩体稀土元素含量总体较高(∑REE=122.37～291.19μg/g,平均201.31μg/g),相对富集轻稀土元素(LREE/HREE=4.89～9.58,平均为5.93),Eu负异常明显(δEu=0.14～0.54,平均0.34),球粒陨石标准化分布模式呈向右缓倾的V型。三个岩体的锆石U-Pb LA-ICP-MS加权平均年龄分别为(109.6±1.4)Ma(MSWD=3.7)、(112.2±0.9)Ma(MSWD=0.06)和(113.7±0.5)Ma(MSWD=0.21),表明这些A型花岗岩形成时代为早白垩世晚期。从岩石的碰撞后A2型花岗岩特征推测班公湖-怒江中特提斯洋盆的闭合时间至少应该在白垩纪初。

藏南努日铜-钨-钼矿床晚白垩世石英闪长岩U-Pb定年及其地球化学特征

藏南努日矿床位于冈底斯成矿带南缘，前人获得的辉钼矿Re—Os同位素年龄为23Ma，与明则和程巴矿床成矿时代一致，但矿区内至今未发现与矿化有关的成矿斑岩体。本文报道了努日矿区新发现的与矿化关系密切的石英闪长岩的地球化学特征，获得石英闪长岩的LA—ICP—MS锆石U—Pb年龄为93．42±0．76Ma，与同一成矿带内桑布加拉和克鲁铜金矿成矿时代一致（90～93Ma），表明矿区可能存在两期成矿事件。石英闪长玢岩的主量微量元素SiO2含量为57．19％～58．23％，Al2O3含量为15．78％～16．03％，MgO含量为4．74％-5．32％，Mg^#指数为65．2～67．3；富集大离子亲石元素（Rb、Sr、Ba、u等）及轻稀土元素，亏损高场强元素，显示出埃达克岩特征。研究表明石英闪长玢岩形成于洋壳俯冲阶段的弧岩浆岩，洋壳熔融形成的母岩浆侵入近地表形成早期铜多金属矽卡岩矿化。晚白垩世成矿事件的发现进一步佐证了研究区存在两期矿化叠加事件，拓展了研究区找矿方向。

甘肃新疆交界地区四顶黑山镁铁质—超镁铁质岩的锆石U-Pb年龄及地质意义

采用高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年,获得甘肃新疆交界地区四顶黑山镁铁质—超镁铁质岩体中辉长岩的年龄为320.9Ma±3.0Ma,代表该岩体的形成时代为早石炭世,与镁铁质-超镁铁质岩紧密伴生的碰撞型花岗岩(二长花岗岩)的形成年龄为369.2Ma±2.7Ma,属晚泥盆世。结合区域研究资料对比,认为四顶黑山地区的碰撞作用应该在早石炭世之前结束,早石炭世已进入陆内裂谷岩浆作用阶段,为进一步探讨区域构造演化提供了更为丰富的年代学依据。

点苍山变质杂岩新生代变质-变形演化及其区域构造内涵

点苍山变质杂岩体是哀牢山-红河韧性剪切带四个变质杂岩体之一,遭受了多期多阶段变质-变形作用改造。本文重点针对点苍山杂岩的新生代变质-变形作用,尤其是以富铝质高级变质岩即夕线石榴黑云片麻岩和侵位于其中的糜棱岩化细晶花岗质岩石开展了深入研究。对夕线石榴黑云片麻岩的显微构造分析与矿物共生组合研究,确定了高角闪岩相和低角闪岩相变质矿物共生组合,分别为:石榴石(Grt)+夕线石(Sil)+钾长石(Kfs)+黑云母(Bi)+斜长石(Pl)±石英(Q)和夕线石(Sil)+白云母(Ms)+黑云母(Bi)+石英(Q)。对其中的变质锆石进行SHRIMP U-Pb测试,获得了新生代三个阶段的变质作用年龄,即54.2±1.7Ma、31.5±1.5Ma和27.5±1.2Ma.本文还深入研究了侵位于高级变质岩中的一个花岗岩质糜棱岩的宏观与显微构造特点,其LA-ICP-MS年龄为24.4±0.89Ma,代表着同剪切就位花岗质岩浆侵位和结晶年龄。夕线石榴黑云片麻岩中变质锆石从2150～27Ma多期多阶段表观年龄的发育,表明点苍山变质杂岩体具有复杂的构造演化史。点苍山杂岩的多阶段新生代构造-热演化归咎于印度-欧亚板块会聚与碰撞作用(约54Ma)、造山后伸展作用(大约40～30Ma)和沿着哀牢山-红河剪切带大规模左行走滑变形作用(约27～21Ma)。

川西江浪穹隆核部新火山花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf同位素研究

新火山岩体位于松潘-甘孜造山带南段,江浪穹隆核部。LA-ICP-MS锆石UPb定年获得岩体年龄为161.52 Ma±0.62 Ma。岩石具高SiO2,Na2O和K2O含量和高Ga/Al比值,以及低TiO2,CaO和MgO含量;稀土元素配分模式呈右倾海鸥型,Eu负异常明显;微量元素富含Rb,Nb和Ga等高场强元素,原始地幔标准化蛛网显示出Ba,Sr,Ti,P和Ti亏损;锆石饱和温度计算显示岩体成岩温度很高(845℃~930℃);岩体还相对富铝,A/CNK=1.04~1.10,分布比较集中,都大于0.95,过碱指数(NK/A=0.56~0.76)较低,均在1之下。以上特征表明新火山黑云母花岗岩为铝质A型花岗岩。锆石176 Hf/177 Hf比值变化于0.282 115~0.282 856,平均值为0.282 599,fLu/Hf为-0.98^-0.94,平均值为-0.97,εHf(t)绝大多数为负值,变化于-19.81~6.39之间,平均值为-2.69,说明岩石形成是壳源物质占主导地位,可能为江浪穹隆核部元古代变质核杂岩的部分熔融。结合区域构造演化,本文认为新火山花岗岩形成于陆-陆碰撞之后的伸展环境,是甘孜-松潘造山带在燕山早期增厚的地壳因伸展松弛而发生减压熔融的产物。