华北克拉通辽宁兴城玄武岩脉LA-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

华北克拉通中生代期间受古太平洋板块俯冲作用的影响,岩石圈发生大规模的减薄,导致其物理化学性质明显改变.揭示克拉通减薄的机制并约束克拉通破坏时限是地学界的重大科学问题.华北克拉通广泛发育中生代玄武岩,玄武岩作为岩浆作用的产物,所蕴含的年代学信息可以为岩石圈演化过程提供重要的时间约束.辽宁兴城地区位于华北克拉通的北缘,其内发育的太古宙—中新生代岩浆岩是研究华北克拉通破坏的理想对象.尽管前人对这些玄武岩做了大量的研究,但是对其结束时间仍然存在争论.本文选取兴城地区出露的玄武岩脉为研究对象,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和金红石U-Pb年代学方法,探讨成岩年代学及其地质意义.锆石U-Pb定年结果表明,辽宁兴城玄武岩脉年龄为104.8±6.5Ma,而华北克拉通中生代岩石圈减薄的结束年龄也可推到105Ma左右.此年代学信息为早白垩世晚期华北克拉通大规模岩石圈减薄过程的时限提供了约束.

滇东南曼龙沟卡林型金矿床磷灰石LA-ICP-MS U-Pb成矿年代学研究

滇东南曼龙沟金矿床是滇东南地区代表性的卡林型金矿床,为进一步确定其成矿时代,对其中发育的两类磷灰石——与含金黄铁矿密切共生、呈细脉状集合体产出和与含金黄铁矿关系不密切、在细脉旁呈斑块状集合体产出,开展了激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)原位U-Pb定年。结果显示,与黄铁矿关系密切共生的磷灰石形成时代为(148±25)Ma(MSWD=0.64),与黄铁矿关系不密切的磷灰石形成时代为(142±69) Ma(MSWD=11.8),两组磷灰石测年结果在误差范围内基本一致,说明两者形成于相同的成矿作用过程。总体上看,曼龙沟金矿床成矿时代为~145 Ma,属于燕山早期,矿床的形成与太平洋板块向西俯冲、华南陆块岩石圈自东而西伸展有关。

LA-ICP-MS U-Pb定年技术相关问题探讨

LA-ICP-MS U-Pb定年技术是地质科学中被广泛应用的重要手段。发展至今,该技术已相对成熟,但在实际工作中仍需要注意一些关键问题。笔者就该技术的样品准备、定年结果的取舍、铅丢失问题、普通铅问题和定年结果投图与解释等5个方面进行简要探讨。研究认为,对于复杂矿物进行U-Pb定年研究建议不分选出单矿物,而是采用矿物识别定位手段和LA-ICP-MS仪器相结合的技术手段,直接在岩石光片或探针片上进行原地原位微区定年分析,但要注意样品准备过程中可能存在的铅污染问题。在碎屑矿物定年结果选择方面,对于大于1.5Ga的定年测点,笔者建议采用207Pb/206Pb年龄代表该颗粒的结晶年龄,而对于小于1.5 Ga的定年测点则应采用206Pb/238U年龄。对沉积岩最大沉积年龄的判断和选择主要依靠统计学方法,必要时需要结合地球化学数据和地质背景信息作为辅助判断依据。对于连续分布在谐和线上的年轻样品要提高警惕,需要采用谐和图、加权平均图、CL图像和元素含量等多种手段识别是否存在铅丢失不一致线。针对普通铅校正问题,笔者重点介绍了一种专用于碎屑矿物U-Pb定年的普通铅校正方法,并给出了计算过程。关于对矿物U-Pb定年结果加权平均值数据质量的评价,笔者着重讨论MSWD越接近于1表示数据质量越高的理论基础。总之,应用LA-ICP-MS技术对矿物进行U-Pb定年研究需要综合考虑多个因素,才能得出准确、可靠和地质意义明确的定年结果。

赣中古塘地区锡石LA-ICP-MS U-Pb年代学及微量元素地球化学特征

江西中部相山矿田及其周边铀多金属成矿作用复杂。近些年,在其南部古塘地区地表新发现了一处锡石矿化带,赋存于加里东期花岗岩中。通过对该矿点锡石开展原位LA-ICP-MS U-Pb定年和微量元素分析,获得其207Pb/206Pb-238U/206Pb谐和年龄为150.44±2.78 Ma、下交点年龄为150.64±2.78 Ma,两者相近,可以代表该锡石矿的成矿年龄,与矿化带周边的燕山期山心单元花岗岩成岩年龄(152.4±1.1 Ma)相近。微量元素中,高场强元素Ti、Nb、Ta富集明显。与Sn容易发生类质同象的Mn、Nb、Hf、Ta等4种元素彼此正相关性明显,Fe和Mo呈正相关关系,却与Nb、Mn、Hf、Ta均呈现负相关性。在W-Fe图解中,处于花岗岩岩浆热液型锡矿床的右侧,说明研究区成矿物质应该主要来自岩浆热液,而且成矿温度较高。古塘地区锡石矿与山心单元花岗岩虽然具有相近的成矿、成岩年龄,但由于后者具有极高的氧逸度,不利于Sn元素的富集,而与Mo成矿有关;与山心单元花岗岩中可见辉钼矿矿囊而未发现锡矿化的地质现象保持一致。

新疆北部喇嘛苏铜矿床成矿时代与构造背景:来自石榴子石原位LA-ICP-MS U-Pb测年的证据

石榴子石是矽卡岩型矿床中最常见的蚀变矿物,石榴子石U-Pb定年技术的发展应用为准确限定矽卡岩成矿作用时代提供了新手段。我国西天山地区发育大量矽卡岩型铜矿床,由于缺乏精确的成矿年代学数据,制约了矿床成因和成矿动力学背景认识的深入。为了精确厘定西天山地区矽卡岩型铜矿化时代,本文选取代表性的喇嘛苏大型铜矿床矽卡岩带中石榴子石为研究对象,利用电子探针和LA-ICP-MS原位U-Pb定年技术开展了矿物成分和年代学分析。根据喇嘛苏矿床石榴子石的岩相学特征,将其分为红棕色石榴子石、浅棕色石榴子石和黄绿色石榴子石三类。电子探针分析显示,三类石榴子石的端元组分均主要为钙铁榴石(56.96%~85.09%),其次为钙铝榴石(14.33%~43.85%),属于钙铁榴石-钙铝榴石系列。U-Pb定年获得3件石榴子石的加权平均年龄介于(389.1±2.0)~(387.0±2.3)Ma之间,表明成矿时间为中泥盆世。结合区域构造演化史,喇嘛苏矽卡岩型铜矿床形成于北天山洋壳的俯冲环境。

阿尔金北缘尧勒萨依片麻岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

阿尔金北缘尧勒萨依片麻岩分布于尧勒萨依河中下游,主要岩性为黑云二长花岗片麻岩。为确定该地区侵入岩形成时代、成因和构造背景,本文对其进行了岩石学、锆石U-Pb年代学和地球化学研究。研究区花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示,其形成年龄为927±3 Ma,时代为新元古代早期青白口纪。其具高硅(SiO2=71%~73.96%)、富碱[(Na2O+K2O)=6.61%~8.00%]的特征,岩石里特曼指数σ=1.41~2.09,属钙碱性系列;铝过饱和指数(A/CNK)=1.01~1.25,为过铝质系列岩石;富集Rb、K、Th、U等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ti、P、Ta等高场强元素,具有典型的大陆碰撞型花岗岩特征;稀土总量高,其中轻稀土元素富集,轻、重稀土元素分馏较明显((La/Yb)N=7.53~8.13),Eu负异常明显(δEu=0.40~0.68),总体呈"右倾海鸥型"稀土配分模式,具典型地壳重熔型花岗岩特征。根据原岩判别图,推测其为变质砂岩部分熔融的产物。结合区域资料,认为尧勒萨依片麻岩应该形成于同碰撞晚期的构造地质环境。

内蒙古阿巴嘎旗阿德拉嘎碱长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义

阿巴嘎旗阿德拉嘎碱长花岗岩位于贺根山蛇绿岩带北侧。为了确定该碱长花岗岩体的岩石成因类型,探讨其构造环境,对该岩体进行了野外地质、岩石学、地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年表明,阿德拉嘎碱长花岗岩体的侵位年龄为310.7±2.6 Ma,形成时代为晚石炭世。岩石地球化学研究表明,阿德拉嘎碱长花岗岩具有较高的SiO_(2)、Na_(2)O+K_(2)O含量和较高的Ga/Al、(Na_(2)O+K_(2)O)/CaO值,相对贫CaO、MgO、Sr、Ba、Eu、Ti和P。稀土元素总量较低,轻重稀土分馏不明显,稀土配分曲线呈海鸥性,负铕异常明显(δEu=0.15~0.37)。岩石学和岩石地球化学特征表明,该碱长花岗岩为A型花岗岩,形成于弧后伸展构造环境,为晚石炭世古亚洲洋向西伯利亚俯冲作用的产物。

冕宁尤黑木铁铜铅锌多金属矿床成矿时代探讨——基于磷灰石LA-ICP-MS U-Pb定年

扬子板块西缘的康滇铁铜成矿带是我国重要的富铜和富铁矿石产地之一,但其多个矿床的成矿时代和矿床成因仍存在争议。位于四川冕宁的尤黑木铁铜铅锌多金属矿为一小型矿床,前人对它的研究与报道极少,其成矿时代问题尚未解决。本文对该矿床铁铜矿体中的磷灰石进行了地球化学及原位LA-ICP-MS U-Pb定年研究。结果表明,尤黑木铁铜矿体中的磷灰石多呈不规则粒状,在磷灰石SiO_(2)-FeO和SiO_(2)-MnO成因判别图解中,均分布于热液磷灰石区域,表明为典型的热液磷灰石,其LA-ICP-MS U-Pb下交点年龄为698 Ma±15 Ma,代表铁铜矿体的成矿年龄。综合分析认为研究区东部酸性岩浆带来的热液流体顺着围岩层间破碎带流入,与围岩发生交代作用及矽卡岩化,形成尤黑木铁铜矿矿体;矿床成因为岩浆热液矽卡岩成因。

西藏班戈县更乃铁矿似斑状二长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及意义初探

更乃位于西藏自治区班戈县境内,构造上位于班公湖-怒江成矿带中段南侧。更乃矽卡岩型矿床主要矿产有铜、铁等,近年来,又发现了铟、铋等重要资源,特别是在更乃矿区发现自然铟与羟铟石,属国内首次发现(赵元艺等,2010)。更乃矿床的岩体岩性为二长花岗岩,本文采用锆石La-ICP-MS U-Pb方法研究其成岩年龄,从而对更乃矿床以及整个班公湖-怒江成矿带的形成获得更深入的认识。

湖南省拖碧塘铷矿花岗斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地质意义

湖南省拖碧塘铷矿位于南岭成矿带中段北缘,铷矿主要赋存于花岗斑岩脉中,已圈定工业矿体5个,探获Rb2O资源量近5万吨,为超大型铷矿床。在详细的野外地质调查基础上,对与成矿关系密切的花岗斑岩开展锆石LA-ICP-MS U-Pb测年,获得其成岩年龄为(87.4±0.8)Ma(95%置信度,MSWD=0.14),为华南燕山晚期岩石圈大规模伸展作用的产物。加强对湘南地区拖碧塘、上堡、界牌岭等燕山晚期花岗岩及其相关矿床的对比研究,对进一步认识区域燕山晚期成岩成矿地质背景,指导下一步找矿具有重要意义。

东昆仑都兰县可可沙地区加里东期石英闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其意义

野外调研和室内综合分析表明,出露于东昆仑造山带东段都兰可可沙地区的加里东期石英闪长岩体包括4种岩石类型:①灰—深灰色中粒石英闪长岩;②灰色中粒片麻状石英闪长岩;③灰色中粗粒角闪石英闪长岩;④浅肉红色中细粒似斑状二长花岗岩。用LA-ICP-MS法进行了锆石U-Pb同位素年龄测定,样品11013的锆石206Pb/238U加权平均年龄为515.2Ma±4.4Ma(MSWD=2.5),限定该石英闪长岩体的形成时代为中寒武世,表明东昆仑造山带加里东早期存在一期岩浆活动事件。

东昆仑阿牙克库木湖北巴什尔希花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地质意义

巴什尔希岩体分布在东昆仑西段白干湖断裂和阿尔金断裂之间,岩性主要为二长花岗岩和钾长花岗岩,其中二长花岗岩与白干湖钨、锡多金属矿床关系密切。对锆石内部结构、阴极发光图像特征和Th/U比值的研究表明,二长花岗岩中的锆石为岩浆锆石。锆石LA-ICP-MSU-Pb同位素分析结果显示,二长花岗岩形成年龄为(458.0±9.0)Ma。结合前人对巴什尔希钾长花岗岩的锆石U-Pb定年(432.3±0.8)Ma,初步认为该岩体为晚奥陶世—早志留世侵入体。元素地球化学特征显示,巴什尔希花岗岩为弱准铝质或弱过铝质A型花岗岩,是东昆仑地区加里东期局部弧后盆地拉张过程中,地幔底侵导致地壳物质熔融的产物。

新疆阿尔泰克兰河中游泥盆纪花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及地球化学特征

克兰河中游英云闪长岩和二长花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为400±2.3Ma（MSDW=1.1）和401±3.3 Ma（MSDW=1.2）, 表明岩体侵位于早泥盆世早期, 同时也暗示了岩体围岩康布铁堡组地层的形成时代早于401 Ma。所有花岗质岩石具有高的SiO2（67.80%~76.54%）和Al2O3（12.39%~16.07%）含量, 低P2O5 （0.02%~0.17%）和MgO＋FeO（2.22%~5.12%）含量, 富碱（K2O＋Na2O=5.58%~8.25%）, 具有低的CaO/Na2O （〈0.3）比值和高的A/CNK值（0.96~1.39）; 富集LREE和Th、U, 贫Ba、P、Sr、Ti、Nb, 呈现明显的Eu负异常（δEu=0.22~0.73）。以上特征表明该岩体属钙碱性准铝质-过铝质岩类, 具有岛弧花岗岩的典型特征。结合阿尔泰南缘的区域地质背景综合分析, 推测岩体形成于活动大陆边缘环境, 是在俯冲作用过程中由变泥质岩和变质杂砂岩脱水熔融的产物, 在部分熔融过程中有磷灰石、斜长石、钛铁矿等矿物的残留。

北秦岭东段二郎坪群火山岩锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年及其地质意义

利用阴极发光(CL)技术和LA-ICP-MS原位分析方法,对北秦岭东段军马河、湾潭和湍河3个地区的二郎坪群基性火山岩进行了系统的锆石U-Pb年代学研究。CL图像分析结果显示,三地火山岩中的锆石皆呈自形-半自形柱状形态和微弱的、宽的振荡环带结构。微量元素分析揭示,所有锆石都具有较高的稀土总量、重稀土和Th、U含量(ΣREE为(397.7～7 941.6)×10-6;ΣHREE为(376.7～7 774.2)×10-6;Th为(107.9～5 824.2)×10-6;U为(89.3～3 841.9)×10-6)以及轻稀土亏损、重稀土明显富集的左倾稀土配分曲线型式,所有锆石的Th/U比值皆大于0.4,显示典型岩浆锆石特征。LA-ICP-MS定年结果获得3地基性火山岩的形成年龄分别为(463±1.8)Ma、(475±1.5)Ma和(473±1.3)Ma,三者在误差范围内一致,表明北秦岭二郎坪群基性火山岩的形成时代为463～475Ma。系统的岩石学和地球化学研究显示,二郎坪群火山岩具有弧后盆地火山岩的地球化学特征。研究获得的二郎坪基性火山岩463～475Ma的结晶年龄明显晚于其南侧北秦岭超高压榴辉岩的原岩年龄((791±6)Ma)以及变质年龄((502±11)Ma),而且榴辉岩的地球化学特征显示为板内玄武岩,也与二郎坪火山岩不同,因而指出北秦岭超高压榴辉岩与二郎坪火山岩没有直接成因联系。

西秦岭略阳地区鱼洞子杂岩变形花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及地质意义

鱼洞子杂岩是秦岭地区最古老的复杂的地质体。前人对鱼洞子杂岩不同的地质体采用多种方法进行了年龄测定,但结果差异较大,且总体测试精度不高。依据锆石CL影像的特征,结合锆石成因分析和锆石微区的U-Pb同位素,进行了LA-ICP-MS测定,在鱼洞子杂岩糜棱岩化细粒黑云母花岗岩和强片理化黑云母花岗岩中分别获得2661Ma±17Ma和2703Ma±26Ma的岩浆结晶年龄,同时在糜棱岩化细粒黑云母花岗岩中获得2647Ma±65Ma的变质锆石年龄。其中2703Ma±26Ma是秦岭造山带目前发现的最古老的侵入岩的形成年龄,为研究秦岭造山带早前寒武纪构造岩浆事件和地球早期的形成演化提供了新的资料。

青海尖扎—同仁地区隆务峡蛇绿岩的形成时代及意义——来自辉长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

隆务峡蛇绿岩位于青海省同仁县,大地构造位置处于西秦岭和南祁连造山带的结合部位。蛇绿岩年代学对于研究造山带构造演化和恢复古洋-陆板块构造格局至关重要。对隆务峡蛇绿岩中的辉长岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,206Pb/238U加权平均年龄为250.1Ma±2.2Ma(MSWD=0.7),代表了辉长岩的结晶年龄,表明隆务峡蛇绿岩是晚二叠世—早三叠世西秦岭与南祁连之间古洋盆扩张过程中岩浆活动的产物。而呈岩株侵入到蛇绿岩中的花岗闪长岩的年龄(244Ma±1.4Ma)晚于蛇绿岩中辉长岩的年龄,但早于区域上大量存在的印支期花岗岩,可能记录了蛇绿岩的侵位时代。

湘南宁远地区碱性玄武岩形成时代的新证据:锆石LA-ICP-MS U-Pb定年

采自宁远保安圩中心铺和李宅湘的碱性玄武岩中锆石的阴极发光图像显示出自形-半自形的晶形和均匀条带状吸收的特征。大部分锆石具有明显的板状环带,这是中基性岩中岩浆结晶锆石的典型结构。保安圩中心铺锆石的Th/U比值介于0.37～0.95之间,保安圩李宅湘锆石的Th/U比值介于0.43～2.53之间,表明它们都具有岩浆成因的特征。对保安圩中心铺玄武岩中20粒锆石和保安圩李宅湘玄武岩中13粒锆石进行了LA-ICP-MSU-Pb年龄测定,结果显示,保安圩中心铺34个测定点的206Pb/238U年龄主要集中在204～221Ma之间,加权平均值为212.3Ma±1.7Ma,保安圩李宅湘23个测定点的206Pb/238U年龄主要集中在196～226Ma之间,其加权平均值为205.5Ma±3.0Ma,表明保安圩玄武岩的结晶年龄为晚三叠世。

广西钦甲花岗岩体单颗粒锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及其地质意义

本文对钦甲花岗岩体进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测定。这些锆石的阴极发光图像发育环带结构,Th/U值较高(大于0.1),具有岩浆成因锆石的特征。研究结果表明,钦甲花岗岩体为一复式岩体,其不同单元锆石的206Pb/238U加权平均年龄分别为412.4±1.8 Ma、434.8±1.7 Ma、442.4±1.8 Ma,为晚奥陶世—志留纪,反映了华南加里东期岩浆活动的一个重要阶段,为进一步理解华南加里东期花岗质岩浆活动及其动力学背景等提供了有力的证据。

南秦岭刘岭群砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其构造意义

秦岭造山带的构造演化是理解华北与扬子陆块缝合过程的关键,位于商丹断裂带以南的刘岭群是揭示秦岭造山带晚古生代构造演化历史的重要窗口。采用LA-ICP-MS对刘岭群3个变质砂岩样品中的碎屑锆石进行了U-Th-Pb同位素测定,获得最年轻的一组年龄区间为377～395Ma,主要年龄峰值约为442Ma、780～850Ma和900～970Ma,表明刘岭群沉积时代可以持续到晚泥盆世,物质来源于北秦岭构造带。结合刘岭群北侧武关杂岩的最新研究成果可以确定,刘岭群和武关杂岩共同构成了华北陆块南缘中—晚泥盆世弧前盆地的沉积序列,暗示古秦岭洋的最终闭合发生在泥盆纪之后,而华北与扬子陆块碰撞的主缝合线应位于刘岭群的南侧。

海南五指山地区花岗片麻岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学特征及其地质意义

海南五指山地区出露大面积花岗片麻岩,且广泛发育NW向定向变形构造,表明经历了明显的动力变形变质作用;4个花岗片麻岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测试数据表明它们形成于263～269 Ma,代表了中二叠世的一次重要地质构造热事件。结合前人研究成果认为,海南五指山地区263～269 Ma花岗片麻岩可能形成于华南与印支块体的碰撞拼合作用。这也暗示华南与印支的碰撞拼合可能始于263～269 Ma。