数据不协调时独居石EPMA CHIME定年计算方法的改进

Th-U-Pb系统数据不协调是独居石电子探针化学定年(EPMA CHIME Dating)中一种很常见的问题。独居石矿物产生数据不协调的主要原因包括:1)蚀变或重结晶造成的铅丢失;2)不同年龄域在空间上的重叠或者存在于很小颗粒上的小年龄域。独居石EPMA年龄必大于U等于0时的极端情况给出的值,即当U为0时,EPMA CHIME年龄给出的是^(208)Pb/^(232)Th年龄,这是测量区域内最老年龄的下限。当Th为0时,EPMA CHIME年龄值介于^(206)Pb/^(238)U和^(207)Pb/^(235)U年龄值之间,这是EPMA法所能得到的最老年龄的上限。分析表明,当独居石EPMA数据出现不协调时,传统等时线方法计算的年龄值误差较大。本文提出了一种处理数据不协调情况下的优化算法。该算法考虑了测量误差,并根据剩余铀的总量剔出大的离散数据。利用已公开的数据进行算法对比的结果表明,本文提出的优化算法计算结果可靠。

海南石碌铁矿独居石的成因类型、化学定年及地质意义

海南石碌铁矿是我国最大的富赤铁矿矿床，同时伴生有钴、铜等多金属矿产。轴向北西-南东向的复式向斜是石碌铁、钴铜矿体的主要控矿构造，富铁矿和钴铜矿的形成与该褶皱变形及伴随的韧性剪切和高温塑性流动有着密切的关系。为获得该构造变形的年代学信息和证实构造变形对成矿物质的富集影响，本文开展了石碌铁矿近矿围岩-石碌群第六层透辉石透闪石岩中独居石的显微结构观察和电子探针化学Th—U—Pb定年（CHIME法）。显微结构观察发现独居石往往沿岩石面理定向分布，且具典型的球冠结构，表现为围绕独居石核部向外依次出现磷灰石、褐帘石、绿帘石同心环。电子探针分析结果表明这些独居石为Ce—La-Nd磷酸盐[（Ce，La，Nd，Th）PO4]，具富钍独居石端元组分。ThO2含量范围（0．78％-4．61％）、稀土特征以及独居石的产出特征均暗示了其为同构造变质成因。电子探针CHIME化学定年结果表明独居石的年龄变化范围为614—397Ma，并具有两个峰值年龄：即主峰值ca．455Ma和次峰值ca．564Ma。低的ThO2（0．78％-1．65％），PbO（0．02％～0．04％）和CaO（0．50％-0．97％）含量，以及高的Th／U比值（23．06—53．11）暗示了构成ca．564Ma的独居石是早期剪切变形事件的产物。而在随后剪切变形过程中独居石在低角闪岩相变质条件下以及碱性变质流体诱导下发生了溶解-再沉淀，形成了具ca．455Ma年龄的补丁状成分区。该过程引起了U—Pb体系的局部重置，形成的独居石具有变化较大的ThO2（0．92％-4．61％）、PbO（0．01％～0．08％）和CaO（0．28％～1.58％）含量范围以及Th／U值（24．83—52．86）。在剪切变形之后，早期变质成因的独居石在绿片岩相退变质作用过程中及富Ca、Fe、Si、Al流体参与的条件下，经不平衡反应形成了磷灰石-褐帘石-绿帘石球冠物，反应机制以独居石和球冠矿物间的元素扩散动力学为主。该反应暗示了REE、Y、Th等元素发生了迁移，并可能引起边部独居石的部分Pb丢失。结合华南的构造演化，年龄谱主峰值455Ma代表了与华南加里东造山运动有关的区域变质和动力变质作用事件年龄，是加里东运动在海南岛的响应；次峰值年龄564Ma对应着冈瓦纳泛非事件，暗示了华南在晚新元古代-早古生代与冈瓦纳大陆具有亲缘性，华南加里东运动引起陆内造山过程可能与冈瓦纳大陆的聚合碰撞事件有关。因此，晚新元古代-早古生代造山事件对海南岛构造演化历史具重要影响。此外，该构造运动使石碌群发生褶皱变形，伴随产生的变质流体使铁、钴铜成矿元素进一步活化和富集，对石碌铁、钴铜矿的富集有着重要影响。