石榴子石的LA-ICP-MS面扫描U-Th-Pb定年——以铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床为例

矽卡岩矿床的年代学信息对研究矽卡岩矿床的矿床成因、演变过程、成矿规律和找矿勘查具有重要的指示意义。石榴子石是矽卡岩矿床中的常见矿物,它具有一定的U含量,但是由于其普通铅高以及铀分布不均一的原因,导致激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)点分析获得年龄成功率不高。针对点分析定年遇到的深度分馏和剥蚀点选取、普通铅校正等问题,本文提出一种利用LA-ICP-MS面扫描分析数据的虚拟点构建技术,在Tera-Wasserburg(TW)图中实现普通铅校正来确定含普通铅石榴子石年龄。通过理论推导、数值模拟和实验分析研究发现,利用相关联的^(208)Pb、^(232)Th、^(238)U测量数据校正生成^(208)Pb_(c)/^(238)U指标并据此对TW图中的数据进行数据分组抽样构造虚拟测量点,可以有效地把面扫描测量数据转换为与点分析测量类似但放射母子比例展布更优的数据。利用此方法对长江中下游成矿带鄂东矿区铜绿山大型Cu-Fe-Au矽卡岩矿床石榴子石进行面扫描分析。仅使用15min的样品面扫描数据,在获得了微量元素含量分布的同时,也获得了同位素比值虚拟点,交点年龄为139.2±2.9Ma(MSWD=0.7,n=126),与前人矿床研究结果相一致,验证了此方法的可行性。利用LA-ICP-MS面扫描定年技术不仅可以获得样品元素含量的二维分布图,有利于对样品期次的筛选,剔除包裹体等异常数据;还可以避免点分析中深度分馏和繁复的选点流程及二次分析等步骤,在获得样品元素含量分布的同时获得矿物年龄,为当前矽卡岩型矿床相关的关键金属研究提供了更为便捷的方法。

新疆波孜果尔超大型稀有-稀土金属矿床的成矿时代和成矿动力学背景:来自独居石U-Th-Pb定年和石墨激光拉曼光谱的指示

波孜果尔碱性岩型Nb-Ta-Rb-Zr-REE矿床位于塔里木克拉通北缘与南天山造山带的接合地段,是近年来在塔里木北缘碱性岩带中发现的规模最大的稀有-稀土综合性矿床。本文通过对含矿岩体中的独居石和晶质石墨包体开展成矿年代学和岩浆形成条件研究,结合含矿碱性岩全岩成分,揭示波孜果尔碱性岩型稀有-稀土金属矿床的岩石地球化学特征、晶质石墨对成岩/成矿的指示、稀土成矿时代和成矿动力学背景,并进一步总结区域成矿指示意义。研究发现,波孜果尔碱性岩以富含碱性暗色矿物(钠铁闪石和霓石)为特征,岩性以正长岩为主,有较高的稀土总量,富集轻稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U等),亏损重稀土元素和Ba、Sr等大离子亲石元素,显示强烈的负Eu异常。通过对晶质石墨的研究发现,不同岩相组中石墨的拉曼谱峰相似,显示具有较高的结晶程度,岩浆演化从细晶到伟晶阶段,石墨的无序度增大,可能与烧绿石和锆石等含放射性元素矿物增多使得辐射加强的影响有关。估算石墨的结晶温度介于700~800℃之间,其形成早于碱性岩浆,指示碱性岩浆早期为还原环境,晚期趋于氧化。独居石LA-ICP-MS U-Th-Pb结果显示波孜果尔稀土矿化时代约为280Ma,结合前人已获得的锆石U-Pb年龄,表明波孜果尔碱性岩浆活动时间从~290Ma到280Ma,持续了至少10Myr。进一步研究发现,从时间和空间上,波孜果尔含矿碱性岩所在的碱性岩带形成与塔里木地幔柱有关。地幔柱就位诱发被先前俯冲物质交代富集稀有-稀土元素和挥发性成分的岩石圈地幔低程度部分熔融形成富成矿元素的碱性岩母岩浆,随后在岩浆演化晚期富集成矿。

北秦岭光石沟花岗伟晶岩型铀矿床成矿时代:来自独居石原位微区U-Th-Pb定年约束

丹凤秦岭地区光石沟铀矿床是我国典型伟晶岩型铀矿床之一。为探究该矿床的形成时代,文章利用微区、原位分析技术SEM、LA-ICP-MS对5件与晶质铀矿共生的独居石样品开展了形貌特征、稀土元素及U-Pb年龄测定。结果表明:独居石BSE图像没有明显的成分环带,化学成分具有高Th、Th/U的特征,稀土元素标准化图解表明其为高温岩浆作用相关成因;独居石的U-Th-Pb同位素年龄为(403.5±3.6)Ma、(400.2±4.3)Ma、(399.6±0.78)Ma、(400.8±2.4)Ma,表明它们具有相近的形成时代(早泥盆世)。结合前人研究工作,认为在早泥盆世,北秦岭地区商丹洋壳北向俯冲导致秦岭微陆块发生变质、深熔、岩浆作用,同时发生铀成矿作用,富集形成了光石沟铀矿床。

豫西小秦岭地区秦南金矿床热液独居石U-Th-Pb定年及其地质意义

小秦岭地区是我国最重要的金矿产区之一,目前对该区金矿床成矿作用存在两种不同的观点,即与秦岭造山带造山作用有关的早中生代成矿和与中国东部构造体制大转折有关的晚中生代成矿.在矿床地质研究的基础上,利用激光剥蚀ICP-MS方法对小秦岭矿集区北矿带秦南金矿床的热液独居石进行了U-Th-Pb定年,获得了高精度的年龄数据,为北矿带金矿床成矿时代和成矿构造背景提供了新的制约.岩相学研究表明,所研究的独居石具有完好的晶形,与载金矿物黄铁矿和石英的结构关系表明它们近于同时形成.13个独居石颗粒的U-Th-Pb同位素组成在206Pb/238U-207Pb/235U和206Pb/238U-208Pb/232Th图解上均位于谐和线上或其附近,其206Pb/238U和208Pb/233Th加权平均年龄分别为120.9±0.9Ma(MSWD=1.0)和122.6±1.9Ma(MSWD=2.6),在误差范围内完全一致.本次定年结果与小秦岭南矿带众多典型金矿床的Re-Os年龄和40Ar/39Ar年龄一致,表明独居石的U-Th-Pb同位素体系自矿物形成后一直处于封闭体系,其U-Pb和U-Th-Pb年龄可以解释为秦南金矿床的成矿时代,从而表明秦南金矿床形成于燕山期.对已有可靠年龄数据的统计分析表明,小秦岭地区绝大多数金矿床形成于早白垩世,证明该区金成矿作用集中发生于晚中生代,可能与华北克拉通岩石圈减薄作用有关.

东秦岭黄水庵碳酸岩型Mo-REE矿床方解石地球化学特征和氟碳铈矿U-Th-Pb年龄及其意义

黄水庵矿床位于华北克拉通南缘熊耳山矿集区,是东秦岭钼矿带典型的碳酸岩型Mo-REE矿床之一。黄水庵矿床的Mo-REE矿体主要产于碳酸岩中,碳酸岩呈脉状和隐爆角砾岩体侵入太华群。笔者通过碳酸岩方解石微量元素、C-O同位素以及氟碳铈矿U-Th-Pb年龄的研究,探讨了碳酸岩岩浆的来源、成岩成矿年龄和构造地质背景,对东秦岭地区的构造演化和成矿作用提供约束。方解石的微量元素具有富集大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征,稀土配分模式为轻稀土元素富集的右倾型(LREE/HREE=3.08~10.33)。方解石δ13 CV-PDB值为−4.11‰~−5.62‰、δ18OV-SMOW值为6.40‰~7.62‰,指示初始火成碳酸岩特征。氟碳铈矿U-Th-Pb定年的加权平均年龄为(213.5±2.9)Ma,代表了黄水庵REE矿化的时限。综合已有成岩成矿年龄和同位素研究结果,认为黄水庵矿床的成矿时代为晚三叠世,形成于秦岭造山带碰撞后的伸展背景。富Mo下地壳与富集地幔的部分熔融形成碳酸岩岩浆,其中地壳物质的再循环是形成碳酸岩型Mo-REE矿化的关键因素之一。

喜马拉雅造山带亚东地区多期构造热事件——锆石和独居石U-Th-Pb年代学证据

喜马拉雅造山带是研究板块构造的天然实验室,位于造山带核心部位的大喜马拉雅岩系是揭示碰撞造山过程和造山带演化的关键。本文主要对亚东地区大喜马拉雅岩系中的花岗质片麻岩进行了岩相学、锆石和独居石UTh-Pb年代学以及全岩主微量地球化学研究。野外和显微结构特征观察表明,花岗质片麻岩的矿物组合为斜长石+钾长石+石英+黑云母+石榴石,岩石发生了部分熔融,经历了高角闪岩相至麻粒岩相的变质作用。年代学和全岩地球化学研究表明,花岗质片麻岩的原岩包括新元古代(~800 Ma)的花岗闪长岩和志留纪(~440 Ma)的花岗岩,二者均在中新世(~16 Ma)发生了变质作用。新元古代花岗闪长岩具有负的εHf(t)值(-16. 4^-12. 2),地壳Hf模式年龄为3. 11~2. 79 Ga,说明其起源于古老下地壳物质的部分熔融。新元古代花岗闪长岩和志留纪花岗岩具有相似的弧花岗质岩石地球化学特征,即具有高场强元素Nb、Ta、P和Ti的负异常。本次研究表明大喜马拉雅岩系经历了多期构造热事件,其不仅记录了新生代的碰撞造山作用,还记录了与新元古代与罗迪尼亚超大陆演化相关的岩浆热事件以及古生代冈瓦纳大陆拼合后的周缘安第斯型造山作用。

应用电子微探针-扫描电镜-拉曼光谱-电子背散射衍射研究一种未知Ti-Zr-U氧化物的矿物学特征

本文应用电子微探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)在阿尔金地区的榴闪岩中发现了一种微米级含铀氧化物矿物,结合光学显微镜、拉曼光谱和电子背散射衍射(EBSD)技术对该矿物的化学成分、赋存状态、物理及光学性质、晶体结构等矿物学特征进行了研究。结果表明,该矿物在空间上与钛铁矿关系密切且主要产于其边部,为一种不透明矿物;主要化学组成为TiO2、ZrO2和UO2,实验化学式为(Zr,U)Ti2O6,其中U与Zr互为类质同象替代;具独特的拉曼光谱特征,初步确定为斜方晶系且具有序的铌钙矿结构。通过电子微探针U-Th-Pb定年获得等时线年龄为451±49Ma,可能代表了寄主岩石的退变质年龄。将该矿物与化学成分类似的晶体进行对比,发现与斯里兰卡石等已知天然矿物存在差异,而与一种人工合成晶体Zr5Ti7O24在化学成分和晶体结构上较为相似,可以初步推断Ti-Zr-U氧化物为一种未被人们发现的新矿物。

滇西保山地块东缘晚三叠世何珠次英安斑岩的发现及其地质意义

在野外地质调查和岩相学观察的基础上,对保山地块东缘何珠次英安斑岩进行了LA-ICP-MS锆石原位U-Th-Pb同位素测定,得到16个测定点的206Pb/238U年龄加权平均值为216.8Ma±2.2Ma。该年龄值反映了岩体的侵位时间,表明其属于晚三叠世,而非前人认为的新生代。结合岩相学和前人地球化学研究资料分析认为,岩体具有I型和S型花岗岩的特征,反映了其在矿物和地球化学组成上的不平衡,应为幔源高温基性岩浆与壳源岩浆混合形成的,且前者占主导地位。这是昌宁-孟连结合带西侧首次报道幔源物质对晚三叠世岩浆活动的参与,表明保山地块在碰撞后地壳熔融过程中伴随地幔物质的上涌。研究表明,以何珠岩体为代表的次英安斑岩并非前人认为的新生代,保山地块南端前人划分的新生代岩体群的分布范围和规模可能需要重估。

独居石微区同位素和元素分析及地质应用

独居石是过铝质花岗岩、副变质岩和沉积岩中常见的副矿物,由于其富含U、Th和稀土元素,而成为地质年代学和同位素示踪研究的重要对象。独居石的成分环带常记录有寄主岩石的多期演化过程,需要微区分析技术提供高空间分辨率和高精度的同位素测量。过去30年里,独居石的U-Th-Pb和Sm-Nd同位素微区分析技术取得了长足进展并得到广泛应用。近来,独居石氧同位素微区分析技术也取得了突破性进展。独居石在花岗岩、变质岩、热液活动、火山灰和沉积岩定年以及流体和物源示踪中具有独特的优势,更是在变质岩p-T-D-t演化和区域变质历史的研究中具有较大的潜力。本文在综合独居石的微区同位素和元素分析技术的基础上,对独居石U-Th-Pb定年、元素和Nd-O同位素分析的地质应用和发展前景进行了综述。