粤北石角围花岗岩型铀矿床沥青铀矿LA-ICP-MS原位U-Pb定年研究_张伟盟.pdf

2019 年 7 月 July 2019 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 38，No． 4 449 －460 收稿日期 2019 －01 －16; 修回日期 2019 －03 －18; 接受日期 2019 －04 －09 基金项目 科技部重点研发计划项目 2017YFC0602600 ; 国家自然科学基金项目 41772066， 41702076 ; 核资源与环境国家 重点实验室开放基金项目 NRE1807 ; 江西省教育厅科技项目 GJJ180394 作者简介 张伟盟， 硕士研究生， 地质学专业。E － mail 523289879 qq． com。 通信作者 潘家永， 博士， 教授， 主要从事矿床地球化学研究。E － mail jypan ecit． cn。 张伟盟，严杰，钟福军， 等． 粤北石角围花岗岩型铀矿床沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年研究［J］ ． 岩矿测试， 2019， 38 4 449 －460． ZHANG Wei － meng，YAN Jie，ZHONG Fu － jun，et al． In situ LA － ICP － MS U － Pb Dating of Uraninite from the Shijiaowei Granite － type Uranium Deposit，Northern Guangdong Province［ J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2019， 38 4 449 －460． 【DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 201901160007】 粤北石角围花岗岩型铀矿床沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb定年研究 张伟盟1，严杰1，钟福军1，潘家永1*，刘文泉1， 2，赖静2，周堂波2 1． 核资源与环境国家重点实验室，东华理工大学，江西 南昌 330013; 2． 核工业二九〇研究所，广东 韶关 512026 摘要 石角围花岗岩型铀矿床位于粤北下庄铀矿田东部， 沥青铀矿是矿床的主要矿石矿物， 也是厘定成矿年 龄的理想对象。前人采用同位素稀释法 ID － TIMS 和电子探针 U － Th － totalPb 化学定年法获得的成矿年龄 为 38 ～138Ma， 但前人年龄变化范围大， 可靠性有待考究， 难以有效约束矿床的成矿时代。本文利用 LA － ICP － MS原位微区分析技术， 对石角围矿床矿石中沥青铀矿开展了原位 U － Pb 定年。研究表明 沥青 铀矿的206Pb/ 238U 年龄为52． 46 ～56． 89Ma， 加权平均年龄为54． 68 0． 53Ma MSWD 1． 19， n 18 。本次沥 青铀矿原位 U － Pb 定年与前人相比更好地避免了矿物包裹体、 后期次生变化、 显微裂隙等因素的影响， 获得 的沥青铀矿原位 U － Pb 同位素年龄代表矿床的成矿年龄。本研究获得的石角围矿床成矿年龄 ～55Ma 与 华南花岗岩型铀矿床主成矿期 ～50Ma 相一致， 指示石角围矿床铀成矿作用与华南岩石圈局部伸展作用下 的断裂构造活动密切相关。 关键词 原位 U － Pb 定年; LA － ICP － MS; 沥青铀矿; 成矿年龄 要点 1 利用 LA － ICP － MS 原位微区分析技术获得石角围矿床沥青铀矿206Pb/ 238U 年龄 54． 68 0． 53Ma。 2 花岗岩型铀矿沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年比传统定年方法可靠程度更高。 3 揭示了石角围矿床形成于古近纪华南岩石圈伸展构造背景。 中图分类号 P597． 3; O657． 63; P619． 14文献标识码 A 沥青铀矿是一种常见的天然铀简单氧化物， 晶 体结构属萤石型 等轴晶系 ， 广泛分布于各类中低 温热液铀矿床和表生铀矿床中， 是各类铀矿床的主 要矿 石 矿 物 ［1 －3 ］。沥 青 铀 矿 的 理 想 化 学 式 为 UO2［4 ］， 包含有一定量的天数放射性核素232Th、 235U 和238U， 它们经过一系列衰变最终形成稳定的 Pb 同 位素。因此， 沥青铀矿已成为铀矿床 U － Pb 同位素 年代学研究的理想对象， 获得的 U － Pb 同位素年龄 可直接代表铀矿床的成矿时代 ［5 －7 ］。 成矿年代学是矿床研究的基础 ［7 －8 ］， 热液铀矿 床的沥青铀矿 U － Pb 同位素定年可极大程度地降 低铀矿床通常通过测定脉石矿物、 蚀变矿物及含铀 副矿物的形成时代来限定成矿年龄所带来的不确定 性 ［7 －9 ］。因此， 沥青铀矿被广泛应用于各类铀矿床 的年代学研究， 我国绝大部分的铀矿床研究也采用 了沥青铀矿 U － Pb 定年 ［6， 10 ］。前人沥青铀矿定年 944 ChaoXing 工作多采用同位素稀释法 ID － TIMS ［11 －12 ］， 近年 来， 原位微区定年技术的快速发展极大地促进了沥 青铀矿原位 U － Pb 年代学的研究， 并取得了显著的 成果。如 Zhong 等 ［13 ］采用 LA － ICP － MS 原位分析 技术测定了棉花坑铀矿床沥青铀矿的原位 U － Pb 年龄为 ～60Ma; 郭春影等 ［14 ］采用 LA － ICP － MS 原 位 U － Pb 同位素定年技术获得张家铀矿床沥青铀 矿的形成年龄为 69． 4 4． 9Ma。 粤北下庄铀矿田位于南岭中段贵东岩体东部， 是我国最大的花岗岩型铀矿田。石角围花岗岩型铀 矿床是下庄矿田内铀矿石品位最高、 质量较好的富 铀矿床， 其成矿作用被广泛关注 ［1， 15 ］。前人利用沥 青铀矿单颗粒 U － Pb 同位素稀释法 ID － TIMS 法 或电子探针 U － Th － totalPb 化学定年对石角围矿床 开展了成矿年代学研究。如前人采用同位素稀释法 测定石角围矿床沥青铀矿同位素年龄为 38 ～ 125Ma［16 ］; 葛祥坤［17 ］采用电子探针技术获得石角围 矿床沥青铀矿的 U － Th － total Pb 化学年龄为 97 ～ 138Ma。然而， 由于该矿床成因复杂， 沥青铀矿颗粒 内常包含有细小的黄铁矿、 方铅矿等含 U 或含 Pb 的矿物， 在氧化条件下易发生蚀变， 形成次生铀矿 物， 目前矿物分选技术难以将它们彻底分离， 因而 ID － TIMS 法所给出的数据多为混合结果; 当测试样 品混入了次生铀矿物时， 所给出的年龄往往偏小; 当 混入了围岩中含铀副矿物的放射性母体或子体时， 年龄结果往往偏大， 以致于同一个铀矿床测得的成 矿年龄不同， 获得的数据没有明确的地质意义 ［7 －8 ］。 电子探针化学定年虽然是原位定年， 但由于电子探 针检出限较高， 无法评估 U － Pb 同位素体系和判定 初始 Pb 含量， 而化学年龄计算又依赖于铀矿物中所 测定的 U － Th － totalPb 或其相对应的氧化物化学组 分， 给出的年龄往往误差较大 ［7， 18 ］。可见， 前人获得 的石角围矿床成矿年龄 38 ～ 138Ma 变化范围较 大， 对矿床精确成矿时代的约束并不理想， 因此， 有 必要对石角围矿床的成矿年龄重新厘定。本文以沥 青铀矿为对象， 采用 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定 年技术准确测定了该矿床的成矿时代， 为深入探讨 石角围花岗岩型铀矿床的地质意义和动力学背景提 供了依据。 1成矿地质背景 下庄矿田位于贵东岩体东部， 区域上处于闽赣 后加里东隆起西南缘与湘桂粤北海西印支凹陷带 的交汇部位 图 1 。矿田内主体花岗岩主要为印支 期黑云母花岗岩， 铀含量为 11． 4 10 －6 ～ 26． 72 10 －6， 矿物组合为斜长石、 钾长石、 石英、 白云母、 黑 云母 ［19 ］， 副矿物有晶质铀矿、 黄铁矿、 锆石、 磷灰石、 磁铁矿等。此外， 区内中基性岩脉和断裂构造较为 发育， 不同方向的辉绿岩脉和断裂构造相互交叉， 控 制了矿田内主要铀矿床的空间分布 ［20 －21 ］。铀矿床 多定位于辉绿岩脉与断裂构造交汇部位， 形成“交 点” 型铀矿化， 铀矿体受断裂构造与辉绿岩脉的交 汇轨迹控制。石角围矿床 339 矿床 位于下庄矿田 南部， 矿石平均品位 0． 52， 是下庄矿田品位最高、 质量较好的富铀矿床。矿区内有 NWW 向和 NNE 向两组断裂构造发育 NWW 向断裂是矿床内形成 较早的一组张性构造， 成分以辉绿岩为主， 规模较 大， 与 NNE 向、 NE 向构造交接复合时形成较好的矿 化， 是矿床主干构造; NNE 向断裂是矿区最发育的 一组构造， 也是矿区控矿、 含矿构造， 构造带充填有 白色石英、 硅化花岗岩、 硅化辉绿岩、 碎裂岩等， 断裂 构造与辉绿岩相交形成“交点” 型矿化 ［21 －22 ］。铀矿 化严格受 NNE 向硅化断裂带及其上、 下盘的次级硅 化带与 NWW 向辉绿岩相交接复合的轨迹控制。铀 矿体呈脉状、 透镜状、 囊状、 柱状、 板柱状等， 脉宽 1 ～6m ， 延伸长 50 ～ 400m 。铀矿化与硅化、 赤 铁矿化、 绿泥石化、 紫黑色萤石化、 碳酸盐化、 黄铁矿 化等热液蚀变关系密切。石角围矿床铀矿石发育脉 状、 网脉状、 透镜状结构， 块状、 碎裂状构造， 赤铁矿 化较为发育， 呈暗红色、 暗灰色。铀矿石中矿石矿物 为沥青铀矿， 脉石矿物有微晶石英、 方解石、 萤石、 绿 泥石、 水云母、 赤铁矿等， 金属矿物有黄铁矿、 方铅 矿、 黄铜矿等。 2实验部分 2． 1样品采集 铀矿石样品 编号 SJW1601 采自石角围矿床 开采坑道的辉绿岩脉与硅化带交汇部位 图 2a ， 属 “交点型” 铀矿石。铀矿石为块状构造， 矿石矿物为 沥青铀矿， 呈葡萄状、 细脉状， 脉宽为 0． 2 ～3． 0mm。 手标本可见碳酸盐化、 赤铁矿化、 绿泥石化以及少量 的高岭土化， 沥青铀矿呈沥青黑色， 条痕为黑色， 具 有半金属光泽， 发育脉状、 葡萄状结构， 常常呈肾状、 球粒状集合体形成存在， 与黄铁矿和方铅矿共存。 2． 2样品分析方法 将样品磨制成探针片， 通过偏光显微镜进行观 察， 圈定沥青铀矿集中分布区域后做喷碳处理， 在东 华理工大学核资源与环境国家重点实验室的电子探 054 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 1第四系堆积物; 2白垩系红色砂砾岩; 3上侏罗统火山碎屑岩、 火山熔岩; 4上古生界粉砂岩; 5下古生界浅变砂页岩、 板岩; 6燕山晚期第一阶段细不等粒黑云母花岗岩; 7印支期细粒二云母花岗岩; 8印支期中粗粒黑云母花岗岩; 9加里东期至印支期花岗岩; 10中基性脉岩; 11硅化断裂带; 12地层不整合界线; 13铀矿床; 14铀矿点; 15地名; 16石角围矿床。 图 1下庄铀矿田地质略图 Fig． 1Geological map of Xiazhuang uranium ore field a Ura沥青铀矿; Hem赤铁矿; Cal方解石; Chl绿泥石; b 中红圈为部分测点位置。 图 2铀矿石照片 a 和沥青铀矿的背散射电子图像 b Fig． 2 a Photo of uranium ore and b backscattered electron image of uraninite 154 第 4 期张伟盟， 等 粤北石角围花岗岩型铀矿床沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年研究第 38 卷 ChaoXing 针室开展电子探针分析。所用仪器为 JXA － 8100 型电子探针和配套的 Inca Energy 型能谱仪， 加速电 压 15． 0kV， 探针电流 20． 0nA， 束斑直径为 1μm。测 试过程严格按照国家标准 GB/T 156172002 进 行， 数据经 ZAF 程序校正。采用的主要标样及测试 时间为 U － UO2 20s 、 Y － 钇铝榴石 30s 、 Th － 方 钍石 30s 、 Pb － PbCr2O4 60s 、 Ce － 合成稀土五磷 酸盐 20s 、 Nd － 合成稀土五磷酸盐 20s 、 Ca － 钙 蔷薇辉石 10s 、 Fe － Fe2O3 10s 、 Si － 钠长石 10s 等。测试元素中 U、 Th、 Pb 分析线系为 Mα， Y、 Ce、 Nd 分析线系为 Lα， Ca、 Fe、 Si 分析线系为 Kα［23 ］。 检出限在 100 “g/g 以上， 误差基本在 1以内。 通过偏光显微镜、 电子探针和 SEM 分析， 圈出 未遭受蚀变、 不含矿物包裹体、 裂隙发育少、 化学成 分均一、 内部不含黄铁矿和方铅矿等矿物的沥青铀 矿作为测试对象。沥青铀矿原位 U － Pb 同位素定 年在武汉上谱分析科技有限责任公司 LA － ICP － MS 仪器上完成， 激光器由美国 Coherent 相干 激光 公司生产， 电感耦合等离子体质谱仪型号为 Agilent 7700e 美国 Agilent 公司 。GeolasPro 激光剥蚀系 统由 COMPexPro 102 ArF 193nm 准分子激光器和 MicroLas 光学系统组成。激光剥蚀过程中采用氦气 作载气、 氩气为补偿气以调节灵敏度， 二者在进入 ICP 之前通过一个 T 形接头混合， 激光剥蚀系统配 置有 信 号 平 滑 装 置。本 次 分 析 的 激 光 束 斑 为 16μm， 频率 1Hz。U － Pb 同位素定年处理中采用沥 青铀矿标准物质 GBW04420 作外标进行同位素分 馏校正。每个时间分辨分析数据包括大约 20 ～30s 空白信号和 50s 样品信号。详细的实验流程、 数据 处理和校正方法见文献［ 24］ 。对分析数据的离线 处理采用软件 ICP － MSDataCal8． 30 完成 ［25 ］。铀矿 样品的 U － Pb 年龄谐和图绘制和年龄加权平均计 算采用 Isoplot/Ex_ver3 完成 ［26 ］。LA － ICP － MS U － Pb微区定年误差在 5左右。 3石角围矿床沥青铀矿岩相学及化学成分 特征 3． 1沥青铀矿岩相学特征 在反射光下， 沥青铀矿呈灰白色， 发育葡萄状、 碎裂状、 团块状、 细脉状结构， 沥青铀矿颗粒的粒径 30 ～ 60μm， 与黄铁矿、 方解石等矿物共存。部分沥 青铀矿因脱水、 收缩发育放射状或不规则状的干裂 纹 图 2b 。常以胶体粒状、 云雾状、 浸染状形成矿 物细脉赋存于含矿构造带或黄铁矿等矿物的空隙 中， 或与方解石、 微晶石英等脉石矿物呈交替沉淀形 成韵律性交互生长结构的环带， 也常见沥青铀矿在 黄铁矿边缘， 或呈不规则状穿插或包裹黄铁矿现象。 少量沥青铀矿围绕黄铁矿形成沥青铀矿环带， 葡萄 状沥青铀矿可见成分韵律环带结构， 在背散射图像 上， 每个环带之间呈现出不同的灰度。局部在后期 热液的改造下发生蚀变， 形成铀酰磷酸盐矿物与方 解石、 赤铁矿共生。在背散射图像中， 新鲜的沥青铀 矿呈现均匀的亮白色， 发生次生变化的沥青铀矿则 呈现亮白色与灰白色交杂的杂色， 表明其化学成分 发生了较显著的变化， U － Pb 同位素体系遭受了破 坏。沥青铀矿常包裹有颗粒细小的黄铁矿和方铅 矿， 黄铁矿和方铅矿粒径 ＜30μm。 3． 2沥青铀矿化学成分特征 对样品 SJW1601 中的沥青铀矿进行电子探针 成分分析， 共测试 14 个点， 测试结果见表 1。沥青 铀矿的 UO2含量 83． 70 ～ 85． 86 较高， 平均值 为 84． 67; PbO 含量为 0． 62 ～1． 11， 平均值为 0． 79; SiO2含量在 1． 17 ～1． 69之间， 平均值为 1． 36; CaO 含量较高 7． 56 ～ 8． 87 ， 平均值 为 8． 13; ThO2含量低于仪器检出限。矿床中沥青 铀矿的 Th 含量很低， 可能是因为 Th 的溶解度受温 度影响较大， 温度 ＜300℃时 Th 的溶解度较低， 稳定 性较好 ［6， 27 ］， 且前人研究表明华南地区的花岗岩型 铀矿床成矿温度集中在 150 ～ 250℃［1， 28 －29 ］。石角 围矿床沥青铀矿的 CaO 含量普遍高于一般沥青铀 矿 CaO 含量 0． 95 ～ 5． 38 ， 然而矿床中高 Ca 的沥青铀矿并不是因为存在含 Ca 的矿物包裹体， 而可能是部分 Ca2 补偿了沥青铀矿中不同价态的 U 导致的电荷差异， Ca2 进入沥青铀矿晶体结构。 石角围矿床沥青铀矿的 CaO 和 SiO2含量变化范围 较小， 表明沥青铀矿未遭受到明显的后期热液改造， 沥青铀矿的 U － Th － Pb 体系的封闭性较好， 适宜 LA － ICP － MS U － Pb 微区定年 ［27， 30 ］。 4石角围矿床沥青铀矿 U － Pb 年龄及其 地质意义 4． 1沥青铀矿 U －Pb 年龄 通过电子探针分析， 选择背散射图像上呈均匀 亮白色、 内部不含黄铁矿和方铅矿等矿物、 未遭受后 期热液蚀变、 不发育裂纹的沥青铀矿作为测试对象， 这类沥青铀矿在铀矿石中较为普遍， 是主成矿期的 产物， 其形成年龄可以代表矿床主成矿期的形成时 代。 本次通过LA － ICP － MS沥青铀矿原位U － Pb 254 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 354 第 4 期张伟盟， 等 粤北石角围花岗岩型铀矿床沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年研究第 38 卷 ChaoXing 定年 获 得 19 个 测 点 数 据，测 定 结 果 见 表 2。 SJW1601 －10 测点的“error” 为计算年龄误差较大， 予以剔除。其余获得的 18 个206Pb/ 238U 年龄数据为 52． 46 ～56． 89Ma， 数据相对集中， 在 U － Pb 谐和图 上呈现出较高的谐和度， 并显示出较为明显的一个 区间段 图 3 ， 表明该组数据可靠性较高， 加权平均 年龄为 54． 68 0． 53Ma MSWD 1． 19， n 18 ， 置 信度为 95。因此， 认为石角围矿床主矿期沥青铀 矿的形成年龄为 ～55Ma。 4． 2U －Pb 年龄有效性判别 近年来 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年技 术广泛应用于锆石、 独居石、 黑钨矿、 锡石、 铌钽 铁矿、 褐帘石等各类含铀矿物的 U － Pb 定年工 作［9， 31 － 33］， 为成岩成矿作用研究提供了有力的 年代学证据。沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年是铀矿床年代学研究的主要手段， 为提 高本次沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定 年的准确性， 在样品准备方面采取了一系列措 施， 以期将外界因素的影响降至最低。将铀矿 石样品切制成探针片， 选择内部结构均一、 反射 色均匀、 不包含矿物包裹体、 未发育裂隙的沥青 铀矿; 再 通 过 电 子 探 针 分 析， 根 据 沥 青 铀 矿 CaO、 SiO2等成分的含量变化， 选择未遭受后期 蚀变的沥青铀矿作为测试对象。 表 2SJW1601 样品沥青铀矿 U － Pb 同位素分析结果 Table 2U － Pb isotopic compositions of uraninite in the sample SJW1601 测点 编号 207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄 Ma 1σ 年龄 Ma 1σ 年龄 Ma 1σ 010． 05260． 00180． 06130．00200．00850．0002309．3275．960．441．954．621． 0 020． 05170． 00140． 06090．00190．00860．0002272．2969．460．001．854．891． 1 030． 05320． 00160． 06280．00180．00860．0001338．9597．261．841．755．050． 9 050． 04630． 00170． 05370．00200．00840．000113．0688．953．111．954．150． 9 060． 04760． 00180． 05630．00200．00870．000279．7288．955．651．955．711． 1 070． 04830． 00150． 05750．00190．00860．0002122．3172．256．751．855．301． 0 080． 05160． 00150． 06020．00170．00850．0001333．3973．159．331．654．690． 9 090． 04630． 00150． 05360．00180．00830．000113．0687．052．981．753．410． 8 100． 04200． 00390． 05200．00440．00860．0001errorerror51．454．255．450．9 110． 04980． 00200． 06210．00350．00860．0002187．1289．861．173．455．471． 1 120． 04720． 00160． 05430．00170．00840．000157．50142．653．651．654．091． 0 130． 05350． 00180． 06490．00220．00880．0002350．0678．763．832．156．281． 0 140． 05730． 00160． 06710．00200．00850．0002501．8963．065．931．954．371． 0 160． 04860． 00180． 05970．00230．00890．0002131．5785．258．852．256．891． 2 170． 04920． 00190． 05720．00200．00860．0002166．7595．456．502．055．301． 0 180． 05240． 00190． 06100．00220．00850．0002301．9186．160．122．154．711． 1 190． 05130． 00180． 05740．00210．00820．0001253．7781．556．712．052．461． 0 210． 04890． 00180． 05700．00210．00850．0002138．9889．856．262．154．531． 0 230． 05300． 00180． 05970．00200．00830．0001327．8475．058．911．953．260． 9 图 3 a 沥青铀矿 U － Pb 年龄谐和图与 b206Pb/238 U 年龄加权平均图 Fig． 3 a Concordia diagram of U － Pb age and b the weighted mean ages of 206Pb/238U for uraninite 454 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 在测试技术方法方面， 为提高 LA － ICP － MS 对 铀矿物的测试精度、 避免 LA － ICP － MS 分析过程中 的基体效应对测试结果的影响， 依据宗克清等 ［24 ］所 采用的测试方法， 采取了一系列措施 ［24， 33 ］ ①减小 激光束斑直径大小和减低剥蚀频率， 采用 16μm 束 斑和 1Hz 频率的激光对铀矿物进行剥蚀， 以降低铀 矿物包裹的硫化物对分析结果的影响; ②采用了信 号均化装置 SSD ， 提高信号的稳定性。并且以氦 气作为载气、 氩气作为补偿气调节灵敏度; ③采用基 体匹 配 的 华 南 花 岗 岩 型 沥 青 铀 矿 标 准 物 质 GBW04420 为外标， 对分析过程中 U － Pb 同位素分 馏进行校正， 其206Pb/ 238U 推荐年龄为 70． 3 0． 4Ma 1σ ［34 ］。宗克清等［24 ］利用 fs － LA － ICP － MS 和 ns － LA － ICP － MS 技术对铀矿物标样 GBW04420 的研究认为， 该标样可作为铀矿物原位微区 U － Pb 同位素定年的标准物质; 且以该标样为外标， 获得了 纳米比亚白岗岩型铀矿床的精确成矿年龄。因此， 本次测试也采用 GBW04420 作为外标， 以校正分析 过程中的 U － Pb 同位素分馏。 为控制分析过程中的测试精度， 本次 U － Pb 同 位素测试过程中每分析 6 次待测样品， 分析 2 次标 样 GBW04420。每个时间分辨分析数据包括 20 ～ 30s 空 白 信 号 和 50s 样 品 信 号。 获 得 标 样 GBW04420 的207Pb/ 206Pb 比值为 0． 05048 0． 00050 1σ ， 207 Pb/235U 比值为 0． 07600 0． 0078 1σ ， 206Pb/238U 比值为 0． 01092 0． 00010 1σ ，206 Pb/ 238U年龄为 70． 0 0． 6Ma n 36， MWSD 0． 097， 95置信度 ， 均与各认定值 0． 05060 0． 00036， 1σ 、 0． 07612 0． 00065， 1σ 、 0． 01091 0． 00006， 1σ 、 70． 3 0． 39Ma， 1σ ［13， 33 ］相一致。 本次获得的石角围矿床沥青铀矿206Pb/ 238U 年龄为 52． 5 ～ 56． 9Ma， 加权平均年龄为 54． 7 0． 5Ma MSWD 1． 19 ， 所有测点在 U － Pb 谐和图上均落 于谐和线附近， 谐和度较高， 表明本次沥青铀矿 U － Pb定年的可靠性较高。 4． 3石角围矿床成矿时代厘定 前人应用沥青铀矿单颗粒 ID － TIMS 法获得了 石角围矿床沥青铀矿 U － Pb 同位素表观年龄为 38 ～125Ma［16 ］， 而该矿床沥青铀矿的电子探针 U － Th － totalPb 化学年龄范围为 97 ～ 138Ma［17 ］， 变化范围 较大， 难以有效约束矿床的准确成矿时代。ID － TIMS 法虽然测试精度高， 但对测试样品的纯度要求 极高。石角围矿床沥青铀矿颗粒较小， 沥青铀矿与 赤铁矿、 微晶石英等矿物紧密共生， 相互交织， 且常 包含有黄铁矿、 方铅矿、 铀石等含 U 或含 Pb 的矿物 包裹体 ［9， 30， 35 －36 ］， 这类矿物颗粒较小， 目前的矿物分 选技术难以完全分离。此外， 铀矿石多为碎裂结构， 含大量花岗岩和辉绿岩角砾， 沥青铀矿往往呈细脉 状产于角砾边缘， 背散射图像中沥青铀矿也常包裹 石英、 长 石 等 来 自 花 岗 岩 和 辉 绿 岩 中 的 矿 物 图 2b 。沥青铀矿形成于还原环境， 在氧化环境中 容易发生氧化， 形成铀石或次生铀矿物， 沥青铀矿边 缘或裂隙面更容易发生氧化。当分选出来的沥青铀 矿样品包含有花岗岩或辉绿岩的放射性母体或子体 时， ID － TIMS 法所给出的年龄可能偏大; 当样品包 含有氧化的沥青铀矿时， ID － TIMS 法所获得的年龄 可能偏小 ［8， 30， 36 ］。此外， 在样品分选、 淘洗、 粉碎过 程中， 沥青铀矿的结构、 化学成分等会发生变化， 破 坏 U － Pb 同位素体系的封闭性。 通过 ID － TIMS 法所获得的年龄可能是测试的 沥青铀矿样品包含了花岗岩或辉绿岩中含铀副矿物 的放射性母体或子体， 造成给出的表观年龄偏大。 因此， 传统的沥青铀矿单颗粒 ID － TIMS 法受上述 多种因素干扰， 所给出的年龄往往是一个混合值， 并不能代表铀矿床的真实成矿年龄， 无明确的地质 意义 ［31 －32 ］。 沥青铀矿电子探针 U － Th － totalPb 化学年龄法 虽然是原位微区定年， 但是受电子探针性能的影响， 无法判别沥青铀矿 U － Pb 同位素体系的封闭性和 初始 Pb 含量， 对 U、 Th 和 Pb 元素的检出限较高， 因 此， 开展沥青铀矿化学定年时具有较大的误差 ［7 ］， 并且对年龄小于 100Ma 的沥青铀矿样品测试其结 果可靠性更低 ［28 ］。电子探针的 U － Th － Pb 化学年 龄本身就是依据经验公式和迭代法多次计算获得 的， 且电子探针检出限较高、 无法扣除初始的 Pb 含 量和评估 U － Pb 同位素的组成， 致使该方法获得的 沥青铀矿成矿年龄可靠性受到质疑 ［36 －37 ］。葛祥 坤 ［17 ］对石角围矿床沥青铀矿的开展电子探针化学 定年， 获得其化学年龄为 97 ～ 138Ma， 且分布于 106Ma、 119Ma 和 129Ma 三个年龄域， 认为可能是由 于沥青铀矿存在较高的初始铅造成的。本次获得的 沥青铀矿化学成分显示， 沥青铀矿 Th 含量极低， 均 低于电子探针的检出限， 无法获得沥青铀矿 Th 的真 实含量， 进而影响了 U － Th － totalPb 化学年龄的计 算。因此， 石角围矿床沥青铀矿的电子探针 U － Th － totalPb 化学年龄不能代表矿床的真实成矿年龄。 本次在沥青铀矿岩相学分析的基础上， 对沥青 铀矿开展了系统的矿物形貌学和矿物化学成分分 554 第 4 期张伟盟， 等 粤北石角围花岗岩型铀矿床沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年研究第 38 卷 ChaoXing 析， 认为石角围矿床发育的沥青铀矿为主成矿期成 矿作用的产物， 选取的未遭受后生变化、 不含矿物包 裹体、 未发育裂隙、 矿物结构均一的沥青铀矿代表了 主成矿期的沥青铀矿。对筛选出来的沥青铀矿采用 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年技术， 以华南花岗岩 型铀矿床中沥青铀矿标准物质 GBW04420 为标样， 对分析过程中 U － Pb 同位素分馏进行校正， 给出了 相对一致的206Pb/ 238U 年龄， 19 个测点的加权平均 年龄为 54． 7 0． 5Ma MSWD 1． 19 。因此， 认为 本次获得的 LA － ICP － MS 沥青铀矿原位 U － Pb 年 龄 ～55Ma 可以代表石角围矿床主成矿期的形成 时代， 表明该矿床形成于古新世。 4． 4对铀成矿作用的地质意义 石角围矿床赋矿花岗岩为印支期下庄岩体， 锆 石 U － Pb 年龄为 ～ 234Ma， 相对富集 Rb、 U、 Th、 K、 Pb 等大离子亲石元素， 相对亏损 Nb、 Ta、 Sr、 Ti 等高 场强元素， εHf t 为 －12 ～ －9， 锆石二阶段 Hf 模式 年龄为 1． 8 ～2． 0Ga， 指示赋矿花岗岩属于 S 型花岗 岩， 源于古元古代地壳物质的部分熔融 ［38 ］。区内广 泛出露的花岗岩显示异常高的铀含量 26． 10 10 －6 ～37． 86 10 －6， 且岩体中晶质铀矿含量为 7． 09 10 －6， 说明该区具有良好的铀源［38 －40 ］。但花岗岩的 成岩时代与本次获得矿床年龄 ～55Ma 存在着巨大 的矿岩时差， 与成矿相关的基性岩脉的形成时间 ～193Ma ［41 ］之间也存在几十个百万年的差距。 因此， 铀矿化由岩浆作用形成的可能性较小。石角 围矿床铀矿体受区域上 NE 向断裂带与 NW 向辉绿 岩交汇部位控制， 矿体产于 NE 向断裂带内。NE 向 断裂带主要由硅化碎裂岩、 碎裂花岗岩、 花岗角砾岩 组成， 其活动时期为 55． 0 ～65． 5Ma［42 ］， 与本次获得 的铀矿化时代 ～55Ma 相一致。因此， 本文认为石 角围矿床的铀矿化可能受区域上 NE 向构造破碎带 的构造活动控制。 华南地区中生代以来的岩浆、 构造与成矿事件 主要受制于太平洋构造域的演化 ［14 ］。白垩纪以来， 古太平洋板块向欧亚板块的俯冲角度由西北方向逐 渐转变为沿大陆边缘近南北向， 华南陆块由挤压构 造背景转变为伸展拉张构造背景 ［28， 43 ］。华南陆块 的伸展拉张构造运动主要分为 6 期， 分别为 135 ～ 140Ma、 115 ～ 120Ma、 105Ma、 85 ～ 95Ma、 70 ～ 75Ma 和 45 ～55Ma［43 ］。相应地， 华南地区的铀矿床成矿 年代大致为 ～140Ma、～120Ma、～100Ma、～90Ma、 ～70Ma、 ～ 50Ma［1， 6， 30 ］， 本次通过 LA － ICP － MS 沥 青铀矿原位 U － Pb 定年获得石角围矿床成矿年龄 ～55Ma 与华南地区 45 ～ 55Ma 的岩石圈伸展拉 张构造时间相近， 指示下庄铀矿田石角围矿床形成 于白垩纪古近纪的岩石圈伸展减薄的地球动力学 背景之下， 属于华南晚期铀成矿事件产物。 5结论 沥青铀矿是铀矿床定年的理想矿物， 但由于同 位素稀释法 ID － TIMS 和电子探针 U － Th － Pb 化 学年龄法在样品前处理和年龄计算方面存在局限 性， 前人获得的石角围矿床成矿年龄 38 ～ 138Ma 变化范围较大， 难以有效约束矿床的精确成矿时代。 而沥青铀矿 LA － ICP － MS 原位 U － Pb 定年方法相 比传统铀矿物定年方法具有显著的优势， 能给出更 准确的成矿年龄， 适用于铀成矿的成矿年代学研究 工作。 本文利用 LA － ICP － MS 沥青铀矿原位 U － Pb 定年技术得出石角围花岗岩型铀矿床精确的成矿年 龄。该铀矿床沥青铀矿原位 LA － ICP － MS 206Pb/ 238U年龄为 52． 5 ～56． 9Ma， 加权平均年龄为 54． 7 0． 5Ma MSWD 1． 19， 置信度 95 。成矿年代与 区域上 NE 向断裂构造的活动时代 55． 0 ～65． 5 Ma 相一致， 指示矿床形成于华南白垩纪古近纪 的岩石圈伸展减薄的背景之下， 与区域上 NE 向断 裂构造活动关系密切。 6参考文献 ［ 1］Hu R Z， Bi X W， Zhou M F， et al． Uranium metallo- genesis in South China and its relationship to crustal extension duringtheCretaceoustoTertiary ［J］ ． Economic Geology， 2008， 103 583 －598． ［ 2］Cuney M． The extreme diversity of uranium deposits［ J］ ． Mineralium Deposita， 2009， 44 1 3． ［ 3］Pinti D． Uraninite［ M］ ． Springer Berlin Heidelberg， 2011． ［ 4］Dahlkamp F J． Principal Aspec