赣南吉埠黄沙岩体的锆石铀-铅年代学研究及其地质意义_郑国栋.pdf

2012 年 8 月 August 2012 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 31，No． 4 711 ～716 收稿日期 2011 －12 －20; 接受日期 2012 －03 －27 基金项目 中国博士后科学基金和特别资助项目 2008044018， 200902580 ; 中国地质大调查项目 1212011120989， 1212010633903 ; 国家深部探测技术与实验研究专项 SinoProbe 0301，SinoProbe0303 ; 中央级公益性科研院所 基本科研业务费专项资金 K1001 作者简介 郑国栋， 实习研究员， 主要从事稀土矿床研究。E- mail zgd0628 qq． com。 通讯作者 李建康， 副研究员， 主要从事矿床学研究。E- mail Li9968126． com。 文章编号 0254 －5357 2012 04 －0711 －06 赣南吉埠黄沙岩体的锆石铀 － 铅年代学研究及其地质意义 郑国栋1，李建康1， 2*，陈振宇1，陈郑辉1，侯可军1，赵芝1 1． 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037; 2． 长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安710054 摘要 赣南地区吉埠黄沙岩体的风化壳产出离子吸附型稀土矿床， 但对其年代归属缺乏准确认识。利用从 黄沙岩体风化壳中挑选出的锆石， 开展了 U － Pb 法年代学研究。激光剥蚀 － 多接收器电感耦合等离子体质 谱法 LA － MC － ICPMS 分析表明， 岩体的206Pb/ 238U 加权平均年龄为 242． 5 1． 8 Ma， 说明吉埠黄沙岩体 的成岩时代为印支期初期， 而不是前任推断的燕山期。结合南岭区域发现的其他印支期岩体可知， 印支运动 在华南地区具有广泛影响， 岩浆活动规模和出露面积较以往认识增大。纬度较高的黄沙岩体发生稀土矿化 的事实进一步说明， 1 ∶ 20 万兴国幅、 井冈山幅， 乃至宁化幅内的印支期岩体也具有发生稀土矿化的条件， 在 今后的找矿工作中应给予重视。 关键词 吉埠黄沙岩体; LA － MC － ICPMS U － Pb 定年; 印支期; 稀土矿床 中图分类号 P597． 3; P612文献标识码 A U-Pb Dating of Zircon from Jibu Huangsha Intrusions in Southern Jiangxi Province and Its Geological Significances ZHENG Guo- dong1， LI Jian- kang1， 2*， CHEN Zhen- yu1， CHEN Zheng- hui1， HOU Ke- jun1， ZHAO Zhi1 1． Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resource Assessment，Institute of Mineral Resources， Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing100037，China; 2． College of Earth Science and Resources，Changan University，Xian710054，China Abstract Jibu Huangsha granitic intrusions in Southern Jiangxi province hosted several ion adsorption type rare earth element REE deposits， but it＇ s diagenic age is still unknown． In this paper， the U- Pb age of zircon separated from the weathering crust of Jibu Huangsha granitic intrusions was dated by using Laser Ablation- Multicollector Inductively Coupled Plasma- Mass Spectrometry LA- MC- ICPMS ． The dating results show that the weighted average 206Pb/238U age is 242．5 1．8 Ma， which indicates that the Jibu Huangsha intrusion ed in the early Indo- Chinese epoch， instead of the Yanshan epoch as suggested in the geological report of the Xingguo unit in a scale of 1/200000． Combining with the reports of other Indosinian granites in the Nanling district，it was concluded that Indo- China movement had a great effect in the Nanling district and produced larger scale magmatic activity with more outcrop areas than was previously understood． The higher latitude of Huagnsha intrusion further indicated the intrusions described in the geological report of Xingguo，Jinggangshan，and even the Ninghua unit in a scale of 1/200000 also have the potential to host ion adsorption type REE deposits， which should be significant for ore prospecting． Key words Jibu Huangsha granite; LA- MC- ICPMS U- Pb dating; Indo- Chinese epoch; rare earth element deposit 117 ChaoXing 南岭地区以与酸性岩浆岩有关的有色、 稀有、 稀 土金属矿产高度富集为特色， 是世界“钨都” 、 “锑 都” 和 “锡都” ， 更是世界著名的离子吸附型稀土矿 产地。但自 20 世纪 80 ～90 年代， 我国开展了较多 离子吸附型稀土矿床的研究工作以来 ［1 －6 ］， 南岭稀 土资源处于大量开发， 但缺乏地质研究的状态。目 前， 南岭地区矿床学研究主要集中在钨锡等有色金 属矿床方面， 通过大量精确定年研究建立和完善了 南岭钨锡稀有金属矿床的成矿年龄谱系 ［7 －9 ］。与之 相比， 稀土矿化岩体的研究程度很弱， 成岩成矿规律 研究程度较低， 急需开展精确定年等研究工作， 厘清 稀土矿化岩体的时空分布特点。 鉴于前期的研究现状， 本文选择江西吉埠黄沙岩 体开展精确定年研究。该岩体是南岭与稀土成矿作 用有关的典型花岗岩岩体之一， 以往研究工作程度很 低， 包括1 ∶ 20 万兴国幅在内的区域地质调查资料很 少甚至未提及 ［ 7 －11 ］。由于该岩体是重要的与稀土有 关的岩体， 而以 “黄沙” 命名的岩体在南岭地区有多 个， 如赣南于都县黄沙钨矿的黄沙岩体和湘南桂阳县 黄沙坪多金属矿区的黄沙坪岩体都非常有名 ［ 12 －15 ］， 容易引起误解; 参考各类资料， 未见有命名为 “吉埠” 的岩体， 本文将1 ∶ 20 万兴国幅地质图及矿产图上的 “黄沙” 岩体改称为“吉埠黄沙” 岩体， 以区别于其他 “黄沙” 岩体又保持认知上的延续性。由于以往没有 准确的同位素定年， 对其时代归属问题一直未解决， 影响到稀土矿床成矿规律的研究。本文拟通过对其 锆石 U －Pb 同位素年代学研究， 弥补这一不足。 1地质特征 吉埠黄沙岩体位于江西赣州兴国县吉埠镇上堡 村， 在 1 ∶ 20 万兴国幅地质图上呈长条状岩瘤位于 图幅西南角， 其南部侵入于震旦系 － 寒武系， 北部与 清溪花岗岩基呈断层和侵入接触， 其自身又被宂滩 细粒斑状黑云母花岗岩侵入 ［11 ］。吉埠黄沙岩体的 岩性主要是细 － 中细粒斑状二云母花岗岩和细 － 中 细粒斑状黑云母花岗岩， 时代被定为 γ 2 －1c 5 ， 清溪岩 体为 γ 2 －1a 5 ， 宂滩岩体为 γ 2 －2b 5 。本次野外调研过程 中未能深入揭示上述三者之间的相互关系， 地质露 头基本上是植被覆盖的花岗岩风化壳 图 1 。 2样品采集及测定方法 2． 1样品采集 本次用于锆石定年的样品 XGhs －1 采自江西 图 1赣南吉埠黄沙岩体地质简图 左 和露头照片 右 Fig． 1Simplified geologic map in left and outcrop picture in right of the Jibu Huangsha rockmass in Xingguo， Southern Jiangxi 据 1 ∶ 20 万兴国幅地质矿产图修改， 标示了采样位置， 岩体时代已 根据本文成果作了修改［11 ］。 省赣县吉埠镇上堡村东南约 2 km 处。根据 GPS 定 位， 对照 1 ∶ 20 万兴国幅地质图判断属于吉埠黄沙 岩体 ［5 ］。岩体出露区基本上植被覆盖区， 只有在稀 土采矿点、 居民宅基地和新修公路边能找到露头， 但 风化壳强烈发育。因此， 本次研究所采取的风化壳 样品不影响锆石单矿物的挑选和同位素测年， 但不 能获得基岩岩石化学、 微量元素和稀土元素的资料， 以往区域报告和研究性成果中也无此类资料。 将风化壳样品进一步粉碎后进行人工分选淘 洗， 再在双目镜下挑选出晶形完整的锆石。将锆石 置于环氧树脂中， 然后研磨抛光至约一半， 使锆石内 部暴露， 用于阴极发光和背散射电子图像分析和随 后的激光剥蚀 － 多接收器电感耦合等离子体质谱法 LA － MC － ICPMS 分析。 2． 2样品测定 样品的测试工作是在国土资源部成矿作用与资 217 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2012 年 ChaoXing 源评价重点实验室完成的。其中， 锆石的阴极发光 和背散射电子图像分析使用中国地质科学院矿产资 源研究所的电子探针， 电子探针型号为 JEOL JXA － 8230， 分析时电压 20 kV， 电流 50 nA。锆石定年分 析所用仪器为 FinniganNeptune 型 MC － ICP － MS 及 与之配套的 NewwaveUP 213 激光剥蚀系统。激光剥 蚀所用斑束直径为 25 μm， 频率为 10 Hz， 能量密度 约为 2． 5 J/cm2， 以 He 为载气。LA － MC － ICPMS 激光剥蚀采样采用单点剥蚀的方式， 锆石 U － Pb 定 年以锆石 GJ － 1 为外标， U、 Th 含量以锆石 M127 U 含量923 μg/g， Th 含量439 μg/g， Th/U 0． 475 为外标进行校正 ［16 ］。测试过程中在每测定 5 ～7 个 样品前后重复测定两个锆石 GJ1 对样品进行校正， 并测量一个锆石 Pleˇsovice， 观察仪器的状态和测试 的重现性， 锆石标准的重现性在 1 2σ 左右。数 据处理采用 ICPMSDataCal 程序 ［17 ］， 测量过程中绝 大多数分析点206Pb/ 204 Pb ＞ 1000， 未进行普通铅校 正， 204Pb 由离子计数器检测，204Pb 含量异常高的分 析点可能受包体等普通铅的影响， 对204Pb 含量异常 高的分析点在计算时剔除， 锆石年龄谐和图用 Isoplot 3． 0 程序获得， 表达式中所列单个数据点的 误差均为 1σ， 加权平均年龄具 95 的置信度。详 细实验测试过程可参见侯可军等 2009 ［18 ］。本次 样品分析过程中， Pleˇsovice 标样作为未知样品的分 析结果为 337． 1 2． 9 Ma n 5， 2σ ， 对应的年龄 推荐值为 337． 13 0． 37 Ma［11 ］， 两者在误差范围 内完全一致。 2． 3测定结果 对 20 个锆石颗粒进行的 LA － MC － ICPMS 分 析结果列于表 1。其中 17 个锆石颗粒结晶较好， 晶 形呈典型的长柱状， 具有典型的岩浆震荡环带， 指示 其主体为岩浆结晶的产物 ［19 ］ 图 2 。17 颗锆石的 U － Pb 年龄比较集中， 谐和度较高 图 3 ， 206Pb/238U 年龄变化于 238． 76 ～ 246． 49 Ma 最大值与最小值 相差 7． 73 Ma ， 加权平均年龄为 242． 5 1． 8 Ma， MSWD 0． 79 图 4 。该年龄说明吉埠黄沙岩体 的成岩时代为印支期初期。另有 1 个测点 XGhs1 －3 的206Pb/ 238U 年龄为 2593． 72 36． 14 Ma， 背 散射和阴极发光显示该测点的位置为继承核 图 2 ， 意味着吉埠黄沙岩体岩浆上侵时捕获围岩 锆石。另外两个锆石颗粒测点分别获得 1105． 25 Ma 和 808． 03 Ma 的年龄数据， 说明还存在中元古代 和新元古代的同位素年龄记录。 317 第 4 期郑国栋， 等 赣南吉埠黄沙岩体的锆石铀 － 铅年代学研究及其地质意义第 31 卷 ChaoXing 图 2赣南吉埠黄沙岩体中代表性锆石的背散射电子图像 Fig． 2Typical zircon backscattered electron images of the Huangsha granitic rockmass in Jibu 圆圈表示分析位置， 序号表示分析点位， 数据为206Pb/238U 年龄， 数据单位为 Ma， 比例尺大小为 50 μm。 图 3吉埠黄沙岩体中锆石的 U － Pb 年龄谐和图 Fig． 3Zircon U- Pb Concordia diagram for the Huangsha granitic body 图 4吉埠黄沙岩体中锆石的 U － Pb 年龄加权平均图 Fig．4Zircon U- Pb age weight mean diagram for the Huangsha granitic body 417 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2012 年 ChaoXing 3成岩时代及其构造和成矿意义 3． 1时代问题 赣南吉埠黄沙岩体以往没有同位素年龄数据， 1 ∶ 20 万兴国幅区调报告定为燕山早期第一阶段第三 次 γ 2 －1c 5 ， 晚于清溪; 岩体为 γ 2 －1a 5 ， 而早于宂滩岩体为 γ 2 －2b 5 ［ 11 ］。本次锆石同位素年龄测定过程中没有发 现燕山期的同位素年龄数据记录， 只有太古代、 中元 古代和新元古代的同位素个别点记录， 主体属于印支 期初期， 加权平均年龄为 242． 5 1． 8 Ma。也就是 说， 吉埠黄沙岩体不是燕山期而是典型的印支期岩 体， 并在印支期岩浆岩侵入到围岩 Z － ∈ 的当时， 赣南地区存在着前寒武纪的老基底。由于其围岩是 震旦系 －寒武系， 因此这是合理的、 可能的。 3． 2构造背景 在 1 ∶ 20 万兴国幅报告中也曾指出“燕山早期 第一阶段第一次侵入体， 从个别年龄值及印支 运动在本区有相当强度这一点来考虑， 似乎有可能 属于印支期” 。因此， 以往存疑的一些岩体， 包括本 次测定的吉埠黄沙岩体， 的确属于印支期产物， 进而 也说明印支运动的影响是广泛的 ［8 ］， 不但在赣南粤 北两省交界 如油山岩体 ［20 ］、 湘赣交界地区 如湖 南洞岩体 ［21 ］以及赣闽粤三省交界地区 如大富足 岩体 ［22 ］的 “大山” 中普遍出现印支期岩体， 往北至 兴国等地的 “平原” 区也出现。 3． 3含矿性及找矿意义 南岭是我国有色、 稀土、 稀有金属最重要的矿集 区之一， 在赣南地区集中产出钨锡、 铌钽、 稀土等众 多大型矿床 ［23 －25 ］。吉埠黄沙岩体是赣州兴国县境 内少数几个已知的含稀土岩体之一， 但以往不受重 视， 主要是认为兴国地理位置偏北， 气候条件不如龙 南、 定南、 全南、 寻乌等地有利， 对于离子吸附型稀土 矿床的重视程度不够 ［2 ］。本次野外调查研究发现 该岩体同样属于离子吸附型稀土矿床的母岩， 曾经 不同程度地开采利用。因此， 对于地理位置靠北， 兴 国幅、 井冈山幅、 宁化幅范围内的印支期岩体也应该 开展含矿专属性和稀土成矿条件的研究， 以免漏掉 有利的找矿远景区。 4结语 通过对赣南兴国吉埠黄沙岩体中锆石 U － Pb 同位素的精确定年， 确定其形成时代为印支期 加 权平均值为 242 Ma ， 弥补了前人因为确实可靠的 同位素年龄资料、 地质接触关系又模棱两可而误以 为是燕山期的不足。该成果也进一步确认了兴国地 区受到印支运动的广泛影响， 该期次的花岗岩体也 是后期离子吸附型稀土矿的成矿母岩， 从而扩展了 此类矿床的找矿范围。 5参考文献 ［ 1］吴澄宇． 赣南粤北地区风化壳离子吸附型稀土矿床研 究［ D］ ． 北京 中国地质科学院， 1988 1 －166． ［ 2］白鸽， 吴澄宇， 丁孝石， 袁忠信， 黄典豪， 王佩华． 南岭 地区离子吸附型稀土矿床形成条件和分布规律［ R］ ． 北京 地质矿产部矿床地质研究所， 1989 1 －105． ［ 3］杨主明． 江西龙南花岗岩稀土风化壳中粘土矿物的研 究［ J］ ． 地质科学， 1987 1 70 －80． ［ 4］陈德潜， 吴静淑． 离子吸附型稀土矿床的成矿机制 ［ J］ ． 中国稀土学报， 1990 2 175 －179． ［ 5］包志伟． 华南花岗岩风化壳稀土元素地球化学研究 ［ J］ ． 地球化学， 1992 2 166 －174． ［ 6］陈志澄， 庄文明， 陈炳辉， 洪华华， 俞受． 华南花岗岩风 化壳中稀土的存在形态及迁移富集模式 ［ J］ ． 中山大 学学报 自然科学版， 1994 2 106 －114． ［ 7］莫柱孙， 叶伯丹， 潘维祖， 江绍年， 庄锦良， 高秉璋， 刘 金全， 刘文章． 南岭花岗岩地质学［M］ ． 北京 地质出 版社， 1980 1 －342． ［ 8］南京大学地质学系． 华南不同时代花岗岩类及其与成 矿关系［ M］ ． 北京 科学出版社， 1981 1 －408． ［ 9］地矿部南岭项目花岗岩专题组． 南岭花岗岩地质及其 成因和成矿作用［M］ ． 北京 地质出版社，1989 1 －471． ［ 10］ 陈毓川， 裴荣富， 张宏良， 林新多， 白鸽， 李崇佑， 胡永 嘉， 刘垢群， 洗柏琪． 南岭地区与中生代花岗岩类有 关的有色及稀有金属矿床地质［M］ ． 北京 地质出版 社， 1989 1 －508． ［ 11］ 江西省地质局区域地质调查大队． 1/20 万区域地质 调查报告书兴国幅［ Z］ ． 1974 1 －50． ［ 12］ 冯志文， 夏卫华， 章锦统， 陈紫英． 江西黄沙脉钨矿床 特征 及 成 矿 流 体 性 质 讨 论 ［J］ ． 1989， 14 4 423 －432． ［ 13］ 夏宏远， 梁书艺． 南岭某些钨锡 钽铌 矿床的原生分 带及成因系列研究 ［J］ ． 矿物岩石， 1986 专辑 1 －182． ［ 14］ 裴荣富， 王永磊， 王浩琳． 南岭钨锡多金属矿床成矿 系列与构造岩浆侵位接触构造动力成矿专属 ［J］ ． 中国地质， 2009， 36 3 483 －489． ［ 15］雷泽恒， 陈富文， 陈郑辉， 许以明， 龚述清， 李华芹， 梅玉萍， 屈文俊， 王登红． 黄沙坪铅锌多金属矿成岩 成矿年龄测定及地质意义 ［ J］ ． 地质学报，2010，31 4 532 －540． 517 第 4 期郑国栋， 等 赣南吉埠黄沙岩体的锆石铀 － 铅年代学研究及其地质意义第 31 卷 ChaoXing ［ 16］ Nasdala L，Hofmeister W，Norberg N，Mattinson J M， Corfu F，Dorr W，Kamo S L，Kennedy A K，Kronz A， Reiners P W，Frei D，Kosler J，Wan Y S，Gotze J， Hager T，Kroner A，Valley J W．Zircon M257 A homogeneous natural reference material for the ion microprobe U- Pb analysis of zircon ［J］ ． Geostandards and Geoanalytical Research， 2008， 32 3 247 －265． ［ 17］Liu Y S，Hu Z C，Gao S，Gnther D，Xu J，Gao C， Chen H． In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA- ICP- MS without applying an internal standard［ J］ ． Chemical Geology， 2008， 257 34 －43． ［ 18］ 侯可军， 李延河， 田有荣． LA － MC － ICPMS 锆石微区 原位 U － Pb 定年技术 ［ J］ ． 矿床地质， 2009， 28 4 481 －492． ［ 19］ Hoskin P W O，Kinny P D，Wyborn D，Chappell B W． Identifying accessory mineral saturation during differen- tiation in granitoid magmasAn integrated approach ［ J］ ． Journal of Petrology， 2000， 41 1365 －1396． ［ 20］ 张家菁， 赵正， 陈振宇， 陈郑辉， 侯可军． 赣南粤北 油山猫头寨岩体的成岩时代及其地质意义 ［J］ ． 岩矿测试， 2012， 31 3 554 －558． ［ 21］ 王永磊， 陈振宇， 陈郑辉， 侯可军， 赵正， 徐建祥， 张家 菁， 曾载淋． 赣南湘东湖南洞岩体 U － Pb 法年代学 研究及其对加里东构造背景的意义［J］ ． 岩矿测试， 2012， 31 3 525 －529． ［ 22］ 熊清华． 大富足主花岗岩体定位机制初探［ J］ ． 江西 地质科技， 1990， 17 3 1 －6． ［ 23］ 王登红， 陈郑辉， 陈毓川， 唐菊兴， 李建康， 应立娟， 王 成辉， 刘善宝， 李立兴， 秦燕， 李华芹， 屈文俊， 王彦 斌，陈文， 张彦． 我国重要矿产地成岩成矿年代学研 究新数据［ J］ ． 地质学报， 2010， 84 7 1030 －1040． ［ 24］ 王登红， 陈毓川， 陈郑辉， 刘善宝， 许建祥， 张家菁， 曾 载淋， 陈富文， 李华芹， 郭春丽． 南岭地区矿产资源形 势分析和找矿方向研究［J］ ． 地质学报，2007，81 7 882 －890． ［ 25］ 王登红， 陈富文， 张永忠， 雷泽恒， 梁婷， 韦龙明， 陈郑 辉， 刘善宝， 王成辉， 李华芹， 许以明， 曾载淋， 许建 祥，傅旭杰， 范森葵， 陈祥云， 贾宝华， 姚根华． 南岭地 区有色 － 贵金属成矿潜力及综合探测技术示范研究 ［ M］ ． 北京 地质出版社， 2011 1 －472． 617 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2012 年 ChaoXing