閩西南新沖正長花崗巖LAICPMS鋯石UPb測年及其找礦意義

1. 引言

胡坊復式花崗巖分布于閩西南明溪縣胡坊至永安市大湖一帶，分布面積超過500 km2，1:25萬三明幅區域地質調查根據區域對比將胡坊復式花崗巖劃分為二疊紀片麻狀二長花崗巖、侏羅紀正長花崗巖和白堊紀二長花崗巖；2011年蔣婷對胡坊一帶的細粒花崗巖和粗粒正長花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年分別獲得419.8 ± 3.2 Ma~442.9 ± 2.8 Ma年齡，表明胡坊一帶的花崗巖時代為晚志留紀。我們在調查胡坊復式花崗巖時，發現斑狀正長花崗巖分布廣泛，在胡坊一帶可見片麻狀花崗巖、中粗粒正長花崗巖，在永安新沖一帶發現主要為斑狀粗粒正長花崗巖，并有離子吸附型稀土礦床分布。顯然，胡坊復式花崗巖是多期次巖漿活動的產物，為了準確厘定新沖斑狀正長花崗巖中的離子吸附型稀土礦床的花崗巖的時代，本次工作對永安市新沖斑狀粗粒正長花崗巖開展了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，并分析了稀土元素含量，為分析稀土礦床的形成提供了同位素年代學和地球化學資料，對區域離子吸附型稀土礦床的找礦提供了新資料。

2. 地質背景

研究區位于政和–大埔斷裂以西的閩西南地區(圖1(a))，主要出露古生界-中生界和志留紀、三疊紀花崗巖(圖1(b))，褶皺和逆沖推覆構造較發育。出露地層主要為：下古生界魏坊組、東坑口組、羅峰溪組淺變質，上古生界天瓦崠組和桃子坑組砂礫巖、石炭系下統林地組砂礫巖、石炭系上統黃龍組、船山組碳酸鹽巖和下三疊統溪口組砂巖、泥巖夾灰層，中生界上侏羅統火山巖、火山沉積巖。

研究區巖漿活動較強烈，包括志留紀、三疊紀2期巖漿侵入作用形成的胡坊復式花崗巖和晚侏羅世–白堊世火山巖。

胡坊復式花崗巖分布于明溪縣胡坊至永安市大湖一帶，分布面積超過500 km2。志留紀花崗巖主要分布于胡坊一帶，主要為片麻狀花崗巖、中粗粒正長花崗巖，其區別于三疊紀花崗巖的顯著特征是發育片麻狀構造，幾乎沒有似斑狀結構；而三疊紀花崗巖的主要特征是以似斑狀結構發育為特征。三疊紀花崗

(a) 研究區構造位置圖 [1] ，① 長樂–南澳斷裂；② 政和–大埔斷裂；③ 寧化–南平斷裂；④ 邵武–海豐斷裂；(b) 區域地質簡圖；1，上侏羅統南盤組；2，上泥盆統桃子坑組–下三疊統溪口組；3，上奧陶統羅峰溪組；4，中奧陶統東坑口組；5，下奧陶統魏坊組；6，三疊紀花崗巖；7，志留紀花崗巖；8，斷層；9，角度不整合接觸；10，鋯石U-Pb測年采樣位置及編號。

圖1. 新沖正長花崗巖構造位置(a)及地質簡圖(b)

巖主要呈北西走向分布于永安新沖一帶，主要巖性為斑狀粗粒正長花崗巖：野外露頭可見巖石呈肉紅色，似斑狀結構，塊狀構造，斑晶含量為(10~20) × 10?2，成份全為鉀長石；基質含量為(70~90) × 10?2，全為為中粗粒結構，主要礦物成份為鉀長石(50~55) × 10?2、斜長石(10~20) × 10?2、石英(15~20) × 10?2、黑云母(2~4) × 10?2和少量副礦物鋯石、磁鐵礦等。三疊紀花崗巖局部可見被上侏羅統不整合覆蓋。

晚侏羅世–白堊世火山巖主要分布于永安盆地，主要為上侏羅統南盤組流紋質火山角礫巖、角礫凝灰巖、熔結凝灰巖、流紋巖等，白堊紀主要為坂頭組凝灰巖、角礫凝灰巖、泥巖和吉山組凝灰巖、礫巖、砂泥巖。

3. 樣品特征

用于測年的樣品采于永安市大湖鎮新沖村稀土礦區公路邊(地理位置26?07.32'N，117?21.53'E)，花崗巖侵位于古生界中，與上侏羅統以后地層未直接接觸。樣品巖性為肉紅色斑狀中粗粒正長花崗巖，巖石呈肉紅色，風化后呈淺磚紅色；似斑狀結構，塊狀構造主要礦物組成：鉀長石約占50%~55%，石英約占30%~35%，斜長石5%~10%，黑云母約占3%~5%，最小粒徑3~4 mm，鉀長石最大斑晶約20 mm。顯微鏡下可見鉀長石高嶺土化蝕變、黑云母綠泥石化蝕變。

4. 分析方法及測試結果

4.1. 分析方法

鋯石單礦物的挑選在河北省區域地質調查隊單礦物實驗室中完成，鋯石顯微結構、陰極發光(CL)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析在西安地調中心實驗室完成。

野外采集重約3 kg的胡坊正長花崗巖的樣品，經清洗去除污染物，破碎后粉碎至60~100目，洗去粉塵，人工初步淘洗使重礦物富集，然后經過電磁選，去除電磁性部分，保留非電磁性部分，再經精細淘洗獲得鋯石精礦，在雙目鏡下挑選出無裂隙、透明的鋯石單礦物。在實驗室將鋯石單礦物制成膠餅，拋光后進行鋯石的投射光、反射光顯微鏡研究和陰極發光(CL)照像，最后進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析。其中，CL發光儀為加載于掃描電鏡上的英國Gatan公司的Mono CL3+型陰極熒光探頭，LA-ICP-MS分析在Hewlett Packard公司的Agilient 7500a ICP-MS和德國Lambda Physik公司的ComPex102 Excimer激光器工作物ArF (波長193 nm)、MicroLas公司的GeoLas 200 M 光學系統的聯機上進行。激光束斑直徑約為30 μm，激光剝蝕樣品的深度為20~40 μm。實驗中采用氦氣作為剝蝕物質的載氣，用研制的人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質NIST SRM610進行儀器最佳化。鋯石年齡采用國際標準鋯石91500作為外標標準物質，元素含量采用NIST SRM610作為外標，29Si作為內標。詳細分析步驟和數據處理方法見參考文獻。同位素比值數據處理采用GLITTER (4.0版)軟件，年齡計算及諧和圖采用ISOPLOT (3.0版)軟件進行，誤差均為1σ，由于數據年齡一致性、諧和性較好未進行普通鉛的校正。

4.2. 分析結果

鋯石在顯微鏡下呈無色，鋯石多呈自形短柱狀，少數為等軸狀、長柱狀，長軸一般在100~250 μm。鋯石陰極激發光圖像顯出鋯石內部呈現了清晰振蕩環帶結構(圖2)，顯示為巖漿成因，少數鋯石CL圖像具有核幔的結構(如4.17)。鋯石總體呈灰黑色-灰色，少數呈灰白色。樣品所有鋯石Th/U比值均大于0.50，表明鋯石為巖漿結晶形成。樣品測年分析結果見表1及圖3。

圖2. 新沖正長花崗巖鋯石CL圖及測點位置

圖3. 新沖正長花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖及其加權平均年齡

表1. 新沖正長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年分析結果表

樣品進行了24顆鋯石的分析，238U含量為(69.55~736.49) × 10?6，232Th含量為(71.38~602.29) × 10?6， 232Th/238U = 0.55~2.07。24個數據206Pb/238U年齡介于218.5~225.7 Ma，所有年齡均位于諧和線上，24個數據加權平均年齡為222.0 ± 1.0 Ma (n = 24，MSWD = 0.53) (圖3)，表明新沖斑狀粗粒正長花崗巖的結晶時代為晚三疊世 ，而不是前人劃分的晚侏羅世，也不同于胡坊巖體的志留紀，這是首次在胡坊復式巖體中確定三疊紀侵入巖的存在，為區域巖漿演化提供了重要新資料。

5. 找礦意義

在新沖正長花崗巖中已有離子吸附性稀土礦床在開采，為了了解未風化的新沖正長花崗巖稀土元素的含量，在新沖離子吸附型稀土礦區采集了3件新鮮巖石樣品進行了稀土元素ICP-MS分析，結果如表2，顯示稀土元素總量較高(410.67~485.73) × 10?6，富集輕稀土元素LREE/HREE = 18.86~24.52，δEu呈中度虧損，稀土配分模式呈右傾型(圖4)，輕稀土元素La、Ce富集，La元素含量變化于(100.5~122.5) × 10?6，

表2. 稀土元素分析結果(單位10?6)

圖4. 稀土元素球粒隕石標準化模式圖

Ce元素含量變化于(185.5~226.0)×10?6，表明新沖正常花崗巖原巖的稀土元素含量較高，在風化過程中輕稀土元素富集，具備形成離子吸附性稀土礦床的成礦條件。

閩西南地區發現了大量的離子吸附性稀土礦床，其花崗巖時代從志留紀–白堊紀均有。三疊紀新沖斑狀粗粒正長花崗巖的稀土元素含量較高，在有利的部位常常形成較厚的風化層，使輕稀土元素富集而形成離子吸附性稀土礦床。前人對連城文坊稀土礦中的花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，確定巖漿侵位時代為志留紀，表明閩西南地區離子吸附型稀土礦床不僅分布于志留紀花崗巖中，也分布于三疊紀花崗巖中。因此，三疊紀新沖正長花崗巖具有尋找離子吸附型稀土礦的良好找礦前景，這對閩西南地區找礦提供了重要新資料。

6. 結論

1) 胡坊復式花崗巖中新沖正長花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，獲得206U/236Pb加權平均年齡為222.0 ± 1.0 Ma (n = 24, MSWD = 0.53)，表明新沖正長花崗巖侵位時代為晚三疊世，是印支運動晚期巖漿活動的產物，結合前人的同位素測年結果得出胡坊復式花崗巖為志留紀和三疊紀巖漿活動的產物的結論。

2) 對新沖正長花崗巖稀土元素分析，顯示新沖正長花崗巖稀土總量較高，富集輕稀土元素La、Ce，具備離子吸附型稀土礦床的成礦地質條件，具有良好的找礦前景。