貴州威寧魚壩稀土含礦巖系的鋯石U-Pb年齡

王常微，張克信，何衛(wèi)紅，楊忠琴，楊廷祿，胡從亮，張 揚，鄧 毅，于志松

(1.中國地質大學(武漢)地質調查研究院，武漢 430074；2.貴州省地質調查院，貴陽 550081；3.中國地質大學(北京)，北京 100083)

1 引言

貴州西部晚二疊世的稀土礦1973年在1∶20萬威寧幅區(qū)域礦產(chǎn)普查中發(fā)現(xiàn)于宣威組底部(貴州省地礦局108地質隊，1973)。多年來，大量專家、學者先后對該類型稀土礦床的地質特征、地球化學特征、成礦規(guī)律、稀土元素的賦存狀態(tài)和成礦模式、沉積環(huán)境等方面進行了研究，分別提出了風化淋積型稀土礦床(王偉等，2006；王偉等，2011；楊瑞東等，2006；Yang et al.，2008；王強等，2008；Wang et al.，2008；Ji et al.，2004；Han et al.，2006；張震等.，2010)、沉積型高嶺石質粘土巖稀土礦床(黃訓華，1997，1998；Zhang et al.，2010；Zhou et al.，2013)、沉積-再造型稀土礦床(張海，2014)等多種成因類型。無論哪種見解，都認為礦源層為下伏峨眉山玄武巖。

筆者在野外工作過程中，發(fā)現(xiàn)威寧地區(qū)稀土礦分為上下兩層，下層產(chǎn)于淺灰白色高嶺石粘土巖，上層產(chǎn)于灰白色高嶺石粘土巖、灰白色硬質鋁質粘土巖。兩層稀土礦層厚度在平面上變化較大，可能與晚二疊世時期的巖相古地理環(huán)境有關。

本次選取了下礦層底部凝灰質粘土巖、上礦層頂部熔結凝灰?guī)r進行鋯石U-Pb年齡測定，限制稀土含礦巖系的形成時限。

2 區(qū)域地質背景

研究區(qū)稀土礦分布于峨眉山玄武巖第三段頂部及宣威組下部，峨眉山玄武巖與上伏宣威組粘土巖為假整合接觸。黔西北地區(qū)出露構造主要為北東向與北西向褶皺及斷裂，地層從老到新出露震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、新近系、第四系，以大面積分布石炭系—三疊系為主(圖1)。黑石頭一帶位于北西向岔河向斜南東翼，主要分布晚二疊世峨眉山玄武巖組第三段、宣威組、早三疊世東川組。峨眉山玄武巖第三段為拉斑玄武巖、杏仁狀玄武巖、凝灰?guī)r，夾玄武質沉火山角礫巖、玄武質漿屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、凝灰質粘土巖；宣威組由粘土巖、砂質粘土巖、玄武巖屑砂巖、粉砂巖、菱鐵礦和煤線交替組成，夾凝灰?guī)r、凝灰質粘土巖，底部為一層鐵礦層或灰白色鋁質粘土巖。東川組為紫紅色粘土巖、粉砂巖及巖屑砂巖(貴州省地質調查院，2017)。

圖1 研究區(qū)地質簡圖

Fig.1 Geological sketch of the study area

1—第四系；2—新近系；3—白堊系；4—三疊系-侏羅系；5—峨眉山玄武巖組；6—輝綠巖；7—宣威組；8—泥盆系-中二疊統(tǒng)；9—晚元古-寒武系；10—斷層；11—取樣位置；12—居民地

3 實驗

3.1 采樣

魚壩含礦巖系剖面從下往上呈現(xiàn)沉火山角礫巖/角礫狀玄武巖—凝灰質粘土巖—高嶺石粘土巖—玄武巖—高嶺石粘土巖—凝灰?guī)r—高嶺石粘土巖—沉凝灰?guī)r—高嶺石粘土巖—鋁質粘土巖—熔結凝灰?guī)r—含炭質粘土巖—角礫狀粘土巖5個旋回。玄武巖/沉凝灰?guī)r/熔結凝灰?guī)r之上為古風化殼。

圖2 魚壩剖面稀土含礦巖系柱狀圖

Fig.2 Histogram of rare earth ore-bearing rock series in Yuba section

1—角礫狀粘土巖；2—炭質粘土巖；3—熔結凝灰?guī)r；4—凝灰?guī)r；5—鋁質粘土巖；6—高嶺石粘土巖；7—褐鐵礦化角礫狀粘土巖；8—沉凝灰?guī)r；9—含杏仁體拉斑玄武巖；10—沉火山角礫巖/角礫狀玄武巖；11—宣威組；12—峨眉山玄武巖組；13—取樣位置

3.2 實驗方法

樣品測試在中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所成礦作用與資源評價重點實驗室完成。鋯石微量元素含量和U-Pb同位素定年利用LA-Q-ICP-MS同時分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為Newwave UP213，ICP-MS為Bruker M90。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調節(jié)靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個Y型接頭混合。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約15-20s的空白信號和45s的樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal(Liu et al.，2010；侯可軍等.2009)完成。詳細的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法同候可軍等(2009)。

鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標、Si作內標的方法進行定量計算(Liu et al.，2010).USGS 玻璃中元素含量的推薦值據(jù)GeoReM 數(shù)據(jù)庫(http：//georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。U-Pb 同位素定年中采用鋯石標準GJ-1 作外標進行同位素分餾校正，每分析5-10 個樣品點，分析2 次GJ-1。對于與分析時間有關的U-Th-Pb 同位素比值漂移，利用GJ-1的變化采用線性內插的方式進行了校正(Liu et al.，2010)。鋯石樣品的U-Pb 年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot完成。

4 結果

圖3 樣品YB-2鋯石陰極發(fā)光圖

Fig.3 Zircon cathodoluminescence image of sample YB-2

圖4 樣品YB-2鋯石陰極發(fā)光圖像分析

圖5 樣品YB-2鋯石U-Pb同位素圖譜

表1 樣品YB-2鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年

續(xù)表1

SampleNo.Th/U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238URatio1sigmaRatio1sigmaRatio1sigmaAge(Ma)1sigmaAge(Ma)1sigmaAge(Ma)1sigmaYB-2-35YB-2-36YB-2-37YB-2-38YB-2-39YB-2-40YB-2-44YB-2-45YB-2-46YB-2-47YB-2-48YB-2-49YB-2-50YB-2-51YB-2-53YB-2-54YB-2-55YB-2-56YB-2-57YB-2-58YB-2-59YB-2-60YB-2-61YB-2-62YB-2-63YB-2-65YB-2-66YB-2-67YB-2-68YB-2-69YB-2-700.676580.825620.857160.636970.633420.675180.798140.711921.455420.445050.855920.490990.574570.556530.543780.759391.074800.475320.573300.537520.538180.608621.080710.645710.882280.642171.457180.505020.548450.480570.581240.002340.002070.001010.001490.001960.001250.002090.002040.002060.002140.001760.001690.001730.001830.001950.002100.001450.001940.001680.001960.001470.001570.001320.001170.001390.001590.000930.000940.001880.001140.001410.315090.316380.305000.287380.282170.293160.314650.295200.318560.274460.289670.286860.288150.288320.286350.311310.279770.301500.286010.289500.290310.277700.303370.303340.287100.295580.307970.286410.294900.284650.296390.315090.316380.305000.287380.282170.293160.314650.295200.318560.274460.289670.286860.288150.288320.286350.311310.279770.301500.286010.289500.290310.277700.303370.303340.287100.295580.307970.286410.294900.284650.296390.012140.010070.006070.008080.010000.007670.011960.010950.011020.010940.008820.009750.009230.011170.010400.012050.007900.010760.008750.010120.008150.008370.007510.007130.007370.008750.005700.005240.009560.006940.008410.039970.039960.040890.040220.039560.040910.039900.039550.040310.039690.040070.039920.039380.040850.040160.040540.039590.040650.040070.040230.039400.039990.039790.040170.040220.039930.040700.040530.039600.040240.040420.000410.000500.000410.000460.000360.000450.000370.000450.000500.000520.000690.000590.000560.001000.000750.000860.000640.000650.000440.000520.000510.000460.000430.000520.000460.000430.000430.000480.000390.000420.00053516.705531.520372.275287.100294.505279.690494.485388.940520.410231.550331.540298.210342.650264.880301.910472.265264.880372.275287.100322.280350.055233.400433.380466.710283.395361.165405.605257.470387.090250.065344.50088.87577.76542.58866.66085.17555.55079.62385.17879.61898.13375.91874.06574.06578.69083.32381.47558.32576.84574.06585.17862.95574.98853.70048.14354.62566.66037.03540.73577.77051.84061.105278.122279.111270.301256.497252.379261.044277.781262.642280.792246.251258.296256.088257.098257.234255.682275.193250.477267.568255.414258.167258.805248.832269.031269.009256.273262.941272.606255.733262.412254.340263.5739.3707.7684.7276.3737.9186.0199.2388.5838.4908.7206.9487.6937.2738.8078.2089.3346.2688.3956.9127.9686.4106.6545.8535.5555.8176.8554.4234.1377.5005.4896.589252.672252.580258.342254.197250.081258.487252.236250.040254.776250.910253.264252.358248.979258.070253.8256.193250.282256.847253.277254.281249.125252.752251.545253.891254.209252.415257.183256.119250.379254.341255.4372.535863.074622.548312.842752.252312.786272.320392.761983.072803.252274.273423.678563.474176.217074.627965.300933.980914.024442.740503.206613.181712.882322.639853.197772.821662.653132.693102.951772.392132.581913.30012

表2 樣品YB-13b鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年

圖6 樣品YB-13b鋯石陰極發(fā)光圖

Fig.6 Zircon cathodoluminescence image of sample YB-13b

圖7 樣品YB-13b鋯石陰極發(fā)光圖像分析

圖8 樣品YB-13b鋯石U-Pb同位素圖譜

5 討論

稀土含礦巖系頂部熔結凝灰?guī)r(YB-13b)中測得鋯石U-Pb年齡為252.0 Ma±0.82 Ma(諧和年齡)和251.9 Ma±1.86 Ma(平均年齡)，其上伏為第14層含炭質凝灰?guī)r、角礫狀高嶺石粘土巖，第13層與14層之間為假整合接觸；剖面第2層—第13層中3a/3b、6a/6b、7a/7b之間均發(fā)育風化殼，且1/2a、13b/14a之間均為假整合接觸(風化殼)，而15層以上為連續(xù)沉積的粉砂-砂質粘土巖或泥質粉砂-砂巖，因此將13b/14a作為宣威組下段與上段的分界線。

6 結論

黔西北威寧縣魚壩剖面晚二疊世稀土含礦巖系產(chǎn)于峨眉山玄武巖第三段(下礦層)與宣威組下段(上礦層)，底部凝灰質粘土巖鋯石U-Pb平均年齡為254.11 Ma±0.98 Ma，頂部熔結凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡為252.0 Ma±0.82 Ma(諧和年齡)和251.9 Ma±1.86 Ma(平均年齡)，整個稀土含礦巖系形成時間約為2 Ma。

致謝：本文為貴州省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質科研項目“黔西北晚二疊世稀土成礦作用與形成機理研究”(黔地礦科合201509)成果。在成文及實驗過程中得到貴州大學付勇教授、裴浩翔博士、中國地質大學(北京)韓雪同學的幫助，在此一并致謝。