粵北長(zhǎng)江鈾礦田花崗巖獨(dú)居石U-Pb同位素定年及其地質(zhì)意義

陳妍， 潘家永*， 鐘福軍， 萬(wàn)建軍， 嚴(yán)杰， 劉文泉,2， 李海東,2

(1.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江西 南昌 330013；2.核工業(yè)二九〇研究所， 廣東 韶關(guān) 512026)

鋯石富含Th和U，含有較少且穩(wěn)定的普通Pb，是U-Pb同位素年代學(xué)研究中最常用的礦物[1-6]。產(chǎn)鈾花崗巖的鈾含量(20×10-6～40×10-6)普遍較高，其中的鋯石鈾含量也較高，會(huì)對(duì)鋯石晶體結(jié)構(gòu)造成輻射損傷，鋯石發(fā)生蛻晶化而引起放射性Pb的丟失，導(dǎo)致測(cè)得的年齡結(jié)果諧和度偏低，年齡結(jié)果可靠性較低[5,7-8]。此外，花崗巖型鈾礦床內(nèi)的流體活動(dòng)通常較強(qiáng)，往往也正是因?yàn)楹笃诹黧w對(duì)之前花崗巖進(jìn)行交代或者蝕變作用，才會(huì)有活化的鈾出來(lái)，最后沉淀出鈾礦物，因此，鋯石很可能遭受過(guò)流體作用，進(jìn)而影響其定年結(jié)果的準(zhǔn)確性。獨(dú)居石[(LREE，Th)PO4]為一種磷酸鹽，其中往往存在較多的輕稀土元素[9]，如鈰和鑭。獨(dú)居石在中酸性巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖中均可形成[4-5]。由于獨(dú)居石的U、Th以及放射性成因Pb含量較高，普通Pb含量較低，且抵抗放射性損傷能力比鋯石強(qiáng)[10]，此外其封閉溫度較高(約750℃)[11]，獨(dú)居石結(jié)晶后，其U-Th-Pb多處于封閉狀態(tài)，不易受后期熱液活動(dòng)等地質(zhì)事件的影響，且獨(dú)居石的BSE圖像沒(méi)有環(huán)帶和明亮區(qū)域變化，可以代表最原始的結(jié)晶年齡，因此獨(dú)居石可以作為U-Pb同位素定年的礦物[12-13]。

長(zhǎng)江鈾礦田位于廣東省北部，南嶺構(gòu)造帶中段，礦田內(nèi)分布諸多中大型礦床、礦點(diǎn)，如書(shū)樓丘礦床、棉花坑礦床、長(zhǎng)排礦床等，鈾礦類型主要為花崗巖型。前人對(duì)礦田內(nèi)賦礦花崗巖成因、成巖時(shí)代、成巖構(gòu)造背景和鈾礦床的成礦流體來(lái)源[14-16]、礦床形成條件[17-19]、熱液蝕變特征[20-21]、成礦年代[1,22-24]等方面進(jìn)行了諸多探索[23]。但是，前人對(duì)花崗巖成巖時(shí)代的研究，多采用鋯石U-Pb同位素定年法，朱捌(2010)[16]運(yùn)用LA-ICP-MS的方法測(cè)得長(zhǎng)江巖體中粗粒黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為142～144Ma；鄧平等(2011)[14]運(yùn)用SHRIMP法測(cè)得長(zhǎng)江巖體中粒黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為152～187Ma；黃國(guó)龍等(2014)[1]運(yùn)用LA-ICP-MS法測(cè)得長(zhǎng)江巖體中粒黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為157～161Ma；傅麗雯(2015)[15]運(yùn)用LA-ICP-MS法測(cè)得長(zhǎng)江巖體中粒黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為62～167Ma；鐘福軍(2018)[22]運(yùn)用LA-ICP-MS法測(cè)得長(zhǎng)江巖體中粒黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為160～163Ma。黃國(guó)龍等(2012)[19]運(yùn)用SHRIMP法測(cè)得粵北油洞巖體中粒小斑狀二云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為228～236Ma；張龍等(2016)[25]運(yùn)用電子探針?lè)y(cè)得油洞巖體中粒斑狀二云母花崗巖的晶質(zhì)鈾礦的年齡為219～231Ma；鐘福軍(2018)[22]運(yùn)用LA-ICP-MS法測(cè)得油洞巖體中粗粒小斑狀二云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡為243～246Ma。可以看出，年齡數(shù)據(jù)較分散且變化范圍較大(油洞巖體花崗巖的成巖時(shí)代為225～244Ma，長(zhǎng)江巖體花崗巖的成巖時(shí)代為143～165Ma)，賦礦花崗巖成巖年齡未得到準(zhǔn)確限定，這是由于研究區(qū)的花崗巖多為高鈾花崗巖，其中鋯石的鈾含量較高(1379×10-6～10612×10-6)，容易發(fā)生蛻晶化，諧和圖中的測(cè)點(diǎn)多發(fā)生右漂，且根據(jù)鋯石陰極發(fā)光圖像[1,10,14-17,19-25]，易受后期流體作用，或含有較多包裹體，從而影響年齡結(jié)果的準(zhǔn)確性。

獨(dú)居石抵抗放射性損傷的能力更強(qiáng)[10]，且封閉溫度超過(guò)750℃[11]，不易被改造，BSE圖像均勻無(wú)環(huán)帶，表明未受后期流體作用，其U-Pb年齡準(zhǔn)確度較高。據(jù)此，本文對(duì)油洞巖體和長(zhǎng)江巖體分別開(kāi)展LA-ICP-MS獨(dú)居石U-Pb定年，精確厘定了這兩個(gè)巖體的侵位時(shí)代，結(jié)合前人對(duì)長(zhǎng)江礦田相關(guān)巖體的研究，探討其形成的構(gòu)造背景，補(bǔ)充該區(qū)域獨(dú)居石U-Pb定年方法的研究。

1 礦田地質(zhì)特征

長(zhǎng)江鈾礦田主要出露長(zhǎng)江巖體中粗粒黑云母花崗巖和油洞巖體中粗粒二云母花崗巖，少數(shù)細(xì)?；◢弾r脈[1]、偉晶巖脈和細(xì)晶巖脈侵位[26]，此外，還出露少量燕山晚期輝綠巖、煌斑巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖等中基性巖，呈脈狀產(chǎn)出[21]，巖脈向NE或近EW延伸5～7km，脈寬約0.3～2m，部分中基性巖脈被后期構(gòu)造破碎帶或巖體切穿[22]。礦田內(nèi)發(fā)育NE、NW、近NS向斷裂帶，其中NE向斷裂構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)、規(guī)模大，包括里周、棉花坑、黃溪水?dāng)嗔训萚21](圖1)，斷裂帶內(nèi)主要由蝕變花崗巖組成，硅質(zhì)熱液活動(dòng)強(qiáng)烈，有蝕變分帶現(xiàn)象[20]；NW向的油洞斷裂構(gòu)造活動(dòng)次之，為重要的控礦構(gòu)造[22]；近NS向斷裂構(gòu)造活動(dòng)弱、形成時(shí)間晚，呈密集平行脈產(chǎn)于里周斷裂和黃溪水?dāng)嗔阎g，是礦田內(nèi)主要的含礦構(gòu)造[23]，斷裂密集帶形態(tài)產(chǎn)狀相似，規(guī)模不一[26]。

油洞巖體位于諸廣南部復(fù)式巖體中部(圖1)，出露面積約120km2，呈巖基、巖滴、巖枝產(chǎn)出，整體為近NS向展布，邊界復(fù)雜曲折[19]，為棉花坑、油洞和長(zhǎng)排礦床的賦礦圍巖。油洞巖體在地表出露的巖性以中粗粒二云母花崗巖為主，灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)[19]。長(zhǎng)江巖體位于諸廣巖體中南部，產(chǎn)狀以巖基狀為主，其次為巖枝、巖滴狀，出露面積約300km2，與毗鄰的油洞巖體呈明顯的侵入接觸[1](圖1)，為書(shū)樓坵礦床、棉花坑礦床的賦礦圍巖[20]。主要為中粗粒黑云母花崗巖，局部出露細(xì)粒不等粒黑云母花崗巖[1]。

圖1 長(zhǎng)江鈾礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖(黃國(guó)龍等，2015)Fig.1 Geological map of the Changjiang uranium ore field (Huang， et al, 2015)

前人對(duì)長(zhǎng)江鈾礦田各礦床的花崗巖開(kāi)展了大量的同位素年代學(xué)研究，采用鋯石LA-ICP-MS、SHRIMP的U-Pb同位素定年法以及晶質(zhì)鈾礦的電子探針?lè)ǖ龋醪嚼宥藥r體的成巖時(shí)代，構(gòu)建了長(zhǎng)江鈾礦田的成巖年代學(xué)框架。如黃國(guó)龍等(2014)[1]運(yùn)用LA-ICP-MS厘定了鋯石 U-Pb年齡為155～164Ma；張龍等(2016)[25]運(yùn)用電子探針技術(shù)厘定棉花坑礦床花崗巖晶質(zhì)鈾礦物年齡為162～168Ma；鐘福軍等(2019)[23]運(yùn)用LA-ICP-MS技術(shù)厘定書(shū)樓丘礦床輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的鋯石 U-Pb 年齡為149～167Ma；朱捌(2010)[16]、鄧平等(2011)[14]、黃國(guó)龍等(2012)[19]、傅麗雯(2015)[15]、鐘福軍(2018)[22]運(yùn)用LA-ICP-MS或SHRIMP測(cè)得長(zhǎng)江巖體花崗巖的成巖時(shí)代為143～165Ma；黃國(guó)龍等(2012)[19]運(yùn)用LA-ICP-MS或SHRIMP測(cè)得油洞巖體花崗巖的鋯石U-Pb年齡為228～246Ma；張龍(2016)[25]運(yùn)用電子探針測(cè)得油洞巖體花崗巖的晶質(zhì)鈾礦的年齡為219～231Ma。上述成果推動(dòng)了長(zhǎng)江鈾礦田巖漿活動(dòng)與成巖年代學(xué)研究的重大發(fā)展。

2 實(shí)驗(yàn)部分

本次研究的2件花崗巖樣品(樣品編號(hào)CJ1702-2、CJ1607)，分別為長(zhǎng)江鈾礦田油洞巖體的中粗粒二云母花崗巖和長(zhǎng)江巖體的中粗粒黑云母花崗巖，均采自新鮮的地表露頭，采用獨(dú)居石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)USGS44069作為外部標(biāo)樣，監(jiān)控標(biāo)樣選用Trebilcock。

2.1 樣品巖相學(xué)特征

中粗粒二云母花崗巖手標(biāo)本為灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2a)，主要礦物組成為長(zhǎng)石和石英，長(zhǎng)石包括鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，還含有黑云母和白云母(圖2b)。其中，鉀長(zhǎng)石含量約25%～35%，粒度1.8～5.2mm，略呈半定向排列；斜長(zhǎng)石以更長(zhǎng)石為主，含量約25%～30%；石英呈他形粒狀，波狀消光，含量約25%～30%；黑云母為黑褐色，呈片狀或團(tuán)塊狀分布，含量約5%～8%；白云母與黑云母共生，白色，呈細(xì)片集合體，含量約2%～5%。副礦物主要有磷灰石、鋯石、褐簾石、榍石等。

中粗粒黑云母花崗巖手標(biāo)本為灰色-灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)(圖2d)，以長(zhǎng)石和石英為主，黑云母次之(圖2e)。長(zhǎng)石主要為鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，鉀長(zhǎng)石的含量約35%，當(dāng)其發(fā)生蝕變時(shí)呈現(xiàn)肉紅色，主要發(fā)育高嶺土化和絹云母化；斜長(zhǎng)石為灰白色，也可呈淺綠色，為其發(fā)育絹云母化所致，含量約30%，此外，還出現(xiàn)鈉長(zhǎng)石化；石英含量約32%，多呈他形粒狀；黑云母為黑褐色，自形程度較好，以片狀為主，粒度差異較大，綠泥石化較發(fā)育，含量約5%。

a、b、c依次為中粗粒二云母花崗巖的手標(biāo)本、顯微鏡下、BSE圖像； d、e、f依次為中粗粒黑云母花崗巖手標(biāo)本、顯微鏡下、BSE圖像。Kfs—鉀長(zhǎng)石； Qtz—石英； Bt—黑云母； Pl—斜長(zhǎng)石； Ura—晶質(zhì)鈾礦； Mnz—獨(dú)居石； Zr—鋯石； Ap—磷灰石。圖2 長(zhǎng)江巖體、油洞巖體花崗巖巖相學(xué)特征Fig.2 Petrographic characteristics of granites in Changjiang and Youdong plutons

2.2 樣品分析方法

首先采用人工重砂法將獨(dú)居石分選出來(lái)，在鏡下挑出其中結(jié)構(gòu)均一、透明度高的顆粒，將其粘于載玻片上，其上放置含有環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑充分混合物的PVC 環(huán)，烘干，剝除樣品靶[5]。再做打磨拋光處理后拍攝透射、反射和背散射(BSE)圖像，以選取新鮮、無(wú)裂隙及包裹體的位置進(jìn)行測(cè)試[5,7,27]。獨(dú)居石制靶和背散射圖像的拍攝工作均在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

獨(dú)居石U-Pb同位素測(cè)試工作在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用LA-ICP-MS完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeolasPro，該系統(tǒng)是由COMPexPro102ArF193nm準(zhǔn)分子激光器和MicroLas光學(xué)系統(tǒng)兩部分組成。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為Agilent 7700e(美國(guó)Agilent公司)[5]。為了提高儀器的靈敏度，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往選用氦氣和氬氣分別作為載氣和補(bǔ)償氣，并通過(guò)一個(gè)T形裝置混合后進(jìn)入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀[5]。實(shí)驗(yàn)中所采用的激光束斑直徑為16μm，頻率為6Hz，能量密度為8J/cm2。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)包括20～30s空白信號(hào)及50s樣品信號(hào)采集時(shí)間。為了校正U-Pb、Th-Pb同位素分餾和儀器質(zhì)量歧視，采用獨(dú)居石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)USGS44069作為外部標(biāo)樣校正同位素比值[6,28]，監(jiān)控標(biāo)樣選用Trebilcock以監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量。運(yùn)用ICP-MSDataCal10.9軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和普通鉛校正，樣品的年齡諧和圖及其加權(quán)平均計(jì)算運(yùn)用Isoplot/Ex-ver3完成。

3 結(jié)果與討論

3.1 獨(dú)居石LA-ICP-MS分析結(jié)果

從背散射圖像(圖3、圖4)可以看出，中粗粒二云母花崗巖(CJ1702-2)和中粗粒黑云母花崗巖(CJ1607)的獨(dú)居石淺灰色，顆粒大小不一，自形-半自形，呈柱狀或等軸狀，長(zhǎng)軸約40～100μm，長(zhǎng)寬比為1∶1 至 2∶1，獨(dú)居石成分均勻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分均一，裂隙較少，大多數(shù)無(wú)明顯分帶現(xiàn)象，偶見(jiàn)巖漿環(huán)帶存在，獨(dú)居石顆粒邊部發(fā)生晶棱圓化或呈港灣狀結(jié)構(gòu)。

圖3 油洞巖體中粗粒二云母花崗巖獨(dú)居石BSE圖像Fig.3 BSE images of monazite in coarse-grained two mica granite in Youdong pluton

圖4 長(zhǎng)江巖體中粗粒黑云母花崗巖獨(dú)居石BSE圖像Fig.4 BSE images of monazite from fine grained biotite granite in the Changjiang pluton

花崗巖樣品獨(dú)居石U-Pb同位素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。中粗粒二云母花崗巖樣品CJ1702-2中獨(dú)居石的Pb、Th、U含量分別為537×10-6～1064×10-6、54342×10-6～89332×10-6、1379×10-6～9708×10-6，其 Th/U比值為6.13～56.03。該樣品測(cè)試中共獲23個(gè)有效數(shù)據(jù)，得到油洞巖體中粗粒二云母花崗巖年齡為220.7～234.6Ma，加權(quán)平均年齡為228.0±1.5Ma(MSWD=0.82，圖5)。

中粗粒黑云母花崗巖樣品CJ1607中獨(dú)居石的Pb、Th、U含量分別為146.2×10-6～284.9×10-6、3165×10-6～10032×10-6、5951×10-6～10612×10-6，其中Pb含量較少，Th/U比值為0.93～1.93。該樣品測(cè)試中共取得14個(gè)有效數(shù)據(jù)，得到長(zhǎng)江巖體中粗粒黑云母花崗巖年齡為154.2～164.6Ma，加權(quán)平均年齡為156.8±1.7Ma(MSWD=0.76，圖5)。

3.2 定年數(shù)據(jù)的可靠性

數(shù)據(jù)的可靠性主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面。

(1)樣品前處理：在雙目顯微鏡下選擇顆粒大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均一、透明度高的獨(dú)居石，再通過(guò)拍攝透射光、反射光和背散射(BSE)圖像，挑選出未發(fā)生蝕變、無(wú)裂隙及包裹體的位置進(jìn)行測(cè)試。

(2)分析測(cè)試方法：①采用較小的激光束斑直徑(16μm)和較低的頻率(6Hz)對(duì)樣品進(jìn)行剝蝕。②選用較均一的獨(dú)居石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)USGS44069[28]和玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST610[4]作為外部標(biāo)樣來(lái)校正樣品測(cè)試結(jié)果，以降低基體效應(yīng)[29]對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。③采用信號(hào)平滑裝置來(lái)提高信號(hào)的穩(wěn)定性，以氦氣和氬氣分別作為載氣和補(bǔ)償氣來(lái)調(diào)節(jié)靈敏度[24]。④每測(cè)6個(gè)獨(dú)居石樣品點(diǎn)，交替測(cè)定兩次主標(biāo)樣獨(dú)居石USGS44069，以提高分析精度。

表1LA-ICP-MS獨(dú)居石U-Pb定年數(shù)據(jù)

Table 1 Ages of LA-ICP-MS U-Pb dating of monazite

樣品CJ1702-2:油洞巖體測(cè)點(diǎn)207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/235U206Pb/238U同位素比值2σ同位素比值2σ同位素比值2σ年齡(Ma)2σ年齡(Ma)2σCJ1702-2-010.0516 0.0016 0.2590 0.0062 0.0364 0.0003 233.9 9.0 230.7 7.2CJ1702-2-020.0531 0.0016 0.2673 0.0063 0.0365 0.0003 240.5 9.2 231.0 7.2CJ1702-2-030.0516 0.0046 0.2563 0.0174 0.0360 0.0005 231.7 17.2 228.2 7.4CJ1702-2-040.0511 0.0016 0.2551 0.0064 0.0362 0.0003 230.7 9.0 229.3 7.1CJ1702-2-050.0491 0.0029 0.2420 0.0109 0.0357 0.0004 220.0 11.9 226.4 7.3CJ1702-2-060.0523 0.0030 0.2534 0.0111 0.0352 0.0004 229.3 12.2 222.7 7.1CJ1702-2-070.0510 0.0023 0.2531 0.0090 0.0360 0.0004 229.1 10.7 228.0 7.3CJ1702-2-080.0523 0.0023 0.2581 0.0086 0.0358 0.0003 233.2 10.4 226.9 7.1CJ1702-2-090.0512 0.0029 0.2560 0.0112 0.0363 0.0004 231.4 12.2 229.7 7.4CJ1702-2-100.0522 0.0040 0.2584 0.0152 0.0359 0.0005 233.4 15.4 227.5 7.6CJ1702-2-110.0524 0.0023 0.2592 0.0088 0.0359 0.0003 234.0 10.6 227.3 7.1CJ1702-2-120.0505 0.0027 0.2528 0.0101 0.0363 0.0003 228.8 11.4 229.8 7.2CJ1702-2-130.0518 0.0016 0.2585 0.0064 0.0362 0.0003 233.5 9.1 229.1 7.1CJ1702-2-140.0498 0.0026 0.2511 0.0098 0.0365 0.0003 227.4 11.2 231.3 7.3CJ1702-2-160.0519 0.0050 0.2633 0.0194 0.0368 0.0006 237.3 18.8 232.9 8.0CJ1702-2-200.0518 0.0039 0.2544 0.0146 0.0356 0.0004 230.1 14.9 225.7 7.3CJ1702-2-210.0526 0.0019 0.2561 0.0071 0.0353 0.0003 231.5 9.5 223.6 7.0CJ1702-2-220.0545 0.0030 0.2666 0.0116 0.0355 0.0005 239.9 12.7 224.7 7.5CJ1702-2-250.0520 0.0028 0.2619 0.0108 0.0365 0.0005 236.2 12.1 231.1 7.5CJ1702-2-260.0496 0.0022 0.2380 0.0081 0.0348 0.0003 216.8 9.8 220.7 6.9CJ1702-2-270.0503 0.0021 0.2494 0.0081 0.0360 0.0003 226.1 10.0 227.7 7.2CJ1702-2-280.0537 0.0028 0.2746 0.0112 0.0371 0.0004 246.4 12.5 234.6 7.5CJ1702-2-300.0498 0.0018 0.2480 0.0071 0.0361 0.0003 225.0 9.4 228.7 7.2 樣品CJ1607:長(zhǎng)江巖體測(cè)點(diǎn)207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/235U206Pb/238U同位素比值2σ同位素比值2σ同位素比值2σ年齡 (Ma)2σ年齡 (Ma)2σCJ1607-010.0419 0.0051 0.1484 0.0150 0.0257 0.0006 140.5 14.8 163.6 6.4CJ1607-020.0526 0.0059 0.1756 0.0166 0.0242 0.0007 164.3 16.3 154.3 6.2CJ1607-030.0412 0.0054 0.1427 0.0154 0.0251 0.0007 135.5 15.2 160.0 6.4CJ1607-050.0506 0.0070 0.1767 0.0206 0.0253 0.0009 165.2 19.9 161.1 7.5CJ1607-060.0409 0.0063 0.1370 0.0174 0.0243 0.0006 130.4 17.0 154.7 6.2CJ1607-070.0494 0.0053 0.1649 0.0149 0.0242 0.0006 155.0 14.8 154.2 6.2CJ1607-080.0552 0.0058 0.1854 0.0161 0.0243 0.0006 172.7 15.9 155.0 5.9CJ1607-090.0436 0.0055 0.1491 0.0155 0.0248 0.0007 141.1 15.3 158.0 6.5CJ1607-100.0467 0.0060 0.1589 0.0169 0.0247 0.0007 149.8 16.5 157.2 6.4CJ1607-110.0501 0.0062 0.1694 0.0174 0.0245 0.0007 158.9 17.0 156.2 6.4CJ1607-120.0539 0.0078 0.1800 0.0216 0.0242 0.0007 168.1 20.8 154.4 6.6CJ1607-130.0748 0.0081 0.2527 0.0228 0.0245 0.0006 228.8 21.7 156.0 6.0CJ1607-140.0601 0.0069 0.2028 0.0194 0.0245 0.0006 187.5 18.8 155.9 6.2CJ1607-150.0505 0.0065 0.1710 0.0182 0.0246 0.0007 160.3 17.7 156.5 6.3

a、b—油洞巖體中粗粒二云母花崗巖； c、d—長(zhǎng)江巖體中粗粒黑云母花崗巖。圖5 油洞巖體、長(zhǎng)江巖體花崗巖獨(dú)居石諧和年齡及加權(quán)平均年齡圖Fig.5 Concordant age and weighted average age of granite monazite in Youdong and Changjiang plutons

(3)獨(dú)居石標(biāo)樣USGS44069測(cè)試結(jié)果為425.1±4.2Ma(n=14)，標(biāo)樣Trebilcock 測(cè)試結(jié)果為273.4±3.1Ma(n=18)，均與參考值在誤差范圍內(nèi)一致[4,8,12,30]，標(biāo)樣Trebilcock在測(cè)試過(guò)程中用于控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(4)本次測(cè)試選用的標(biāo)樣Trebilcock 成分均一，Th含量較高，而研究對(duì)象長(zhǎng)江巖體、油洞巖體中的獨(dú)居石也富Th，基體效應(yīng)不明顯。

(5)此外，雖然獨(dú)居石中Th含量變化較大，但不存在明顯的基體效應(yīng)[12,31]。因此，可以認(rèn)為本次實(shí)驗(yàn)獲得的獨(dú)居石U-Pb年齡的可靠性較好，可代表花崗巖的形成年齡。

3.3 巖體地球化學(xué)特征

油洞巖體與長(zhǎng)江巖體具有相似的地球化學(xué)組成，具體表現(xiàn)在：①主量元素。二者均具有較高的SiO2含量，但油洞巖體的SiO2含量變化較小，長(zhǎng)江巖體SiO2含量變化較大；二者堿含量均較高，在SiO2-(K2O+Na2O)圖解上均處于亞堿性花崗巖范圍內(nèi)；在A/CNK-NK/A圖解上，油洞巖體花崗巖大部分處于亞堿性強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖范圍內(nèi)，少部分為亞堿性弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，長(zhǎng)江巖體花崗巖以亞堿性弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖為主，其次為過(guò)堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)-亞堿性強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖。②微量元素。油洞巖體花崗巖富集Rb、Th、U、Ta、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Dy、Y，虧損Ba、Nb、Sr、Zr、Eu、Ti[19]，“谷”和“峰”均較明顯，長(zhǎng)江巖體花崗巖富集Rb、Th、U、Ta、Dy，明顯虧損Ba、Sr、Ti和輕微虧損Nb、Zr[1,21]。二者均屬于低Ba-Sr花崗巖，且球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線左側(cè)隆起，右側(cè)平緩，與南嶺的殼源型花崗巖類似[1]，Ba、Sr、Ti的虧損可能與成巖過(guò)程中斜長(zhǎng)石、鈦鐵礦和磷灰石的分離結(jié)晶有關(guān)[21]。③油洞巖體和長(zhǎng)江巖體的稀土元素配分模式相似，呈現(xiàn)輕稀土富集“右傾”型[21]，稀土元素總量較高，Eu的虧損較明顯，且基本無(wú)Ce異常，輕重稀土元素分餾均較明顯。

3.4 成巖時(shí)代

對(duì)于粵北長(zhǎng)江鈾礦田的成巖成礦年齡，前人已經(jīng)作了很多研究，主要以鋯石作為測(cè)試礦物，部分學(xué)者以晶質(zhì)鈾礦為測(cè)試礦物，得到的年齡數(shù)據(jù)范圍較大，相對(duì)散亂(圖6)。

圖6 不同測(cè)試礦物下油洞巖體和長(zhǎng)江巖體年齡Fig.6 Ages of Youdong and Changjiang plutons under different test minerals

由于花崗巖本身鈾含量(15.7×10-6～659×10-6)較高，其中的鋯石鈾含量(1379×10-6～10612×10-6)比普通鋯石高很多，在進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年時(shí)，由于鈾含量高，鋯石受到了輻射損傷而發(fā)生蛻晶化，U-Pb同位素體系遭受破壞，導(dǎo)致鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)誤差較大。有學(xué)者認(rèn)為，只有長(zhǎng)時(shí)間遭受輻射才可能導(dǎo)致晶格損傷，因此對(duì)于年輕的高鈾鋯石(鈾含量大于0.01%)，基質(zhì)效應(yīng)對(duì)年齡影響較小[29]，但通過(guò)對(duì)前人測(cè)得的鋯石鈾含量及U-Pb年齡對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋯石中鈾含量較高時(shí)，其U-Pb年齡較分散[1,19,32]，隨著鈾含量升高，得到的年齡數(shù)據(jù)越來(lái)越分散，即使剔除部分高U測(cè)點(diǎn)，諧和度仍有右漂現(xiàn)象[22]。

本次對(duì)長(zhǎng)江巖體和油洞巖體的獨(dú)居石進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb定年，給出油洞巖體中粗粒二云母花崗巖年齡為228.0±1.5Ma，長(zhǎng)江巖體中粗粒黑云母花崗巖年齡為156.8±1.7Ma。與朱捌(2010)[16]、鄧平等(2011)[14]、黃國(guó)龍等(2012,2014)[19,1]、田澤瑾(2014)[29]、傅麗雯(2015)[15]、張龍等(2016)[25]和鐘福軍(2018)[22]對(duì)油洞巖體和長(zhǎng)江巖體的鋯石 U-Pb 同位素測(cè)年結(jié)果基本吻合，也與南嶺花崗巖帶印支期和燕山早期花崗巖成巖年齡(249～207Ma，180～140Ma)基本一致，進(jìn)一步證實(shí)了長(zhǎng)江鈾礦田內(nèi)巖漿巖格局主要為印支期和燕山期花崗巖。

3.5 長(zhǎng)江鈾礦田構(gòu)造演化背景

南嶺成礦帶下莊和諸廣礦田的花崗巖型鈾礦床主要形成于燕山晚期，成礦年齡趨向于較年輕，年齡范圍大致為47～138Ma，峰值為60～85Ma[22-24]。因此，鈾礦化主要發(fā)生在白堊—新生代造山后伸展期。但也有一些礦床形成于燕山早期(如146～165Ma的竹山下礦床)[23]，表明鈾的早期礦化也發(fā)生過(guò)，可能是在相對(duì)高溫的條件下形成的。因此，中國(guó)華南鈾成礦帶主要可以分為兩類：一類發(fā)生于燕山早期，與燕山期花崗巖侵入同步，以高溫成礦流體為特征；另一類對(duì)應(yīng)于燕山晚期鈾礦化，也是主要的鈾成礦事件，以低溫成礦流體為特征，即華南鈾礦床的鈾礦化是與花崗巖的侵位是對(duì)應(yīng)的[22]，反映了當(dāng)時(shí)華南整體的多期次熱事件。

3.6 巖體成巖構(gòu)造背景

油洞巖體獨(dú)居石LA-ICP-MS U-Pb年齡為228.0±1.5Ma，此時(shí)華南地塊與印支地塊的強(qiáng)烈碰撞(258～243Ma)[22]剛剛結(jié)束，伴隨著東特提斯松潘海的消減和關(guān)閉，整個(gè)華南地殼，尤其是泥盆紀(jì)—三疊紀(jì)的沉積蓋層發(fā)生全面褶皺變形，并產(chǎn)生了一系列逆沖推覆構(gòu)造[19]，導(dǎo)致地殼加厚，當(dāng)碰撞應(yīng)力減弱后，地殼發(fā)生自然減薄，形成了華南地區(qū)的伸展構(gòu)造環(huán)境[19,22-25]。Carter等(2001)也曾指出，東南亞的印支造山運(yùn)動(dòng)即將結(jié)束時(shí)，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)存在由擠壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槔鞝顟B(tài)的可能性[19]。而在早中生代，花崗巖大多是在地殼減薄、減壓熔融為主導(dǎo)的機(jī)制下形成的[19]，且油洞巖體花崗巖的地球化學(xué)特征表明，油洞巖體花崗巖大部分處于亞堿性強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖范圍內(nèi)，少部分為亞堿性弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖，微量元素蛛網(wǎng)圖與南嶺地區(qū)的殼源型花崗巖相似，巖石形成于后碰撞環(huán)境。因此，油洞巖體為印支晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，印支運(yùn)動(dòng)引起地殼加厚，隨著加厚地殼自然伸展、減薄，由泥砂質(zhì)變質(zhì)巖部分熔融形成。

長(zhǎng)江巖體獨(dú)居石LA-ICP-MS U-Pb年齡為156.8±1.7Ma，此時(shí)南嶺地區(qū)存在A型花崗巖類、玄武質(zhì)巖石、鉀玄質(zhì)巖石以及雙峰式火山巖，表明地殼正處于伸展、減薄的構(gòu)造環(huán)境[1]。印支運(yùn)動(dòng)后，地殼從加厚轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺箿p薄，由于受到古太平洋板塊持續(xù)俯沖(15～20Ma)，使原有薄弱構(gòu)造帶附近進(jìn)一步伸展[29,32-35]。長(zhǎng)江巖體花崗巖地球化學(xué)特征表明，該巖體花崗巖以亞堿性弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖為主，其次為過(guò)堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)-亞堿性強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖；微量元素蛛網(wǎng)圖與油洞巖體及南嶺地區(qū)的殼源型花崗巖相似，巖石形成于后碰撞環(huán)境[25]。因此，長(zhǎng)江巖體為燕山早期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，印支運(yùn)動(dòng)后，地殼處于伸展減薄的構(gòu)造環(huán)境，又受太平洋板塊俯沖，進(jìn)一步伸展減薄，使變質(zhì)雜砂巖發(fā)生部分熔融而形成長(zhǎng)江巖體花崗巖。

4 結(jié)論

獨(dú)居石是花崗巖中廣泛存在的含鈾副礦物，鈾和釷含量均較高，可達(dá)10000×10-6，普通鉛含量低，約100×10-6～1000×10-6。本文在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上，運(yùn)用LA-ICP-MS技術(shù)對(duì)長(zhǎng)江鈾礦田賦礦花崗巖中的獨(dú)居石進(jìn)行U-Pb定年。研究結(jié)果表明油洞巖體中粗粒二云母花崗巖獨(dú)居石U-Pb年齡為228.0±1.5Ma，為印支晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，印支運(yùn)動(dòng)引起地殼加厚，隨著加厚地殼自然伸展、減薄，由泥砂質(zhì)變質(zhì)巖部分熔融形成；長(zhǎng)江巖體中粗粒黑云母花崗巖獨(dú)居石U-Pb年齡為156.8±1.7Ma，為燕山早期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，印支運(yùn)動(dòng)后，地殼處于伸展減薄的構(gòu)造環(huán)境，又受太平洋板塊俯沖，進(jìn)一步伸展減薄，使變質(zhì)雜砂巖發(fā)生部分熔融而形成。

本次基于副礦物原位微區(qū)分析技術(shù)開(kāi)展的年代學(xué)研究，對(duì)粵北長(zhǎng)江鈾礦田中的油洞巖體和長(zhǎng)江巖體中的進(jìn)行獨(dú)居石U-Pb定年，有效地約束了二者的成巖年齡，并將獨(dú)居石U-Pb年齡與前人研究進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為其可以用于限定高鈾花崗巖的成巖時(shí)代，對(duì)礦田后續(xù)的年代學(xué)及成礦演化研究具有一定的指導(dǎo)意義。