桂东北苗儿山张家花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄与地球化学特征

王正庆; 范洪海; 陈东欢; 谢财富; 肖为; 罗桥花; 郑可志; 管太阳; 林子瑜

桂东北苗儿山张家花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄与地球化学特征

1.
核工业北京地质研究院, 北京 100029

2.
中核集团铀资源勘查与评价重点实验室, 北京 100029

3.
南华大学核资源工程学院, 湖南衡阳 421001

4.
南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室, 江苏南京 210023

5.
东华理工大学地球科学学院, 江西南昌 330000

6.
广西壮族自治区三一〇核地质大队, 广西桂林 541000

7.
中钢矿业开发有限公司, 北京 100080

基金项目:
中核集团项目《南方重点花岗岩型铀矿基地资源预测和扩大》和中国地质调查局项目《整装勘查区找矿预测与技术应用示范》（编号：12120114052401）

详细信息

作者简介: 王正庆(1983-), 男, 在读博士生, 从事矿床地球化学教学与研究。E-mail:wzhq20082008@126.com

通讯作者: 范洪海(1963-), 男, 博士, 研究员, 从事矿床地球化学研究。E-mail:fhh270@263.net

中图分类号: P597⁺.3;P588.12⁺1

收稿日期: 2017-06-21

修回日期: 2017-08-14

刊出日期: 2018-05-15

Geochronology and geochemistry of the Zhangjia granitic pluton in the Miaoershan uranium orefield, Northeastern Guangxi Province

1.
Beijing Research Institute of Uraniuim Geology, Beijing 100029, China

2.
Key Laboratory of Uranium Resourece Exploration and Evaluation Technology, CNNC, Beijing 100029, China

3.
School of Nuclear Resources Engineering, University of South China, Hengyang 421001, Hu'nan, China

4.
State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, Nanjing 210023, Jiangsu, China

5.
School of Earth Science, East China Institute of Technology, Nanchang 330000, Jiangxi, China

6.
No. 310 Geology Party of Nuclear Industry, Guilin 541000, Guangxi, China

7.
Sinosteel Mining Co. Ltd., Beijing 100080, China

More Information

Corresponding author: FAN Honghai, fhh270@263.net

Received Date: 21 June 2017

Revised Date: 14 August 2017

Publish Date: 15 May 2018

摘要

摘要:
对张家岩体乍古田矿床及张家矿床的2件赋矿围岩样品，开展LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年，获得乍古田矿床赋矿围岩形成年龄为218.0±1.4Ma，张家矿床赋矿围岩形成年龄为226.8±5.7Ma。另外，对张家岩体8件样品的主量、微量元素及Sr-Nd同位素分析测试显示，张家花岗岩富硅（SiO₂=74.35%~76.29%）、高铝（Al₂O₃=12.54%~14.03%）、高碱（Na₂O+K₂O=6.95%~9.17%）、低镁（MgO=0.34%~0.45%）、低钙（CaO=0.68%~1.03%）、低钛（TiO₂=0.106%~0.18%），属高钾钙碱性花岗岩；富集Rb，亏损Ba、Sr，Rb/Sr值高，属于低Ba-Sr花岗岩；轻稀土元素富集，负Eu异常；富U（平均21.5×10^-6），Th/U值低（平均1.63），有利于铀矿化；（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）i高（约0.7247），低ε_Nd（t）值（平均-13.95），二阶段Nd模式年龄为2.07~2.19Ga。张家花岗岩属于强过铝质S型花岗岩，可能是华夏板块古元古代基底变泥质岩经部分熔融形成的。
- 产铀岩体 /
- LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄 /
- 地球化学 /
- 张家花岗岩
Abstract:
Two samples were collected near the Zhagutian uranium ore deposit and Zhangjia uranium ore deposit respectively to carry out LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic dating. The analytical result demonstrates that the formation age of the host rock in the Zhagutian uranium ore district is 218.0±1.4Ma, whereas the formation age of the host rock in the Zhangjia uranium ore district is 226.8±5.7Ma. Furthermore, the Zhangjia granite is characterized by high SiO₂ (74.35%~76.29%), Al₂O₃ (12.54%~14.03%) and (Na₂O+K₂O) (6.95%~9.17%), but low MgO (0.34%~0.45%), CaO (0.68%~1.03%) and TiO₂ (0.106%~0.18%), so it belongs to high-K calc-alkaline series granite. The Zhangjia granite is rich in Rb, and poor in Ba, Sr with high Rb/Sr ratio, so it belongs to low Ba-Sr granite series. The granite is rich in LREEs with negative Eu anomalies. Meanwhile, The granite is rich in U (21.5×10^-6 on average)with low Th/U ratio (1.63 on average), so it is very favourable for uranium mineralization. The granite has high (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i (~0.7247), low ε_Nd (t) (-13.95 on average) and its two-stage Nd isotopic model ages are (2.07~2.19Ga). The Zhangjia granite belongs to strongly peraluminous S-type granite. It probably originated from partial melting of Proterozoic sedimentary metamorphic rocks.
- U-bearing granite /
- LA-ICP-MS zircon U-Pb age /
- geochemistry /
- Zhangjia granitic pluton

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图 1 张家铀矿区地质简图

Figure 1.

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图 2 张家花岗岩代表性样品岩相学照片及测年结果

Figure 2.

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图 3 张家花岗岩TAS（a）^[21]、SiO₂-K₂O（b）^[22]、A/CNK-A/NK（c）^[23]及ACF（d）^[24]分类图解

Figure 3.

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图 4 张家花岗岩微量元素蛛网图（a，原始地幔数据值据参考文献[25]）与稀土元素配分图（b，球粒陨石数据值据参考文献[26]）

Figure 4.

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图 5 张家花岗岩体U-Th含量关系图解

Figure 5.

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图 6 张家花岗岩Sr-Nd同位素(a)和ε_Nd(t)-t图解(b)

Figure 6.

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图 7 花岗岩源岩判别图解^[34]

Figure 7.

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图 8 张家花岗岩CaO/Na₂O-Al₂O₃/TiO₂图^[34]

Figure 8.

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图 9 张家花岗岩构造环境判别图解^[23]

Figure 9.

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图 10 张家花岗岩（Nb+Y）-Rb(a)、Y-Nb(b)和Yb-Ta(c)元素含量大地构造环境判别图解^[49]

Figure 10.

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表 1 张家花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb数据

Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data for the Zhangjia granite

测点	Pb/ 10^-6	²³²Th/ 10^-6	²³⁸U/ 10^-6	²³²Th /²³⁸U	²⁰⁷Pb/ ²⁰⁶Pb	1σ /10^-4	²⁰⁷Pb/ ²³⁵U	1σ /10^-4	²⁰⁶Pb/ ²³⁸U	1σ/ 10^-4	²⁰⁷Pb/²³⁵U年龄/Ma	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄/Ma	1σ
ZJ-14-1
S1-3	277	1852	9188	0.20	0.04996	14	0.24893	70	0.03556	4	225.7	5.7	225.2	2.4
S1-5	237	1583	8126	0.19	0.04922	15	0.22324	66	0.03251	4	204.6	5.5	206.3	2.3
S1-9	194	2228	4166	0.53	0.04901	14	0.23928	69	0.03501	4	217.8	5.6	221.9	2.3
S1-10	244	2816	6931	0.41	0.05112	13	0.24078	62	0.03419	5	219.1	5.1	216.7	3.2
S1-14	203	1583	5683	0.28	0.05250	13	0.26597	66	0.03637	3	239.5	5.3	230.3	1.9
S1-15	246	2087	7848	0.27	0.05069	15	0.23242	63	0.03291	3	212.2	5.2	208.7	1.8
S1-16	143	1650	2573	0.64	0.05091	20	0.24546	98	0.03486	5	222.9	8.0	220.9	3.3
S1-20	339	2927	10256	0.29	0.05213	17	0.25206	86	0.03476	5	228.2	7.0	220.3	2.9
S1-21	618	3738	21470	0.17	0.05125	14	0.23533	64	0.03287	4	214.6	5.2	208.5	2.2
S1-24	185	1627	4386	0.37	0.05042	16	0.25035	82	0.03606	5	226.9	6.7	228.4	3.1
S1-25	142	1462	3051	0.48	0.05062	17	0.24072	81	0.03454	4	219.0	6.7	218.9	2.7
S1-29	432	5070	8012	0.63	0.05369	21	0.25253	92	0.03418	7	228.6	7.5	216.7	4.7
S1-35	148	1615	2707	0.60	0.05040	18	0.24889	85	0.03566	4	225.7	6.9	225.9	2.6
S1-39	582	1411	24927	0.06	0.05170	14	0.24883	69	0.03430	4	225.6	5.6	217.4	2.6
ZJ-14-6B
6B-1	435	2729	13430	0.20	0.05270	12	0.24933	60	0.03455	7	226.0	4.9	218.9	4.1
6B-5	318	2887	7069	0.41	0.05050	15	0.25081	76	0.03615	7	227.2	6.1	228.9	4.1
6B-9	358	2032	11688	0.17	0.05130	14	0.25762	80	0.03604	7	232.7	6.5	228.3	4.6
6B-11	443	2674	12029	0.22	0.05300	15	0.26671	75	0.03623	6	240.1	6.0	229.4	3.5
6B-17	153	1420	2866	0.50	0.05460	20	0.26701	100	0.03524	6	240.3	8.0	223.2	3.5
6B-23	81	768	1552	0.49	0.05390	27	0.25918	126	0.03506	7	234.0	10.2	222.1	4.3
6B-30	471	4913	7039	0.70	0.05160	16	0.26403	83	0.03690	6	237.9	6.7	233.6	3.6
6B-36	181	1405	4890	0.29	0.05130	16	0.25536	80	0.03604	6	230.9	6.5	228.2	3.6
6B-37	131	1352	2021	0.67	0.04960	19	0.25402	102	0.03595	6	229.8	8.3	227.7	3.9

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表 2 张家花岗岩主量、微量和稀土元素组成

Table 2. Major, trace element and REE compositions of the Zhangjia granite

样品号	ZJ-14-1	ZJ-14-2A	ZJ-14-2B	ZJ-14-3	ZJ-14-4	ZJ-14-5	ZY-14-6A	ZJ-14-6B
SiO₂	74.35	76.29	73.95	73.81	75.79	74.35	73.53	74.19
TiO₂	0.13	0.11	0.17	0.14	0.16	0.18	0.18	0.18
Al₂O₃	13.79	12.97	13.39	13.70	12.54	13.45	14.03	13.41
Fe₂O₃	1.42	1.04	1.65	1.27	1.67	1.46	1.44	1.58
FeO	1.19	0.89	1.34	1.05	1.47	1.25	1.22	1.37
MnO	0.07	0.05	0.06	0.02	0.03	0.04	0.04	0.05
MgO	0.34	0.24	0.40	0.22	0.23	0.39	0.40	0.45
CaO	0.68	0.80	0.92	0.85	0.93	0.93	1.03	0.93
Na₂O	2.62	3.21	2.96	3.44	3.06	2.95	3.10	2.89
K₂O	4.33	4.22	5.71	5.73	4.79	4.94	5.04	5.03
P₂O₅	0.13	0.10	0.06	0.13	0.08	0.13	0.13	0.13
烧失量	2.05	0.89	0.74	0.59	0.63	1.08	0.98	1.08
总计	101.10	100.81	101.34	100.95	101.38	101.15	101.12	101.28
CaO/Na₂O	0.26	0.25	0.31	0.25	0.30	0.32	0.33	0.32
Al₂O₃/TiO₂	104.47	122.36	80.66	97.86	80.38	76.86	78.82	74.92
A/NK	1.98	1.75	1.54	1.49	1.60	1.70	1.72	1.69
A/CNK	1.81	1.58	1.40	1.37	1.43	1.52	1.53	1.52
Li	318.00	288	102	99.00	160.00	173.00	186.00	143.00
Be	5.33	16.5	5.27	2.61	6.85	6.96	7.99	15.70
Sc	5.13	3.58	7.28	2.85	3.58	3.94	4.56	4.67
Ti	791.34	636.00	996.00	839.30	935.22	1049.12	1067.11	1073.10
V	7.31	5.19	12.9	7.82	9.58	12.10	13.70	12.90
Cr	2.98	1.84	7.76	1.99	2.02	5.48	6.08	5.73
Co	1.62	1.11	1.9	1.45	1.99	2.05	2.67	2.41
Ni	1.10	1.05	3.27	1.09	0.94	2.41	2.61	2.45
Cu	2.62	3.05	8.67	0.99	1.80	5.03	6.00	14.80
Zn	57.60	31.2	35.9	15.20	20.40	42.20	47.30	50.30
Ga	25.10	20.3	17.4	20.30	21.60	18.40	22.00	21.70
Rb	641	557	604	494	526	413	483	489
Sr	12.40	18.4	39.7	81.60	79.40	59.60	59.70	57.40
Y	25.30	15.3	41.6	26.70	34.30	19.70	21.60	22.90
Zr	60.40	61.9	129	101.00	139.00	126.00	122.00	135.00
Nb	27.00	16.9	28.3	25.20	35.50	16.10	18.80	18.20
Mo	0.12	0.784	0.351	0.25	0.53	0.23	0.38	0.30
Cd	0.18	0.055	0.066	0.12	0.03	0.02	0.08	0.08
In	0.18	0.155	0.115	0.02	0.06	0.09	0.09	0.10
Sb	0.24	0.302	0.159	0.78	0.64	0.23	0.16	0.25
Cs	53.30	105	51.9	32.40	52.70	44.30	52.80	46.40
Ba	14.60	36.2	198	387.00	274.00	185.00	225.00	220.00
La	12.10	13.3	37.5	37.30	42.80	25.70	30.80	34.60
Ce	28.10	29.2	81.8	72.30	87.80	55.10	65.10	74.00
Pr	3.63	3.58	10.4	8.29	10.90	7.01	8.07	9.15
Nd	14.60	13.6	38	29.70	41.20	26.30	30.50	34.30
Sm	4.25	3.2	8.26	5.75	8.49	5.38	6.44	7.08
Eu	0.09	0.154	0.337	0.71	0.65	0.38	0.50	0.44
Gd	3.66	2.51	7.16	4.88	6.35	4.55	4.95	6.13
Tb	0.77	0.445	1.28	0.88	1.20	0.71	0.78	0.86
Dy	4.76	2.95	7.29	4.95	6.57	3.60	4.45	4.97
Ho	0.90	0.566	1.43	1.00	1.22	0.66	0.71	0.87
Er	2.43	1.46	4.17	2.47	3.03	1.91	1.97	2.22
Tm	0.49	0.265	0.708	0.43	0.54	0.31	0.30	0.34
Yb	3.06	1.96	4.01	3.16	3.75	2.09	2.35	2.21
Lu	0.39	0.234	0.56	0.38	0.47	0.28	0.30	0.32
Hf	3.15	2.49	5.79	3.76	6.08	4.46	4.16	4.90
Ta	7.35	4.55	4.69	4.38	8.20	3.63	4.28	4.37
W	9.02	5.73	2.26	10.40	12.30	3.47	3.46	3.40
Re	0.01	0.004	0.004	< 0.002	0.01	0.00	0.00	0.00
Tl	3.51	3.42	4.27	3.18	3.31	2.47	2.72	2.80
Pb	34.00	38	71.3	72.80	48.00	43.00	52.70	50.80
Bi	4.63	4.72	1.4	0.19	3.34	5.88	3.45	4.53
U	38.60	16.4	37.7	18.50	20.90	19.90	12.20	25.70
Th	19.80	13.1	23.2	35.30	46.40	27.70	32.20	37.30
Rb/Sr	51.69	30.27	15.21	6.05	6.62	6.93	8.09	8.52
Rb/Ba	43.90	15.39	3.05	1.28	1.92	2.23	2.15	2.22
Th/U	0.51	1.25	1.63	1.91	2.22	1.39	2.64	1.45
REE	79.23	73.42	202.91	172.20	214.98	133.97	157.22	177.48
T_Zr/℃	731	722	770	746	779	776	772	781
δEu	0.07	0.16	0.13	0.40	0.26	0.23	0.26	0.20
(La/Yb)_N	2.67	4.57	6.30	7.96	7.69	8.29	8.84	10.56
(Gd/Yb)_N	0.97	1.03	1.44	1.25	1.37	1.76	1.70	2.24
(La/Sm)_N	1.79	2.61	2.86	4.08	3.17	3.00	3.01	3.07
LREE/HREE	1.50	2.45	2.58	3.43	3.34	3.55	3.78	3.91
Rb/Nb	23.74	32.96	21.34	19.60	14.82	25.65	25.69	26.87
Zr/Hf	19.17	24.86	22.28	26.86	22.86	28.25	29.33	27.55
Nb/Ta	3.67	3.71	6.03	5.75	4.33	4.44	4.39	4.16
注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素为10^-6；A/CNK=Al₂O₃/(CaO+Na₂O+K₂O)(分子比)；A/NK=Al₂O₃/(Na₂O+ K₂O)(分子比)；T_Zr计算方法据参考文献[19-20]

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表 3 张家花岗岩Sr-Nd同位素

Table 3. Sr-Nd isotopic composition of the Zhangjia granite

样品号	年龄/Ma	Rb/10^-6	Sr/10^-6	⁸⁷Rb/⁸⁶Sr	⁸⁷Sr/⁸⁶Sr	(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i	Sm/10^-6	Nd/10^-6	¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd	¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd	ε_Nd(t)	T_2DM/Ma
ZJ-14-2A	218	557	18.4	90.17	0.993900	0.714337	3.20	13.60	0.1380	0.511879	-13.2	2066
ZJ-14-2B	218	648	39.7	47.19	0.941663	0.795342	8.72	38.50	0.1370	0.511869	-13.3	2080
ZJ-14-05	218	436	60.7	20.80	0.790881	0.726397	5.39	25.70	0.1265	0.511791	-14.6	2179
ZJ-14-6B	218	480	51.6	26.95	0.806504	0.722943	5.00	24.00	0.1260	0.511784	-14.7	2189

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桂东北苗儿山张家花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄与地球化学特征

作者简介: 王正庆(1983-), 男, 在读博士生, 从事矿床地球化学教学与研究。E-mail:wzhq20082008@126.com

通讯作者: 范洪海(1963-), 男, 博士, 研究员, 从事矿床地球化学研究。E-mail:fhh270@263.net

Geochronology and geochemistry of the Zhangjia granitic pluton in the Miaoershan uranium orefield, Northeastern Guangxi Province

Corresponding author: FAN Honghai, fhh270@263.net

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