江西相山铀矿田河元背地区流纹斑岩地球化学、锆石U-Pb年龄及Hf-Sr-Nd同位素特征

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.01.04

现代地质 ›› 2018, Vol. 32 ›› Issue (01): 45-55.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.01.04

江西相山铀矿田河元背地区流纹斑岩地球化学、锆石U-Pb年龄及Hf-Sr-Nd同位素特征

司志发¹^,²(), 李子颖¹^,², 聂江涛¹^,²(), 刘军港¹^,², 王健¹^,², 田明明¹^,²

1.核工业北京地质研究院,北京 100029
2.中核铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京 100029

收稿日期:2017-05-24 修回日期:2017-09-20 出版日期:2018-02-10 发布日期:2018-02-05
通讯作者: 聂江涛,男,高级工程师,1980年出生,构造地质学专业,主要从事构造地质学与铀矿勘查方向的研究。Email:niejiangtaonjt@163.com。
作者简介:聂江涛,男,高级工程师,1980年出生,构造地质学专业,主要从事构造地质学与铀矿勘查方向的研究。Email:niejiangtaonjt@163.com。
司志发,男,硕士研究生,1992年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事构造地质学与铀矿勘查方向的研究。Email:zhifa.si@icloud.com。
基金资助:
中核集团科技创新示范工程项目(LCD116)

Geochemistry, Zircon U-Pb Geochronology and Hf-Sr-Nd Isotopic Characteristics of the Rhyolite Porphyry at Heyuanbei in Xiangshan Uranium Ore-field, Jiangxi Province

SI Zhifa¹^,²(), LI Ziying¹^,², NIE Jiangtao¹^,²(), LIU Jungang¹^,², WANG Jian¹^,², TIAN Mingming¹^,²

1. Beijing Research Institute of Uranium Geology, CNNC, Beijing 100029,China
2. Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology, CNNC, Beijing 100029,China

Received:2017-05-24 Revised:2017-09-20 Online:2018-02-10 Published:2018-02-05

摘要/Abstract

摘要：

在江西相山铀矿田河元背地区实施的CUSD3钻孔,发现其深部存在晚期侵入到打鼓顶组流纹英安岩、凝灰岩、泥质粉砂岩中的流纹斑岩。利用激光等离子质谱分析技术(LA-ICP-MS)测得流纹斑岩的锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为(131.8±0.7)Ma (MSWD=0.41),晚于前人所测的鹅湖岭组碎斑流纹岩年龄。该流纹斑岩具有高硅、富钾、铝过饱和等特点,还表现出高场强元素Rb、Th、U、La、Ce、Nd和LREE富集,Ba、Nb、Sr、P、Ti等元素亏损以及δEu明显负异常的特点。锆石的ε_Hf(t)值介于 -6.77~-10.38之间,对应的二阶段Hf模式年龄T_DMC介于1 619~1 846 Ma,岩石的I_Sr值为0.710 92~0.712 01,ε_Nd(t)值为-8.18~-9.19。其稀土元素、微量元素分布模式及同位素特征与前人报道的碎斑流纹岩特征类似,暗示流纹斑岩与碎斑流纹岩具有相同的物质来源。以上特征说明河元背地区流纹斑岩形成于早白垩世造山运动碰撞后伸展阶段,为深部硅铝质地壳部分熔融的产物。相山西部流纹斑岩的发现,可以推测该区或许存在一个次级火山机构。

关键词: 流纹斑岩, 地球化学, 锆石U-Pb年龄, Hf-Sr-Nd同位素, 相山铀矿田

Abstract:

A suite of rhyolite porphyry was found at Heyuanbei in Xiangshan uranium ore-field of Jiangxi Province, which intruded into the rhyodacite, tuff, argillaceous siltstone. LA-ICP-MS U-Pb isotopic dating on zircons from the rhyolite porphyry yields magmatic crystallization age of (131.8±0.7) Ma (MSWD=0.41). The rhyolite porphyry is characterized by high in SiO₂, K₂O, Al₂O₃ and relatively low in MnO and P₂O₅. It is enriched in Rb, Th, U, La, Ce, Nd and light rare earth elements, depleted in Ba, Nb, Sr, P and Ti, and shown slightly negative Eu anomalies (δEu=0.21-0.25). The zircon ε_Hf(t) values range from -6.77 to -10.38, with Hf depleted mantle model ages (T_DMC) between 1 619 and 1 846 Ma. The I_Sr values range from 0.710 92 to 0.712 01. And the ε_Nd(t) values range from -8.18 to -9.19. The experimental results indicate that the rock was generated by partial melting of crustal rocks during extension in Lower Cretaceous. And a sub-volcanic conduit may exist in the west of Xiangshan.

Key words: rhyolite porphyry, geochemistry, zircon U-Pb dating, Hf-Sr-Nd isotope, Xiangshan uranium ore-field

中图分类号:

司志发, 李子颖, 聂江涛, 刘军港, 王健, 田明明. 江西相山铀矿田河元背地区流纹斑岩地球化学、锆石U-Pb年龄及Hf-Sr-Nd同位素特征[J]. 现代地质, 2018, 32(01): 45-55.

SI Zhifa, LI Ziying, NIE Jiangtao, LIU Jungang, WANG Jian, TIAN Mingming. Geochemistry, Zircon U-Pb Geochronology and Hf-Sr-Nd Isotopic Characteristics of the Rhyolite Porphyry at Heyuanbei in Xiangshan Uranium Ore-field, Jiangxi Province[J]. Geoscience, 2018, 32(01): 45-55.

图/表 16

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分析点	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 比值	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U 比值	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U 比值	1σ	²⁰⁸Pb/²³²Th 比值	1σ	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年龄	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U 年龄	1σ	²⁰⁸Pb/²³²Th 年龄	1σ
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164-15	0.047 68	0.001 55	0.136 85	0.003 69	0.020 81	0.000 25	0.006 60	0.000 13	82.6	76.1	132.8	1.6	130.2	3.3	132.9	2.7
164-17	0.049 19	0.002 5	0.141 87	0.006 68	0.020 91	0.000 29	0.006 80	0.000 18	156.9	114.9	133.4	1.8	134.7	5.9	137.0	3.5
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164-24	0.050 04	0.001 67	0.143 46	0.004 02	0.020 78	0.000 25	0.006 71	0.000 13	197.1	75.9	132.6	1.6	136.1	3.6	135.1	2.6
164-25	0.050 48	0.001 33	0.143 48	0.002 78	0.020 61	0.000 23	0.006 97	0.000 09	217.2	59.8	131.5	1.5	136.1	2.5	140.5	1.8

分析点	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 比值	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U 比值	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U 比值	1σ	²⁰⁸Pb/²³²Th 比值	1σ	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年龄	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U 年龄	1σ	²⁰⁸Pb/²³²Th 年龄	1σ
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164-13	0.049 65	0.001 42	0.140 67	0.003 15	0.020 54	0.000 24	0.007 07	0.000 12	178.5	65.3	131.1	1.5	133.6	2.8	142.4	2.4
164-14	0.049 33	0.002 37	0.140 39	0.006 18	0.020 63	0.000 29	0.006 85	0.000 14	163.7	108.5	131.7	1.8	133.4	5.5	137.9	2.8
164-15	0.047 68	0.001 55	0.136 85	0.003 69	0.020 81	0.000 25	0.006 60	0.000 13	82.6	76.1	132.8	1.6	130.2	3.3	132.9	2.7
164-17	0.049 19	0.002 5	0.141 87	0.006 68	0.020 91	0.000 29	0.006 80	0.000 18	156.9	114.9	133.4	1.8	134.7	5.9	137.0	3.5
164-18	0.048 51	0.002 55	0.137 94	0.006 71	0.020 62	0.000 30	0.006 60	0.000 16	124.3	119.2	131.5	1.9	131.2	6.0	133.0	3.2
164-20	0.052 74	0.002 39	0.148 84	0.006 11	0.020 46	0.000 28	0.006 75	0.000 17	317.5	99.7	130.6	1.8	140.9	5.4	136.0	3.4
164-21	0.049 14	0.002 52	0.141 52	0.006 73	0.020 88	0.000 29	0.006 77	0.000 18	154.5	116.1	133.2	1.9	134.4	6.0	136.4	3.6
164-22	0.048 84	0.001 53	0.138 32	0.003 54	0.020 53	0.000 24	0.006 54	0.000 12	140.2	71.9	131.0	1.5	131.5	3.2	131.8	2.5
164-23	0.048 79	0.001 57	0.139 17	0.003 71	0.020 68	0.000 25	0.006 82	0.000 13	137.7	74.1	132.0	1.6	132.3	3.3	137.3	2.6
164-24	0.050 04	0.001 67	0.143 46	0.004 02	0.020 78	0.000 25	0.006 71	0.000 13	197.1	75.9	132.6	1.6	136.1	3.6	135.1	2.6
164-25	0.050 48	0.001 33	0.143 48	0.002 78	0.020 61	0.000 23	0.006 97	0.000 09	217.2	59.8	131.5	1.5	136.1	2.5	140.5	1.8

样品号	采样位置/m	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	MnO	TiO₂	P₂O₅	FeO	烧失量	总量
SD3-164	1168.40	74.14	12.27	1.90	0.305	1.200	1.36	5.50	0.310	0.141	0.033	1.64	2.79	99.95
SD3-167	1184.25	74.33	12.25	1.92	0.356	1.240	2.43	5.07	0.072	0.156	0.040	1.72	2.11	99.97
SD3-175	1235.60	75.22	12.36	1.73	0.285	0.812	2.44	5.30	0.060	0.144	0.035	1.37	1.56	99.95
SD3-177	1245.90	75.11	12.62	1.39	0.305	0.835	2.02	5.48	0.045	0.141	0.035	1.15	1.99	99.97

样品号	采样位置/m	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	MnO	TiO₂	P₂O₅	FeO	烧失量	总量
SD3-164	1168.40	74.14	12.27	1.90	0.305	1.200	1.36	5.50	0.310	0.141	0.033	1.64	2.79	99.95
SD3-167	1184.25	74.33	12.25	1.92	0.356	1.240	2.43	5.07	0.072	0.156	0.040	1.72	2.11	99.97
SD3-175	1235.60	75.22	12.36	1.73	0.285	0.812	2.44	5.30	0.060	0.144	0.035	1.37	1.56	99.95
SD3-177	1245.90	75.11	12.62	1.39	0.305	0.835	2.02	5.48	0.045	0.141	0.035	1.15	1.99	99.97

岩性	样品数	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	MnO	TiO₂	P₂O₅	FeO	烧失量	总量
细晶结构碎斑流纹岩	3	74.69	11.73	1.08	0.31	1.24	2.73	4.95	0.050	0.22	0.055	1.93	0.90	99.89
微晶结构碎斑流纹岩	14	74.08	11.99	0.89	0.31	1.24	3.00	4.89	0.051	0.21	0.059	1.74	1.10	99.56
霏细结构碎斑流纹岩	6	75.53	11.46	0.72	0.16	0.97	3.04	4.89	0.126	0.14	0.034	1.81	0.62	99.50
玻基结构碎斑流纹岩	7	76.28	11.29	0.73	0.20	0.89	2.89	4.71	0.054	0.13	0.032	1.54	0.80	99.55

江西相山铀矿田河元背地区流纹斑岩地球化学、锆石U-Pb年龄及Hf-Sr-Nd同位素特征

Geochemistry, Zircon U-Pb Geochronology and Hf-Sr-Nd Isotopic Characteristics of the Rhyolite Porphyry at Heyuanbei in Xiangshan Uranium Ore-field, Jiangxi Province

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岩性	样品数	Rb	Ba	Th	U	Nb	Sr	Zr	Hf	Ta	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu
细晶结构碎斑流纹岩	3	234	286	25.4	8.03	17.6	117.0	153	5.38	1.44	61.4	110	13.2	47.0	8.53	0.929
微晶结构碎斑流纹岩	14	228	238	20.9	7.73	19.1	93.5	176	5.95	1.71	45.0	89.5	9.69	35.4	6.48	0.662
霏细结构碎斑流纹岩	6	274	131	27.1	9.51	20.0	85.9	164	6.73	2.23	41.1	81.5	9.82	34.7	7.25	0.580
玻基结构碎斑流纹岩	7	258	122	24.7	10.30	21.3	76.2	168	6.77	2.30	34.7	69.7	8.47	32.3	6.95	0.427
岩性	样品数	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Y	ΣREE	LREE	HREE	LREE/ HREE	La_N/ Yb_N	δEu
细晶结构碎斑流纹岩	3	6.80	1.02	5.58	1.04	2.98	0.435	2.77	0.416	28.0	290.10	241.06	49.04	4.92	14.94	0.36
微晶结构碎斑流纹岩	14	5.60	0.79	4.46	0.87	2.51	0.355	2.30	0.337	23.8	227.75	186.73	41.02	4.55	13.19	0.33
霏细结构碎斑流纹岩	6	6.31	1.12	6.49	1.30	3.77	0.554	3.71	0.545	37.0	235.75	174.95	60.80	2.88	7.47	0.26
玻基结构碎斑流纹岩	7	6.27	1.07	6.24	1.27	3.70	0.534	3.55	0.518	35.1	210.80	152.55	58.25	2.62	6.59	0.19

样品号	采样位置/m	Rb	Ba	Th	U	Nb	Sr	Zr	Hf	Ta	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu
SD3-164	1 168.40	276	158	23.8	7.50	17.8	65.4	68.3	3.5	2.46	32.3	62.8	7.91	29.2	6.72	0.454
SD3-167	1 184.25	283	150	25.9	7.67	19.0	86.2	75.2	3.26	2.31	34.7	67.6	8.27	32.1	6.78	0.523
SD3-175	1 235.60	307	167	26.6	8.90	20.1	93.3	84.9	4.03	2.61	34.0	66.7	8.45	32.3	7.09	0.481
SD3-177	1 245.90	298	204	24.6	8.09	17.6	61.2	71.9	3.65	2.36	31.4	59.0	7.54	29.4	6.70	0.442
样品号	采样位置/m	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Y	ΣREE	LREE	HREE	LREE/HREE	La_N/Yb_N	δEu
SD3-164	1 168.40	5.76	1.08	5.69	1.10	3.12	0.556	3.64	0.554	32.2	160.88	139.38	21.50	6.48	6.37	0.22
SD3-167	1 184.25	5.94	1.02	6.51	1.11	3.51	0.521	4.12	0.482	37.2	173.19	149.97	23.21	6.46	6.04	0.25
SD3-175	1 235.60	6.28	1.20	7.10	1.36	3.90	0.701	4.51	0.657	39.6	174.73	149.02	25.71	5.80	5.41	0.22
SD3-177	1 245.90	5.93	1.16	6.25	1.31	3.71	0.626	4.24	0.593	38.8	158.30	134.48	23.82	5.65	5.31	0.21

测点	年龄/Ma	¹⁷⁶Yb/¹⁷⁷Hf	¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf	¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf	2σ	I_Hf	ε_Hf(0)	ε_Hf(t)	T_DM/Ma	T_DMC /Ma	ε_Lu/Hf
164-1	130.6	0.020 123	0.000 808	0.282 478	0.000 006	0.282 476	-10.40	-7.60	1 089	1 670	-0.98
164-3	131.5	0.025 448	0.001 004	0.282 495	0.000 007	0.282 492	-9.81	-7.02	1 071	1 633	-0.97
164-5	131.7	0.018 855	0.000 745	0.282 500	0.000 006	0.282 499	-9.60	-6.77	1 056	1 619	-0.98
164-6	132.4	0.018 238	0.000 714	0.282 494	0.000 007	0.282 492	-9.84	-7.00	1 064	1 633	-0.98
164-8	132.7	0.023 228	0.000 903	0.282 489	0.000 007	0.282 487	-10.01	-7.17	1 076	1 644	-0.97
164-9	131.3	0.017 813	0.000 705	0.282 399	0.000 010	0.282 397	-13.20	-10.38	1 196	1 846	-0.98
164-10	132.9	0.030 409	0.001 188	0.282 444	0.000 009	0.282 442	-11.58	-8.76	1 147	1 746	-0.96
164-13	131.1	0.017 760	0.000 701	0.282 482	0.000 007	0.282 480	-10.27	-7.45	1 081	1 661	-0.98
164-14	131.7	0.031 190	0.001 233	0.282 494	0.000 010	0.282 491	-9.83	-7.05	1 078	1 635	-0.96
164-15	132.8	0.023 766	0.000 949	0.282 475	0.000 006	0.282 473	-10.50	-7.66	1 097	1 676	-0.97

样品号	Rb/10^-6	Sr/10^-6	Sm/10^-6	Nd/10^-6	⁸⁷Rb/⁸⁶Sr	⁸⁷Sr/⁸⁶Sr	2σ	I_Sr
SD3-164	346	77.7	6.83	29.9	12.88 23	0.736 16	0.000 012	0.712 01
SD3-175	358	98.5	6.95	30.6	10.52 18	0.730 72	0.000 012	0.710 98
SD3-177	374	71.7	6.88	29.6	15.09 37	0.739 186	0.000 015	0.710 92
样品号	¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd	¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd	2σ	I_Nd	ε_Nd(t)	T_DM2/Ma	f_Sm/Nd
SD3-164	0.131 8	0.512 163	0.000 007	0.512 049	-8.18	1 590	-0.33
SD3-175	0.137 5	0.512 116	0.000 008	0.511 997	-9.19	1 672	-0.30
SD3-177	0.140 6	0.512 166	0.000 014	0.512 045	-8.26	1 596	-0.29

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