锆石多具继承性或经历铅选择丢失。为了获得准确的锆石结晶年龄,我们用累积概率统计图分析所测锆石的年龄数据。累积概率统计图在X轴上为非线性比例,它可以把正常分布校准为一直线,位于直线上部较老年龄数据被解释为继承年龄,而位于直线下部较小的年龄数据则被认为是铅丢失年龄。主群组锆石年龄代表岩体结晶年龄,为了获得较精确岩体结晶年龄,一般排除主群数据分布直线两端非线性分布数据。用累积概率统计图分析得出马厂箐岩体早期角闪正长岩锆石U-Th-Pb年龄[356±03(2σ)]Ma,MSWD=281;晚期花岗斑岩U-Th-Pb年龄[350±02(2σ)]Ma,MSWD=292。锆石年龄表明,角闪正长岩形成略早于花岗斑岩,这和野外观察到晚期花岗斑岩穿插早期角闪正长岩一致。马厂箐花岗斑岩锆石U-Th-Pb年龄和黑云母K-Ar年龄[(351±08)Ma,张玉泉等,1997 ]一致。这表明马厂箐晚期花岗斑岩在较短时间内从800℃(锆石结晶封闭温度)冷却至低于(300±50)℃(黑云母对Ar封闭温度)。马厂箐岩体岩浆活动期限约为05Ma,远小于西藏玉龙(约4Ma,将在另文中论述)及智利(5~8Ma)与超大型斑岩铜矿床有关岩浆活动期限。这表明较长岩浆活动期限有利于超大型斑岩铜矿床的形成。
(二)马厂箐岩体氧化性变化
斑岩型铜金矿床与氧化岩体具紧密关系(Candela等,1992;Blevin等,1992;Hedenquist等,1994)。这主要是因为氧化岩浆可改变岩浆硫的价态,使岩浆硫处于不饱和状态,有利于亲铜元素在岩浆结晶分异过程中富集,形成矿床。过去在分析岩浆的氧化环境时,多用全岩Fe3+/Fe2+比值或Fe-Ti氧化物氧压计,但这些参数在岩浆结晶过程、热液蚀变及地表风化过程中易发生变化(Ballard,2002)。锆石在结晶时优先吸收Ce4+,因此,锆石Ce4+/Ce3+比值是比较敏感的岩浆氧化环境的指示标志。锆石中4价及3价阳离子扩散缓慢(Cherniak等,1997),元素比值可保持锆石结晶时的值。
马厂箐赋矿斑岩体早期角闪正长岩13颗锆石的Ce4+/Ce3+比值在23~244之间,13个样品平均102;晚期花岗斑岩16颗锆石的Ce4+/Ce3+比值在60~595之间,平均264。由早到晚,锆石的Ce4+/Ce3+比值增加,表明由早到晚岩浆氧逸度增大。矿化主要与晚期花岗斑岩有关。由此可见,岩浆作用过程中形成高氧化性岩浆有利于矿床的形成。岩体锆石Ce4+/Ce3+比值可望成为找矿指示参数。Ballard(2002),也提出智利Chuquicamata-El Abra斑岩成矿带含矿岩体Ce4+/Ce3+比值大于250,非含矿岩体的比值小于250。
(三)马厂箐岩体形成过程及其对铜矿形成制约
马厂箐岩体早期角闪正长岩和晚期花岗斑岩在时空上有紧密联系,早期的偏基性,晚期的偏酸性,在(CaO+MgO)-SiO2图上具负相关关系(图2-14),加上角闪正长岩及花岗斑岩稀土元素配分模式基本相同(图2-14),可以认为两者是同一岩浆作用的产物。从前面的分析可知,马厂箐岩体由早到晚,岩浆氧化性增强,岩浆结晶分异作用可使岩浆由早期偏基性至晚期偏酸性方向变化,但仅通过结晶分异作用不可能使岩浆的氧化性增强,因此氧化性岩浆不是直接来自氧化幔源区,而是在其上升过程中形成的。从稀土元素配分模型来看(图2-14),早期角闪正长岩呈“匙”型分布,中重稀土略显亏损,这和岩浆岩中有角闪石析出相一致。晚期花岗斑岩中有大量斜长石斑晶结晶析出,但其稀土元素配分模型并未显示强Eu负异常,表明岩浆在上升过程中同化了斜长石等矿物。岩体从早到晚氧化性增强及稀土元素分布特征表明,马厂箐含矿斑岩体岩浆在上升过程中不断和下地壳富斜长石氧化性盖层(富水?)反应,使岩浆向偏酸性及氧化性增强方向变化,形成含水氧化岩浆,岩浆氧化性增大,使岩浆中的硫由低价态转为高价态,提高岩浆中硫的溶解度及使岩浆中还原硫不饱和。岩浆分异结晶过程中没有硫化物结晶析出,从而使含水氧化岩浆结晶分异过程中铜不断富集,结晶分异出的富铜成矿流体则可形成斑岩铜矿床。毕献武等(2001)研究结果表明,马厂箐含矿岩体“含水”,岩体中的水也可能是岩浆与富水氧化盖层反应获得的。
岩浆上升过程中和顶部围岩反应形成氧化性岩浆,对斑岩型铜矿床的形成起着关键作用。因为岩浆中还原硫饱和时,会形成不混溶硫化物相,铜进入硫化物相而使岩浆中的铜贫化,不利于斑岩铜矿床形成。岩浆和岩浆房上部氧化性盖层反应形成氧化岩浆可使岩浆中的硫从低价态转变为高价态,岩浆中还原硫处于不饱和状态,有利于岩浆中的铜在岩浆结晶分异过程中富集,形成斑岩铜矿床。
三江新生代富碱侵入岩带长达3700多公里,部分岩体伴有大型超大型Cu-Au矿床。对有经济意义岩体及无经济意义岩体形成过程及地球化学指标的差异了解不多。该研究成果将会为区别含矿与不含矿岩体提供一些依据,通过系统工作,可望为该岩浆带区分含矿岩体与不含矿岩体提供指标参数。
(四)主要结论
通过上述分析,我们得出下述主要结论:
1)马厂箐岩体早期角闪正长岩中锆石的U-Th-Pb年龄为[356±03(2σ)]Ma,MSWD=281;晚期花岗斑岩中锆石的U-Th-Pb年龄为[350±02(2σ)]Ma,MSWD=292。因此,马厂箐斑岩体的岩浆活动时限约05Ma,小于与超大型斑岩铜矿床有关的岩浆活动期限。
2)马厂箐岩体从早期无矿角闪正长岩到晚期含矿花岗斑岩,氧化性增高,早期角闪正长岩的Ce4+/Ce3+比值平均为102,晚期花岗斑岩锆石的Ce4+/Ce3+比值平均为264。
3)马厂箐从早期到晚期岩体的氧化性增高,表明岩浆不是直接来自氧化幔源区,而是在其形成及上升过程中通过不断和富长石及水的氧化盖层反应形成的。这一过程对铜矿形成起着关键作用。
百度百科有详细的说明,>
对明则矿区内地表和钻孔的中出露的花岗斑岩、黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩、钾长花岗岩和似斑状二长花岗岩进行了锆石U-Pb年龄测定(范新等,2011),通过对 比几种侵入岩的锆石CL图像可以发现,五种侵入岩锆石均具有明显的环带结构,显示 为岩浆成因锆石。花岗斑岩11个锆石颗粒的分析结果显示(图4-76),加权平均年龄为(3060±058)Ma,MSWD为18。黑云母二长花岗岩13个锆石颗粒的分析结果,在w(207Pb)/w(235U)-w(206Pb)/w(238U)谐和图(图4-77)的谐和年龄为(3081±027)Ma,MSWD为012,加权平均年龄为(3089±053)Ma,MSWD为055。
花岗闪长岩18个锆石颗粒的分析结果显示,在w(207Pb)/w(235U)-w(206Pb)/w(238U)谐和图(图4-78)的谐和年龄为(2969±068)Ma,MSWD为97,加权平均 年龄为(296±08)Ma,MSWD为27。钾长花岗岩14个锆石颗粒的分析结果显示,在 w(207Pb)/w(235U)-w(206Pb)/w(238U)谐和图(图4-79)的谐和年龄为(3077±094)Ma,MSWD为75,加权平均年龄为(3063±087)Ma,MSWD为17。似斑状二长花 岗岩18个锆石颗粒的分析结果显示,加权平均年龄为(3522±048)Ma,MSWD为12(图 4-80)。
图4-76 明则矿区花岗斑岩锆石U-Pb年龄
图4-77 明则矿区黑云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄
根据上述各侵入岩锆石年代学测试结果,得出了明则矿区各个侵入岩的生成顺序(图4-81),明则矿区内各个侵入体的年龄与印度-欧亚大陆碰撞的主碰撞期的岩浆活动并不一致,代表了后一期的岩浆活动,这对研究整个冈底斯地区的岩浆活动提供了很好的研究对象。同时矿区内出露的花岗斑岩的年龄与矿区辉钼矿Re-Os同位素年龄相吻合,同时结合野 外观测到的各种现象,可以判定正是花岗斑岩与矿化具有直接关系,是明则矿区的成矿岩体。
图4-78 明则矿区花岗闪长岩锆石U-Pb年龄
图4-79 明则矿区钾长花岗岩锆石U-Pb年龄
图4-80 明则矿区似斑状二长花岗岩锆石U-Pb年龄
通过对矿区内出露的三种侵入岩的锆石U-Pb定年结果显示二长花岗岩和石英闪长岩 的年龄与印度-欧亚大陆碰撞的主碰撞期的岩浆活动相一致,是主碰撞期的产物,而花岗 闪长岩代表了后一期的碰撞岩浆活动。在努日矿区内不同时期的碰撞岩浆产物保存较完 好,对研究区域内的岩浆活动提供了很好的场所。而花岗斑岩的年龄与矿区内辉钼矿Re-Os同位素年龄最为接近,与矿化关系最为密切。
图4-81 明则矿区侵入岩生成顺序表
大家都知道,最早的有智慧的古人类是尼安德特人,他们生活在距今二、三十万年,也就是说地球上有人类也就是区区二、三十万年的事,相比地球的46亿年的历史,简直就是一眨眼的功夫。那么凭什么存在时间那么短的人类敢于断言地球已经存在了46亿年?
其实科学家们主要是利用了两种石头来确认地球的年龄:一种是地球上的岩石,另一种是月球上的岩石。
较早的时候,人们还没有什么工具来测定岩石的年龄。直到1896年,人们发现了放射性元素后,发现它们的衰变时间基本不受环境变化影响,而是以一种恒定的速率变化。聪明的人类立即意识到,这就是用来测量岩石年龄的工具!但是地球表面的岩石一直都在变化,有可能沉入海底也有可能变成高山,由于地表的运动和化学变化,地表的岩石经历了多次分异、熔融和改造。
好在,虽然根据大陆漂移学说,地球的大陆一直在运动在变化,但到目前为止依然存在着一些古老的稳定地块,如西格陵兰、西澳大利亚和南非等地区。这些地块上的岩石在地壳形成的初期就已经存在了,而且没有发生过后期的重熔改造。人们通过铀-铅衰变法,发现了地球上最古老的岩石是加拿大的Acasta Gneiss岩,距今已有42亿年。还发现了最古老的矿物是一颗锆石的碎屑,距今也有44亿年。
这么看来地球的年龄至少也在44亿年以上了。
那么地球年龄的上限呢?利用元素起源的理论可以推算出地球年龄的上限。
元素形成以后才形成太阳星云,继而地球等行星又从太阳星云中分异凝聚形成。根据核子合成的理论,铀和铀的同位素的比值,人们估算铀元素的年龄为66亿年。尽管不同的理论对铀同位素形成时丰度比的估算存在差别,但这一年龄不会小于50亿年。
月球是离地球最近的太阳系成员,月球表面比较稳定,仍保留了许多它形成时的原始物质。用铅-锶等时线法测得月球表面上最古老的岩石年龄为452~460亿年。普遍理论认为,太阳系中的行星大体上是在同一时间形成的。陨石又是小行星破裂的碎块。人们将目前在地球收集到的许多陨石的Pb-Pb等时线,发现基本上都落在一个时间线附近,同样,地球上的现代铅也落在这条线附近。这进一步证明了所有陨石与地球是大体同一时间形成的假设。根据各类陨石及其不同矿物的Pb-Pb等时线计算表明,地球年龄为453~457亿年。
虽然要获得地球更精确的年龄有待进一步研究,但目前人们相信,地球的年龄应该在46亿年左右。
班—怒带是现今青藏高原研究的又一热点,但是其总体研究程度较低,已发表的测年数据较少。笔者收集了该区日土—多龙岩浆岩带的年代学成果(图6—2)。
图6—2研究区年代学研究结果简图
张玉修(2007)对多不杂地区查尔康错北岸的一套岩石组合(花岗岩、闪长岩、流纹岩和安山岩等)进行了研究。闪长岩的SHRIMPU—Pb年龄测定显示其时代为中侏罗世(1575Ma±22Ma)。主微量和Sr—Nd—Pb同位素特测试结果表明:这套钙碱性系列岩石组合的构造背景是洋陆汇聚阶段的俯冲带;物质来源包含了幔源岩浆和地壳物质(同化混染);产出环境是岛弧环境。
李金祥(2008)、佘宏全(2009)分别对多不杂斑岩铜矿含矿岩体(花岗闪长斑岩)进行了SHRIMP锆石U—Pb法年龄测定,结果显示为1216Ma±19Ma和1209Ma±24Ma,两人均认为多不杂斑岩铜矿床形成于典型的岛弧俯冲构造背景,且在早白垩世(120Ma)时班—怒带洋盆正在向北俯冲。
冯国胜(2007)在研究弗野铁矿时对其闪长玢岩进行了全岩K—Ar法同位素年龄测定,值为107Ma,认为成矿岩体形成于早白垩世。但是笔者认为K—Ar法的封闭年龄较低(全岩K—Ar封闭温度≥200℃),不能代表岩体形成年龄。田毅(2009)对弗野地区成矿岩体进行了SHRIMP测年,结果为130Ma±14Ma。笔者对弗野铁矿岩体的成矿年龄进行了全岩Rb—Sr法测定(表6—1),有三个样品能够形成较为一致的年龄(1395Ma±41Ma)。因此,早白垩世年龄(130~139Ma)应该为弗野岩体的结晶年龄。
表6—1材玛、弗野成矿岩体全岩Rb—Sr同位素测试结果
田毅(2009)在材玛岩体得到了3个SHRIMP年龄,分别是1738Ma±22Ma、1538Ma±19Ma、1234Ma±13Ma,他认为第一个年龄代表岩体形成年龄,后面为改造年龄。冯国胜等(2005)在材玛进行了全岩Rb—Sr法测定,得到1383Ma±69Ma,样品为闪长岩和花岗岩的组合样,可能代表了岩体形成不同期次及后期蚀变的综合年龄。笔者在对材玛铁矿成矿岩体进行锆石U—Pb法(表6—2);表6—3和全岩Rb—Sr法(表6—1)测定后得到了较为一致的结果:1640Ma±18Ma(锆石U—Pb)、1635Ma±20Ma(全岩Rb—Sr)。认为该年龄能够代表材玛铁矿成矿岩体的真实年龄。因此,材玛岩体的形成年龄因为中侏罗世。
曲晓明(2009)在研究班公湖地区火成岩年代学时涉及了拉热拉新岩体。其花岗闪长岩锆石U—Pb年龄为1598Ma±14Ma,认为当时该地区是班—怒带向北俯冲的高峰期(俯冲起始于1655Ma),形成的钙碱性岛弧岩浆岩。
表6—2材玛54—2样品锆石U—Pb定年分析结果
表6—3材玛54—3成矿岩体锆石U—Pb定年分析结果
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