江南造山带东段旌德岩体锆石LA-ICPMS年龄和Nd-Sr-Hf同位素地球化学
Zircon U-Pb age and Sr, Nd, Hf isotope geochemistry of Jingde pluton in eastern Jiangnan orogen, South China
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摘要: 提要：旌德花岗质杂岩体位于安徽南部，由花岗闪长岩和二长花岗岩组成。本研究得到岩体中锆石U-Pb年龄为(141.0±1.0) Ma，认为该年龄代表岩体的侵位年龄。岩体全岩主量元素特征显示出中偏酸性 (SiO2＝66.01%~70.87%)，富Al (Al2O3＝14.91%~16.24%)，富碱 (alk = 6.64%~8.01%)，K2O/Na2O变化范围在0.78~1.04，镁、铁含量较低，MgO：0.68%~1.06%，TFe2O3 (2.0%~3.34%)，以及低磷 (P2O5 =0.10%~0.14%)的特点；微量元素主要富集Sr (189×10-6~452×10-6)，贫Nb、Ta、P、Ti、Y、Yb，高Sr/Y比值 (23~66)和 (La/Yb)N (13~58)，Eu有轻微的负异常到弱的正异常 (δEu＝0.81~1.18)。旌德岩体的地球化学特征与中国东部中生代埃达克质岩相似。ISr＝0.7096~0.7101, εNd(t)＝-6.28~-7.32，εHf(t)值变化于-6.5~-1.1，两阶段模式年龄 tDM2=1.4~1.5 Ga。较年轻的Nd同位素模式年龄、较高的εNd(t)值和εHf(t)值，以及岩体中发育有岩浆混合成因的暗色包体，指示源区可能有地幔物质的贡献。幔源岩浆底侵使下地壳发生部分熔融，并发生了岩浆混合作用，形成了旌德岩体。
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关键词:
- 旌德岩体 /
- 岩石地球化学 /
- 锆石U-Pb年龄 /
- Sr-Nd-Hf同位素
Abstract: Abstract：Jingde pluton is one of the Mesozoic plutons in eastern Jiangnan orogen of northeast Yangzte Block. New LA-ICPMS zircon U-Pb dating for one granodiorite yielded an emplacement age of (141.0±1.0) Ma. The pluton is composed of monzogranite and granodiorite. New petrographical and petrochemical data show that the pluton is intermediate-somewhat acid (SiO2=66.01%~70.87%), and has high content of Al2O3 (Al2O3=14.91%~16.24%) and rich alkali (K2O+Na2O = 6.64%~8.01% ), with K2O/Na2O value ranging from 0.78 to 1.04. The pluton has relatively low content of MgO, TFe2O3 and P2O5 (MgO = 0.68%~1.06%, TFe2O3=2.0%~3.34%, P2O5 = 0.10%~0.14% ). As for trace elements, the pluton is enriched in Sr (189×10-6~452×10-6) with high Sr/Y ratios (23~66) and also enriched in light rare earth elements (LREE) ((La/Yb)N = 13 ~ 58) , but somewhat depleted in Nb, Ta, P, Ti, Y, Yb, with slightly negligible to positive Eu anomalies (δEu=0.81~1.18), similar to the geochemical characteristics of Mesozoic adakitoid in eastern China. Jingde pluton has relatively high Nd isotopes (εNd(t)=-6.28~-7.32), high εHf (t) values (-6.5~-1.1) and younger tDM2 model ages (1.4~1.5Ga), with mafic microgranular enclaves (MMEs), suggesting the importance of mantle material in the magma source. The mafic magmas ascended and heated the lower crust, triggering the partial melting of the lower crust to form the Jingde pluton, with the input of mantle-derived materials.-
Keywords:
- Jingde pluton /
- geochemistry /
- zircon U-Pb age /
- Sr, Nd, Hf isotopes
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1. 研究目的(Objective)
通过实施2020年四川省自然资源厅省政府性投资地质勘查项目，对沐川地区上二叠统宣威组底部泥岩中赋存的稀有、稀土、稀散元素进行调查评价，了解“三稀”元素含量与找矿前景，希望在“三稀”找矿方面取得突破性进展，为乌蒙山贫困地区脱贫提供技术服务和支撑产业规划、扶贫开发提供资源保障。
2. 研究方法(Method)
主要采用了1∶10000地质填图、1∶500矿化带剖面测量、探槽工程、钻探工程、采样与测试分析等方法，对上二叠统宣威组底部的富镓泥岩进行了初步研究。
3. 研究结果(Results)
沐川地区位于扬子陆块西缘(图 1a)，峨眉山大火成岩省中带(图 1b)。研究区位于五指山背斜核部，其核部地层为上二叠统峨眉山玄武岩(P3e)，两翼向两侧依次出露上二叠统宣威组(P3x)、三叠系(T)、侏罗系(J)等(图 1c)。镓矿层产出于峨眉山玄武岩组(P3e)顶部、宣威组(P3x)底部的紫红色铁质泥岩、灰白色铝质泥岩、浅灰绿色泥岩、灰色泥岩、浅灰绿色泥岩及深灰色炭质泥岩中，呈层状分布，层位稳定(图 1d)；找矿标志：峨眉山玄武岩组与宣威组(P3x)的平行不整合界线之上，具“成矿界面”特征，颜色上有明显的紫红色、灰白色、灰色及深灰色等，特别是具有特征的紫红色，宏观上易识别；根据地球化学图解判别显示，其成矿物质来源有可能来源于峨眉山玄武岩及峨眉山地幔柱演化末期喷发的火山灰。
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图 1 沐川地区构造位置图(a)，峨眉山玄武岩分布简图(b)，区域地质简图(c)及镓矿层产出层位示意图(d)Figure 1. Structural location map of Muchuan area(a), Simplified geological map showing distribution of the Emeishan basalts(b), Regional geological map of Muchuan area(c) and Schematic diagram of gallium ore occurrence horizon(d)采集钻孔岩心1/2切分样品，送样至自然资源部成都矿产资源监督检测中心采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行测试分析，结果显示ZK01钻孔镓(Ga)平均品位104 μg/g，矿层厚度6.27 m；ZK02钻孔镓(Ga)平均品位68.1 μg/g，矿层厚度8.67 m；ZK03钻孔镓(Ga)平均品位55.3 μg/g，矿层厚度13.87 m；三个工程的镓(Ga)平均品位为75.8 μg/g，平均厚度9.60 m。可以看出，沐川地区宣威组底部的泥岩中镓(Ga)品位较高，厚度较大，达到了中国现行的Ga矿资源工业指标要求(30 μg/g)。
4. 结论(Conclusion)
经初步估算沐川地区镓(Ga)资源量可达数万吨到数十万吨，有望找到超大型镓矿床(＞2000 t) 的潜力。沐川地区峨眉山玄武岩分布面积较广，为镓的富集成矿提供了丰富的物源。经地质填图及工程取样显示，宣威组底部富镓泥岩层厚度大，分布面积广泛，镓元素含量较高，具有巨大的找矿潜力。研究宣威组底部“三稀”元素成矿特征有助于中国在战略性关键矿产找矿方面取得重大突破，对地方国民经济发展具有重要意义。
5. 基金项目(Fund support)
本文为四川省自然资源厅2020年省政府性投资地质勘查项目(DZ20 2002)和四川省自然资源厅科技项目(kj-2022-6)资助成果。
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