华北地块南缘熊耳山早中生代正长花岗岩——SHRIMP锆石U-Pb年龄、地球化学及意义

报道了华北地块南缘河南熊耳山寨凹正长花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为217.7±3.6 Ma,为早中生代。该正长花岗岩在岩石化学上高碱和Al,贫Mg、Fe;在微量元素上明显亏损Ba、Sr、P、Ti,相对富集高场强元素U、Th、Zr、Hf;在稀土元素上具有明显的四组分效应。研究结果表明,寨凹正长花岗岩与东秦岭北部富碱侵入岩、北秦岭褶皱带和南秦岭褶皱带早中生代花岗岩的地球化学特征有明显差异,为高分异的Ⅰ型花岗岩。其形成的构造环境与东秦岭地区其他早中生代侵入体相似,为后碰撞或后造山。     

河北高寺台含铬超基性岩杂岩体成岩成矿时代及岩石成因

河北高寺台含铬超基性岩杂岩体产于华北克拉通北缘,具有环状分带的特征,核部为纯橄岩,向外依次为辉橄岩、辉石岩、角闪石岩,各岩相之间为过渡接触关系,在纯橄岩相中赋存有铬铁矿床。本文对该杂岩体的锆石年龄、Hf同位素和主量、微量元素进行了测试和研究。结果表明,随着基性程度的降低,各岩相岩石在主量元素特征上呈现连续的变化特征,Al₂O₃、TiO₂和K₂O逐渐升高,MgO含量逐渐降低;微量元素特征上配分曲线形态相似,具有富集Ba、K等LILEs,亏损Nb、Zr等HFSEs,稀土元素具一定程度的分异,无明显Eu异常的特征,说明各岩相为同源岩浆结晶分异作用的产物。通过对3件铬铁矿石和1件辉石岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,确定高寺台含铬超基性岩杂岩体的成岩成矿时代为213±1Ma,为晚三叠世,形成于华北板块和西伯利亚板块碰撞后的伸展阶段;年龄值介于214~211Ma之间的锆石的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值介于0.282589~0.282693之间,ε_Hf(t)介于-2.0~+1.6之间,说明高寺台含铬超基性岩杂岩体的岩浆源区组成为亏损地幔物质和富集地幔物质的混合,在岩浆上升过程中有大陆地壳物质的混染,其侵位时代晚三叠世可能代表了华北克拉通北缘岩石圈减薄的开始。高寺台杂岩体年龄测试样品中广泛存在继承锆石,其年龄值介于2800~244Ma之间,分布范围宽,但相对集中于2.6~2.5Ga、400~360Ma、300~280Ma、244Ma共4个年龄段,很可能是岩浆上升过程中的捕获锆石,记录了区域内在新太古代、中泥盆世、早二叠世、晚二叠世-中三叠世存在的岩浆活动。     

辽宁弓长岭铁矿床磁铁矿稀土元素特征及其地质意义

辽宁弓长岭铁矿床是我国著名的沉积变质型铁矿床,其二矿区的磁铁富矿达大型规模,属国内之最.为探讨弓长岭铁矿床铁矿的物质来源、形成环境和富矿成因,本文以二矿区六个铁矿体的贫铁矿石和富铁矿石中磁铁矿单矿物为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱进行了系统的稀土元素测试.结果表明,所有样品中磁铁矿的稀土元素总量(∑REEs)和Y具有非常一致的特征:稀土元素总量较低,Y/Ho比值较高;经太古界后平均澳大利亚页岩( PAAS)标准化呈现重稀土相对富集、轻稀土相对亏损的分馏模式,大部分呈现La正异常,所有样品都有明显的Eu和Y正异常,这些特征表明研究区的磁铁矿成矿物质主要来源于海底高温热液和海水;虽然磁铁矿的Ce/Ce*为0.69～ 0.97,但大多数样品缺乏真正意义的Ce负异常,这暗示其沉积于还原的海水环境;富铁矿石磁铁矿的稀土元素总量和Eu含量明显高于贫铁矿石的磁铁矿,而且含富矿的上含铁带Eu异常明显较高,表明富铁矿石磁铁矿具有更明显的热液特征,是在贫铁矿石的基础上受热液活动形成的.     

辽宁弓长岭铁矿床二矿区类矽卡岩的岩石矿物学特征

辽宁弓长岭铁矿床二矿区是我国最重要的鞍山式沉积变质型富铁矿床.不同于鞍山-本溪地区其他贫铁矿床,弓长岭铁矿二矿区富铁矿体的附近分布有大量的类矽卡岩,这些类矽卡岩与富铁矿体具有密切的成因联系.本文在野外和岩相学研究的基础上,选择弓长岭二矿区类矽卡岩的岩相学、矿物学、矿物化学特征进行了研究.结果表明:类矽卡岩可分为石榴石岩、绿泥石岩、含石榴石绿泥石岩、含磁铁矿阳起石岩四种类型;类矽卡岩矿物中石榴石端员组分以铁铝榴石为主,角闪石属于钙角闪石系列中的透闪石,绿泥石属于蠕绿泥石.类矽卡岩和富铁矿是由热液交代改造磁铁贫矿形成的,二者是同一期热液活动的产物.     

辽冀地区条带状铁建造地球化学特征：Ⅱ.稀土元素特征

辽冀地区(鞍山-本溪地区和冀东地区)位于华北克拉通北东部,是我国早前寒武纪条带状铁建造(BIFs)最重要的分布区,主要为新太古代Algoma型。本文系统对比了辽冀地区28个铁矿床200件铁矿石样品的稀土元素特征。结果表明:(1)所有样品的稀土元素特征比较相似:稀土元素总量较低,Y/Ho比值较高;经太古宙后平均澳大利亚页岩(PAAS)标准化后呈现重稀土相对富集、轻稀土相对亏损的配分模式,La异常不明显,强烈的Eu正异常和明显的Y正异常,暗示研究区铁矿石成矿物质主要来源于海底高温热液和海水的混合溶液;与冀东地区BIFs相比,鞍本地区Eu异常更为明显,说明鞍本地区BIFs显示更多的热液特征;(2)铁矿石的Ce/Ce*变化范围为0.77~1.09,缺乏明显的Ce负异常,说明其沉积于还原的海水环境;(3)辽冀地区BIFs的稀土元素总量、Eu异常、Y异常和Y/Ho比值变化范围均比较大,可能与BIFs沉积过程中碎屑物质的加入有关;与鞍本地区相比,冀东地区BIFs的Eu正异常、Y正异常程度均小于鞍本地区,热液和海水特征均不明显,Y/Ho比值更接近球粒陨石(26~28),可能暗示冀东地区有更多的碎屑物质的加入。     

辽冀地区条带状铁建造地球化学特征：Ⅰ.主量元素特征

辽冀地区(主要包括鞍山-本溪地区和冀东地区)位于华北克拉通东北部,产出有诸多BIFs型大型-特大型铁矿床。鞍山-本溪地区和冀东地区是我国最大的两个铁矿集区,其中鞍本地区铁矿储量占全国的24%左右,冀东地区铁矿资源储量占全国的10%以上。虽然辽冀地区BIFs大多为形成于新太古代绿岩带中的Algoma型BIFs,但不同矿区BIFs形成环境和受后期改造的程度不一致,鞍本地区BIFs变质级别为绿片岩相-角闪岩相,冀东地区BIFs经历了绿片岩相-麻粒岩相的变质作用,且辽冀地区普遍发育混合岩化。本文主要对比研究了辽冀地区28个铁矿床200件铁矿石的主量元素特征,为探讨辽冀地区BIFs的形成提供了更多的信息。BIFs样品主要由SiO2和Fe2O3T组成,其中鞍山-本溪地区SiO2+Fe2O3T平均为95.10%,冀东地区SiO2+Fe2O3T平均为88.06%,CaO和MgO含量仅次于SiO2和Fe2O3T,且大部分矿区具有正相关关系,Al2O3、TiO2、K2O、Na2O、MnO、P2O5含量很低,这暗示BIFs原岩为一种化学沉积岩,主要为含有少量碳酸盐泥的硅质和铁质的胶体沉积;辽冀地区Al2O3和TiO2均可见明显的正相关,这可能是由于BIFs沉积过程中有少量碎屑物质的加入,这种相关性在冀东地区更为明显,且除SiO2+Fe2O3T外,其它氧化物含量明显高于鞍本地区,说明冀东地区BIFs形成时沉积环境更为动荡,有更多的碎屑物质加入;虽然辽冀不同地区BIFs经历了不同级别的变质作用,形成了不同的矿物组合,但是氧化物含量却变化不大,这说明了变质反应主要为等化学反应;鞍本地区和冀东地区碱质含量也存在差异性,前者的Na2O和K2O含量均低于后者,且后者Na2OK2O,结合野外地质特征,可能暗示了混合岩化作用对冀东地区的影响更为显著。     

弓长岭铁矿二矿区蚀变岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

国外的富铁矿(TFe含量超过50%)主要来自长期稳定的古老克拉通上早前寒武纪铁建造(BIF)经过后期风化淋滤作用形成的赤铁矿石。虽然我国的华北克拉通等古老地块也发育早前寒武纪BIF,并经历了强烈的变质变形改造,但是由于地块活动性强导致缺乏充分风化淋滤作用的条件,因而赤铁富矿很少,铁矿石以TFe含量30%左右的沉积变质型磁铁贫矿为主。辽宁弓长岭铁矿床位于华北克拉通东北部,是一个大型沉积变质型铁矿床,总体以磁铁矿贫矿石为主,但其二矿区的磁铁富矿(TFe含量大于50%)达大型规模,是我国唯一的大型沉积变质型磁铁富矿。弓长岭二矿区富铁矿是条带状铁建造沉积后受后期叠加改造作用形成的,富矿体成矿时发生了强烈的围岩蚀变,形成以石榴石和镁铁闪石为特征矿物的蚀变岩,这种富含石榴石的蚀变岩在区域上乃至全国的沉积变质型磁铁矿矿床中都是独一无二的,表明其与磁铁矿富矿有密切的成因联系。该蚀变岩中与镁铁闪石、绿泥石、石英、钛铁矿共生有热液锆石。本文从该蚀变岩中分选出了锆石,锆石呈他形至半自形粒状,在阴极发光(CL)图像上呈多孔状、斑块状、补丁状,明暗极不均匀,可见不明显的环带;锆石内包体在背散射图像上呈暗色,长条状或片状自形晶,主要由MgO、FeO、SiO2、Al2O3组成,为绿泥石、铝直闪石和镁铁闪石;锆石LA-ICP-MS原位微量元素分析表明,Hf含量为10672×10-6~11822×10-6,Y为12.58×10-6~19.41×10-6,Th为0.32×10-6~1.48×10-6,U为425×10-6~663×10-6,Th/U为0.001~0.003,Ti为1.63×10-6~3.7×10-6,∑REE为10.37×10-6~20.15×10-6,球粒陨石标准化的稀土配分曲线上轻稀土强烈亏损,中、重稀土富集,重稀土较平坦,有弱的铕正异常,这些特点表明该锆石为与蚀变岩和富铁矿同时形成的热液成因锆石。利用SHRIMP U-Pb定年方法对该热液锆石进行了年龄测定,获得的上交点年龄为1850±16Ma,MSWD=2.1;10个测点加权平均年龄为1840±7Ma,MSWD=1.6。该年龄代表了富含石榴石的蚀变岩的成岩年龄,因而也可能代表了富铁矿石的形成年龄,因此推测磁铁富铁矿的形成是条带状磁铁石英岩在1.9~1.8Ga时华北克拉通基底隆升与裂谷-非造山岩浆事件所产生的热液交代作用的结果。     

冀北哈叭沁超镁铁岩锆石年代学及Hf同位素：对区域岩浆活动期次及源区的指示意义

冀北承德地区铁的成矿作用从新太古代一直延续到古生代,呈现出成矿元素铁在这一地区不同地质历史时期反复聚集成矿的特点,重要的铁矿资源都与镁铁-超镁铁岩体有关。本文对哈叭沁岩体中3件角闪石岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和Hf同位素分析。原生岩浆锆石U-Pb测年结果获得406±2Ma的成岩年龄,表明承德地区古生代超镁铁岩岩浆活动发生于泥盆纪。前人及本文继承锆石的U-Pb测年结果表明,承德地区镁铁-超镁铁岩浆活动期次主要有古-中元古代、泥盆纪、晚石炭世-早二叠世、晚三叠世4期,且都与伸展构造背景紧密关联。承德地区不同时代铁矿围岩的原生岩浆锆石的Hf同位素的对比研究表明,与成矿元素铁相关的地质体的源区为地幔物质或形成于2.9~2.7Ga的基性下地壳物质,而之后的地壳沉积物质部分熔融形成的地质体则缺乏成矿潜力。     

辽东前寒武纪沉积变质型铁矿床中伴生铀矿的成矿时代与测年结果可靠性分析

辽东地区是中国成矿时代最古老的铀矿矿集区，有单铀型和铁矿伴生型两种，其中单铀型矿床成矿年龄已基本厘定，而铁矿伴生型铀矿成矿年龄尚不明确，制约了该类矿床的成因认识。晶质铀矿是铁矿伴生型铀矿中最主要的含铀矿石矿物，对其开展测年能够直接厘定铀矿成矿时代。本文对翁泉沟富蛇纹石磁铁矿矿石和弓长岭石榴子石蚀变岩中的晶质铀矿进行电子探针（EPMA）测年，并利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）对翁泉沟富蛇纹石磁铁矿矿石中的晶质铀矿进行U-Pb测年，两种测年结果相互验证，获得辽东地区铁矿伴生型铀矿的成矿时代为～1.85Ga，并在～1.78Ga遭受了后期热液事件的改造，与单铀型矿床成矿年龄一致，说明辽东地区单铀型和铁矿伴生型铀矿都形成于碰撞后伸展环境。辽东地区铁矿伴生型铀矿不同矿床的成矿热液在流体成分和温度上有差别，但都具有碱性和氧化的特征。