闽西南含稀土矿文坊岩体的锆石U-Pb定年及其地质找矿意义

黄新鹏（福建省地质调查研究院，福州　350013）

闽西南含稀土矿文坊岩体的锆石U-Pb定年及其地质找矿意义

黄新鹏
（福建省地质调查研究院，福州350013）

闽西南连城文坊岩体在区域上被认为与宣和岩体属同一岩体，是福建著名的风化壳含稀土矿母岩岩体之一，曾被认为属于华力西-印支期，但缺乏精确的同位素年代学资料。本文对文坊岩体的锆石进行了激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）U-Pb定年，获得206Pb/238U加权平均年龄为431.9±4.7 Ma，说明该岩体形成于加里东期，属华南加里东晚期岩浆活动峰期产物，暗示华南加里东期褶皱造山运动的开始。结合福建加里东期花岗岩的地球化学资料，发现加里东期多数岩体的风化壳稀土总量较高，具备成矿母岩的首要条件。今后应加强对福建地区加里东期花岗岩风化壳稀土含矿性评价及找矿工作的重视。

文坊岩体；锆石U-Pb定年；离子吸附型稀土矿；加里东期

南岭地区是我国最重要的离子吸附型稀土矿集区，区内出露的大面积岩浆岩为风化壳稀土矿床的形成提供了物质基础。南岭东部的福建地处滨太平洋大陆边缘活动带，古火山及岩浆侵入活动强烈。在加里东期、印支期和燕山期均广泛发育含稀土花岗岩。温暖湿润的亚热带气候，致使含稀土花岗岩遭受强烈的化学和物理风化，风化壳中的稀土元素主要呈离子状态吸附于粘土类矿物表面，形成离子吸附型稀土矿床［1-2］。在福建境内发现的风化壳型稀土矿岩体主要有宁化岩体、宣和岩体、黄坊岩体、河田岩体和武平岩体等，岩体时代包括加里东期、印支期和燕山期［3］。

文坊岩体在区域上位于宣和岩体的中心地带，是南岭含离子吸附型稀土矿的典型岩体之一。宣和岩体曾被认为属于华力西-印支期玮埔岩体［2，4-7］，近年来的锆石U-Pb定年确定其为加里东期［8-10］。前人测年样品的采集地主要在玮埔岩体的北部，而对正在开采稀土矿的文坊岩体即宣和岩体的中心部位还缺少精确的同位素年代学资料。本文通过对文坊岩体样品锆石U-Pb年代学研究，确定含矿岩体的形成时代，不仅为加里东期稀土花岗岩成岩时代提供了重要证据，也为华南加里东期花岗岩的年代学格架提供了信息。

1　岩体地质特征和样品描述

文坊花岗岩体位于福建西南部连城地区，从连城四堡到朋口一带，长达100 km，宽10～20 km，面积约500 km2。岩体沿背斜轴部侵入，总体呈南北向展布，平面上成长条型，其接触界线受构造控制明显，总体与围岩接触面产状北西侧较陡而东南侧较缓。岩体以片麻状黑云母二长花岗岩为主体。

用于锆石定年的样品（CT-wf-1）采自连城县朋口镇南约3 km的G205国道边的半风化壳，经纬度为N25°30'40″，E116°40'44″（图1）。所采样品为片麻状黑云母二长花岗岩，较为新鲜，呈浅肉红色，粗粒结构，片麻状构造，矿物组成包括石英（15% ～30%）、钾长石（30%～40%）、斜长石（10% ～20%）、黑云母（5% ～10%），副矿物（＜2%）有磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石、磷钇矿等，蚀变及次生矿物有绿泥石、绿帘石、绢云母等。石英、斜长石、云母的粒径约2 mm，钾长石斑晶粒径大于5 mm，黑云母多蚀变为绿泥石（图2）。

图1　研究区地质简图及采样点 （据1∶25万幅改编）Fig.1　Geological schematic map of the study area and sampling sites

2　分析方法

将岩石样品粉碎后进行人工分选淘洗，在双目镜下挑选出晶形完整的锆石。将锆石置于环氧树脂中，然后研磨抛光至约一半，使锆石内部暴露，用于阴极发光和背散射电子图像分析及LAICP-MS分析。锆石的阴极发光和背散射电子图像分析使用中国地质科学院矿产资源研究所的电子探针完成，分析时电压20 kV，电流10 nA；锆石的U-Pb测年在国家地质实验测试中心的LA-ICPMS实验室完成。激光剥蚀系统为New Wave UP-193，质谱仪为 Thermo ElementⅡ等离子质谱仪。激光波长193 nm、束斑直径35 μm、脉冲频率10 Hz、输出能量80%、脉冲能量0.155～0.160 mJ、密度16～17 J/m2，采用He气作为剥蚀物质的载气，测试过程中首先遮挡激光束进行空白背景采集15 s，然后进行样品连续剥蚀采集40 s，停止剥蚀后继续吹扫15 s，清洗进样系统，单点测试分析时间约70 s。等离子质谱测试参数为冷却气流速（Ar）16.92 L/min，辅助气流速（Ar）0.80 L/min；载气流速（He）0.637 L/min；样品气流速0.769 L/ min，射频发生器功率1 207 W。每10个样品点夹2个参考标准GJ1和1个Plesovice分析，GJ1用于对样品数据进行标准化，Plesovice用于监测分析结果。数据处理采用Glitter软件。详细的仪器参数和分析方法参见胡明月等［11］。

图2　连城文坊岩体的野外照片和手标本照片Fig.2　Wenfang granitic pluton in field and hand specimen

3　分析结果

所测锆石样品为无色透明，呈自形柱状，长宽比变化不大，一般为3∶1左右。颗粒大小在100 ～200 μm。阴极发光和背散射图像（图3）显示，锆石具有明显的韵律环带，显示其岩浆结晶特征。

对16个锆石颗粒进行16个点的LA-MC-ICPMS分析，结果列于表1。除1个测点的206Pb/238U年龄为774.2±16.2 Ma外，其余 15个测点的206Pb/238U年龄比较集中，变化在 421.6～442.5 Ma，且谐和度较高，206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄为432.0±2.2 Ma，MSWD=0.12；206Pb/238U加权平均值为431.9±4.7 Ma，MSWD=0.37，二者十分一致（图4），该年龄应该代表了文坊花岗岩体的成岩年龄。

4　讨论和结论

图3　锆石阴极发光图像 （上）和对应的背散射电子图像 （下）Fig.3　CL and BSE images of analyzed zircon grains

4.1加里东期岩浆作用

原玮埔岩体因沿印支构造层的褶皱轴部出露，曾一度被认为属于海西期-印支期或印支期花岗岩体［4-5，7］，也由此作为中国南部地区强烈印支运动的重要指示［5-6，8］。

近些年来，在连城朋口镇附近对文坊岩体进行锆石LA-ICP-MS U-Pb测年获得年龄为427.4± 4.0 Ma，EMP独居石等时线测年获得418.7±16.4 Ma和360.6±15.3 Ma两组年龄［8］；利用LA-ICPMS锆石 U-Pb法分别获得 447.1±4.7 Ma和440.1±3.4 Ma的年龄［9］；LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果分别为429.9±3.0 Ma和446.3±4.0 Ma［10］。

本文研究的样品取自连城县朋口镇采石场附近，位于宣和岩体的中心，LA-ICP-MS锆石U-Pb测年的结果为431.9±4.7 Ma。上述结果，一方面清楚地表明原1∶20万的玮埔岩体已经解体，分别形成加里东期的文坊岩体、印支期的宣和岩体、燕山期的玮埔岩体等8个岩体；另一方面，加里东期岩体的不同部位可能存在0～15 Ma的时差。

华南加里东期的花岗岩类在强度和广度上仅次于燕山期花岗岩，是华南大花岗岩省的重要组成部分［12］。目前华南地区已经积累了不少加里东期岩体的高精度锆石U-Pb年代学测试数据，主要集中在400～470 Ma［10，13-15］。徐先兵等统计了武夷山地区加里东期岩体的高精度锆石U-Pb测年数据，结合地质事实和对测年数据的分析，显示武夷山地区加里东期岩浆活动的峰期在425～450 Ma［9］，这个时间段对应于武夷山地区加里东运动主幕发生的时限，文坊岩体正是这个时期的岩浆活动产物。张芳荣等以440 Ma为大致时间界限（相当于奥陶纪-志留纪的时间界限）将华南地区加里东期花岗岩划分为早晚两期，早期花岗岩类（形成时代多为440～460 Ma）具有同造山特征，而晚期花岗岩类（形成时代多数为410～440 Ma）具有后造山特征［13］。从时间上，文坊岩体（445～431 Ma）应属于具有后造山特征的加里东晚期花岗岩类，或者可能是从同造山转向后造山的过渡。

表1　文坊花岗岩体锆石U-Pb年代学分析测试结果Table 1　Zircon U-Pb data for the Wenfang granitic pluton

4.2加里东期侵入花岗岩风化壳成矿性讨论

图4　锆石的U-Pb年龄谐和图 （a）和加权平均年龄图 （b）Fig.4　Concordia diagram of zircon U-Pb isotopes（a）and weighted mean diagram of zircon U-Pb age（b）

于文坊岩体强风化层中采集两件样品，编号XTwenf2-2f、XTwenf2-3f，分析数据见表2，稀土氧化物全相总量高达0.112 2和0.096 9，以δEe弱异常为典型特征，其轻稀土的镨（Pr6O11）、钕（Nd2O3）和重稀土镝（Dy2O3）含量高，价值大，加里东期的稀土氧化物是目前市场的紧俏产品，因此，加里东期花岗岩风化壳将成为今后离子吸附型稀土矿找矿的首选耙区。

南岭乃至华南地区最大规模的成矿作用主要与燕山期花岗岩有密切的成因关系。近年来，与印支期和加里东期岩体有关的成矿作用也日渐引起重视。华仁民等根据对近年来在某些地区和矿床出现的加里东期花岗岩类及相关矿化现象的初步研究成果，并结合对相关文献的调研，提出华南地区加里东期花岗岩类与该地区钨锡等金属大规模成矿作用之间具有相当密切的关系［12］。赵芝等研究发现，南岭东部离子吸附型稀土矿床最为发育。矿床均分布在成矿岩体内部，同时也严格受地形地貌及气候条件的控制。产稀土矿岩体的形成时代主要集中在加里东期、印支期和燕山期［14］。加里东期稀土花岗岩较为普遍，锆石U-Pb年龄分布在384～461 Ma，可见晚奥陶世花岗岩已具矿化特征。福建省内的加里东期含稀土矿岩体主要有宁化岩体和文坊岩体等，由于加里东期岩体常以面积较大的岩基或岩株产出，其找矿潜力仍然巨大。

文中的有关数据均为野外实际采集分析成果，本文得到王登红研究员、陈振宇研究员、徐维光高级工程师的指导，在此表示衷心感谢！

表2　文坊岩体风化壳稀土分析测试结果Table 2　Results of rare earths from Wenfang rock weathering crust　wB/10-6

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Zircon U-Pb dating and geological prospecting significance of Wenfang rock mass containing rare earth ore in southwest Fujian

HUANG Xin-peng
（Fujian Institute of Geology Survey，Fuzhou 350013，China）

Wenfang rock mass is considered as Xuanhe rock mass in Liancheng in the southwest of Fujian.It is one of the famous rock mass containing rare earth ore in weathering crust.It was once thought to be formed in Variscan-Indosinian period，but without accurate isotopic chronology information.This paper studies the zircon U -Pb dating by laser ablation-multi collector inductively coupled plasma mass spectrometry（LA-ICP-MS）to Wenfang rock mass.Finding the weighted average age of206Pb/238U is 431.9±4.7 Ma shows that the rock mass was formed in Caledonian period and belonged to the product formed in the peak of magmadtic activity in late Caledonian period，signaling the start of South China Caledonian fold orogeny movement.Combined with the geochemical data of Caledonian granite in Fujian，it is found that most rock mass formed in Caledonian period contains higher total rare earth.They meet the primary conditions of ore-forming mother rock.Greater attention should be paid to the importance of rare earth ore evaluation in granite weathering crust and geological prospecting in Caledonian period in Fujian.

Wenfang rock mass；zircon U-Pb dating；ion adsorption type rare earth ore；Caledonian

P597.3

A

1674-9057（2016）01-0113-05

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.015

2015-05-19

中国地质调查局项目 （1212011220803；1212011220820）

黄新鹏（1963—），男，工程师，从事地质矿产工作，353698794@qq.com。

引文格式：黄新鹏.闽西南含稀土矿文坊岩体的锆石U-Pb定年及其地质找矿意义［J］.桂林理工大学学报，2016，36 （1）：113-117.