二连盆地巴彦乌拉铀矿区花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及地质意义

刘佳林; 刘武生; 虞航; 章展铭

二连盆地巴彦乌拉铀矿区花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及地质意义

中核集团核工业北京地质研究院, 北京 100029

基金项目:

中核集团项目《二连基地砂岩型铀矿地质数字平台和大数据找矿预测》地LCEQ03

《北方重点盆地砂岩型铀矿资源扩大与靶区优选》地LTD1601

详细信息

作者简介:
刘佳林(1986-), 女, 博士, 矿产普查与勘探专业。E-mail:jialints@163.com

中图分类号: P619.14;P597⁺.3
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2019-04-11
- 修回日期: 2020-03-09
- 网络出版日期: 2023-08-15
- 刊出日期: 2020-08-14

Zircon U-Pb ages and Hf isotopic compositions of the granites from Bayanwula area and their geological significance

CNNC Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China

摘要

摘要:
二连盆地中部巴彦乌拉地区位于中亚造山带东段，发育有多个砂岩型铀矿床（点）。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素和Hf同位素分析对巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起东部花岗岩开展了年代学研究。结果显示，2个样品的锆石U-Pb年龄在292±3~288±2 Ma之间，与巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起中西部发育的早二叠世花岗岩及流纹岩的年龄范围基本一致。结合区域成岩年代学数据可知，巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起发育一条主要由晚石炭世—早二叠世花岗岩及火山岩组成的岩浆岩带。锆石Hf同位素数据显示，2个花岗岩样品的ε_Hf（t）值为+10.6~+18.2，表明其源区为新生下地壳物质。综合区域地质特征可知，中亚造山带东段显生宙的构造-岩浆活动与二连盆地中部及巴彦乌拉地区赛汉组上段砂岩型铀成矿作用关系密切，为砂岩型铀矿床的形成提供了一系列有利条件。
- 二连盆地 /
- 巴彦乌拉 /
- 砂岩型铀矿 /
- 锆石U-Pb年龄 /
- Hf同位素
Abstract:
The Bayanwula area is located in the middle part of the Erlian Basin, eastern part of the Central Asian orogenic belt, and hosts some sand-type uranium deposits.In this paper, the authors present two LA-ICP-MS zircon U-Pb ages and Hf isotopic compositions for granites from the study area, which show that the emplacement ages of these granitic rocks are 292±3 Ma and 288±2 Ma.Theses ages are consistent with those of granitic and volcanic rocks occurring in the Bayinbaolige horst of the Bayanwula area.The data obtained by the authors and previously published data indicate that a magma belt consisting of Late Carboniferous-Early Permian granitic and volcanic rocks were developed in the Bayinbaolige horst of the Bayanwula area.Zircon Hf isotopic compositions show that two granite samples have ε_Hf(t)values of +10.6 to +18.2, which are similar to those of the Early Permian granitic rocks located on the Bayinbaolige horst of the study area, indicating that the granites were derived from the partial melting of juvenile lower crust.Integrated with geological data, this study indicates that the formation of the sand-type uranium deposits developed in the upper member of the Saihan Formation was associated with tectonic-magmatism processes that happened in the eastern part of the Central Asian orogenic belt during Phanerozoic, which provided many optimum conditions for these sand-type uranium deposits.
- Erlian Basin /
- Bayanwula /
- sand-type uranium deposit /
- zircon U-Pb age /
- Hf isotope

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致谢: 感谢两位审稿专家提出的宝贵意见和建议；感谢核工业208队在野外工作过程中给予的大力支持；感谢中国地质调查局发展研究中心姚磊博士、中国地质大学(北京)贾宏翔博士、中国地质科学院矿产资源研究所侯可军研究员及中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室的老师和同学在分析测试过程中给予的帮助。

图 1 二连盆地及巴彦乌拉地区地质简图(据参考文献[13]修改)

(图中同位素数据①②③④⑤⑥⑦⑧⑨分别据参考文献[14][15][16][17][18][19][20][21][22])

Figure 1. Geological map of the Erlian Basin and the Bayanwula area

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图 2 巴彦乌拉地区花岗岩代表性锆石阴极发光(CL)图像和锆石U-Pb谐和图

Figure 2. Representative CL images and U-Pb concordia diagrams of zircons in the granites from the Bayanwula area

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图 3 二连盆地赛汉组上段碎屑锆石U-Pb年龄(a)和二连盆地花岗质岩石及火山岩锆石U-Pb年龄(b)直方图

(赛汉组上段碎屑锆石U-Pb年龄数据据参考文献[11]；花岗质岩石锆石U-Pb加权年龄数据参考文献见表 1)

Figure 3. Histogram of detrital zircon U-Pb ages from the Saihan Formation(a)and zircon U-Pb ages of granitic rocks(b)in the Erlian Basin

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图 4 花岗岩样品DEL6-1和DEL4-1锆石年龄-ε_Hf(t)图解

Figure 4. Diagram of ε_Hf(t)versus age of the granite samples

(DEL6-1 and DEL4-1)

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表 1 二连盆地主要花岗质岩石及火山岩成岩年龄

Table 1 Ages of the granitic and volcanic rocks from the Erlian Basin

序号	位置	岩性	方法	年龄/Ma	参考文献
1	二连浩特市东北部赛音乌苏	花岗闪长岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	273.8±1.6	[30]
2	二连浩特市东北部赛音乌苏	正长花岗岩		272.6±2.8
3	二连浩特市东北部赛音乌苏	黑云母二长花岗岩		308.1±3.5
4	二连浩特市东北部雅果敖包	花岗岩		271.8±1.4
5	二连浩特市东北部干次呼都格	黑云母二长花岗岩		270.1±2.7
6	二连浩特市东北部哈拉图庙	正长花岗岩		317.5±2.8
7	苏尼特左旗东部	东苏二长花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	221.5±0.81	[21]
8	苏尼特左旗白音乌拉地区	霓石碱性花岗岩	SHRIMP锆石U-Pb	283.2±1.9	[31]
9	苏尼特左旗白音乌拉地区	霓石碱性花岗岩	SHRIMP锆石U-Pb	273±4.4	[31]
10	巴音宝力格卫镜	花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	148~143	[32]
11	苏尼特右旗敖包吐	二长花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	143.37±0.83	[33]
12	苏尼特右旗敖包吐	正长花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	142.58±0.61	[33]
13	苏尼特左旗宝德尔	花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	132±1	[34]
14	苏尼特左旗查干敖包	安山岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	136.1±1.1	[14]
15	苏尼特左旗查干敖包	安山岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	500.8±2	[14]
16	苏尼特右旗吉布胡楞土	石榴子石白云母花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	133.3±1.1	[35]
17	苏尼特左旗祖日和图	花岗岩	SHRIMP锆石U-Pb	423±8	[16, 36]
18	苏尼特左旗祖日和图	花岗岩	SHRIMP锆石U-Pb	424±10
19	苏尼特左旗沙尔塔拉	花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	222±4
20	苏尼特左旗阿尔善	黑云二长花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	308.0±1.2	[20]
21	苏尼特左旗阿尔善	黑云二长花岗岩		311.8±1.2
22	苏尼特左旗阿尔善	黑云二长花岗岩		309.1±1.2
23	巴彦乌拉地区	流纹岩	SHRIMP锆石U-Pb	307.1±6.3	[37]
24	巴彦乌拉地区	流纹岩	SHRIMP锆石U-Pb	308.9±1.8	[37]
25	苏尼特左旗花椎饶木	片麻状花岗岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	1373.2±7.4	[38]
26	苏尼特左旗花椎饶木	片麻状花岗岩		1398±10
27	苏尼特左旗花椎饶木	片麻状花岗岩		1392±16
28	苏尼特左旗花椎饶木	片麻状花岗岩		1399±11
29	莫若格钦	二长闪长岩	SHRIMP锆石U-Pb	312.6±4.1	[39]
30	白音乌拉	花岗岩	全岩Rb-Sr	286±3	[40]
31	组横得楞	花岗岩		284±2
32	组横得楞	花岗岩		276±7
33	扎那乌拉	花岗岩		277±3
34	白音宝力道	石英闪长岩	SHRIMP锆石U-Pb	309±8	[22]
35	白音宝力道	石英闪长岩	SHRIMP锆石U-Pb	490±8
36	包尔汉喇嘛庙	花岗岩	全岩Rb-Sr	228±21
37	苏尼特左旗准苏吉花	花岗岩	SHRIMP锆石U-Pb	298.2±3.1	[41]
38	巴彦乌拉地区	花岗岩	SIMS锆石U-Pb	289.0±2.2	[19]
39	巴彦乌拉地区	花岗岩		288.3±2.3
40	巴彦乌拉地区	花岗岩		290.0±2.2
41	巴彦乌拉地区	花岗岩		290.0±2.6
42	苏尼特左旗东北部	流纹岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	279.4±2.9	[18]
43	苏尼特左旗东北部	流纹岩		291.6±2.9
44	苏尼特左旗东北部	安山岩		286.4±3.8~292.3±5.2
45	苏尼特左旗东北部	流纹岩		282.1±1.6
46	苏尼特左旗东北部	流纹岩		285.5±2.4
47	苏尼特左旗东北部	流纹岩		281.2±2.0
48	宝力道	花岗闪长岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	316±1	[15]
49	宝力道	二长花岗岩		322±1
50	哈拉图	正长花岗岩		233±2
51	哈拉图	正长花岗岩		344±2
52	苏尼特左旗东北部	流纹岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	272.1±3.1	[17]
53	苏尼特左旗东北部	流纹岩	LA-ICP-MS锆石U-Pb	271.4±1.7	[17]

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表 2 巴彦乌拉花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素数据

Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data of the Bayanwula granites

点号	元素含量/10^-6		Th/U	同位素比值						年龄/Ma
点号	Th	U	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ
DEL4-1
1	156	191	0.8	0.0538	0.0033	0.3616	0.0202	0.0465	0.0008	361	139	313	15	293	5
2	538	426	1.3	0.0525	0.0031	0.3411	0.0194	0.0462	0.0007	306	135	298	15	291	4
3	193	155	1.2	0.053	0.0043	0.3608	0.0235	0.0461	0.0008	332	153	313	18	291	5
4	268	274	1	0.0572	0.0038	0.363	0.0231	0.0462	0.0008	502	144	314	17	291	5
5	234	277	0.8	0.0561	0.0036	0.3628	0.0217	0.046	0.0007	454	144	314	16	290	5
6	260	298	0.9	0.0585	0.0029	0.3739	0.0181	0.0463	0.0007	546	109	323	13	292	4
7	209	285	0.7	0.0546	0.0034	0.3483	0.0211	0.0463	0.0008	394	136	303	16	292	5
8	435	321	1.4	0.0563	0.0029	0.3658	0.0173	0.0465	0.0008	465	113	317	13	293	5
9	224	201	1.1	0.0466	0.0044	0.2994	0.0281	0.0464	0.0009	28	215	266	22	293	6
10	403	310	1.3	0.0514	0.0082	0.3218	0.0494	0.0462	0.0011	261	330	283	38	291	7
DEL6-1
1	318	513	0.6	0.078	0.0042	0.5057	0.033	0.0458	0.0006	1148	106	416	22	288	4
2	274	469	0.6	0.0531	0.0017	0.334	0.0106	0.0455	0.0005	345	103	293	8	287	3
3	296	496	0.6	0.0546	0.0018	0.3467	0.0115	0.0459	0.0005	394	79	302	9	290	3
4	259	457	0.6	0.0698	0.0023	0.4387	0.0137	0.0456	0.0005	924	69	369	10	288	3
5	306	516	0.6	0.0523	0.0019	0.3297	0.012	0.0456	0.0005	298	88	289	9	288	3
6	276	462	0.6	0.0651	0.0034	0.4226	0.0244	0.046	0.0005	789	110	358	17	290	3
7	266	414	0.6	0.0869	0.0029	0.5521	0.0192	0.046	0.0006	1367	65	446	13	290	4
8	194	377	0.5	0.0538	0.0022	0.3409	0.0133	0.0462	0.0005	361	58	298	10	291	3
9	312	517	0.6	0.0516	0.0018	0.3298	0.0117	0.0461	0.0005	333	78	289	9	290	3
10	206	394	0.5	0.0535	0.0017	0.3421	0.0113	0.0463	0.0006	350	79	299	9	292	3
11	347	563	0.6	0.0598	0.002	0.3757	0.0125	0.0456	0.0005	594	70	324	9	287	3
12	301	464	0.6	0.0539	0.0019	0.3406	0.0127	0.0457	0.0005	365	86	298	10	288	3
13	216	412	0.5	0.0545	0.0019	0.3432	0.0118	0.0456	0.0005	391	78	300	9	287	3
14	312	477	0.7	0.055	0.0018	0.3487	0.0116	0.0458	0.0005	413	72	304	9	289	3
15	290	487	0.6	0.0535	0.0019	0.3361	0.0124	0.0454	0.0005	350	47	294	9	286	3
16	276	462	0.6	0.0605	0.002	0.377	0.0118	0.0454	0.0005	633	72	325	9	286	3

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表 3 巴彦乌拉花岗岩LA-ICP-MS锆石Hf同位素数据

Table 3 LA-ICP-MS zircon Hf isotopic data of the Bayanwula granites

测试点	¹⁷⁶Yb/¹⁷⁷Hf	2σ	¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf	2σ	¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf	2σ	ε_Hf(t)	(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)_i	t_DM1/Ga	t_DM2/Ga	f_Lu_/_Hf
DTL4-1
1	0.123430	0.00146	0.003906	0.00004	0.283009	0.00003	14.0	0.2829881	0.37	0.41	-0.88
2	0.114380	0.00117	0.003799	0.00004	0.282991	0.00004	13.4	0.2829706	0.40	0.45	-0.89
3	0.140461	0.00068	0.004559	0.00002	0.283049	0.00004	15.3	0.2830242	0.32	0.33	-0.86
4	0.171006	0.00017	0.005291	0.00000	0.282997	0.00004	13.3	0.2829678	0.41	0.46	-0.84
5	0.135208	0.00189	0.004337	0.00007	0.283023	0.00004	14.5	0.2829994	0.36	0.38	-0.87
6	0.204132	0.00065	0.006093	0.00003	0.283001	0.00004	13.3	0.2829677	0.41	0.46	-0.82
7	0.069771	0.00014	0.002198	0.00001	0.283033	0.00003	15.2	0.2830215	0.32	0.33	-0.93
DTL6-1
1	0.120610	0.00116	0.003891	0.00004	0.282993	0.00005	13.4	0.2829723	0.40	0.45	-0.88
2	0.106987	0.00191	0.003105	0.00006	0.283021	0.00004	14.6	0.2830046	0.35	0.37	-0.91
3	0.094634	0.00205	0.002852	0.00007	0.282923	0.00004	11.1	0.2829073	0.49	0.60	-0.91
4	0.110835	0.00094	0.003088	0.00002	0.283010	0.00003	14.2	0.2829937	0.36	0.40	-0.91
5	0.090262	0.00040	0.002561	0.00001	0.283008	0.00003	14.2	0.2829940	0.36	0.40	-0.92
6	0.092246	0.00040	0.002761	0.00002	0.282972	0.00003	12.9	0.2829571	0.42	0.48	-0.92
7	0.101883	0.00067	0.003002	0.00004	0.282919	0.00004	11.0	0.2829029	0.50	0.60	-0.91
8	0.108565	0.00027	0.003219	0.00001	0.282985	0.00004	13.3	0.2829680	0.40	0.46	-0.90
9	0.098435	0.00057	0.002786	0.00002	0.282906	0.00003	10.6	0.2828905	0.52	0.63	-0.92
10	0.096773	0.00127	0.002939	0.00002	0.282958	0.00004	12.3	0.2829425	0.44	0.52	-0.91
11	0.071801	0.00038	0.002061	0.00001	0.282988	0.00004	13.6	0.2829770	0.38	0.44	-0.94
12	0.108385	0.00189	0.003246	0.00006	0.282939	0.00004	11.6	0.2829211	0.47	0.57	-0.90
13	0.090677	0.00086	0.002912	0.00003	0.282990	0.00004	13.5	0.2829743	0.39	0.45	-0.91

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