CN111044710A - 一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法 - Google Patents

一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铀成矿成矿年代学和铀成矿机理研究领域，具体涉及一种铀矿床U‑Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法的方法。本发明的方法包括以下步骤：步骤1处理原始数据；步骤2对数据进行分组；步骤3分别拟合计算238U‑206Pb等时线年龄、235U‑207Pb等时线年龄及计算206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb值；步骤4制作206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图；步骤5根据步骤3和步骤4中所得到的结果对成矿年龄进行判定。本发明的方法能够对所拟合的铀铅等时线年龄进行判断，避免由于数据统计错误而导致得出错误的成矿年龄，为铀矿床成矿机理研究提供年代学依据，适用于我国各类型铀矿床成矿年代学研究。

Description

一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法
技术领域
本发明属于铀成矿年代学和铀成矿机理研究领域，具体涉及一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法。
背景技术
矿床成矿年代学的研究具有十分重要的理论和实际意义，它是研究矿床成因机制、成矿背景、成矿过程等问题的关键要素，是揭示金属成矿省演化规律、预测靶区的一把钥匙，也是最为前沿的研究领域之一(裴荣富et al.，1993，1995；胡瑞忠et al.，2014；寸小妮，2016；骆金诚et al.，2019；夏毓亮，2019)。
铅同位素比值的变化是解决岩石成因和成矿问题的有力工具(
Figure BDA0002347532830000011
et al.，1979)，U-Pb同位素是在铀矿床定年中应用最多的一种方法。通过全岩样品或铀矿物所得到的等时线年龄具有不需要考虑初始Pb同位素组成的优点。但在实际应用该方法的过程中也遇到了一些问题，例如该模式假定成矿时初始铅达到均一化，但不同初始铅浓度的样品亦有可能形成较好的一致线，造成所拟合的年龄并不具备任何地质意义。针对这一问题，本方法基于U-Pb同位素年代学基本理论(夏毓亮，2001,2004,2005,2015,2019)，综合考虑238U-206Pb等时线年龄、235U-207Pb等时线年龄及206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb值的相关性，建立一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法。
发明内容
本发明解决的技术问题：
本发明提供一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，所得到数据可靠，避免了因分组错误而导致的虚假年龄，所得到的年龄能够代表矿床真实的成矿期次。
本发明采用的技术方案：
一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，包括以下步骤，步骤1、处理原始数据；步骤2、对数据进行分组；步骤3、拟合计算等时线年龄及初始铅同位素比值；步骤4、制作206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图；步骤5、判定成矿年龄意义。
所述步骤1中，原始数据包括样品铅同位素组成、铀含量、铅含量，并计算206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、238U/204Pb、235U/204Pb的值。
所述步骤2中，将步骤1中计算所得到的238U/204Pb及206Pb/204Pb两个值分别作为对应样品点的X与Y坐标值，每两个样品可以计算一个斜率；对所有样品点两两组合进行斜率计算，将斜率相同或接近的所有样品归为一类，在238U/204Pb-206Pb/204Pb散点图上进行投点，能够形成一条直线且相互之间斜率相等的数据划分为同一组。
所述步骤3中，根据步骤1所计算的数据及步骤2的分组情况，利用Isoplot软件拟合出各组的238U-206Pb等时线年龄、235U-207Pb等时线年龄并计算初始铅同位素比值206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb。
所述步骤4中，根据步骤2的分组情况，分别制作206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图。
所述步骤5中，判定成矿年龄意义的依据为，238U/235U的比值为固定值137.88，若岩石样品仅经历一期成矿作用，则206Pb/204Pb与207Pb/204Pb的关系可表述为：
Figure BDA0002347532830000031
式中k(t1)、b(t1)均为成矿时间t1的函数，若同一组样品经历了同一期且初始铅同位素相同，则k(t1)、b(t1)均为常数，在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb的散点图中各样品点呈直线展布。
所述步骤5中，判定成矿年龄意义的方法为，根据步骤3、步骤4的结果，利用以下的指标，可判别各分组所计算的等时线年龄真实性：
(1)样品组所拟合的238U-206Pb等时线年龄及235U-207Pb等时线年龄一致或近似一致，在206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图上为一直线，并且所计算的206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb值与原生带低铀含量岩石中的铅同位素组成相近，则说明此年龄为矿床的一次成矿年龄且为该组岩石样品的唯一成矿年龄；
(2)样品组所拟合的238U-206Pb等时线年龄及235U-207Pb等时线年龄一致或近似一致，206PbN/204Pb—207PbN/204Pb散点图上为一直线，并且所计算的206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb值大于还原带低铀含量岩石中的铅同位素组成，则说明此年龄为矿床的一次成矿年龄且为部分岩石样品的最后一次成矿年龄；
(3)若样品组所拟合的238U-206Pb等时线年龄及235U-207Pb等时线年龄相差较大，则该年龄不具有地质意义。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，对传统U-Pb同位素等时线年龄计算方法的补充完善，用238U-206Pb等时线年龄、235U-207Pb等时线年龄及所拟合计算得出的206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb值等指标综合判断所得到的成矿年龄是否具有实际地质意义，可排除用单一238U-206Pb等时线年龄计算铀成矿年龄易产生错误数据的弊端；
(2)本发明提供的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，与以往方法相比，所得到数据可靠，避免了因分组错误而导致的虚假年龄，所得到的年龄能够代表矿床真实的成矿期次；
(3)本发明提供的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，对二连盆地哈达图铀矿床进行了成矿年龄计算，得出2期铀成矿期次，否定1期年龄，所得到的年龄与构造演化吻合度较高，成矿年龄较为精确、可靠。
附图说明
图1为本发明所提供的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法的流程图
图2第1组样品238U-206Pb等时线年龄图解
图3第1组样品235U-207Pb等时线年龄图解
图4第1组样品206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图
图5第2组样品238U-206Pb等时线年龄图解
图6第2组样品235U-207Pb等时线年龄图解
图7第2组样品206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图
图8第3组样品238U-206Pb等时线年龄图解
图9第3组样品235U-207Pb等时线年龄图解
图10第3组样品206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。
以二连盆地哈达图砂岩型铀成矿年龄计算实例
如图1所示，本发明提供的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，包括以下步骤：
步骤S1
利用哈达图铀矿床19件全岩样品分析测试所得到的铅同位素组成、U含量、Pb含量，分别计算出206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、238U/204Pb、235U/204Pb的比值。
步骤S2
各样品以238U/204Pb、206Pb/204Pb值分别作为平面直角坐标系的X、Y值，每两个样品计算一个斜率值，将斜率值相等的所有样品划分为一类，在238U/204Pb-206Pb/204Pb散点图上进行投点，能够形成一条直线且相互之间斜率相等的数据划定为同一组，19件样品共筛分出3组数据。
表1数据分组情况
分组序号 包含样品个数 包含样品编号
1 4 EH18-07、EH18-58、EH18-60、EH18-64
2 3 EH18-09、EH18-59、EH18-60
3 3 EH18-06、EH18-07、EH18-58、EH18-61、
步骤S3
根据步骤S1所计算的数据及步骤S2的分组情况，利用Isoplot软件拟合出3组样品的238U-206Pb等时线年龄、235U-207Pb等时线年龄及计算初始铅同位素比值(206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb)。
表2U-Pb年龄计算表
Figure BDA0002347532830000051
步骤S4
根据步骤S2的分组情况，分别制作3组样品的206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图。
步骤S5
根据步骤S3、S4的结果，利用238U-206Pb等时线年龄与235U-207Pb等时线年龄是否一致或近似一致，及在206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图上是否为一直线两个判据来判断各组等时线年龄是否为矿床的一期成矿作用。如图2～图10所示，根据计算结果第1-2组中所拟合的238U-206Pb等时线年龄与235U-207Pb等时线年龄一致或近似一致，在206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图上呈直线分布，故所拟合的年龄为矿床的成矿年龄，第3组所拟合的238U-206Pb等时线年龄与235U-207Pb等时线年龄不一致，所拟合计算的年龄为虚假年龄。最后得出25.2Ma、62.4Ma等2期铀成矿年龄，且与区域构造活动较为吻合。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，可应用于其它砂岩型铀矿床或其它类型的铀矿床成矿年代学研究。在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出相应变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (7)

1.一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1、处理原始数据；步骤2、对数据进行分组；步骤3、拟合计算等时线年龄及初始铅同位素比值；步骤4、制作206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图；步骤5、判定成矿年龄意义。
2.根据权利要求1所述的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，其特征在于：所述步骤1中，原始数据包括样品铅同位素组成、铀含量、铅含量，并计算206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、238U/204Pb、235U/204Pb的值。
3.根据权利要求2所述的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，其特征在于：所述步骤2中，将步骤1中计算所得到的238U/204Pb及206Pb/204Pb两个值分别作为对应样品点的X与Y坐标值，每两个样品可以计算一个斜率；对所有样品点两两组合进行斜率计算，将斜率相同或接近的所有样品归为一类，在238U/204Pb-206Pb/204Pb散点图上进行投点，能够形成一条直线且相互之间斜率相等的数据划分为同一组。
4.根据权利要求3所述的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，其特征在于：所述步骤3中，根据步骤1所计算的数据及步骤2的分组情况，利用Isoplot软件拟合出各组的238U-206Pb等时线年龄、235U-207Pb等时线年龄并计算初始铅同位素比值206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb。
5.根据权利要求4所述的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，其特征在于：所述步骤4中，根据步骤2的分组情况，分别制作206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图。
6.根据权利要求5所述的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，其特征在于：所述步骤5中，判定成矿年龄意义的依据为，238U/235U的比值为固定值137.88，若岩石样品仅经历一期成矿作用，则206Pb/204Pb与207Pb/204Pb的关系可表述为：
Figure FDA0002347532820000021
式中k(t1)、b(t1)均为成矿时间t1的函数，若同一组样品经历了同一期且初始铅同位素相同，则k(t1)、b(t1)均为常数，在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb的散点图中各样品点呈直线展布。
7.根据权利要求6所述的一种铀矿床U-Pb等时线年龄有无地质意义的判断方法，其特征在于：所述步骤5中，判定成矿年龄意义的方法为，根据步骤3、步骤4的结果，利用以下的指标，可判别各分组所计算的等时线年龄真实性：
(1)样品组所拟合的238U-206Pb等时线年龄及235U-207Pb等时线年龄一致或近似一致，在206Pb/204Pb—207Pb/204Pb散点图上为一直线，并且所计算的206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb值与原生带低铀含量岩石中的铅同位素组成相近，则说明此年龄为矿床的一次成矿年龄且为该组岩石样品的唯一成矿年龄；
(2)样品组所拟合的238U-206Pb等时线年龄及235U-207Pb等时线年龄一致或近似一致，206PbN/204Pb—207PbN/204Pb散点图上为一直线，并且所计算的206Pb1/204Pb和207Pb1/204Pb值大于还原带低铀含量岩石中的铅同位素组成，则说明此年龄为矿床的一次成矿年龄且为部分岩石样品的最后一次成矿年龄；
(3)若样品组所拟合的238U-206Pb等时线年龄及235U-207Pb等时线年龄相差较大，则该年龄不具有地质意义。
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