CN111272797B - 一种利用锆石判断花岗岩体成矿性的矿产勘查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用锆石判断花岗岩体成矿性的矿产勘查方法，其包括将自花岗岩体中分选得到锆石进行阴极发光照相、背散射照相、U‑Pb定年、微区成分分析及Lu‑Hf同位素比值分析等过程，本发明可快速准确地判定花岗岩体的成矿性，比传统勘查方法节约时间50％以上；能有效指示与花岗岩有关矿体的赋存部位，比传统找矿手段节约时间40％以上。

Description

一种利用锆石判断花岗岩体成矿性的矿产勘查方法
技术领域
本发明涉及矿产勘查方法的技术领域。
背景技术
矿产勘查是指通过研究矿产形成与分布的地质条件、矿床赋存规律及矿体变化特征来有效查明和评价矿体产状及储量，从而进行地质、技术和经济评价。对于与花岗岩有关的岩浆热液矿床而言，判断区内各种岩体与成矿的相关性显得尤为重要，它直接影响着矿产勘查的方向，因为与花岗岩有关的热液矿床通常产于较大花岗岩顶部突出的内外接触带，找到了成矿岩体自然就找到了相关矿体。花岗岩体与有色金属矿床(如钨、锡、钼、铋、铜、铅、锌)及稀有金属矿床(如铷、铌、钽、锂等)的成矿密切相关，是重要的控矿因素。然而，不是所有的花岗岩都能成矿，这取决于花岗岩浆就位时的流体和挥发份含量以及相关物化条件。因此，如何建立一种简单有效的花岗岩体成矿性的判别方法显得尤为重要。原有的成矿岩体判别方法主要建立在矿体及岩体的空间相关位置基础上，而对于隐伏矿体而言，这种方法并不适用。近年来随着找矿勘探工作的不断深入，矿床深边部找矿难度增大，传统的成矿岩体判别方法已不能完全满足现今找矿的需求。因此，挖掘一种新的、高效的成矿岩体判别方法迫在眉睫。
锆石是一种在各类花岗岩体中广泛存在的副矿物。前人对锆石的研究主要集中在运用锆石进行花岗岩体年代学的研究，而未建立将锆石作为判断花岗岩体成矿性的矿产勘查方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新的矿产勘查方法，其将广泛存在于花岗岩体中的副矿物锆石作为判断其成矿与否的标志，提高了与花岗岩有关热液矿床的找矿效率及准确性，同时解决了矿床深边部找矿难度大、周期长、效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提出了如下的技术方案：
一种利用锆石判断花岗岩体成矿性的矿产勘查方法，其包括以下步骤：
(1)采集花岗岩岩体样品，从中进行锆石分选；
(2)在分选到的锆石中随机挑选至少100粒作为标志品；
(3)将所述标志品进行制靶、阴极发光(CL)照相和背散射(BSE)照相，得到阴极发光及背散射图像；
(4)将所述标志品进行U-Pb定年；
(5)将所述标志品进行微区成分分析；
(6)将所述标志品进行Lu-Hf同位素比值分析；
(7)分析并统计所述标志品的阴极发光图像及背散射图像特征、年代学特征、微量元素特征及Lu-Hf同位素特征。
上述方案中，所述微量元素是指的在锆石中含量<2％的元素，如Nb、Ta、Ti、P、Hf、Y、U、LREE(轻稀土元素)等。
根据本发明的一些具体实施方式，所述阴极发光图像特征包括：标志品在图像中不同位置呈现的颜色和图像中是否出现震荡环带。
根据本发明的一些具体实施方式，所述背散射图像特征包括：标志品在图像中不同位置呈现的颜色和图像中是否出现包裹体。
其中，所述包裹体在背散射图像上具有与锆石基质不同的色差，当其在图像中呈现为椭圆形球状物体时，为热液包裹体；在图像中呈现为矿物晶型棱角物体时，为矿物包裹体。
根据本发明的一些具体实施方式，所述微量元素特征包括：微量元素在标志品中的种类及含量。
根据本发明的一些具体实施方式，所述Lu-Hf同位素特征包括：176Hf与177Hf的比值，176Yb与177Hf的比值，和176Lu与177Hf的比值。
根据本发明的一些具体实施方式，所述U-Pb定年使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)。
根据本发明的一些具体实施方式，所述微区成分分析使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)和/或电子探针(EPMA)，优选使用电子探针(EPMA)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)。
根据本发明的一些具体实施方式，所述Lu-Hf同位素比值分析使用激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)。
根据本发明的一些具体实施方式，根据所述统计的结果判断所述花岗岩体的成矿性。
根据本发明的一些具体实施方式，根据所述统计的结果判断所述花岗岩体的找矿潜力。
根据本发明的一些具体实施方式，根据所述统计的结果圈定找矿靶区。
上述方案中所述成矿性是指花岗岩体是否成矿的属性；所述找矿潜力是指矿产勘查过程中找到矿产的可能性，当该处找到矿产的可能性>50％时，认为其具有良好的找矿潜力；所述找矿靶区是指通过矿产勘查分析之后圈定的具有良好的找矿潜力的区域。
根据本发明的一些具体实施方式，所述花岗岩体的成矿性判断标准为：当所述标志品中同时代的、阴极发光呈黑色的、背散射图像显示有热液或矿物流体包裹体的热液锆石颗粒的数量占比大于50％，且该大于50％的标志品中具有特征微量元素Nb>10ppm,Ta>10ppm,Ti>50ppm,P>1000ppm,Hf>15000ppm,Y>10000ppm,U>10000ppm,LREE(轻稀土元素)>200ppm，且该大于50％的标志品中同位素比值176Hf/177Hf>0.2826,176Yb/177Hf>0.1,176Lu/177Hf>0.002时为成矿岩体。
根据本发明的一些具体实施方式，所述花岗岩体的成矿性判断标准为：当所述标志品中同时代的、阴极发光图像具有明显震荡环带的岩浆锆石颗粒的数量占比大于50％，且该大于50％的标志品中具有特征微量元素Nb<10ppm,Ta<10ppm,Ti<50ppm,P<1000ppm,Hf<15000ppm,Y<10000ppm,U<10000ppm,LREE(轻稀土元素)<200ppm，且该大于50％的标志品中同位素比值176Hf/177Hf<0.2826,176Yb/177Hf<0.1,176Lu/177Hf<0.002时为非成矿岩体。
上述两种具体实施方式中，所述同时代的是指通过U-Pb定年后年龄差小于5％的锆石。
发明人意外地发现，锆石本身是具备强耐高温、耐化学蚀变、耐物理破坏的稳定矿物，造成锆石被低温流体强烈蚀变的一大重要原因就是其晶格受到了严重破坏，其后与流体发生了进一步的反应，即热液锆石的形成通常需要两个必要前提：一是锆石本身蜕晶化的程度，其可通过辐射损伤形成，使锆石内部结构遭到破坏；二是锆石蜕晶化后要与热液流体进行接触并发生相互作用，该作用会造成锆石内微量元素含量升高。
其中容易对锆石造成辐射损伤的主要为一些放射性元素，如因离子半径近似于锆石中锆离子半径的而被锆石大量容纳的放射性元素铀和钍。在一些分异程度较强的A型和S型花岗岩中，锆石不单是早期结晶的矿物，其还能够在岩浆演化的末期结晶出来。其中晚期残余熔体中高度富集的不相容元素被锆石所继承，使其具有相当高的铀钍含量，甚至高达10000-20000ppm，是早期岩浆锆石的10倍之多。如此高的铀钍含量使锆石晶格遭受了高强度的辐射损伤。
为了修复辐射损伤，锆石会自发地和外部环境中的流体发生如离子交换等反应，出现如下两种情况，其中一部分虽然受到了强的辐射损伤，如晚期岩浆锆石，但并未被热液所改造，原因在于它们被封闭在了共结晶的或早结晶的矿物相中，没有和流体发生作用，亦或者是岩体本身并没有析出较多的热液流体；而在一些分异程度高，含有高含量特殊元素如氟的岩体中，其岩浆凝固和热液作用的时间被极大地延长了，使得结晶的锆石大多具有极高的铀钍和多种微量元素含量，并能够在很短时间内完成蜕晶化，此后，岩体析出了大量热液流体，不仅对这些锆石进行了改造，还形成了巨量的矿体。
综合上述情况，发明人进一步意外地发现通过对锆石类型、年代、微区成分、同位素的综合分析，可以准确地判断出其所在的花岗岩的成矿性。
根据本发明的一些具体实施方式，所述花岗岩体的找矿潜力的判断标准为：若花岗岩体为成矿岩体，则找矿潜力大(找到相关矿产的可能性>50％)；若花岗岩体为非成矿岩体，则找矿潜力小(找到相关矿产的可能性<50％)。
根据本发明的一些具体实施方式，所述找矿靶区的圈定标准为：若花岗岩体为成矿岩体，找矿潜力大(找到相关矿产的可能性>50％)，则根据花岗岩的出露位置在一定半径内圈定找矿靶区；若花岗岩体为非成矿岩体，找矿潜力小(找到相关矿产的可能性<50％)，则不进行靶区圈定。
根据本发明的一些具体实施方式，所述矿产选自与花岗岩有关的热液钨、锡、钼、铋、铷、铌、钽和锂矿床中的一种或多种。
花岗岩与多种矿产的成矿关系密切，但并非所有的岩体都成矿。确定花岗岩体的成矿性对找矿勘探方向的确定尤为关键。发明人通过前期研究发现，岩体的成矿性与流体的出溶多少及性质有关，大量的流体出溶能对出溶岩体的岩浆锆石进行改造，进而改变其中锆石的内部结构特征；因此对锆石内部结构、蚀变特征等的测定可用于判断岩体的成矿性。但单纯使用结构特征等进行判断的不利之处在于一些非成矿作用(如变质作用)亦可改变锆石的结构特征，而发明人意外地发现，在结合锆石的U-Pb年代学、微量元素特征及Lu-Hf同位素特征等后可实现准确地综合判断。
本发明通过不同岩体中锆石阴极发光及背散射图像、微量元素、Lu-Hf同位素等的综合测定，可建立起更高效、准确的矿产勘查方法。
根据本发明的一些具体实施方式，所述U-Pb定年中的标志品的检测位置为锆石的中心与边部之间无明显矿物或流体包裹体的位置(如说明书附图2-附图4所示)。
根据本发明的一些具体实施方式，所述Lu-Hf同位素比值分析中标志品的检测位置为与锆石U-Pb定年的位置相同。
根据本发明的一些具体实施方式，本发明具备以下有益效果：
(1)可快速准确地判定花岗岩体的成矿性，比传统勘查方法节约时间50％以上；
(2)能有效指示与花岗岩有关矿体的赋存部位，比传统找矿手段节约时间40％以上；
(3)通过锆石作为判别标志，能有效对矿床深边部找矿提出前瞻性预测，缩短找矿周期，节约成本，从而创造可观经济价值。
附图说明
图1为实施例1中不同种类锆石的典型阴极发光图像；
图2为实施例1中不同种类锆石的典型背散射图像；
图3为实施例2中不同锆石的阴极发光图像，其中a、b分别为石英斑岩和花斑岩中的锆石，c为花岗斑岩中的锆石；
图4为实施例2中不同锆石的背散射图像；
图5为实施例2中花岗斑岩中热液锆石的电子探针面扫描图像；
图6为实施例2中不同锆石的EPMA分析结果散点图；
图7为实施例2中不同锆石的稀土配分曲线图；
图8为实施例3中不同锆石的阴极发光图像；
图9为实施例3中不同锆石的背散射图像；
图10为实施例3中不同锆石的稀土配分曲线图；
图11为实施例3中不同锆石的微量元素投点图；
图12为实施例3中不同锆石的Lu-Hf同位素统计图；
图13为对比例1中不同锆石的阴极发光图像；
图14为对比例1中不同锆石的稀土配分曲线图；
图15为对比例1中不同锆石的微量元素投点图；
图16为对比例1中不同锆石的Lu-Hf同位素统计图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
以下各实施例通过如下的过程挑选所述标志品：
(1)对岩体进行碎样；
(2)对碎样后的岩体进行淘洗，筛选出较轻矿物，保留重矿物；
(3)对淘洗后的矿物通过磁铁和电磁仪进行磁选，分离出具有磁性的矿物；
(4)对剩余样品进行反复淘洗，分离重精尾砂；
(5)将精淘后的剩余部分在双目镜下进行样品分析，随机挑选出至少100颗锆石作为标志品。
以下各实施例中阴极发光图像(CL)和背散射图像(BSE)的拍摄利用配备有Gatan阴极发光探头的扫描电镜JST-IT100进行，拍摄CL和BSE图像过程中的加速电压分别为10和20千伏，电子束通过百分比分别为74％和78％，拍摄距离均为14毫米。
以下各实施例中锆石U-Pb定年和微区成分分析的过程如下：
首先采用GeoLas 2005与脉冲193nm ArF准分子(Compex102)仪对锆石进行激光烧蚀，再通过Agilent 7500a ICP-MS仪器获得离子信号强度，其中激光束直径为32或24微米，剥蚀频率为8赫兹，脉冲能量为70兆焦耳；应用到的电子探针为岛津EPMA-1720H电子探针,其中加速电压15千伏、电流20纳安、束斑直径5微米。
以下各实施例中Lu-Hf同位素分析使用装配了GeoLas 2005ArF准分子激光烧蚀系统的Neptune Plus MC-ICP-MS仪器进行原位分析，其中光斑大小、频率和能量密度分别为44微米、10赫兹和5.3焦耳/平方厘米。
以下各实施例中，U-Pb定年的检测位置为锆石的中心与边部之间无明显矿物或流体包裹体的位置(如附图2-附图4所示)，同位素分析的检测位置与锆石U-Pb定年的位置相同。
实施例1钨锡多金属矿床花岗岩中不同类型锆石分析
收集多种钨锡金属矿床的花岗岩，并制得锆石标志品，对所得标志品进行CL图像及BSE图像拍摄，将所得图像与实际情况进行比较分析，得到如附图1所示的不同种类锆石的典型CL图像和附图2所示的不同种类锆石的典型BSE图像。在CL图像中，左图为典型的岩浆锆石，其整体呈白色，具有明显的内部震荡环带；右图为典型的热液锆石，其在整体呈黑色，不具有内部震荡环带；中图为同时含有岩浆锆石与热液锆石的样品，其同时存在黑色与白色部分，在白色部分存在内部震荡环带。在BSE图像中，左图为典型岩浆锆石，其整体表面干净，无明显其他热液矿物或流体包裹体；右图为典型热液锆石，在图像中呈现为深色斑块，其中椭圆状的为流体包裹体，具有矿物晶型棱角的为矿物包裹体。
实施例2利用锆石判断湖南黄沙坪钨锡多金属矿床花岗岩体成矿性
发明人在可能存在钨锡矿的黄沙坪矿床中发现了多期次发育的花岗岩体，从中挑选3类可能与矿体接触的岩体，分别为石英斑岩，花斑岩以及花岗斑岩来进行分析，分析过程包括：
首先，从这三类花岗岩中各自随机挑选了100颗锆石标志品进行CL图像和BSE图像拍摄。
根据所得CL图像，石英斑岩和花斑岩中数量占比超过50％的锆石中发育有大量清晰的振荡环带，如附图3中a、b所示，而花岗斑岩中数量占比超过50％的锆石整体发光强度较弱、在CL图像中呈现黑色，如附图3中c所示。由此从锆石内部结构特征可以得知，石英斑岩、花斑岩中的锆石大部分(>50％)为岩浆锆石，而花岗斑岩中锆石大部分(>50％)为热液锆石。
根据所得BSE图像，其中石英斑岩和花斑岩中无论是早期还是晚期结晶(由锆石U-Pb年龄测定，早期结晶年龄为180Ma，晚期结晶年龄为160Ma)的岩浆锆石均呈现均一的浅灰色，表面较为干净，而花岗斑岩中的热液锆石(160-150Ma)则颜色深浅不一，同时还发育有大量的包裹体，所述包裹体在锆石BSE图像上呈与锆石基质不同的颜色并具有特有晶型，不仅含有铌铁矿、钽铁矿、铀石(铀硅酸盐)、钍石(钍硅酸盐)和铀的氧化物，还发现有独居石、磷灰石、磷钇矿等富稀土矿物以及萤石、白钨矿、闪锌矿等等，如附图4所示。由此以判定石英斑岩和花斑岩中锆石大都(>50％)是早期、晚期结晶的岩浆锆石，而花岗斑岩中锆石大都(>50％)是热液锆石。
BSE图像中岩浆锆石呈现出均一性，说明它们成分的均一，而热液锆石中不均一的颜色说明了微量元素分布的不均一性。进一步地，使用电子探针(EPMA)对花岗斑岩中的热液锆石进行分析，分析结果如附图5所示，从图中可以清晰地看出，锆石边缘深色部分与热液流体作用后发生了元素的迁入迁出，表现为锆和硅两种主要元素被流体中富集的铁、钙、钍、铀等元素置换，而内部的浅色部分则很可能保留了原先从岩浆中结晶出来后的状态，并未与流体发生作用。
对该三类锆石再进行U-Pb定年分析，结果显示石英斑岩和花斑岩中的早期、晚期岩浆锆石均给出了谐和度很高(≥95％)的结果，其年龄集中在180和160Ma，而花岗斑岩中的热液锆石则基本无法得到可信的年龄(≤90％)，只有少数几个颗粒能够投图得出157Ma左右的结果。发明人认为，这是由于热液锆石在与流体的作用过程中流失了大量的放射性铅，只有少部分受改造程度较弱的锆石则依然保持了其从岩浆晶出时的U-Pb同位素体系。
直接使用LA-ICP-MS进行微区成分分析，结果显示，石英斑岩和花斑岩中早期和晚期结晶的岩浆锆石出现了不同的表现，其中早期结晶的具备清晰振荡环带的岩浆锆石仅含有少量的微量元素，其中P的平均含量为518.9ppm、Ti为12.32ppm、Y为1865ppm、Nb为15.16ppm、Ta为4.73ppm、Th为643.3ppm、U为1365ppm、Pb为40.06ppm、Hf为10056ppm、LREE(轻稀土含量)为53.0ppm；而晚期结晶的岩浆锆石出现了大部分微量元素稍微富集的现象(附图6、附图7)，其中各元素的平均含量为：P：977ppm、Ti：3.12ppm、Y：5782ppm、Nb：94.97ppm、Ta：27.39ppm、Th：3091ppm、U：7224ppm、Pb：215ppm、Hf：10628ppm、LREE(轻稀土含量)94.8ppm。发明人认为，这些微量元素的含量，尤其是铀、钍、重稀土和钇在晚期岩浆锆石中的提升对应了演化到晚期的岩浆中高浓度的不相容元素，因此结晶出的锆石则继承了该阶段岩浆的成分特征，低的钛含量则反映了晚期岩浆是低温的，这是由于锆石中的钛的成分对岩浆的温度十分敏感。而花岗斑岩的热液锆石中的各个微量组分则是高度变化且更加富集的，如其中P的含量为514-6322ppm、均值2056ppm，Ti含量0.76-1242ppm、均值78.83ppm，Nb含量29.64-4353ppm、均值530.1ppm，Ta含量7.45-954.2ppm、均值153.8ppm，Th含量257-27303ppm、均值3560ppm，U含量3241-25757ppm、均值14106ppm，Pb含量26.51-1113ppm、均值368.0ppm，Hf含量8020-28046ppm、均值16377ppm，以及LREE(轻稀土含量)含量为152-929ppm、均值208ppm。发明人进一步使用仅有5个微米的分析直径的EPMA进行分析，得到如附图6所示的结果，结果同样显示出花岗斑岩中热液锆石高度富集以上各类微量元素。
对该三类锆石进行Lu-Hf同位素比值分析，结果显示，石英斑岩和花斑岩中早期结晶的岩浆锆石中176Lu/177Hf和176Yb/177Hf比值较低，分别为<0.0029和<0.0864，晚期结晶的岩浆锆石中该两个比值均值分别为0.0041和0.1192。而花岗斑岩中，热液锆石的这两个比值最高可达0.0217和0.6919，较早期岩浆锆石提升了接近10倍。
通过锆石U-Pb年龄检测后，得知三个花岗岩体的岩浆锆石及热液锆石均为同时代形成：岩浆锆石的时代为180-150Ma，而热液锆石的时代为160-150Ma。
根据上述结果，发明人认为石英斑岩和花斑岩两个含大量岩浆锆石(未见热液锆石)的岩体为钨锡矿的非成矿岩体，而含大量热液锆石的花岗斑岩为钨锡矿的成矿岩体(>50％为热液锆石，且热液锆石具有高的相关微量元素含量及同位素比值)，具有最佳成矿潜力。
在上述判断后，根据花岗斑岩的位置圈定了找矿靶区，近年来的钻孔施工已验证该找矿靶区具有优良的成矿潜力，2019年围绕着花岗斑岩体施工发现此处确实存在矽卡岩型钨锡钼铁矿体(矿石规模>5万吨)，而围绕着石英斑岩及花斑岩岩体施工未发现钨锡矿，验证了本发明的方法真实有效。
实施例3利用锆石判断湖南香花岭锡多金属矿床花岗岩体成矿性
发明人在可能存在锡多金属矿床的香花岭癞子岭岩体中发现多类型发育的花岗岩，从中挑选2类可能与矿体接触的岩石，分别为钠长花岗岩、云英岩化花岗岩进行分析，分析过程为：
首先从三个钠长花岗岩样品(XHL5-11,XHL6-2和XHL7-3)及两个云英岩化花岗岩(XHL5-16-2和XHL6-18)中各自随机挑选了100颗锆石作为标志品。
对上述标志品进行CL图像和BSE图像拍摄。根据CL图像，如附图8所示，可以很明显的看出这两类岩体中的锆石中均发育有大量具有较弱发光强度(在CL中呈现黑色)的热液锆石，统计发现这些锆石数量占比均超过了50％。
根据BSE图像，如附图9所示，钠长花岗岩和云英岩化花岗岩中少量的岩浆锆石都是均一的浅灰色，表面较为干净。相反，占大多数比重(>50％)的热液锆石则颜色深浅不一，同时还发育有大量热液矿物包裹体，如石英、方铅矿、闪锌矿、钍石、含稀土磷酸岩等。可以进一步判定出钠长花岗岩和云英岩化花岗岩中锆石大都是热液锆石。
对上述标志品再进U-Pb定年(LA-ICP-MS)和微区成分分析(EPMA+LA-ICP-MS)。其中LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示所述标志品主要分布在5个年龄区间：侏罗纪(～150Ma)(n＝62)，白垩纪(～80Ma)(n＝28)，三叠纪(～220Ma)(n＝16)，志留纪(～430Ma)(n＝4)和元古代(～900Ma)(n＝9)。
微区成分分析显示标志品微量元素显示出两种配分模式，其中岩浆锆石具有较低的轻稀土含量(LREE<200ppm)，而热液锆石具有较高的轻稀土含量(LREE>200ppm)，如附图10所示。同时，不同年龄区段的标志品也显示出稀土元素的差异，对应其CL图像的差别：侏罗纪热液锆石(～150Ma)具有高的轻稀土总含量(LREE＝245–1660ppm,平均695ppm),。白垩纪热液锆石(～80Ma)具有更高的轻稀土总含量(LREE＝302–2111ppm,平均826ppm)。大部分的三叠纪岩浆锆石(～220Ma)具有较低的LREE(12–186ppm,平均110ppm)。志留纪(～430Ma)及元古代(>1000Ma)碎屑岩浆锆石具有更低的LREE(平均值分别为32ppm和24ppm)。
对所述标志品再进行微区微量元素分析，结果如附图11所示。总的来看，香花岭中不同类型的岩石中热液锆石均含有较高的Hf(10000–40000ppm),P(100–10000ppm),Ti(1–400ppm),Y(200–40000ppm),Nb(1–600ppm),Ta(1–500ppm),Pb(10–4000ppm),Th(100–20000ppm)和U(200–30000ppm)元素。具体的，侏罗纪热液锆石(～150Ma)具有最高的Hf(平均20671ppm)及Ti(平均168ppm)含量；白垩纪锆石(～80Ma)具有最高的Y(16241ppm),Nb(平均838ppm),Ta(221ppm),Th(10575ppm)和U(22069ppm)含量。较老的岩浆锆石(>220Ma)具有较低的微量元素含量(总量大都<5000ppm)。而标志品中Hf同位素也随着年龄区间的变化而变化，如附图12所示。总体来说，每个样品中Lu–Hf同位素组成变化不一，但在各年龄段之间具有较明显的变化，因此锆石Lu–Hf同位素特征将基于年龄段进行分析。侏罗纪热液锆石的176Hf/177Hf，176Lu/177Hf和176Yb/177Hf比值分别为0.2824–0.2825，0.001–0.009和0.02–0.20。相对而言，白垩纪热液锆石具有略高的176Hf/177Hf(0.2825–0.2826)，较高的176Lu/177Hf(0.004–0.016)和176Yb/177Hf(0.12–0.53)比值。三叠纪岩浆锆石176Hf/177Hf变化较大为0.2823–0.2826，176Lu/177Hf略低为0.001–0.008，与侏罗纪锆石有相似的176Yb/177Hf比值为0.01–0.21。与年轻锆石相比，志留纪岩浆锆石和元古代岩浆锆石具有较低但变化范围较大的176Hf/177Hf(0.2820–0.2826)，176Lu/177Hf(0.001–0.005)和176Yb/177Hf(0.08–0.12)比值。
综上，癞子岭花岗岩中锆石类型的综合判别如下：
元古代锆石(占比7.5％，年龄范围为918–2556Ma，主要介于1295–1846Ma)大多具有明亮的震荡环带，LREE和其他微量元素含量相对较低(总量<5000ppm)，具有典型的岩浆锆石。
志留纪锆石(占比6.3％，～430Ma)和三叠纪锆石(占比13.4％，～220Ma)具有一些共同的特征，其中志留纪锆石大多具有明亮的振荡环带结构，同时具有低的LREE和其他微量元素含量(总量<10000ppm)，表明它们可能是癞子岭岩浆上侵时从围岩中捕获的岩浆锆石。大部分三叠纪岩浆锆石呈自形柱状，CL图像大多呈现清晰的岩浆振荡环带，但颜色为暗-灰色，同时，LREE和其他微量元素含量稍高(5000ppm<总量<10000ppm)，显示出岩浆锆石和热液锆石耦合的一些特征。因此，三叠纪锆石可能也是癞子岭岩浆上侵时同化混染围岩所捕获的锆石，但是其捕获的位置相比志留纪锆石可能较浅，因此在一定程度上受到了后期热液流体的改造作用。
侏罗纪热液锆石(占比52.1％，～150Ma)是癞子岭花岗岩的主要构成，代表该地区侏罗纪(～150Ma)主要的岩浆–热液活动。此年龄段中绝大部分锆石具有黑暗的CL图像，部分显示出弱-无的振荡环带结构并具有高LREE和其他微量元素(总量>10000ppm)，表现出典型的从热液流体中结晶或受热液流体改造特征。锆石中微量元素的上升可归因于锆石在岩浆-热液系统中经历了较长的结晶时间，进一步证实了热液流体的改造作用。因此，大部分侏罗纪锆石应该为热液锆石。
白垩纪热液锆石(占比23.5％，～80Ma)在CL图像上和微量元素组成中具有与侏罗纪锆石相似的特征。呈半自形-自形柱状，颜色黑暗，同时也具有很高的LREE和其他微量元素含量(总量>10000ppm)，在锆石类型判别图中主要落入热液区域。与侏罗纪锆石相比，白垩纪锆石拥有更高的LREE，Y，Nb，Ta，Th和U，表明其可能经历了进一步的热液流体蚀变改造作用，为典型热液锆石。此外，白垩纪锆石比侏罗纪锆石具有更高的176Lu/177Hf和176Yb/177Hf值(图12)进一步支持了这个观点。因此，白垩纪锆石可能是一些侏罗纪锆石受另一期热液的叠加作用而形成的，此次热液活动的时间可能在～80Ma，可能与区内小型岩脉或潜伏岩体的侵入有关。
根据上述情况，发明人判断癞子岭岩体为成矿岩体(>50％为热液锆石，且热液锆石具有高的相关微量元素含量及Lu-Hf同位素比值)，具有良好的成矿潜力。进一步地，根据癞子岭岩体的空间展布位置圈定了找矿靶区。近年来的钻孔及探槽施工已验证该找矿靶区具有优良的成矿潜力，2018-2019年围绕着该岩体施工发现此处确实存在锡矿体(矿石规模>3万吨)，从而验证本方法真实有效。
对比例1利用锆石判断甘肃小柳沟钨钼多金属矿田花岗岩体成矿性
发明人在可能存在钨钼多金属矿的甘肃小柳沟田内发现不同的花岗岩体产出，从中挑选2个可能与矿体接触的岩体，即祈宝岩体(样品代号QB19)及祈青岩体(样品代号QQ1和QQ3)进行分析，分析过程如下：
首先从这两个岩体中各自随机挑选了100颗锆石作为标志品。
对上述标志品进行CL及BSE拍摄，根据如附图13的CL图像可以看出，祈宝岩体及祈青岩体中的花岗岩都发育有少量具有环带结构的岩浆锆石，而大部分比重的锆石(占比>50％)显示无环带特征，在结构上可判断为热液锆石。
对上述标志品再进U-Pb定年和微区成分分析。其中U-Pb定年显示，所述标志品主要分布在2个年龄区间：奥陶纪(～450Ma)(n＝40，占比69％)和白垩纪(～135Ma)(n＝18，占比31％)。
微区成分分析显示，这两类岩体中，占比小于50％的岩浆锆石具有较低的轻稀土含量，占比大于50％的热液锆石的标志品具有稍高的轻稀土含量，但均小于本案中的判断标准(LREE>200ppm)，如附图14所示。其中祁宝和祁青花岗岩中的奥陶纪热液锆石(～450Ma)大多(>90％)具有低轻稀土总量(LREE＝10-85ppm，平均值＝39)。对于白垩纪锆石(约135Ma)，超过50％比重的热液锆石具有稍高的LREE(35-317ppm，平均值＝67ppm)。这些特征表明这些岩体中的大部分锆石虽然在结构上为热液锆石，但受流体改造作用有限。具体统计结果如附图15所示，其显示大多数标志品热液锆石(>90％)具有变化大但总体含量相对较低的Hf(6000-15000ppm)、P(10-6000ppm，大多<1000ppm)、Ti(1-60ppm,大多<50ppm)、Y(500-2800ppm)、Nb(1-40ppm，大多<10ppm)、Ta(1-15ppm，大多<10ppm)、Pb(10-160ppm)、Th(50-600ppm)和U(100-2000ppm)(图15)。
对所述标志品再进行Lu-Hf同位素比值分析，结果如附图16所示，其中奥陶纪锆石(440-460Ma，n＝31)的典型176Hf/177Hf、176Lu/177Hf和176Yb/177Hf比值分别为0.2813-0.2827(图16a)、0.0004-0.0027(图16b)和0.0118-0.0761(图16c)。白垩纪锆石(～135Ma，n＝10)的特征是176Hf/177Hf值(0.2823-0.2826)(图16a)范围变化小但相对较高，176Lu/177Hf(0.008-0.0037)(图16b)和176Yb/177Hf(0.0212-0.1272)(图16c)范围变化大。这些热液锆石的Lu-Hf同位素大多(>50％)均比值小于本案关于成矿岩体的判断标准(176Hf/177Hf>0.2826,176Yb/177Hf>0.1,176Lu/177Hf>0.002)，故总体而言，相对于典型成矿岩体，小柳沟花岗岩中大多数锆石(比重>50％)从CL图像形态上虽然表现出为热液锆石特征，但其微量元素含量、LREE含量及Lu-Hf同位素比值偏小，故不能判断为成矿岩体。
综上，发明人认为小柳沟矿区祈青及祈宝岩体为非成矿岩体，不具有良好的成矿潜力。因此找矿方向应该与此两个岩体无关，真正的成矿岩体可能还在深部。近年来的钻孔及深部物探资料已验证该矿区深部有另外成矿岩体的显示，从而验证了发明人的判断。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种利用锆石判断花岗岩体成矿性的矿产勘查方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）采集花岗岩岩体样品，从中进行锆石分选；
（2）在分选到的锆石中随机挑选至少100粒作为标志品；
（3）将所述标志品进行制靶、阴极发光照相和背散射照相，得到阴极发光及背散射图像；
（4）将所述标志品进行U-Pb定年；
（5）将所述标志品进行微区成分分析；
（6）将所述标志品进行Lu-Hf同位素比值分析；
（7）分析并统计所述标志品的阴极发光图像及背散射图像特征、年代学特征、主微量元素特征及Lu-Hf同位素特征；
（8）根据所述统计的结果判断所述花岗岩体的成矿性和/或找矿潜力和/或圈定找矿靶区；
其中，所述阴极发光图像特征包括：标志品在图像中不同位置呈现的颜色和图像中是否出现震荡环带，和/或，所述背散射图像特征包括：标志品在图像中不同位置呈现的颜色和图像中是否出现包裹体；
所述主微量元素特征包括：主微量元素在标志品中的种类及含量；
所述Lu-Hf同位素特征包括：176Hf与177Hf 的比值, 176Yb与177Hf的比值,和 176Lu与177Hf的比值；
所述U-Pb定年使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪；
所述微区成分分析使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和/或电子探针；
所述Lu-Hf同位素比值分析使用激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱；
所述判断标准为：
当所述标志品中同时代的、阴极发光图像呈黑色的、背散射图像显示有热液或矿物流体包裹体的锆石颗粒数量占比大于50%，且大于50%的标志品中具有特征微量元素Nb>10ppm, Ta>10 ppm, Ti>50 ppm, P>1000 ppm, Hf>15000 ppm, Y>10000 ppm, U> 10000ppm, 轻稀土元素>200 ppm，同位素比值176Hf/177Hf >0.2826, 176Yb/177Hf>0.1, 176Lu/177Hf>0.002时，该花岗岩体为成矿岩体；
和/或，
当所述标志品中同时代的、阴极发光图像存在震荡环带的锆石颗粒数量占比大于50%，且大于50%的标志品中具有特征微量元素Nb<10 ppm, Ta<10 ppm, Ti<50 ppm, P<1000ppm, Hf<15000 ppm, Y<10000 ppm, U< 10000 ppm, 轻稀土元素<200 ppm，176Hf/177Hf <0.2826, 176Yb/177Hf<0.1, 176Lu/177Hf<0.002时为非成矿岩体，
其中，在背散射图像上包裹体具有与锆石基质不同的色差，显示具有椭圆形球状物体的为热液包裹体；显示有包裹矿物晶型棱角的为矿物包裹体。
2.根据权利要求1所述的勘查方法，其特征在于：所述矿产选自与花岗岩有关的热液钨、锡、钼、铋、铷、铌、钽、锂矿床中的一种或多种。
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