离子探针质谱测年技术与区域构造演化
同位素成矿年代学研究是联系成矿作用和地质热事件演化的纽带，但也是一项技术难度较大的工作。随着国土资源部同位素开放实验室引进国际先进的离子探针质谱(高灵敏度、高分辨率的SHRIMPⅱ二次离子探针质谱)，SHRIMPⅱ同位素测量方法的建立，虽然测量了岩石中锆石形成年龄的数据，但也可以为成矿作用的研究提供重要依据。其中，SHRIMPⅱⅱ测年技术可以在15 min内获得小至25μm的微小锆石(或独居石)区域的精确U-Pb测年结果。因为存在于矿石或脉石中的锆石在不同的部位可能有不同的成因。因此，研究锆石的结构、成因和成分，弄清锆石的形成和增生历史，对于准确确定与成矿有关的热事件年代系列，特别是确定后期成矿热事件中增生或新保存的增生边缘(Williams，1998)的时代，研究成矿作用具有重要意义。
近年来，许多实验室开始使用LA-ICP-MS技术测定锆石的同位素年龄。中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室也配备了芬尼根Neptune MC-ICP-MS和NewwaveUP213激光烧蚀系统。“全国重要矿种及区域成矿规律研究”项目组在潜力评价项目实施过程中，不仅对华南花岗岩地区岩浆岩中的锆石进行了系统定年，还对沉积岩地区含矿地层中的锆石进行了定年，以获取矿床的成矿环境和构造演化史信息。一个典型的例子是贵州的大竹园铝土矿。
对大竹园铝土矿层的样品WDK322进行了87个测试点的分析，得到了84个调和年龄(图1-26)。实验中激光烧蚀点光束直径为25μm，频率为10Hz，能量密度为2.5J/cm2，载气为he。锆石年龄调和图由Isoplot 3.0程序完成，测试数据误差为1σ。对于年轻锆石(< 800 Ma)，采用206Pb/238U年龄，而对于较老锆石(> 800 Ma)，采用207Pb/ 206Pb年龄。实验测试过程详见侯等(2009)。锆石粒度在80 ~ 150μ m和150 ~ 200μ m之间，Th/U比值在0.16 ~ 5.55之间，除少数锆石Th/U比值小于0.4外，大部分大于0.4。结果表明，锆石年龄为2825 ~ 447Ma，即太古代至晚奥陶世。根据样品的年龄和频率分布特征，大致可分为四组:①207Pb/ 206Pb年龄集中在2531 ~ 2474Ma(n = 5)。如27、89、90测点锆石长而圆，具有明显的带状结构，Th/U = 0.62 ~ 2.76，指示岩浆。②②207 Pb/206 Pb的年龄集中在1302 ~900 Ma，峰值年龄为1075±30ma(n = 41)。如96、75测点锆石长条状、短柱状，多呈圆形，多带结构明显，除少数Th/s外。③206Pb/ 238U年龄集中在794 ~ 714ma，峰值年龄为755 16ma (n = 13)。锆石颗粒大小不均匀，部分不圆，如49测点，多为岩浆锆石。④206 Pb/238 U年龄集中在660~505 Ma，峰值年龄为576±6ma(n = 14)。锆石颗粒一般较小，均呈不同程度的圆形，部分呈椭圆形，如测试点51。点51 (503 Ma)和68 (593 Ma)的Th/U比小于0.4。样本中最年轻的年龄为447 Ma和468 Ma。
以上年龄数据有什么实际意义？首先，这些数据反映了大竹园铝土矿床中锆石颗粒不是单一时代的；其次，这些锆石属于28亿年的太古代，最年轻的锆石属于奥陶纪。这意味着大竹园铝土矿所在的上扬子成矿副省不仅记录了太古宙基底信息，而且经历了多旋回地壳演化历史。
图1-26 CL大竹园铝土矿床碎屑锆石图像，即年龄数据。
近年来，对中国南方新元古代至古生代的变质岩系和沉积岩进行了大量的碎屑锆石年代学研究，积累了大量可靠的年代学资料，为大竹园组铝土矿的物质来源提供了丰富的信息。新元古代至寒武纪，扬子地块东部发育了莲沱组(Pt3 l)，其碎屑锆石年龄有3个峰值年龄，分别为~2489 Ma、~2045 Ma和893~785 Ma(佘振兵，2007；谢等，2009)(图1-27)。华夏地块出露的檀溪片麻岩(余金海等，2007)和桂东寒武系沉积岩中的碎屑锆石峰值年龄分别为~ ~2500 Ma和~ 1，000 Ma(李青等，2009)，华夏地块变质岩系中的碎屑锆石也具有一致的峰值年龄(余金海等，2006，2007；王丽娟等人，2008年；周新民等，2007)。早古生代碎屑锆石年龄数据表明，赣南珏山沟组(O1 j)(相磊等，2010)和中扬子茅山组(S1m)(佘振兵，2007)碎屑锆石年龄谱相似，均为2500Ma和65438。这与奥陶纪生物相与岩相从扬子地块到珠江盆地的连续渐变相一致(等，1995)，与晚奥陶世华夏地块和扬子地块的构造反转和沉积格局调整相一致(徐等，2009)，与华夏地块碰撞后花岗岩的发育~ ~460 Ma相一致(毛等，2007；赵志等人，2012)。泥盆纪碎屑锆石年龄来源多样。赣南挑尖尖组(D2t)(相磊等，2010)和鄂东南曾顶高家边组(S1g)(佘振兵，2007)碎屑锆石具有相似的年龄谱，华南奥陶系-志留系碎屑锆石明显地被450 ~记录。四川贵溪镇坪一铺组(D1 p)碎屑锆石年龄(有化石证据)集中在1000 ~ 850 Ma、800~680 Ma和650~500 Ma三个年龄区间，最年轻的锆石年龄为507 Ma(段亮，2010)。桂北莲花山组(D1 l)应时砂岩中的碎屑锆石年龄分别为～1700Ma、～900Ma和104～84ma。物源的多样性与各自局部地区的岩浆变质事件密切相关。如华南500~400 Ma岩浆岩主要分布在华夏地块和扬子地块北缘，华夏地块加里东期花岗岩广泛分布在武夷山和云开山地区，年龄为470 ~400 Ma(沈维洲等，2008；张等；赵志等人，2012)。扬子地块北缘也发育460 ~428 Ma的岩浆岩(马昌谦等，2004；李武平，2010)，云开大山地区普遍受到燕山-印支期热转化事件的影响(于金海等，2007；李青等，2009)。
黔北晚石炭世大竹园组铝土矿的碎屑锆石具有与绝山沟组(O1 j)、茅山组(S1 m)和平一铺组(D1 p)相似的年龄谱。大竹园矿区含矿岩系下伏地层为韩家店群(S1hj)，锆石均呈圆形，显示出长距离搬运的特征。碎屑锆石可能是下伏地层中的再循环锆石，韩家店群(S1 hj)是铝土矿的母岩。加里东造山事件最终将扬子陆块和华夏陆块结合成统一的华南陆块，沉积岩具有统一的物源。志留纪，华夏地块不仅沉积在广西钦州-防城地区，而且沉积在大部分没有褶皱和隆起的地区。扬子地块成为后隆起盆地，晚奥陶世-早志留世大部分局限于浅海环境，沉积褐色碳质页岩和粉砂岩(徐等，2009；牟传龙，许，2010)，快速隆升和剥蚀的华夏地块为上扬子地块早志留世系统提供了大量的沉积物质，为铝土矿的形成提供了物质基础。
图1-27华南不同地区新太古代-早石炭世碎屑锆石年龄直方图(根据赵志等，2013)
铝土矿中碎屑锆石的上述定年也相当于获得了矿区区域构造演化的“同位素年龄谱”，为揭示地壳演化的历史过程提供了重要信息。这是过去同位素测年技术难以实现的。