氟碳铈矿激光原位U-Pb年龄、Nd同位素测定及其稀土矿床应用研究

Bastnaesite is an ideal mineral for U-Pb isotopic dating because of its relatively high U and Th contents. Since minerals of the bastnaesite group have a fairly wide distribution of carbonatites, alkaline rocks, and relative rare metal deposits, they can be considered as a promising geochronological tool suitable for U-Pb dating. However, studies of U-Pb dating on bastnaesite are still rare. There is no analytical protocol reported in the litureature of LA-ICP-MS dating bastnaesite. Additionally, bastnaesite is also an ideal objective for in situ Nd isotopic measurement. The goal of this proposal is to establish analytical protocol of U-Pb geological dating bastnaesite as well as its in situ Nd isotopic analysis by LA-(MC)-ICP-MS. Then we will apply our developed protocol to U-Pb dating and Nd isotopic analysis of bastnaesites from Bayan Obo giant REE-Nb-Fe deposit, Inner Mongolia and Maoniuping REE deposit, Sichuan, China. This proposal will play an important and potential role in study of geochemistry and geochronology of REE deposits in the near future.

氟碳铈矿富含U和Th，是U-Pb同位素定年的理想对象。由于它通常存在碳酸岩、碱性岩等岩石及稀有金属矿床中，氟碳铈矿U-Pb定年具有广阔的应用前景。但氟碳铈矿U-Pb定年极少有报道，国际上还没有激光原位U-Pb定年工作的任何报道，同时，氟碳铈矿富集轻稀土元素，也是激光原位Nd同位素测定的理想对象。本申请旨在利用193 nm准分子激光、Agilent 7500a等离子质谱（ICP-MS）和Neptune多接收等离子质谱（MC-ICP-MS），对氟碳铈矿进行系统的实验方法研究，研发合适的氟碳铈矿U-Pb年龄及Nd同位素标样。在此基础之上，结合详细岩石学与矿物学工作，对我国内蒙古白云鄂博和四川牦牛坪稀土矿床中氟碳铈矿开展其矿床同位素年代学和源区性质研究。本项目的实施对开展含氟碳铈矿的稀土矿床同位素年代学与地球化学研究具有重要意义。

氟碳铈矿作为稀土矿床的重要矿石矿物，因其品位高、易选冶等优点是人们获取轻稀土的首选矿物。它富含U和Th，是U-Th-Pb定年的理想对象。此外，它富集轻稀土元素和Sr，也适合开展激光原位Sr-Nd同位素测定。氟碳铈矿通常富存在碳酸岩、碱性岩等岩石及稀土等稀有金属矿床中，开展氟碳铈矿的激光原位微区U-Th-Pb年代学和Sr-Nd同位素研究，对稀土矿床的形成时代、成矿源区、成矿规律和成矿预测等研究具有非常重要的实际意义，因而在稀土矿床学研究中具有广阔的应用前景。但是，有关氟碳铈矿年代学工作极少有报道。我们首次开展激光原位微区氟碳铈矿U-Th-Pb年代学和Sr-Nd同位素工作，对我国内蒙古白云鄂博、四川冕宁-德昌稀土成矿带（牦牛坪、大陆槽、李庄、碉楼山和郑家梁子）、山东微山、广西姑婆山、美国、瑞典、马达加斯加、马拉维、巴基斯坦、蒙古等世界上著名的稀土矿床的氟碳铈矿开展了系统的U-Th-Pb年代学和Sr-Nd同位素测试和研究工作。通过长期大量的工作表明，K-9是很好的氟碳铈矿的微区年代学和Sr-Nd同位素标准物质。绝大数氟碳铈矿含有较高的普通Pb，Th/U比值较高（100—10000），其普通208Pb远远小于普通206Pb，因此，氟碳铈矿的Th-Pb年龄结果的精度远远优于其U-Pb年龄精度，氟碳铈矿Rb/Sr比值较低，Sr含量较高（约200—1000ppm），适合激光原位技术快速获得其Sr同位素组成，其结果也代表了初始Sr同位素组成，Sm/Nd比值也较低，适合激光原位技术快速获得其Nd同位素组成，结合其Th-Pb年龄，可以获得其初始Nd同位素组成，结合其微量元素信息，激光原位氟碳铈矿U-Th-Pb年代学和Sr-Nd同位素方法能够对稀土矿床的成矿年代学和成矿源区研究具有重要的理论意义和潜在的应用价值。