China Science&Technology Overview油气、地矿、电力设备管理与技术
淮南煤田朱集井田基于
U-Pb的岩浆侵入年代确定研究
苗林
(安徽省煤田地质局，安徽合肥230088)豫锋物流
摘要：淮南煤田发育有一系列早二叠世中期岩浆岩侵入体，在朱集井田下石盒子组4煤层中广泛发育，三维地震勘探显示，侵入体平均厚度约为2.4m。通过采集侵入体暴露在地下工作面的样品，研究表明，岩浆岩侵入活动大约发生在晚白垩世，侵位年龄大约在117Ma。
问刘十九白居易李清照的图片关键词：朱集井田；岩浆侵入；U-Pb定年
中图分类号:P61&11文献标识码:A文章编号:1671-2064(2020)12-0175-02
0引言
岩浆侵入体是影响煤矿生产的重要因素之一。在淮南矿区多个井田中出现有岩浆岩侵入的现象。岩浆岩
或接近煤层，使得煤层的灰分增高，粘结性降低，不同程度的变质为天然焦，降低煤的工业价值―役因此，对淮南煤田岩浆岩的基本侵入特征、对煤质的影响、地球化学及矿物学进行深入研究极其重要。
淮南煤田只有潘北井田和潘三井田进行过同位素定年测试，侵位年龄分别为110Ma151和118Ma[61o为此，通过对朱集井田岩浆岩样品年龄进行高精度确定，研究成果为煤矿地质工作提供了理论依据。
1背景
朱集井田位于淮南煤田东北部，含煤地层为石炭-二叠系。井田总体构造形态为NWW向褶皱，井田北部为朱集唐集背斜，其南翼与潘集背斜北翼构成较宽缓向斜，沿轴向有所起伏"T。区共有断层30条，落差大于100m的断层6条，落差50m~100m的断层1条，落差30m〜50m的断层12条，落差10m~30m的断层11条叫
朱集井田内岩浆岩侵入主要集中在中、东部区域，在井田的18勘查线及以西地段有少量侵入现象。该区侵入煤系地层中的大部分岩浆侵入体多呈基性、中性，岩性主要为闪长斑岩、细晶岩、基性辉绿岩。该区下部含煤地层段距岩浆源相对较近，形成的侵入体厚度大且分布较广导致了岩浆侵入活动对下部煤层(5煤层以下)的破坏更为严重。一般情况下研究区煤层厚度越大，侵入愈剧烈，进而形成的岩浆侵入体厚度也愈大、分布也愈广、对煤岩层的破坏也愈为严重。
本文拟通过对朱集井田井下岩浆岩(4煤工作面附近的岩浆岩)的采样与测试分析，采用(LA-ICP-MS)U-Pb法确定岩浆岩的侵入年龄，结合淮南煤田构造和矿井构造的分布规律，确定岩浆侵入期次。
2样品采集与测试
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2.1样品采集正方形是特殊的平行四边形吗
在朱集煤矿地质找矿阶段，在28个地面钻孔中发现了沿4煤层顶部侵入的岩浆岩。在4煤层开采工作面，岩浆岩侵入煤巷。经三维地震勘探，侵入体的高度和宽度分别约为3.8m和2.4m。该侵入体以80度左右的高角度直接插入4煤层。因此，在朱集煤矿回采工作面不同区域选取了4个岩浆岩样品。
2.2U-Pb错石定年
对采集的样品进行粉碎处理后，分别从岩浆岩样品中人工选取4个错石样品(ZJ-1,ZJ-2、ZJ-3和ZJ-4)，并对其进行定向、抛光和环氧树脂抛光处理。将样品粘附在玻片上，在玻片上放置聚氯乙烯环，将环氧树脂和固化剂充分混合注入聚氯乙烯环中，树脂完全固化后，将样品从玻片上剥离并抛光至样品平整间。
错石定年测试在西北大学的大陆动力学国家重点实验室进行。采用国际标准错石91500(1062Ma)作为错石U-Pb年龄测定的外标校正方法，每4〜5个样品分析点测量一次标准，每20次错石分析前后，对NI
STSRM610进行了两次测定性以硅为内标，测定了错石中U,Th和Pb的含量。
表1岩浆岩LA-ICP-MS钳石同位素含量值及U-Pb年代学分析结果
样品同位素含量值同位素原子比表面年龄/Ma
Pb206Pb207Pb208Th232u238Th/U
ZJ-122.98 1.417.461163.321550.980.75 ZJ-240.3 2.81 6.61185.27732.290.25 ZJ-312.60.96 3.71412.40868.440.47 ZJ-415.4 1.25 3.80478.401007.150.48
206pb/238u207pb/235u：恤严口207pb/235u
1o1o1a1a1a1o1a1o 0.11910.01260.02050.0005116111174 0.19660.01660.01850.0004127151196 0.16390.01540.01760.0007119111214 0.18260.02150.01700.000613181234
收稿日期:2020-04-07
作者简介：苗林(1987—)，男，安徽阜阳人，硕士，工程师，研究方向：水文地质、工程地质、环境地质。
202046月下第12期总第336期175
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3结果与讨论
每个月的英文3.1侵入年龄确定
朱集井田错石样品测得的U 含量为732x10^〜1550x 10巴 Th 含量为185 x 10^ - 1163 x 10巴Th/U 矫正后比值见表1, Th/U 比值大于变质成因的错石Th/U 比值(0.1)331，属 岩浆成因。根据测试结果发现所测定的样品较年轻，因此U 含量较高，比值较低。
本次共测试了 140个点，由于不同的错石之间结晶的时 间不同，所以测定的错石核部或边部年龄存在一定差异。由 于这种差异的存在，在确定朱集井田岩浆岩的侵入年代时, 利用所测得的年龄值通过加权平均结果得到岩体的侵入年代。在U-Pb 年龄曲线谐和图(图1)上，大部分测试点落 在谐和线120Ma 及其附近，但在朱集矿1号样品中测试出
406、407Ma 两个年龄，在朱集矿4号样品中测试出468Ma 年龄，年龄数据跨度较大，可能代表了继承性岩浆岩的年龄。
除去上述3个异常点测试结果，朱集矿207Pb/235U 比值所得 出的年龄在106Ma 〜188Ma 之间、206Pb/238U 比值所得出 的年龄在107Ma ~ 127Ma 之间，根据测试结果所有错石样 品206pb/204pb 比值均较小，而在2<>6p b/204p b 比值较小的情况 下，206Pb/238U 数据对应的表面年龄较为可靠⑹。因此本次研 究所得的错石年龄介于llOMa 〜128Ma 之间，朱集矿岩浆 岩错石206Pb/238U 加权平均年龄分别为118± 1.3Ma(n=36)、 115 土 1.7Ma(17)、118土 1.4Ma(24)、117土 1.2Ma(51)和 116土2.5Ma(12)，它们U-Pb 定年结果应代表岩浆的结晶年
龄。同时可以发现140颗错石样品给出了较为一致的谐和年 龄，考虑到U-Pb 体系的高封闭温度，117Ma 应代表该岩 体的年龄。根据地质年代表⑹，同时对比U-Pb 定年测试结 果，表明此次岩浆岩侵位于燕山晚期早白垩世。3.2岩浆侵入的构造控制作用
燕山期是中国重要的岩浆活动期，花岗岩发育范围 广，不仅在朱集地区发育，同时在中国的东部、华南以及 西南广大地区都有发育。同时样品中存在的206Pb/238U 年龄 -406Ma 、407Ma 和468Ma 均不在谐和线上。这些400Ma 的
捕获错石和470Ma 年龄的继承错石则暗示岩浆源区还存在有 扬子地块的基底物质，这与扬子地块俯冲于华北地块之下的 构造特征相吻合。综合上面的各种分析结果，推测本区岩浆侵入时代为燕 山期。先后有中性、酸性以及基性三个期次岩浆侵入，对井 田内煤层破坏较为严重。4结论研究区侵入红枣茶
体空间分布特征为：岩浆岩以岩床形式侵入， 单层为主。岩浆由上冲区经扩展区、波及区到正常区逐渐过 渡，侵入层位逐渐升高；从西向东岩浆侵入范围增大，具有 由北向南扩展并逐渐扩大的趋势。朱集煤矿岩浆岩侵入年代 为晚燕山期白垩世，距今约117Ma 0参考文献
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135
85115
105
95125
Mean = 115.7 ±1.7 [1.5%) 95% conf.
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MSWD = 0.72, probaMity = 0.78
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图1朱集矿(ZJ-1)^石U-Pb 年龄曲线谐和图(左)206Pb/238U 表面年龄统计权重(右)
176 2020年6月下第12期总第336
期
