基于磷灰石裂变径迹数据的热史反演

磷灰石裂变径迹在地质时期对20—150℃范围内温度变化的特殊敏感性,使其成为研究各种影响上地壳热结构过程的理想地质温度计.基于磷灰石裂变径迹年龄(FTA)和长度分布(FTLD)的热史反演可以获得温度随时间变化的信息,从而提高了热史分析的定量化程度.近年来热史反演方法的研究进展迅速,但在方法及应用方面都需作深入研究.本文介绍作者在热史反演方法研究以及在鄂尔多斯盆地钻井样品应用的结果.     

用裂变径迹法研究沉积盆地的地质热历史

沉积盆地中石油生成与盆地的地质热历史即古地温史密切相关,裂变径迹分析为研究古地温变化规律提供了一种有效的新方法。磷灰石是沉积盆地中常见的重矿物,对于1—100Ma的地质时间,磷灰石中在地质年代里积累的~(238)U自发裂变径迹(可称为古径迹)的退火带是60—140℃,这与石油生成的时间-温度条件即所谓油窗十分吻合,几年前Gleadow等人已把磷灰石裂变径迹分析法用于沉积盆地的地质热历史研究并获得令人鼓舞的结果,在本文中,我们采用磷灰石裂变径迹表观年龄和不完整径迹投影长度随井深的变化给出我国临清坳陷地区丘3石油探井的退火带位置,分析了地质热历史。     

云开地块中新生代隆升剥露作用的裂变径迹研究

云开地块地处华南南缘, 紧邻印支地块, 是约束华南陆块南缘中生代构造热事件时空格架的理想地区. 通过云开地块内主要岩石类型的磷灰石和锆石裂变径迹热年代学研究揭示出: 不论岩石类型如何, 区内锆石裂变径迹年龄主体变化于97.4~133.0 Ma间, 而磷灰石裂变径迹年龄变化于43.2~68.4 Ma间, 峰值径迹长度约为13 μm, 呈单峰正态分布. 由此推断云开地块晚中生代以来隆升幅度达5 km以上, 区域上裂变径迹年龄反映晚中生代以来云开地块内部不同地区有着差异的隆升幅度, 特别是25~30 Ma以来具更快的隆升剥露速率. 上述热年代学为深入理解华南中新生代构造地貌格局提供了新的研究资料.     

雅鲁藏布大峡谷气候因素引起地壳剥蚀冷却的证据

雅鲁藏布大峡谷处于东喜马拉雅构造结, 是全球气候和构造作用最为强烈的地区, 也 是地貌演化最为迅速的区域, 因此成为了研究气候构造两者相互作用的良好野外实验室. 在这一地区利用磷灰石裂变径迹的方法, 对多雄拉-背崩剖面上海拔高程分布在4210~710 m 之间11 个基岩样品进行测试. 该剖面是一个综合的气候、构造因素的多元梯度带, 具有降雨量、地形高程、变质程度、热史年龄等方面的梯度变化, 为进行气候-构造因素相互作用的研究提供了途径. 测试的结果显示, 样品的磷灰石裂变径迹年龄分布在(4.6±0.6)~(1.7±0.3) Ma 之间,裂变径迹长度分布在11.0~12.4 μm(标准偏差为2.0~2.7 μm). 在这一剖面上, 磷灰石裂变径迹年龄与高程大致呈正相关, 随着海拔高度的降低, 样品冷却速率呈增加的趋势, 这与同一剖面上用黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar 年代学方法获得的冷却速率随高程的变化趋势不同. 东喜马拉雅构造地区磷灰石裂变径迹年龄的分布, 与区域降水量的分布存在着明显的空间耦合, 指示剖面内岩体的剥蚀冷却速率与降水量之间具有密切的联系. 热史模拟结果一致显示了多雄拉-背崩剖面开始加速剥蚀冷却的转折时间为1.0~0.5 Ma, 与前人获得的大峡谷水汽通道开始发挥作用的时间相一致. 这些证据都显示了以降水为主的气候因素在雅鲁藏布大峡谷最新的快速地壳剥蚀冷却过程中占据了主导的地位.     

雅鲁藏布江逆冲带活动的裂变径迹定年证据

从拉萨至浪卡子南北向约70km长的剖面中选择9个磷灰石样和4个锆石样进行裂变径迹年龄测定，其中磷灰石裂变径迹年龄约37-14Ma，与主要构造-热事件有关，即沿雅藏布江带发生陆-陆磁撞的时代。裂变径迹年龄-样品高程关系图表明该区存在两个构造演化期，约37-20Ma的构造-热事件没有造成差异抬升；约20-14Ma期间出现快速差异抬升的逆冲活动，伴随有快速冷却，其垂直位移量约1020m，总计约2.9km的垂直厚度被剥蚀。约14Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别约为7℃/Ma和约207m/Ma。锆石的裂变径迹分析证实约90Ma以来的构造-热事件温度没有超过310℃。     

裂变径迹研究白云鄂博主矿的成矿年龄

白云鄂博铁-稀土矿床是世界上著名的超大型稀土矿,其独特的矿物组合、复杂的成因和稀土元素的大规模富集引起国内外学者的广泛兴趣,并进行了多方面的深入研究。至今对矿床成因、成矿时代和物质来源等问题,还有分歧。如何准确测定它的形成年龄仍是地质年代学家们尚未彻底解决的问题。本文报道从白云鄂博主矿矿石中分选出的锆石和磷灰石,采用径迹退火温度截然不同的锆石>600℃和磷灰石<200℃的矿物对,进行裂变径迹年龄研究,分析同一矿石中两种不同单矿物产生的裂变径迹与记录的条件,由此研究测定所得值应是可信的。     

鄂尔多斯盆地构造热事件研究

近年来,裂变径迹分析被广泛用于解决古地温演化历史重塑的难题,同时,热释光也被用于构造热演化研究. 本文采用裂变径迹结合热释光的综合实验方法,探讨了鄂尔多斯盆地构造热事件与油气生成.1 裂变径迹分析表1是29个有关样品的铀含量、自发裂变径迹的数量N_s与面密度ρ_s,诱发裂变径迹数量N_i与面密度ρ_i;,表观年龄AFTA数据表.     

闽西南里田推覆构造带锆石和磷灰石的裂变径迹分析

闽西南若干鲜明的地质证据表明,里田地区存在较深层次的韧性推覆构造并产生了剪切重熔的花岗岩.推覆造山作用结束以后,必然伴随岩石圈的热松弛(thermal relaxation),造成推覆带的冷却与抬升.由于不同矿物的裂变径迹具有不同的封闭温度,锆石和磷灰石的裂变径迹封     

沁水盆地构造-热演化史的裂变径迹证据

根据沁水盆地锆石裂变径迹、磷灰石裂变径迹分析结果，结合构造变动、岩浆活动及其它古地温温标等分析资料的综合研究，认为沁水盆地在古生代-中生代中期，沁水盆地地温梯度较低．中生代晚期地温梯度高，在盆地中部可达5.56℃/100 m，在盆地南北两端地温梯度可达8.00℃/100 m以上，表明沁水盆地存在异常地温场，发生过一期强烈的构造热事件．构造热事件发生在110～140 Ma之间，主峰值在120～140Ma之间．构造热事件发生受岩石圈深部热活动性增强及岩浆侵入的控制．沁水盆地石炭-二叠系煤层热演化程度主要受中生代晚期异常地温场控制．磷灰石裂变径迹资料记录了26.2～11.5 Ma前的一次快速抬升冷却事件，盆地抬升冷却具有南、北部抬升冷却早，中部抬升冷却晚的特点．石炭-二叠纪地层在50 Ma以前处于完全退火带，古地温大于125℃，50 Ma以来尤其是渐新世—中新世以来才大规模快速抬升冷却，石炭-二叠纪地层抬升退出了退火带(70～125℃)，处于低温环境．中生代晚期构造热事件控制了沁水盆地石炭-二叠系煤层的生烃高峰期，生烃高峰期在晚侏罗世～早白垩世，新生代渐新世—中新世以来发生大规模抬升冷却，地层温度降低，石炭-二叠系煤层生烃过程停止．     

裂变径迹研究三峡仙女山断裂带断裂时期

仙女山断裂带位于三峡工程——三斗坪大坝西南20km处,实验样品采自仙女山断裂带北端的荒口断裂,从断裂带中的断层泥、断裂壁岩和断裂围岩内各选出磷灰石,用磷灰石的裂变径迹年龄及径迹长度变化规律.研究证实:仙女山断裂带发生断裂时期为距今(0.7±0.04)Ma,与其围岩测定的形成时代(25.31±2.8)Ma截然不同,从讨论的各种绝对年龄结果,无论由断裂与第四系切割来看,均未见到全新世以来有明显的活动迹象,以此确认仙女山断裂活动性对三峡工程并不构成威胁.     

某些锆石的裂变径迹年龄测定

沉积盆地中个别碎屑锆石颗粒通常能提供有价值的沉积物来源的信息。因此锆石的裂变径迹年龄测定广泛开展用以研究沉积盆地中矿物来源及其热历史。 目前已有几种较好的显示锆石中自裂变径迹的方法出现。本文报道了取自不同地区的锆石样品用不同的蚀刻程序得到的结果。根据我们的经验,我们认为蚀刻程序的选择对分析实验的成功是至关重要的,因为不同来源的锆石的蚀刻行为有很大差异。     

热分析法测量磷灰石中固体核径迹

提出了一种新的固体核径迹测量方法—— 热分析法. 该方法利用微量热分析方法, 通过测量样品中某种重粒子留下的固体核径迹在退火时单位质量中放出的退火热量来测量样品单位质量中的固体核径迹数. 具体介绍了通过测量磷灰石中α粒子核径迹退火热量来测量磷灰石中含有α粒子核径迹数的方法及其意义, 并对该测量方法的机制和应用前景作了探讨.     

塔里木盆地自然样品磷灰石(U-Th)/He封闭温度及其地质意义

磷灰石(U-Th)/He热定年技术是目前国际上研究低温状态下构造-热演化最先进的方法之一,而其中的磷灰石He封闭温度是该技术的一个重要参数;但目前被广泛应用的磷灰石He封闭温度模式是通过热模拟样品建立的.本文通过塔里木盆地钻井样品的磷灰石He年龄测试,探讨了自然演化系列的磷灰石He封闭温度并建立了磷灰石He年龄与深度的演化模式.研究表明,塔里木盆地自然样品的磷灰石He封闭温度为88±5℃,高于国外广泛应用的由热模拟实验得到的结果(～75℃±).综合分析认为,造成磷灰石He封闭温度偏高的因素主要是过高的有效铀浓度(eU),长期的辐射损伤积累和足够大的颗粒半径.塔里木盆地自然样品磷灰石He封闭温度的确立,修正了国际上广泛应用的磷灰石He封闭温度演化模式,从而更好地运用该方法研究盆-山演化晚期的构造事件,精确地揭示其隆升时间及隆升速率.     

北京房山花岗闪长岩裂变径迹年龄测定和热史的探讨

本文试图通过对房山花岗闪长岩中磷灰石和榍石裂变径迹年龄测定,探讨该岩体的热历史。房山花岗闪长岩所在地区的地质情况,已做过很多工作和报道。该区位于中朝断块内的太行山断隆和华北断陷盆地的交界地带,自中生代晚期以来为相对稳定的隆起和剥蚀区。花岗闪长岩体出露面积达45平方公里,大致分为三个岩相带:边缘带、过渡带和中央带。根据岩体与周围岩层的接触关系和同位素地质年龄测定,确知该岩体的侵位时间应晚于中侏罗世。     

西藏冈底斯带构造活动的裂变径迹证据

通过裂变径迹分析对冈底期带构造作用进行定量限制。15个样品磷灰石裂变径迹分析表明，冈底斯带曾经历两个构造活动期，其中南冈底期带约为37.2-18.5Ma和18.5-8Ma；中冈底斯带约为7.6-5.3Ma和5.3-0Ma，其特点是早期未发生明显的差异隆升，晚期为快速抬升期。但是，中、南冈底期带又有区别，其中查拉－甲错－日多断裂带与雅鲁藏布江断裂带类似，均有着重要控制作用。中、南冈底期带的抬升速率分别为70和180m/Ma；中冈底斯带快速抬升的起止时间均滞后于南冈底斯带。     

随州陨石裂变径迹年龄研究

用固体核径迹技术研究由随州陨石中分选的辉石单矿物的古径迹密度和反应堆中子诱发裂变径迹密度,测定辉石的平均古径迹密度为(7.6±1.1)×10~3/cm~2,与吉林陨石中心辉石样品的古径迹密度(8.4×10~3/cm~2)相当,这表明随州陨石古径迹绝大部分由自裂变元素自发     

岩石热释光和裂变径迹冲击特征

对石英砂岩在二级轻气炮动高压装置上受冲击前后热释光的测定发现：石英砂岩的热释光随冲击压力的增大而减少，并在受冲击部位自外至里存在着一个热释光梯度，相同位置的诱导热释光同样也存在一个热释光梯度。在压力为１２．４，２８．９，３７．８，５１．８，６４．６和７７．６ＧＰａ情况下分别对信阳陨石样品进行冲击，并测定冲击前后的裂变径迹密度和长度。结果表明，信阳陨石的裂变径迹密度和长度随冲击压力和加大而变小和缩短     

裂变径迹法测定北京猿人的年代

各种岩石或矿物中都含有微量铀杂质,~(238)U原子核以一定速率产生自发裂变,每一自发裂变放出的两个碎片在绝缘质岩石或矿物中产生一条连续的辐射损伤径迹,这种径迹可用化学蚀刻法显影和用普通光学显微镜观察。在常温下,矿物中的辐射损伤径迹可长期保留,在高温     

用裂变径迹法测定北京猿人年代

利用矿物中裂变径迹的退火特性,我们用裂变径迹法对北京猿人年代进行了测定。使用的样品是北京猿人用火遗留的灰烬,从灰烬中分选出榍石(粒度0.05—0.3毫米),用榍石中的~(238)U自发裂变径迹测定年代。首先,选取曾被北京猿人充分退火的榍石,测量榍石内表面(抛光面)~(238)U自发裂变径迹数,然后,用白云母片覆盖在榍石抛光面上,放入原子核反应堆活性区用热中子进行照射,用榍石(自探测器法)或     

雅鲁藏布江中下游流域地貌差异演化的岩屑磷灰石裂变径迹证据

以西藏米林派为分界点, 雅鲁藏布江中下游显示了截然不同的河流特性, 下游的雅鲁藏布大峡谷作为世界第一大峡谷, 围绕南迦巴瓦峰形成了马蹄形大拐弯, 与中游的宽谷河道显著不同. 分析了雅鲁藏布大峡谷上游米林河段和大峡谷下游地东河段的河床砂岩屑磷灰石裂变径迹(AFT)数据结果. 分析显示, 米林河段AFT年龄集中在10.7和26.8 Ma, 地东河段AFT显示年龄集中在2.5, 7.1和12.6 Ma. 由于河床砂岩屑是上游方向裂点向下到岩屑沉积点之间流域地质体经剥蚀和水流分选平均后的产物, 据此可以推定, 米林上游到加查河段流域的地质体和大峡谷下游地东以上到直白河段流域的地质体经历了不同的冷却历史. 从统计的结果上看, 米林以上到加查的中游河段地质体经历了两个不同阶段的冷却, 分别为10.7和26.8 Ma前后, 雅鲁藏布大峡谷所在流域地质体的冷却主要发生于2.5 Ma前后, 这一结果证实, 以南迦巴瓦峰为核心的东喜马拉雅构造结在2.5 Ma以来经历了快速和独特的构造地貌演化过程. 雅鲁藏布大峡谷与雅鲁藏布江中游河段的流域属于相同的大地构造单元, 即冈底斯岩带、雅鲁藏布缝合带和特提斯喜马拉雅带. 但是, 二者热史演化的迥然差异显示, 雅鲁藏布大峡谷河段流域地质体在2.5 Ma以来的冷却过程似乎不是区域构造作用的结果, 显示其可能与气候因素引起的强烈剥蚀作用密切相关.