沉积岩中自生伊利石K-Ar定年研究——存在问题及原因讨论

在浙江长兴煤山全球二叠系一三叠系界线层型剖面中界线附近采集黏土岩样品。对其中的伊利石／蒙皂石成岩间层I／S进行K—Ar测年实验研究，来探讨沉积岩中自生伊利石K—Ar测年在确定沉积地层时代方面的可行性。结果表明，沉积岩中成岩间层I／S的K—Ar年龄在没有碎屑含钾矿物混入的情况下，比其对应的地层时代要年轻，其原因主要有两条，一是因为泥岩中的自生伊利石来自于蒙皂石的伊利石化，而蒙皂石的伊利石化受很多因素控制，需要一定的时间才能完成；另一原因是由于蒙皂石伊利石化过程中存在着放射性成因^40Ar的扩散丢失。     

自生伊利石40Ar/39Ar法定年技术及气藏成藏期的确定

为了确定天然气藏的成藏期,进行了自生伊利石的^40Ar／^39Ar法同位素定年实验．实验重点解决了自生伊利石的^40Ar／^39Ar法定年的几个技术难题：第一,粘土矿物的提纯,避免伊利石以外的含K矿物混入;第二,自生伊利石与碎屑伊利石的分离;第三,克服核反冲造成的Ar原子丢失．利用冷冻一加热循环碎样技术获得高纯度的粘土矿物;通过阶段加热得到的年龄谱可以区分自生伊利石与碎屑伊利石;利用“显微包裹”技术有效克服了核照射反冲问题．对鄂尔多斯盆地北部苏里格气田研究发现。二叠系储层中的伊利石有2种年龄图谱：一种只有自生伊利石的坪年龄;另一种图谱既有自生伊利石的坪年龄,也有碎屑伊利石的年龄,形成二阶式的图谱．通过自生伊利石的形成时间推断,天然气的最早充注时间晚于169～189Ma．实验的结果表明,冷冻加热循环碎样技术可以有效地避免伊利石以外的含K矿物混入．是获得高纯度粘土矿物的关键技术;自生伊利石^40Ar／^39Ar法定年技术可以用于确定天然气藏的成藏期.     

40Ar-39Ar同位素测年方法及其应用

^40Ar—^39Ar测年法的出现，为同位素地质年代学开辟了一个新的领域；但过剩氩的存在、年龄谱的分析方法，又制约着地质事件的年龄解释。在介绍该方法的原理、校正、年龄谱的分析和应用及过剩氩问题等方面内容的基础上，结合阿尔金断裂研究实例，对该断裂中的新生矿物进行了^40Ar-^39Ar测年，进而确定了阿尔金断裂走滑活动的年龄。     

楼子店变质核杂岩韧性变形作用的40Ar/39Ar年代学约束

楼子店变质核杂岩以拆离系中韧性剪切与脆性拆离运动学不一致,有别于北美科迪勒拉变质核杂岩。构造分析表明,核杂岩两侧拆离系中韧性剪切具有统一的上盘向北东的剪切特征。采自核杂岩两侧韧性剪切带中的3个黑云母单矿物^40Ar／^39Ar年龄介于126～128Ma之间,西侧韧性剪切带中1个角闪石单矿物^40Ar／^39Ar年龄为134Ma,4个样品的坪年龄与对应的等时线年龄一致。角闪石和黑云母坪年龄记录的韧性剪切作用的时限为126～134Ma,并且显示出韧性伸展的特点。研究表明楼子店变质核杂岩两侧的韧性剪切带形成时间一致并具有相同的运动学,韧性剪切作用是核杂岩形成演化的一个重要阶段,这为核杂岩形成的韧性伸展阶段的约束提供了年代学证据。     

应用K—Ar和^40Ar／^39Ar法测定较低级变质中劈理形成年龄

在较低级变质泥质岩石中利用全岩的K—Ar和~(40)Ar/~(39)Ar分析方法来测定劈理形成年龄时,由于矿物样品的特殊性和碎屑颗粒间潜伏氩的存在,使测定工作变得复杂。复杂的矿物影响可通过仔细分辨K/Ca和~(40)Ar/~(39)Ar的年龄光谱加以解决。然而,碎屑的影响可能继续存在,甚至在具有渗透性裂开的变质泥质样品中(全岩和白云母,粒级均在0.4～0.63μm之间)也不例外,直到浅变质带(或浅带)的边缘这种影响才被消除。伴有浅变质裂开的凝灰岩夹层其~(40)Ar/~(39)Ar和K—Ar法测定的全岩劈理年龄与地层古生物学测定的劈理年龄相一致,这说明K—Ar和~(40)Ar/~(39)Ar法不受碎屑的影响。在粒级上与上述浅变质凝灰岩相区别,富含白云母的另一种凝灰岩具有下面特征,颗粒间界限明显,K—Ar和~(40)Ar/~(39)Ar全气体年龄与上述凝灰岩一致,不随颗粒的大小发生变化。近带高变质凝灰岩由边界不清的白云母颗粒组成,它们连续记录了~(40)Ar/~(39)Ar全气体年龄,其中~(40)Ar/~(39)Ar值比K—Ar值高10％～15％(全岩粗碎屑颗粒),这一差异是由于在辐射中受反冲气体~(39)Ar的影响,并表明颗粒的边界形态(有效表面积/体积)在很大程度上控制了~(39)Ar的反冲。     

东喜马拉雅构造结岩体冷却的~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究

对采自东喜马拉雅构造结核心地段雅鲁藏布大峡谷地区的13件标本中的20件矿物样品进行了系统的常规^40Ar／^39Ar年代学研究。数据显示,样品的（^40Ar／^39Ar）i值均接近尼尔值（295．5±5）,且绝大部分样品的坪年龄与其反等时线年龄在误差范围内一致。从数据统计结果来看,所测样品的^40Ar／^39Ar年龄大都集中在1．3Ma和2．5Ma左右,表明南迦巴瓦地区在上新世中期和更新世早期均经历了快速冷却抬升事件。本次测试的样品采自不同的高程及不同的构造单元,且样品原岩的成因及岩性各异,但沿着大峡谷由北向南不同地段的样品的不同矿物（角闪石、黑云母、白云母、钾长石）的^40Ar／^39Ar年龄相近,而同一样品中不同矿物的^40Ar／^39Ar年龄大小又并非完全按照矿物对氩同位素体系的封闭温度高低来分布,表明该地区在上新世以来的岩体冷却速率很大,以致该地区的矿物对氩同位素体系的封闭过程与处于缓慢冷却环境中的封闭过程明显不同。以本文报道的数据估算,南迦巴瓦地区的岩体在最近3Ma以来的冷却速率达120～240℃／Ma,岩体抬升速率达3．4—6．9mm／a。     

~(40)Ar/~(39)Ar定年矿物绢云母的提纯研究

绢云母的~(40)Ar/~(39)Ar年龄是研究矿床形成年龄的重要手段,但是~(40)Ar/~(39)Ar定年矿物绢云母的提纯一直是一个难题。现有分离提纯方法得到的绢云母集合体中通常含有微斜长石,如本研究中常规磁选-重液法得到的微斜长石含量在0～28%,常规悬浮液法得到的微斜长石含量在3%～45%。当绢云母集合体中的微斜长石含量超过10%时,会直接影响测年的准确性。为探索一种有效的绢云母提纯方法,本文首先考察了常规磁选-重液法和常规悬浮液法的提纯效果,实验结果表明两种方法得到的绢云母纯度均不高,而且常规悬浮液法的粒度有时很细,不能满足定年要求。进而采用超声波解离-悬浮液法对磁选-重液法得到的含微斜长石的绢云母集合体进行了条件实验,绢云母的纯度从28%提高到77%,微斜长石相对于绢云母的含量从12.5%降为0。绢云母的粒度大于1μm的占比在95%以上,最小粒度大于0.356μm,大于~(39)Ar核反冲丢失的理论估算值0.08μm,该粒度下的绢云母在接受中子照射过程中不会引起明显的核反冲丢失,对中高温阶段的~(40)Ar/~(39)Ar年龄影响不大。研究认为,对于采用磁选-重液法得到的绢云母集合体,当其中的微斜长石含量大于10%时,可以采用超声波解离-悬浮液法进一步富集绢云母,降低微斜长石的含量,保证测年的准确性。     

用于同位素测年的自生伊利石分离纯化流程探索

沉积岩中自生矿物与碎屑矿物的分离问题是制约沉积岩定年的主要问题之一。本文以浙江和川西地区的粘土矿物为例，介绍了沉积岩中自生伊利石与碎屑矿物的一般分离过程，具体包括悬浮液的制备过程、高速离心机的条件实验和8个样品的分级实验，确定了较佳的分级参数，并对分级后的各级别进行了X-射线衍射(XRD)分析。X-射线衍射结果表明，随着粒度的减小，各种杂质的含量都在逐渐减少，在小于0．2μm的粒级中，已检测不出石英、钾长石、钠长石、方解石、白云石等杂质的存在，其中有3个产品的成岩混层含量达到100％，说明本次实验的分离纯化流程是比较成功的。综合考虑粒度和自生伊利石的纯度，一般情况下，以0．1～0．2μg粒级的产品用于Ar-Ar和K-Ar测年较合适。但在实际进行年龄分析时，一定要先进行XRD和透射电镜分析，只有确定其成岩混层I／S的含量近100％(至少在95％以上)及混层中S的含量小于25％时，才可用于Ar—Ar和K—Ar年龄测定。     

岩石微区激光探针质谱40Ar/39Ar定年研究

采用连续激光40Ar/39Ar测年技术，在岩石光片上成功地对贵州绿豆岩、南极地区3块火山岩及江西德兴钠长花岗岩进行了多点微区等时年龄测定；消除了过剩Ar的影响，部分样品作了40Ar/39Ar坪年龄谱测定，取得了满意的结果。     

激光显微探针40Ar/39Ar 定年方法研究

实验结果表明，在激光探针40Ar/36Ar年龄和常规40Ar/39Ar年龄之间有较好的吻合性，多次测定BSP-1角闪石国际标样年龄值大部分在2020-20900Ma之间，多次测定周口店花岗岩中ZBH-25国内标样年龄值大部分在130-135.9Ma。分析区域可小到30μm以下（激光束本身可被聚集到10μm以下）。研究表明，激光显微探针技术在下述工作中将是一个极有前途的工具①测定不易大量获取的样品年龄；②研究遭受多期地质历史事件作用因而有复杂Ar状态的岩石年代；③研究在岩石样品中填充在不同结构位置上的矿物年     

广东清远—高要金矿的40Ar／39Ar测年

广东新州至高要一带是广东主要的金矿带,那里有著名的河台金矿以及新州金矿和一些有远景的矿点。各地的金矿类型是不同的,关于金矿化时期是根据以往一些间接的地质资料推断的,没有直接的年代学资料。用40Ar/39Ar测年法测定了该地区主要矿床(点)中与金共生的绢(白)云母年龄,根据测年资料将区域金矿化分为四期,其时序是:早侏罗世184—171Ma,晚侏罗世141士6Ma,早白垩世133士2Ma和晚白垩世99士1Ma。     

海绿石 K-Ar、40Ar/39Ar 年代学研究

海绿石是与沉积岩同时形成的高钾层状硅酸盐自生矿物，其 K-Ar、40Ar/39Ar 年龄存在失真现象。笔者认为，引起年龄失真的主要原因是由于该矿物结构中含有可膨胀层。通过测量可膨胀层含量及中子活化过程中39Ar的丢失率，使可对海绿石常规 K-Ar、40Ar/39Ar 年龄进行校正，得到其年龄校正公式。     

西藏羌塘中部才多茶卡蓝闪石40Ar/39Ar年代学及地质意义

本文报道了藏北羌塘中部才多茶卡地区晚三叠世蓝闪石片岩及蓝闪石矿物的新发现及地质意义。通过对才多茶卡构造混杂岩地质剖面的实测,在剖面第6层灰绿色变基性火山岩(绿片岩)中新发现以产蓝闪石类矿物为特征的中—高压变质岩系——蓝闪石片岩。对蓝闪石片岩的岩石学和矿物学特征进行了详细室内研究。从蓝闪石片岩中挑选出蓝闪石单矿物进行了40Ar/39Ar同位素年龄测定,结果表明,蓝闪石单矿物的坪年龄值为209±4Ma,等时线年龄值为216±4Ma,坪年龄与等时线年龄基本一致,属于晚三叠世诺利期,这与区域上羌塘中部发育的红脊山—双湖蓝闪石片岩的中—高压变质事件相吻合。由于蓝闪石类矿物的产出具有特殊的构造机制和地质意义,因此双湖以东的才多茶卡地区蓝闪石片岩的新发现及蓝闪石矿物的40Ar/39Ar同位素年代学研究进一步补充和丰富了青藏高原腹地羌塘中部龙木错-双湖构造混杂岩带的物质组成和同位素年代学信息,同时也为解决羌塘地区"龙木错-双湖构造混杂岩带是否向东延伸"等重大基础性地质问题,提供了新的重要资料。研究资料表明,羌塘中部自西向东从冈玛错、红脊山、绒马,经嘎尔错到才多茶卡地区,沿构造线方向断续分布的长达600km的含蓝闪石片岩的中—高压变质岩系,都是龙木错-双湖构造混杂岩带印支期构造活动事件的产物。     

自生伊利石40Ar-39Ar法年代学实验过程中一些重要环节的探讨

自生伊利石^40Ar-^39Ar年代学在油气勘探及其他领域具有重要意义,但由于自生伊利石晶体结构的特殊性,使这一方法从样品处理到数据解释都有一些需要探讨的问题。自生伊利石提纯方法主要由冷冻-加热碎样结合高速离心完成。样品粒度愈细,样品纯度愈大,结晶度愈差。通过X射线衍射可以获得样品纯度、结晶度方面的信息,用TEM可以获得XRD检测限（5％）以下的样品纯度信息。样品^39Ar核反冲丢失与样品中晶体的结晶度（2θ）、晶体沿c轴方向的层厚相关;真空包裹技术可以较合理地降低核反冲丢失,得到细粒样品有意义的年龄。真空包裹的细粒样品的“保留年龄”有重要的地质意义。     

成岩伊利石K—Ar年龄分析及其意义

烃源岩何时达到最高温度以及其经历加热时与成油构造的时间关系,一直是油气勘探研究中的关系问题。成岩作利石的K－Ar年龄可以用来确定碳氢化合物的形成时间,但由于无法将成岩伊利石从沉积岩中单独分离出来,因工源岩达到最高温度的时间一直不能确定,伊利石K－Ar年龄分析（IAA）方法的建立,使成岩伊利石年龄的获得成为可能。利用该方法对塔里木盆地某地区2772m处的奥陶系烃源层达到最高温度的时代进行了分析,结果表明,该地层是在上志留纪（408Ma)达到最高温度的。     

从花岗闪长岩的^40Ar／^39Ar年龄谱分析探讨印度-巽他-欧亚板块碰撞与热动力作用历史

对取自云南三江地区碧罗雪山与临沧岩体和西藏冈底斯岩带曲水岩体的黑云母、斜长石、钾长石与角闪石进行了^40Ar／^39Ar坪年龄测定。结果表明三个岩体的形成对代分别为420、234和43.4Ma。通过热历史与封闭温度研究表明碧罗雪山与临沧岩体在85—90Ma对经历了相同的热动力作用事件，代表了巽他次板块与欧亚板块的碰撞时间。曲水岩体在40-44Mt期间发生了快速隆起(2．6mm/a)，则标志着印度与欧亚板块的碰撞时间。     

攀西裂谷带内超基性碱性岩和层状辉长岩^40Ar-^39Ar年龄——以鸡街、大向坪和太和岩体为例

对分布在攀西古裂谷带内的禄丰县鸡街和大向坪超基性碱性环状杂岩体中霞辉岩，以及西昌太和层状辉长岩等两类岩石进行全岩^40Ar-^39Ar坪年龄测定，结果表明鸡街岩体和大向坪岩体中霞辉岩年龄范围在214～193Ma，相当于晚三叠世，属于印支期。总体上，超基性碱性环状杂岩的侵位时间略晚于含矿辉长岩；太和层状辉长岩^40Ar-^39Ar坪年龄，由于过剩Ar等原因的扰动，使其年龄值远远高于成岩年龄。暗示全岩或辉石单矿物等不适合作为攀西地区层状辉长岩定年的对象。     

山西南部中条山古元古代花岗质片麻岩 白云母40Ar/39Ar测年及其地质意义

中条山前寒武纪岩石是洞悉华北克拉通前寒武纪基底构造演化的重要窗口之一,该区的前寒武纪岩系主要由涑水杂岩、绛县群、中条群、担山石群,以及西阳河群和汝阳群组成.本文以中条山地区涑水杂岩中古元古代花岗质片麻岩为研究对象,挑选其中的变形变质白云母进行激光40Ar/39Ar和常规40Ar/39Ar测年分析.激光40Ar/39Ar法获得的白云母等时年龄1830Ma±20Ma为白云母氩封闭温度年龄的最小估计,常规40Ar/39Ar法给出的白云母坪年龄1852Ma±11Ma为白云母氩封闭温度年龄的最佳估计.白云母1852Ma± 11Ma与先前获得的独居石电子探针U-Th-Pb主峰值年龄相近,并且与华北克拉通中部带的变质年龄一致,表明中条山地区涑水杂岩中古元古代花岗质片麻岩记录了古元古代晚期的一次变质作用事件.这一事件与华北克拉通中部怀安-吕梁-恒山-五台-赞皇等地的变质变形作用同时发生,揭示华北克拉通东、西部陆块沿中部带的碰撞拼合应发生在古元古代晚期,而非新太古代.     

福建紫金山矿田深部似斑状花岗闪长岩锆石SHRIMP U-Pb和单矿物~(40)Ar/~(39)Ar年龄及其地质意义

通过对福建紫金山矿田深部与成矿作用有关的主期似斑状花岗闪长岩3组锆石SHRIMP U-Pb和2组角闪石、钾长石~(40)Ar/~(39)Ar测年,获得锆石~(206)Pb/~(238()U加权平均年龄为101.8±1.5 Ma(n=34,MSWD=1.0),代表紫金山矿田深部与成矿作用有关的主期似斑状花岗闪长岩的成岩年龄;同时获得角闪石~(40)Ar/~(39)Ar冷却年龄为100±11 Ma、102.2 Ma,钾长石的~(40)Ar/~(39)Ar冷却年龄为96.3±1.7 Ma、98.5 Ma。依据矿物封闭温度理论,估算紫金山矿田深部与成矿作用有关的主期似斑状花岗闪长岩由锆石结晶至角闪石40Ar/39Ar体系封闭、再到钾长石~(40)Ar/~(39)Ar体系封闭的岩石冷却速率分别是40.7~67.1℃/Ma、116.9~216.3℃/Ma,显示岩石的冷却速率较大;由古地温梯度推算主期似斑状花岗闪长岩结晶(101.8±1.5 Ma)至钾长石~(40)Ar/~(39)Ar体系封闭(96.3±1.7 Ma)期间岩体隆升剥露了约3 km,暗示地壳在这一时期发生了快速隆升剥蚀作用。紫金山矿田深部似斑状花岗闪长岩锆石206Pb/238U年龄佐证了紫金山矿田深部存在一个大岩基,并约束了紫金山矿田斑岩型矿床的成矿时代,单矿物的~(40)Ar/~(39)Ar年龄为矿区的隆升剥露研究提供新资料。     

40Ar-39Ar同位素定年方法研究进展

^40Ar-^39Ar同位素定年法是由K-Ar法发展而来,通过将39K利用快中子辐照衰变成^39Ar,测量40Ar^＊/^39Ar来获得年龄值.经过长期发展,该方法的测试技术逐渐成熟,其中气体提取发展为常规阶段升温法、激光显微探针法以及真空压碎流体包裹体法;气体纯化主要有冷阱去除法、钛泵吸附法、锆铝泵吸附法;气体测试的质谱仪也在灵敏度、分辨率、背景值等技术指标上有很大提高.^40Ar-^39Ar同位素定年法在石油、固体矿产等方面应用广泛,尤其在油气成藏时间、成岩成矿作用时间的热年代学研究等领域.