沉积物中石英E'心的热力学特性及其地质应用意义

对 8个取自南海珠江口盆地XJ33-2 -1井的样品进行了热力学实验 ,使用电子自旋共振 (ESR)技术获取了样品中石英E′心天然状况下的ESR信号强度I1对经热活化技术处理后石英E′心的ESR信号强度I2 的比值。实验结果表明 :每个样品的活化温度不完全相同 ,这与母岩的特性有关 ;I1/I2 值与古地温呈正相关关系 ;I1/I2 值与地层年龄有很强的相关性 ,相关系数高达0 .99。说明I1/I2 值具有古地温指示和地质计时的实际意义。     

沉积物中石英E'心的热力学特性及其地质应用意义

对８个取自南海蛛江口盆地ＸＪ３３－２－１井的样品进行了热力学实验,使用电子自谢共振（ＥＳＲ）技术获取了样品中石英Ｅ’心天然状况下的ＥＳＲ信号强度Ｉ１对经热活化技术处理后石英Ｅ’的ＥＳＲ信号强度Ｉ２的比值。实验结果表明：每个样品的 活化温度不完全相同,这与母岩的特性有关;Ｉ１／Ｉ２值与不地温呈正相关关系;Ｉ１／Ｉ２值与地层年龄有很强有相关性,相关系数高达０．９９。说明Ｉ１／Ｉ２值具有古地温指示和地质     

石英E'心的热力学特征及其指示意义

石英EPR是一种利用矿物吸收的累积辐射能进行测年的技术方法,尽管多用于第四纪,但石英E'心在热活化后极大增强的EPR信号为拓展EPR的测年范围提供了契机.然而石英E'心的热活化条件及形成转化机理存在诸多争议.通过对花岗岩和断层带样品施加人工γ辐照,并通过步进式的阶梯退火实验,运用电子顺磁共振技术测定了不同辐射条件及温度条件下的石英E'心信号强度,探讨了石英E'心的增长和成因机理.结果表明,石英E'心可在常温常规γ辐照和高温加热2种条件下增长,并分别探讨了常温和高温E'心的测年方法及其地质意义.常温E'心的信号强度在150℃以下相对稳定,可用常规附加剂量法标定EPR信号强度以求取累积辐射能,常用于测定第四纪范围内断层的形成年龄;石英E'心在热活化后信号得到极大增强,可测定第四纪前的地质年龄,但需采用已知年龄的石英E'心热力学峰值强度作标杆或通过高剂量的γ辐照或中子辐照使氧空位再生,建立石英氧空位的剂量响应曲线以标定高温E'心代表的累积辐射能.E'心的热力学峰值通过步进式的阶梯退火实验确定,其在高温和常温时的信号强度比(I₂/I₁)具有记录辐射能和地质计时的意义.      

断层电子自旋共振定年中石英信号强度的影响因素分析

电子自旋共振(ESR)是一种利用矿物在地质环境中的累计辐射能进行测年的技术方法,它采用的测年矿物石英广泛分布,并具有记录断层作用良好的计时零点,是同位素测年的重要补充。ESR信号强度是决定ESR年龄精确度的关键因素,但是各种参数条件对测量结果的影响方式及其程度缺乏系统研究。本文以取自断层带石英的一种顺磁中心——E’心为研究对象,运用单因素重复性实验方法,分析石英ESR定年中5种影响因素与ESR信号强度的相关关系。结果表明,微波功率、调制幅度、扫描宽度是影响ESR信号强度的主控因素,样品管方位及直径对测量结果影响不大。微波功率0.02~0.1 m W、调制幅度0.25~0.4 Gs可作为精确测量断层泥石英E’心普适性的参数区间,过大或过小的扫描宽度均不利于ESR测量,可利用在大扫描宽度条件下先预扫描再精细扫描的方法确定合适的扫描宽度,重复测量后求取平均值可有效降低测量误差。利用本文提出的参数区间及其确定的方法测量断层泥石英的E’心信号强度,能显著提高ESR测量精度。     

现代沉积物石英E’心的ESR测量

第四纪碎屑沉积物测年，尤其是对老于距今二十万年以上的样品，是目前第四纪年代学中的难点。ESR是可望能够直接测定这类样品的测年方法之一。本文详细测量了从不同地区采集的现代沉积样品石英E’心的古剂量值，其结果都小于4 000Gy。这与实验室光晒结果推测的并不一致。可能E’心存在目前还没有被了解的适合测年的内在原因，对于E’心能否真的用于沉积物测年有待于进一步的研究。     

长江现代河流沉积物石英ESR信号强度空间分布特征及其物源示踪意义

近年来,石英ESR信号强度在风成沉积和河流沉积中都已被证明为一种行之有效的物源示踪指标。文章以长江流域干流不同河段及其主要支流为研究对象,共采集20个现代河流沉积物样品,对其粒度组成特征及其石英自然E'₁心,辐照5000 Gy的Al心、Ti心的ESR信号强度空间分布特征及其物源示踪意义进行了探讨,主要取得了以下初步认识：1）长江流域沉积物从上游地区到中下游地区经历了长时间、长距离的搬运,经过了充分的混合,且呈现"沿程细化"之趋势;本研究的长江流域干流河段及其主要支流（河漫滩及江心洲）的沉积物主要以125~500 μm的粒径组分为主,约占全样组分的60%~90%（平均为80%）。2）从上游河段到中下游河段,长江主要支流和干流不同河段沉积物石英自然E'₁心,辐照后的Al心和Ti心ESR信号强度都表现出了较好的空间分异性,即上游河段处于低端元值域而下游河段处于高端元值域。3）长江上游地区以及汉江是长江中下游干流沉积物的主要贡献者,而中下游地区的鄱阳湖水系和洞庭湖水系对长江干流物质的贡献度非常低。

     

钙华ESR信号对不同人工辐照剂量率的响应特征

前人研究结果表明不同人工辐照剂量率会影响石英的ESR信号强度,但是人工辐照剂量率的差异是否会对碳酸盐材料的ESR信号强度产生影响还未见相关报道。本文以采自云南剑川盆地龙门邑地区的一块钙华手标本样品为研究对象,选择5个不同的剂量率(40 Gy/h、400 Gy/h、2000 Gy/h、4000 Gy/h和5400 Gy/h)对样品分别进行人工附加剂量(1000 Gy、2000 Gy和3000 Gy)辐照,观察分析钙华ESR信号(g=2.0006、g=2.0040和g=2.0057)强度对不同人工辐照剂量率的响应。实验结果表明：小剂量率人工辐照时,特征ESR信号强度普遍更强,能获得稳定的等效剂量,且辐照误差小;而大剂量率人工辐照时,特征ESR信号强度较弱,获得的等效剂量较不稳定,且辐照误差大。因此,在钙华ESR测年应用中,建议尽可能选择较小剂量率进行人工辐照,同时放入剂量片以便准确地计算实际辐照剂量。

     

石英ESR测年信号衰退特征研究进展

电子自旋共振(ESR)测年法是第四纪地质年代学的重要测试方法之一,其测年范围广,特别是对于20万年至百万年尺度的第四纪样品有着重要意义.准确测量古剂量是影响ESR测年法精度和可信度的重要因素之一,而掌握ESR信号衰退特征及机制是获得准确、可信古剂量的重要前提.ESR测年法适用的地质样品种类较多,如热液石英脉、地质断层泥、水系沉积物等,不同样品的ESR信号衰退特征和机制有较大差异.近年来,国内外学者针对不同地质样品中石英ESR信号的衰退特征和机制深入开展了一系列的实验室模拟和野外观测研究,取得了诸多新认识.回顾了近年来在石英ESR信号衰退特征领域取得的进展,特别是水系沉积物石英ESR信号的衰退特征,并展望了这一领域的未来工作重点.     

沉积物的ESR测年

对沉积物中石英ESR测年的特性进行了较为详细地研究，可用沉积物中石英的Ge心信号进行ESR测年；根据石英E心饱和功率较小这一特性，采用较大的微波功率可以测得较老海洋沉积物（大于0.5Ma）的ESR年龄；石英E心的异常较照剂量响应是判断海岸风成沙环境的一个标志。此外，还介绍了沉积物ESR测年在地质上的应用。     

南海全新世珊瑚礁ESR和铀系年龄的研究

用ESR和铀系方法对几个南海珊瑚礁浅钻的样品进行了年龄测定,实验结果表明这两种方法测定的年龄基本一致,这些珊瑚礁形成千全新世早期。在用附加剂量法求取总剂量值时,不论样品饱和的磁效应如何,采用指数方程拟合均可取得较好的效果。研究中发现样品的天然ESR信号强度I_0和样品磁饱和剂量时的ESR信号强度I_(max)之比可以很好的反映α辐射效率——k值的大小,用文中提出的方程确定k值可以提高海洋碳酸盐ESR测年的精度。     

山东昌潍古近系原型盆地粘土矿物的成岩演化与古地温

山东昌潍盆地形成于古近系的古新世-始新世早期(Ek-Es4),本文主要研究昌潍盆地的粘土矿物特征及其古地温.昌潍古近系(Ek-Es4)原型盆地的粘土矿物种类有无序高岭石、伊/蒙混层矿物、伊利石和辉绿泥石(铁斜绿泥石).利用粘土矿物温度计估算了盆地埋藏深度的古地温,探讨了古近系(Ek-Es4)原型盆地的成岩作用和有机质热演化阶段.研究表明随着埋藏深度的增加,伊/蒙混层矿物(I/S)由无序向有序连续转变;高岭石的有序性、伊利石和绿泥石的结晶程度趋于增强.根据伊/蒙混层矿物(I/S)地温计获得盆地不同深度的成岩温度范围;成油深度约为3000～4000m±.现今地温与古地温的对比,显示盆地存在热异常,导致热异常的形成可能有以下几方面因素(1)盆地曾经历过地壳抬升阶段;(2)盆地内有岩浆活动热事件发生;(3)盆地裂陷期的构造动力学作用导致古地温梯度过高.昌潍原型盆地较高的古地温梯度吻合于裂陷盆地构造动力学演化的模式.     

石英电子自旋共振（ESR）的地学研究现状与展望

电子自旋共振（ESR）是一种对断层物质、燧石、火山灰和沉积物（水系、风成、冰川）定年的重要方法,它广为接受的测年范围为第四纪。对断层泥和沉积物样品,石英ESR信号的不完全归零往往使ESR年龄偏老,多重ESR中心法和颗粒大小“平顶判据”是判断信号归零特征的两种有效方法。为将ESR测年范围拓展至前第四纪,通常采用石英氧空位在加热转化后极大增强的E’心作为测年信号,但由于石英氧空位形成转化机理不明确,加热后增强的ESR信号与地质年龄的相关性有待进一步验证。近期研究表明石英ESR的封闭温度为49 ℃～82 ℃,可在比磷灰石（U-Th）/He更低的温度区间内研究地球近地表的构造演化过程。释光技术热年代学研究发展迅速,与之测年原理接近的ESR在低温热年代学领域展现了良好的应用前景,它与释光及磷灰石（U-Th）/He可相互比对、共同提高地球近地表构造和地形演化问题的分析精度。     

高温高压下石英砂岩的电导率实验研究

利用交流阻抗谱实验技术,在0.5~2.0 GPa、573~873 K和10-1~106 Hz条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪测定了石英砂岩的电导率。实验结果表明:在测定的频率范围,样品的复阻抗的实部、虚部、模和相角对频率有很强的依赖性。随着温度升高,电导率增大,lgσT与1/T之间符合Arrhenius线性关系。通过拟合计算,获得了表征样品电学性质的指前因子、活化焓、活化能、活化体积等物性参数。杂质离子导电机制对高温高压下石英砂岩的导电行为提供了合理的解释。     

吐鲁番-哈密盆地现今地温与油气关系研究

通过大量的地层测温资料综合分析确定了吐鲁番-哈密盆地不同构造单元的现今地温梯度及大地热流值,该盆地(以下简称吐哈盆地)现今地温梯度为2.50℃/100m,大地热流值为47.8mW/m2,现今地温梯度及大地热流值分布具有东高西低的特点.吐哈盆地现今地温梯度及大地热流值高于塔里木盆地及准噶尔盆地,现今地温场受地壳厚度、基底结构及盆地构造的控制.吐哈盆地现今地温对烃源岩的油气生成有重要控制作用,台北凹陷属持续埋藏增温型凹陷,烃源岩现今仍处于成油高峰期.哈密坳陷、托克逊凹陷部分地区烃源岩古地温高于今地温,对烃源岩生油过程起控制作用的是古地温而不是现今地温.     

碎屑沉积物中石英低温Al心的ESR测年初探

老于20万年的碎屑沉积物的绝对测年方法急待建立。本文利用我国典型的碎屑沉积物——洛川黄土石英中的Al心，在115K温度下进行ESR测年研究，初步给出了4层黄土剖面的古剂量值。结果表明，古剂量值随地层深度的增加而呈增长趋势，说明利用ESR方法测定低温Al心可获得老于20万年的碎屑沉积物的地质年龄。     

陕西八卦庙金矿石英标型特征研究

八卦庙金矿的石英可分为3期，即早期近EW向顺层脉、中期NE向节理脉和晚期缓倾斜切脉。X光衍射分析表明，石英的日胞参数、晶胞体积及有关衍射强度比值（I101/I100）和石英的Au的含量相关关系不明显，但总体上有关晶胞参数值较一般标准石英的要大；不同标高石英的晶胞参数表现为脉动式的变化。另外，从成矿早期到晚期；c0/a0和I101/I100值随温度降低而有所降低，石英薄片红外光谱研究结果表明，石英包裹体中H2O的相对光密度D1/D0值除一个样品较小（0.32)外，其斜 均在1.23-4.77，平均2.3143。总体上Au含量较高的石英其H2O和CO2的相对光密度D1/D0和D2/D0值也具相对较高的趋势；并且D1/D0和D2/D0具有密切的正相关关系，相关系数为0858。这种同步增长说明H2O和CO2气液丰富有利于Au的矿化定集，标高相差150 m样品的H2O和CO2的相对光密度值未发生显著变化且无意含Au性较好的信息说明八卦庙金矿深部的矿化前景依然不错。     

海拉尔盆地热演化史研究

海拉尔盆地现今为中地温场,中低大地热流特征,镜质体反射率随埋深增大而逐渐增大.不同层位、不同凹陷烃源岩热演化程度不同,乌尔逊、贝尔凹陷镜质体反射率值最大,热演化程度高.应用镜质体反射率法恢复了古地温及古地温梯度.海拉尔盆地古地温高于今地温,南屯组沉积前具有较高的地温梯度,可达(4.0～5.8)×10-2℃/m.乌尔逊、贝尔凹陷古地温梯度高,生油门限浅,有利于油气的生成.而另外一些凹陷生油门限较深,不利于油气的生成.     

冲积物中石英ESR测年的研究

使用电子自旋共振(ESR)技术用冲积物中石英的Ge心信号测定冲积物进埋藏年龄取得成功,由Ge心测得的ESR年龄和热释光年龄一致,与层位相应,符合地质背景,个个有使用价值.同时,对天然辐射总剂量的求取和Ge心ESR年龄的可靠性等问题也作了一些讨论.     

辽河盆地东部凹陷古地温演化研究

基于化学动力学原理,采用镜质组反射率模拟计算法,对辽河盆地东部凹陷14口井的古地温演化进行了恢复,重建了各时期平均古地温柱。总结了古地温演化的总体特征,认为研究区古近纪古地温演化特点是Es₃高,Es_1-2低,Ed-N高,为波状高地温演化。区域上,凹陷内部呈南北高、中央低的趋势,南部黄金带、二界沟及北部牛居地区的地温梯度一般在35℃~40℃/km,而中段相对较低(29℃~35℃/km).      

ESR法测定石笋类碳酸盐年代的研究

本文首先用ESR方法和U系法对照测定了石笋-Ⅰ的三个层位和一块钙华板的年代;在此基础上又测定出石笋-Ⅱ的五个层位年代,并亦用U系法对它们进行了验证,均取得一致的结果.考虑到次生碳酸盐形成之后,因U系不平衡,其内年剂量是变化的,故在用α能谱仪分析出U含量和234U/238U之后,再用计算机求其平均内年剂量.本文实验表明,用I=Imax[1-e-α/ImaxAD+Q]来描述ESR信号Ⅰ随辐照剂量Q增长的全过程是合理的.当1/Imax较小时,用简单的直线外推即可得到可信的AD值;而当I/Imax较大时,须对-Ln（1-I/Imax）=α/Imax（AD+Q）作线性拟合才能获得合理的AD值.