锆石(U-Th)/He定年技术研究

锆石(U-Th)/He定年是同位素热年代学体系中重要的定年手段,是记录地质体完整热历史重要的实验方法之一,在火山岩定年、造山带演化、地貌演化、沉积盆地热演化及限定矿床热液活动时代等应用方面发挥着重要的作用。中国地质科学院地质研究所同位素热年代学实验室成功建立了锆石(U-Th)/He定年的实验方法,实验主要包括三个独立的过程:样品前处理、He含量分析和U、Th含量分析。氦同位素质谱仪对锆石样品的氦同位素比值分析精度约为0.1%左右;ICP-MS对锆石的U、Th同位素比值分析精度通常情况下优于1%。对国际上普遍使用的FCT锆石和斯里兰卡锆石标样进行(U-Th)/He年龄测定。测试结果显示27粒FCT锆石(U-Th)/He年龄分布在25.81~30.72Ma之间,加权平均年龄为28.18±0.51Ma(1σ)(参考值为28.3±2.6Ma);20粒斯里兰卡锆石碎片(U-Th)/He年龄分布在445.5~489.5Ma之间,排除异常值后加权平均值为479.0±8.0Ma(1σ)(参考值为470±11Ma)。所测两个标准物质的年龄均与参考值一致,表明本实验室的实验流程准确可靠。本实验方法的建立填补了我国锆石(U-Th)/He定年实验方法的空白,为我国热年代学的发展提供了新的技术支撑。     

国际标样Durango磷灰石(U-Th)/He年龄测定

人们认识到可以用放射性成因4He对矿物进行定年已经有一百年的历史,但是利用富含U、Th的矿物进行(U-Th)/He定年是近三十年来快速发展的一种低温(热)年代学方法。由于U-Th-He同位素体系的封闭温度低(磷灰石4He的封闭温度为~75℃),该方法极大的拓展了中低温热年代学研究(如40Ar/39Ar,裂变径迹等)的温度范围下限,已经被广泛应用于浅表地质过程的研究中。Durango磷灰石是国际上广泛使用的磷灰石(U-Th)/He定年的标准样品,准确测定其年龄可以对实验方法及流程的可靠性进行验证。中国科学院地质与地球物理研究所(U-Th)/He定年实验室建立于2013年,经过一年多的实验与摸索,我们建立了完整、可行的化学分析流程和仪器测试流程,并采用Durango国际标样进行了流程验证。重复测定了4批共40个Durango磷灰石颗粒,40个年龄结果分布在28.95~34.11Ma之间,全部年龄的概率分布峰值为31.61±2.7Ma,与国际标定值在误差范围内一致;Th/U比范围为16.43~23.72,与国际报道值一致,表明我们所建立的实验流程准确可行,实验室已经可以稳定运行。     

磷灰石(U-Th)/He定年技术影响因素研究

磷灰石(U-Th)/He定年作为一种有效的低温热年代学定年技术,现已被广泛应用于地质研究的各个领域,而该技术测定的样品年龄会受到多方面因素的影响,其中磷灰石性状的影响尤为突出。通过归纳总结目前国内外磷灰石(U-Th)/He定年研究中,样品性状和成分、磷灰石颗粒尺寸及形貌、包裹体、147Sm含量、辐射损伤、U和Th不均匀分布等性状因素影响的研究进展,研究这些因素对测定年龄的影响及降低影响的方法。     

非稀释剂法电感耦合等离子体质谱测定磷灰石中铀钍钐同位素的含量

准确测定238U、232Th、147Sm同位素含量是磷灰石(U-Th)/He同位素定年方法的关键。本文建立了非稀释剂法电感耦合等离子体质谱测定磷灰石中238U、232Th和147Sm同位素含量的测定流程。该方法假定样品中的238 U、232 Th和147 Sm同位素丰度与其自然丰度是一致的,根据238 U、232 Th和147 Sm同位素的自然丰度和测得的样品中总的U、Th和Sm的含量得到样品中238U、232Th和147Sm同位素的含量。对国内玄武岩标准物质和(U-Th)/He定年法的年龄标准物质Durango磷灰石进行了总U、Th、Sm含量的测试,验证流程的可行性,结果表明玄武岩标准物质的测定值与标准值在误差范围内一致,经计算得到该磷灰石的(U-Th)/He年龄为30.0 Ma,与文献获得的该磷灰石(U-Th)/He年龄(31.02±1.01)Ma(1σ)在误差范围内一致,表明本文建立的238U、232Th和147Sm同位素含量的测定流程是可行的。对于没有稀释剂的实验室,该方法简单适用,值得推广应用。     

原位U-Th/He同位素定年技术研究进展及其低温矿床学应用前景

应用传统单颗粒方法对目标矿物进行定年具有较高要求(如U、Th等母体同位素均匀分布),需要耗时的酸溶过程,同时还需进行α粒子射出效应校正。原位U-Th/He同位素定年技术是近年发展起来的一种定年技术,其主要原理是采用激光加热目标矿物,并通过与激光系统连接的稀有气体质谱(Alphachron)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别完成 ~4He和U、Th等母体同位素分析,将 ~4He和U、Th分析结果代入年龄公式计算即可获得目标矿物的U-Th/He年龄。本文阐述了原位U-Th/He同位素定年技术的主要原理、实验测试流程、适用矿物等,重点对原位U-Th/He同位素定年的技术难点和低温矿床学应用前景进行了分析。相对于传统单颗粒方法,原位测试方法解决了两个关键问题:1无需进行α粒子射出效应的校正,提高了定年结果的可靠性和准确度;2能完成母体同位素分布不均匀样品的测试,扩展了U-Th/He同位素定年的应用范围。尽管原位U-Th/He同位素定年技术在侧向加热效应、剥蚀坑体积测定以及标准矿物等方面尚存在一些亟待解决的问题,但已在硅酸盐、磷酸盐、钛铁氧化物等矿物的年代学研究方面展示了良好的应用前景。随着原位U-Th/He同位素定年技术的发展和进步,尤其是硫化物的U-Th/He同位素定年的发展,将为解决低温矿床的年代学问题提供一种新的思路。     

(U-Th)/He年龄不一致及可能影响原因

(U-Th)/He定年技术自上世纪90年代后期已开始实际应用.作者注意到一些单颗粒矿物或颗粒组间(U-Th)/He年龄的不一致性,目前人们对这种现象尚未给予足够认识,多将不同颗粒年龄值平均后作为样品年龄值.了解(U-Th)/He年龄的不一致现象及形成原因,确定其应用适用条件,应为人们所重视.     

(U-Th)/He测年技术:α离子射出效应及其校正

(u-Th)/He测年技术是近年来低温热年代学研究领域快速发展的一个重要分支,被应用于磷灰石、锆石、榍石、石榴子石等多种矿物,并且磷灰石(U-Th)/He在目前已知的所用低温热年代学指标中具有最低的封闭温度和较强的热敏感性,此外矿物的(U-Th)/He分析还可用来反演样品所经历的热历史,因此该技术在地质学中得到了广泛的应用.随着对(U-Th)/He方法研究程度的提高,影响测年结果的各种因素也被相继发现和认识.从(U-Th)/He测年的基本原理出发,详细介绍了矿物内 α离子的射出效应及其对氦年龄计算的影响与校正,进一步说明了矿物成分环带、晶体形状、比表面积等因素对于氦年龄校正的作用,并详细阐述了已有的针对这些因素的不同校正模型的原理、特点、发展历程以及前缘研究方向.     

4He同位素含量测试技术研究

4He同位素含量的准确测定是(U-Th)/He同位素定年方法的关键,因为4He同位素是气体,所以其含量测定难度是比较大的,国内其他实验室还没有建立4He同位素含量的测定方法.本文详细介绍了国外(U-Th)/He同位素定年实验室4He同位素含量的测试技术和本实验室基于现有仪器条件建立的4He同位索含量的测试方法.笔者等利...     

念扎金矿床热历史:锆石U-Pb、(U-Th)/He及磷灰石裂变径迹年代学的制约

念扎金矿床是近年来最新发现的位于雅鲁藏布江缝合带南侧仁布构造混杂岩带与蚀变闪长岩接触带的大型造山型金矿床.为约束念扎矿床的冷却及剥露历史,利用锆石的U-Pb、(U-Th)/He及磷灰石裂变径迹定年对新鲜及矿化闪长岩年龄进行测定.结果表明,新鲜闪长岩锆石U-Pb年龄为(46.32±0.53)Ma,(U-Th)/He年龄介于(7.14±0.24)Ma到(9.80±0.27)Ma,矿化闪长岩锆石(U-Th)/He年龄介于(8.38±0.24)Ma到(11.19±0.31)Ma之间,两件矿化闪长岩磷灰石裂变径迹年龄分别为(5.9±0.5)Ma和(5.3±1.0)Ma.念扎金矿床自闪长岩固结以来经历了两次快速冷却过程:第一次是从46.3 Ma开始持续到43.6 Ma,温度从750℃降至350℃,冷却速率高达约148℃/Ma;第二次为8.5~2.0 Ma,温度从约200℃降至30℃,冷却速率为26℃/Ma.念扎矿床成矿深度为9.7 km;在8.5 Ma时,矿床被抬升至4.6 km处;从8.5~5.6 Ma,矿床抬升至2.8 km;从5.6~2.0 Ma,念扎矿床被剥露至地表.     

湘中龙山大型金锑矿床成矿时代研究——黄铁矿Re-Os和锆石U-Th/He定年

龙山金锑矿床是湘中锑-金矿集区最重要的矿床之一,因缺少适合传统放射性同位素定年的矿物,其成矿时代以往未得到很好的限定,制约了对矿床成因的认识。由于分析测试技术的进步,Re-Os同位素定年技术得到了发展,可对热液矿床中形成的低Re、Os含量的硫化物进行较准确可靠的年龄测定,从而可为低温热液矿床的形成时代提供有效制约。锆石U-Th/He同位素定年,也是近年发展和成熟起来的定年技术,对低温热事件极其敏感,同样是约束低温成矿年龄的重要手段之一。本文采用矿床中黄铁矿Re-Os同位素和蚀变围岩中受成矿热事件影响的锆石U-Th/He同位素定年技术,对龙山金锑矿床的成矿时代进行了研究。定年结果显示:热液成因黄铁矿的Re-Os等时线年龄为195±36Ma,对应于印支晚期;锆石U-Th/He年龄为51.2~133.3Ma,经Ft校正后,U-Th/He年龄分布于93.78~258.29Ma之间,平均值为160.7±7.3Ma,对应于燕山早期。该矿床可能发生了200Ma和160Ma的两次成矿作用;或者矿床形成于200Ma左右,但是受到了160Ma左右岩浆热事件的改造,黄铁矿Re-Os年龄代表成矿年龄,而锆石U-Th/He年龄则代表第二期热事件发生的时间。无论是200Ma左右一次成矿,还是另有160Ma左右的成矿作用叠加,这两个年龄分别与区内两期岩浆活动的时间相当,这表明岩浆事件对驱动矿床的形成发挥了重要的作用。     

宁波平原土壤温度的分析与研究

应用JTM-T400型温度计,测量宁波市轨道交通2号线一期工程地表下25m以浅的土壤温度,确定了各深度范围内的地温随气温的变化规律。通过气温与地下各深度范围内的地温的对比,清楚反映了地下各深度范围内的地温变化规律。为轨道交通提供设计参数。     

The Relation among Synthetic Fluid Inclusions Homogenization Temperature of Halite,Air Temperature and Water Temperature under Natural Conditions

正A large number of fluid inclusions are formed in the crystal formation of halite,in which pure liquid phase ones supply a new method of paleo temperature inversion by means of cryogenic thermometry.In this study,we     

祁连山西段冰川区与非冰川区气温梯度年内变化特征

为研究冰川区与非冰川区不同下垫面对气温梯度的影响。本文利用祁连山老虎沟流域4 180 m, 4 550 m和5 040 m处的三个气象站及肃南、肃北、托勒、玉门、酒泉、瓜州、敦煌等七个国家气象站2011-2013年的日平均气温资料,分析了祁连山西段冰川区与非冰川区年内气温梯度特征,并结合相应时段的降水资料以及其他气象因素对其变化特征做了分析。结果表明：（1）在非冰川区,气温梯度随海拔上升而增大,且有明显的月际波动特征,年内梯度呈现先减后增的趋势,夏季最大,冬季最小,年气温梯度为0.50℃·（100m）^-1;（2）在冰川区,气温梯度呈现先增后减的趋势,夏季最小,冬季最大,年气温梯度为0.61℃·（100m）^-1,日内变化特征为白天气温梯度变化幅度大但值较小,夜间变化幅度小,稳定在0.83℃·（100m）^-1左右,日内平均气温梯度为0.49℃·（100m）^-1;（3）冰川区与非冰川区年内温度梯度与降水梯度呈相反的变化趋势,表明降水对气温梯度变化有一定的影响。（4）由于非冰川区与冰川区下垫面不同,气温梯度呈相反的年内变化趋势,在由非冰川区气温推算冰面气温时必须考虑温跃值影响,老虎沟12号冰川年平均温跃值为1.30℃。     

多种测温方法在青海共和干热岩GR1井中的应用

干热岩钻孔温度是干热岩型地热资源评价的重要指标,目前大多数地勘工作的温度测量仪工作温度大都在180 ℃以下,然而随着干热岩钻孔深度和温度的增加,受钻孔内高温、高压的影响,出现超出仪器测温范围或测温数值不准确的情况。为此,本文利用青海共和干热岩GR1井采用BZM电子多点测温仪、MTCHT-H型测温仪以及多组温度计的方式进行了多种方法的单点测温,同时结合SKD-3000B井车测温、GRY-1型钻孔轨迹测量仪等多点连续测温方式进行对比分析。结果表明,单点测温结果更接近真实地层温度,但单点测温效率低,精度差;GRY-1型钻孔轨迹测温仪因隔热装置隔绝,温度传导效率较慢,测温结果偏低。需要进一步开发准确、有效、经济的高温井下温度测量仪器或方法。     

中俄原油管道工程(漠河大庆段)沿线气温、地表和浅层地温年际变化特征

分析了中俄原油管道(漠河-大庆段)沿线自建站至2005年的月平均气温和地温观测资料,并通过插补建立了1961—2005年漠-大沿线各站各季及年平均温度资料完整序列.结果表明:各站年平均气温具有很好的相关性,近40多年年平均气温在20世纪60年代最低,70年代略有回升,80年代后气温逐渐升高,进入90年代后期升温有所减缓;沿线各站的年平均地表温度也是20世纪70年代最低,70年代进入80年代升温最明显.气温升温最显著的是冬、春季,升温率分别达到0.71℃.(10a)-1和0.48℃.(10a)-1,夏季升温率只有0.27℃.(10a)-1.年平均气温和地表温度的升温率分别为0.45℃.(10a)-1和0.27℃.(10a)-1,气温的升温比地表温度要快.年平均地表温度要比年平均气温高,深层地温的变化趋势与气温基本一致,在位相上有1～2a的差异.     

内蒙古红花沟金矿床的流体包裹体研究

含金石英脉产于角闪斜长片麻岩的内蒙古红花沟和莲花山金矿床。石英中流体包裹体以气液比为(5～30)%的两相H_2O包裹体为主,很少见到富气H_2O包裹体,有少量CO_2-H_2O包裹体,其初熔温度为-56.6～-56.3℃,CO_2临界温度平均为+16.1℃,CO_2水合物消失温度为+5.6℃。成矿流体主要为含少量CO_2的均一的NaCl-H_2O溶液。盐度平均为(4.75～6.73)wt%NaCl,包裹体δD为(-85.5～-97.7)‰,δ~(18)O_(H_2O)为(-2.0～+2.1)‰,δ~(13)C_(co_2)为(-8.3～-2.2)‰,表明成矿流体来源于岩浆水和天水。引起金氯络合物分解的主要因素是温度的变化,成矿过程中多量天水的渗入,使体系温度下降至180～240℃,并导至溶液由酸性向中性(pH=5～6)转化,在f_(02)约为10~(-35)～10~(-41)Pa,Eh约为0.5时,产生自然金的沉淀,     

一种小体积多用途的温控仪

本文介绍了一种自动温控仪的基本结构和特点 ,列出了其主要指标 ,并简要说明了其用途和使用效果     

山西干热岩GR1井高温固井技术研究与实践

固井质量对干热岩后期开发利用具有重要意义。针对山西大同盆地干热岩勘查井GR1井温度高、高温固井水泥浆技术体系不完善等问题,通过研究勘查区地质特征,提出了高温固井水泥浆技术体系开发思路。研究表明：干热岩高温固井水泥浆水胶比控制为0.45,优选添加剂高温降失水剂CG82L、高温缓凝剂H40L、高温稳定剂CF40L、消泡剂GX-1、硅粉及HV-PAC,形成一套适用于山西干热岩井的高温固井水泥浆技术体系。该水泥浆体系在GR1井成功应用,现场固井质量良好,研究成果为今后同类型高温固井工作提供了宝贵经验和技术支撑。     

长期循环荷载下冻土内部温度变化的试验研究

对-0.5、-1.0、-1.5 ℃三种温度下的冻土试样进行单轴循环压缩试验,每5秒测试一次试样内部的温度,得到了不同振动频率、动应力幅值下冻土试样内部温度随振动时间变化的曲线。结果表明：在循环荷载作用下冻土内部温度会升高,动应力幅值越大,温升速率越大;在一定动应力幅值范围内,随着振动频率的增大,温升速率增大;温升幅值受土样是否破坏以及达到破坏的时间长短影响,在一定动应力幅值下,适中的某一振动频率下其内部温升幅值最大;冻土试样的破坏受其内部温度升高的影响,如果冻土试样内部温度不断升高,试样最后将会发生破坏;而不会破坏的试样内部温度升高到一定值后保持稳定或开始下降,这是由于试样和所处环境之间的热交换引起的     

真空绝热保温瓶温升规律试验研究

超高温钻孔轨迹测量仪是专为高温环境下的钻孔轨迹测量而开发的一种新型存储式测斜系统,以真空绝热保温瓶作为阻隔高温环境的主要手段,由于真空绝热保温瓶具有较大的长径比,其内部有效利用长度达到2.0 m左右,为了解在外界环境温度一定时,其内部沿轴向方向温升值的差异规律,为探管结构的合理布设提供依据,特别开展了本次试验研究。通过2只保温瓶的室内试验,获得了不同环境温度下的保温瓶内部温升值,通过对实测数据的分析,保温瓶内部温升规律主要有3个方面：一是温升值随时间基本为线性关系,温升速率随环境温度增加而加快;二是温升值与环境温度成3次曲线关系;三是保温瓶内部温升值由两端到中间逐步减小,中间部位温升值明显低于其两端。利用试验结果对探管结构进行了合理化的布设,采取了针对性的应对措施,确保了仪器工作温度指标达到项目考核要求,该试验结果也可为其他类似高温仪器的结构布设提供参考。