裂变径迹热年代学

裂变径迹热年代学(Fission Track Thermochronology)是近十年发展起来的一门新的地质学分支学科,其研究对象是沉积盆地及其周缘地区的热作用事件,目的在于了解特定范围的生烃史及大地的造演化,为油气勘探和基础地质研究服务。 裂变径迹本来是同位素地质学的一个概念。矿物或岩石中的铀原子(~(238)U)在地质年代中会不断自发产生核裂变,一般可形成两块碎片,朝相反方向辐射,总能量可达162Mev。这种带电的高能质点在快速穿过矿物晶格时,会使邻近原子电离化。这种电离化的正离子在库仑排斥力的作用下,挤向两边的晶格,从而在晶格中留下了线状连续缺损。这就是裂变径迹。60年代中期,裂变径迹技术开始应用于地质年代测定和地球化学研究中,并且很快在铀矿床成因、矿石和岩石形成年代及地热等领域取得了令人满意的效果。     

磷灰石裂变径迹(AFT)研究进展

磷灰石裂变径迹是一种揭示岩石低温热年代学的有力工具。通过对国内外相关文献的广泛阅读,综述了磷灰石裂变径迹分析方法的原理、研究进展和地质意义及其在相关地质领域的应用。总结了影响磷灰石裂变径迹退火行为的主要影响因素,包括:①磷灰石的主要元素及238U的富集。②α衰变亏损。③压力及应力,以及实验观察时需要注意的问题。简要介绍了关于磷灰石裂变径迹退火过程的多元退火模型的建立及控制因素。对于目前的退火模型应用情况,结合前人研究总结了目前该方法的独特性及现行退火模型的不足之处。并对磷灰石裂变径迹在关于盆地热演化史、断层研究和造山带隆升分析(主要针对青藏高原隆升分析)中的应用做了简单、概要的剖析。     

磷灰石裂变径迹退火影响因素研究进展

磷灰石裂变径迹退火是一个繁杂的化学动力学过程,清楚地了解其退火的影响因素对于该技术的应用十分重要。文章概述了磷灰石裂变径迹退火动力学模型的发展史,并结合以往对其退火影响因素的研究,将磷灰石裂变径迹退火影响因素分为自身和外部环境两方面：自身影响因素包括化学成分、晶体结构、径迹长度与半径、径迹与结晶轴的方位关系,其中化学成分对退火起到主导作用;外部环境影响中,温度是主导因素,压力和蚀刻条件的改变也会影响退火。研究成果有利于完善磷灰石裂变径迹的实验室退火模型,提高其作为热历史记录器的精度。     

裂变径迹定年方法的进展及应用

裂变径迹分析方法利用裂变径迹年龄及裂变径迹长度分布形态来反映随时间产生的裂变径迹积累及由温度控制的退火(裂变径迹缩短或消失)两种因素综合作用的结果。近几年来,有关磷灰石的退火特征进行了大量实验和野外研究,取得了较大进展。本文通过对80年代以来国内外裂变径迹研究状况的追踪调研结果,简要介绍裂变径迹定年方法的主要进展及应用情况。     

磷灰石裂变径迹技术与地学应用综述

天然裂变径迹的形成和演化是一个连续不可逆的过程，经历了漫长地质演化的矿物的所有裂变径迹综合起来就可以看作一个热时钟体系。它不仅反映了矿物冷却到封闭温度(退火温度)的时间，还记录了矿物所经历的低于封闭温度的整个热历史的信息。由此可以建立起用于恢复矿物热史信息的各种模型(包括时间——温度模型)。这些模型的建立对沉积盆地沉降／埋藏历史、造山带浅部壳层冷却／剥露历史的研究以及低温热历史重建等地学方面的应用意义重大。     

锆石裂变径迹年龄对济阳坳陷新生界源区构造背景的指示意义

沉积物中的锆石裂变径迹分析可以用于示踪沉积盆地的源区性质及其构造演化信息。济阳坳陷新生界9块砂岩样品的锆石裂变径迹中值年龄介于183.1±15.0 Ma～100.0±5.6 Ma之间,锆石单颗粒年龄均大于其地层沉积年龄。对没有通过χ2检验的6块样品进行了多组分年龄分离分析,表明多数样品主要由2个年龄组分组成。总体上,砂岩锆石裂变径迹单组分年龄具有较好的一致性,主要介于389.1±5.1 Ma～272.7±14.6 Ma(P1)、238.1±7.8 Ma～203.6±6.6 Ma(P2)、179.3±13.9 Ma～96.8±17.8 Ma(P3)、80.3±15.7 Ma～55.3±6.0 Ma(P4)之间。这4组年龄组分分别记录了晚古生代、三叠纪、晚侏罗—早白垩世及晚白垩世—古新世时期内锆石裂变径迹完全退火时的年龄。结合区域地质背景认为,济阳坳陷新生界的主要物源是燕山运动中期强烈的构造岩浆活动期内发育的上侏罗统—下白垩统的火山岩和火山—碎屑岩系; 海西期、印支期以及燕山晚期—喜马拉雅山早期过渡时期的构造岩浆活动也对坳陷有少量物源贡献。     

渤海湾盆地济阳坳陷碎屑锆石裂变径迹年龄记录的构造抬升事件

对采自渤海湾盆地东南部济阳坳陷的碎屑岩进行测年研究,目的是通过碎屑锆石裂变径迹年龄揭示源区及其抬升剥露史和构造热事件,为华北克拉通构造演化特别是元古宙构造演化提供新的热年代学约束。14件上白垩统-上新统砂岩/粉砂岩岩心样品测年结果显示,锆石裂变径迹年龄分布在308±35Ma~145±19Ma之间,且所有单颗粒锆石径迹年龄均大于其沉积年龄,表明这些锆石为碎屑锆石。除1件样品外,其余13件样品的单颗粒年龄的,可以用来识别源区及其构造抬升。未通过χ2检验的锆石二项式最佳拟合峰值年龄集中分为9组:P1(1187Ma)、P2(720~548Ma)、P3(526Ma)、P4(330~319Ma)、P5(296~274Ma)、P6(213~201Ma)、P7(195~177Ma、162Ma)、P8(134~102Ma)和P9(94Ma),加上通过χ2检验的三叠纪(230Ma),指示源区中元古代-晚白垩世经历的9期构造抬升/岩浆活动。它们分别是发生在中元古代的芹峪运动、新元古代的构造抬升(约720~575Ma)、~548Ma的蓟县运动;古生代~526Ma早寒武世末构造运动、海西期构造抬升;晚三叠世印支期挤压构造抬升、早-中侏罗世印支期弱挤压抬升、早白垩世燕山期强烈岩浆活动及晚白垩世燕山晚期的抬升。华北克拉通北缘、克拉通内部古陆和盆地内部是渤海湾盆地上白垩统-上新统的主要物源区,古生代以来剥露速率逐渐增大,古生代、三叠纪、早-中侏罗世和白垩纪分别为0.020~0.033mm/y,0.033~0.042mm/y,0.034~0.049mm/y和0.041~0.097mm/y,反映源区白垩纪构造/岩浆活动最强烈。锆石裂变径迹年龄记录的中元古代-晚白垩世构造运动对探讨华北克拉通的构造演化特别是元古宙的演化提供了年代学证据,综合分析推断华北克拉通可能参与了Rodinia超大陆的形成与裂解。     

碎屑颗粒磷灰石裂变径迹法在制约地层年龄中的应用

碎屑颗粒热年代学是 2 0世纪 80年代以来发展起来的一种热年代学方法 ,在地质研究中应用广泛。本文以西秦岭地区三岔—四店一带的白垩纪地层为例 ,说明该方法在制约地层年龄中的应用。结果表明这一带的白垩系地层沉积于晚白垩纪 ,或至少含有晚白垩纪的沉积。     

磷灰石裂变径迹热年代学研究的进展与展望

综述了磷灰石裂变径迹热年代学研究在退火模型及模拟方法、造山带及造山后剥露历史、构造热成像及地形演变和成矿作用等方面的一些理论和应用成果,分析了目前在磷灰石裂变径迹退火机理、数据解释和应用等方面研究中存在的主要问题,指出了磷灰石裂变径迹热年代学研究今后会朝着深层次退火机理、新的应用领域、自动化技术和可操作性等方向发展.     

压力对磷灰石裂变径迹退火的影响初步探讨

磷灰石裂变径迹分析技术是确定岩石低温热历史的一种有效方法,其退火后径迹长度受多种因素影响,如温度、压力、磷灰石的化学成分、径迹与结晶C轴的夹角、蚀象直径（Dpar）以及年龄等,但压力的影响很少有文章论述.在调研大量国内外资料的基础上,通过将统计后的数据作图来阐明压力对径迹退火的影响.研究结果表明压力对径迹的退火具有重要影响,压力越大,退火后得到的径迹长度越短,且随着压力的增大,径迹变短的程度也在增大.当压力小于150 MPa时,压力的影响可以忽略,这时径迹退火主要受温度影响.压力和温度在磷灰石裂变径迹退火时起到相互弥补的作用,即高压、低温与低压、高温都能达到相同的退火程度.     

焉耆盆地磷灰石裂变径迹分析

通过裂变径迹分析，研究沉积盆地的古地温，再造沉积盆地的地热史，是近些年来迅速发展的新的研究领域之一。为了深入焉耆盆地古地温场和地质发展史的研究，在焉耆盆地共测试磷灰石裂变径迹分析样品21块，研究焉耆盆地博湖坳陷的古地温场特征，并确定冷却事件发生的时间，利用磷灰石裂变径迹资料计算出地层剥失厚度，对油气的生成运移时期进行分析。     

裂变径迹定年法中国际标样的年龄测定

第６届国际裂变径迹测定地质年代学术讨论会上推荐标准化刻度裂变径迹定年法，并推荐了几种定年标样。本文通过标准铀玻璃刻度系数定出值，利用外探测器法测定了国际标样中的３种桔石和两种磷灰石的年龄（ＦＣＴ２７．７±０．８Ｍａ，ＢＭ１６．１±０．５Ｍａ，ＴＲ６０．０±３．ＯＭａ，Ｄｕｒａｎｇｏ３０．８±１．９Ｍａ），在误差范围内与参考年龄一致。     

利用磷灰石裂变径迹法研究金顶铅锌矿成矿时代

矿物的裂变径迹年龄分析可有效地用于热液矿床成矿时代的研究。对金顶超大型铅锌矿床的成矿年龄存在不同的看法,本文以架崖山矿段为代表,采用磷灰石裂变径迹分析方法测定了金顶铅锌矿床的成矿年龄。结果表明：金顶铅锌矿床的成矿期在渐新世,其后遭受了喜马拉雅造山运动的热扰动。     

磷灰石裂变径迹年龄“拐点”的地质意义

磷灰石裂变径迹年代学已经被广泛地应用于山体隆升、限定潜在物源区、沉积盆地后期的抬升时间等方面的研究。通常情况下,无论是基岩隆升,还是碎屑沉积地层的后期抬升,磷灰石裂变径迹年龄出现的“拐点”都具有重要的地质意义。本文从磷灰石裂变径迹的年龄形成机制、径迹封闭温度、径迹退火基本概念入手,总结了碎屑和基岩磷灰石裂变径迹年龄出现的拐点的基本意义,并针对每个具体的应用给出了研究实例。在碎屑磷灰石中,未发生强烈退火的径迹年龄形成的两阶段和单阶段移动峰,可限定物源变化的时间以及约束潜在物源区。完全退火后,新形成的径迹年龄拐点,可限定地层的变形时间。岩体经历快速隆升,在一定高程范围内的径迹年龄彼此接近,与部分退火带相接的部位会出现拐点。

     

裂变径迹法在研究造山带隆升过程中的应用介绍

介绍了４种类型的造山带隆升－冷却模式,不同模式对应不同的磷灰石裂变径年龄－－高程图特征;了不同构造造背景下的热历史特征一裂变径迹年龄序列。裂变径变宅遮挡同统计分布型式对应于不同的热历史,具有不同的年代学意义。     

利用磷灰石裂变径迹研究塔里木盆地中部地区的热历史

利用磷灰石裂变径迹反演计算了塔里木中部地区3口井志留纪以来的热历史。研究认为,塔中地区志留纪以来的大地热流变化不大,为56～62mW/m2。志留纪、泥盆纪大地热流较低,约为58mW/m2;石炭纪大地热流略有增高,二叠纪时大地热流可能达到62mW/m2;中生代期间,大地热流逐渐降低,中生代末约为57mW/m2;新生代期间,大地热流略有增高,现今大地热流约为60mW/m2。塔中地区的热历史与其构造演化史密切相关。     

磷灰石裂变径迹数据的热史反演及其局限性

应用一种局部优化方法——模拟退火法对磷灰石裂变径迹长度分布及径迹年龄进行热史的反演。反演中采取了Laslet等(1987)的扇型径迹退火模型。通过对理论热史模型及实测资料的反演,结果表明应用磷灰石裂变径迹数据提取热史信息是有效的。但是,由于径迹的退火主要受温度的控制,因此以前记录在径迹中的热史信息有可能被后期高温改造而难以反映。指出磷灰石径迹资料在冷却盆地的应用可以获取较精确的热史信息,而在有复杂演化史的盆地中精度较差。     

济阳坳陷早第三纪地震事件沉积序列

济阳坳陷下第三系沙河街组砂四段上部至砂三段地层中发育有以小规模阶梯状正断层为主、阶梯状正断层与振动扭曲变形构造为主和振动液化砂岩脉为主等3种垂向序列的震积岩.它们分别出现在盆地北部陡坡带、洼陷带和中央隆起带.震积岩的发育是控盆边界断裂强烈幕式活动导致的地震作用的直接结果,不同构造单元具有不同的震积序列,反映了随着距震中越来越远地震作用能量逐渐衰减的过程.根据震积岩发育的层位可以研究边界断裂强烈活动的时期,同时,震积岩在地层剖面中的重复出现表明了边界断裂活动具有周期性和幕式特征.     

利用磷灰石裂变径迹研究鄂尔多斯盆地西缘热历史

磷灰石裂变径迹在地质时期对60～150℃范围内温度变化的热敏感性 ,不仅使其成为研究盆地构造热演化史和区域构造运动的重要手段 ,而且对指导油气勘探有很大的实践意义。本文根据AFTA① 的有关原理 ,退火特性 ,对鄂尔多斯盆地西缘奥陶、二叠、三叠、侏罗、白垩、第三纪等不同时代地层样品开展了较为系统的AFT测试 ,获得了一批可靠的AFTA数据 ,论述了鄂尔多斯盆地西缘的主要构造热事件的次数 ,及该区中生代以来的构造热演化史。研究表明 :自中生代以来 ,该盆地西缘至少经历了四次构造热事件(峰值年龄分别为170Ma±、130Ma±、和75Ma±和17Ma±)。