同位素在沉积盆地物源区分析中的运用

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1、同位素在沉积盆地物源区分析中的运用同位素分析应用与物源区分析与沉积屈性及其英他地球化学屈性方法冇较大不同,它的研究主要为物源分析母源岩的地层年代、隆升史及热史、地壳组成及演化,以及母岩的次生变化等信息。同位素分析包括裂变径迹定年、K・Ar和40Ar/39Ar比值,Rb・Sr同位素,Sm-Nd.U・Pb及稳定同位素6个方而的方法。同位素的应用前捉是沉积过程屮元素与介质近乎没冇发生活化迁移现象。因此,其应用在一定程度上收到限制,但是在确定物源区母岩年龄、热演化方而冇独到Z处,方法也趋于多样,今年来取得较大

2、进展。裂变径迹分析裂变径迹的原理、方法技术日趋成熟,在地质领域的研究中近年來也取得了突飞猛进的进展。随着各种模式的建立,裂变径迹有关方法业已进入物源区和盆地分析领域。Carter(1999)和Garver(1999)综述了裂变径迹热年龄(fissiontrackthermochronology-FT)在物源区分析中的应用和FT技术进行物源区分析的现状和前景。前人利用磷灰石裂变径迹热年龄(apatitefissiontrackthermochronology-FT)来确定挪威南部近海盆地和边缘间热演化(

3、Rohramn1996),以及AFTT技术在美国西部的物源区分析应用(Wahemund,1993),都为我们提供了很好的研究实例。应当说明的是,对于沉积碎屑来说,沉积后二可能并未完全退火,即单碎屑颗粒的实际年龄存在混合母源区的可能。因此,最后在检验应用AFTT技术获得的年龄后才能运用到物源区分析。磷灰石裂变径迹热年代学理论发展到现在已基木系统化,主要表现在3个方面:①在实验室观测裂变径迹年龄和长度等参数的基础上,研究裂变径迹退火的动力学;②从裂变径迹参数获取温度随吋间变化的关系并建立地质热史模拟方法;

4、③探索裂变径迹技术在地质研究111的应用。近年来在这些方面取得了一些新的成果,特别是2002年Tectono-physics杂志出版的专集《LowTemperatureThermochronology:FromTectonicstoLandscapeEvolution》以及2004年8月在荷兰阿姆斯特丹举行的“第-1•届国际裂变径迹定年暨热年代学会议”内容集屮反映了各国学者在裂变径迹研究屮的最新成果。虽然裂变径迹热年代学研究取得了大量的理论和应用成果,但在退火机理、数据解释等方而述存在一些不足,如何拓

5、展其应用领域仍有待进一步探索。尽管该方法已成功地应用与和沉积冇关的地层年龄、地壳隆升、埋藏、成岩史等方面,但确定母岩特性及构造背景的研究实例还并不多见。这可能与被测试的沉积碎屑岩重矿物要求较高所致,即沉积物未受到超过临止温度的改造作用,也即适用于那些浅埋藏或年轻地层的沉积分析。该方法的优点在于对砂岩屮的楣石、磷灰石、钻石等重矿物的单颗粒或组分通过裂变径迹技术,即可确定母岩地层年龄。K-Ar和40Ar/39Ar分析这种方法普遍应用于矿物的定年研究。K-Ar和Ar-Ar年代学方法作为-•种成熟的测年方法已

6、经广泛应用于地学各领域。随着地学研究(如活动构造研究、近现代火山研究、古地磁研究等)的发展,K・Ar和Ar・Ar年代学方法也不断向越来越小的年龄尺度和越来越精细的方向发展对于被测矿物,晶格冷却温度应低于临止温度。优点在于含钾矿物(如云母,角闪石)在沉积岩中常见易得,且通过此种方法测年获得的矿物组合年龄谱对分析物源区热演化史十分有用。但缺点是,由于沉积作用过程中Ar可能从晶体屮逸出,导致矿物年龄测定偏小,某些低于临止温度的矿物可能代表物源区冷却或隆升年龄而并非沉积物形成的原始年龄;同吋可能因为混入不需耍

7、成分,使这些测得的年龄仅能反映物源区的矿物的平均值。ZBJ角闪石(Z示中国,B示北京,J即角闪石)是我国氟同位素年代学工作者研制一个K・AI•法地质年龄标准物质。K・AM去年龄标准物质作为一种非常重要的计量器具,可以象度量衡计量器具一样,在猛同位索年代学实验室中,通过比较传递标准物质的特性量值,监控和衡量K・Ar和Ar-Ar同位素年龄测定方法的正确性及测量结果的准确性,从而建立质量体系的溯源性和分析测试结果的不确定度。此外,K・Ar法地质年龄标准物质,在K・Ar稀释法和Ar-Ar快中子活化法年龄测定中

8、具有不可替代的重耍意义(Odin,1982,1988a,1988b;王松山等,1992;王非等,2005)。在氮同位素实验室屮作为仪器校准、质量监控、实验流程和测量条件的评估、实验方法的准确性和实验结果的重现性与复现性验证等方面具有重要的实用意义。Rb-Sr分析过去较多用于泥岩相关的分析现在已经引入砂岩物源区分析。Rb-Sr等吋定年可为碎屑矿物提供年龄依据,也可为混积的多物源性提供佐证。-•般解释方法是利用87Sr/86Sr比值与87Rb/86Sr比值图

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