淺談副礦物地球化學(xué)研究

＊彭峰 張小軍 李艷

（新疆地質(zhì)調(diào)查院 新疆 840000）

淺談副礦物地球化學(xué)研究

＊彭峰 張小軍 李艷

（新疆地質(zhì)調(diào)查院 新疆 840000）

相關(guān)的勘探研究發(fā)現(xiàn)，副礦物廣泛分布于各類火成巖、變質(zhì)巖以及沉積巖等類型的巖層中，且其對(duì)寄主巖石的形成環(huán)境有很高的敏感度。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展（同位素體系、納米技術(shù)等）以及新設(shè)備（高精度分析儀器等）的運(yùn)用，使得研究人員對(duì)于副礦物地球化學(xué)的研究逐漸深入，并在此過(guò)程中取得了不小的成就。本文基于此，主要論述了副礦物地球化學(xué)研究以及相關(guān)內(nèi)涵。

副礦物；地球化學(xué)；專業(yè)研究

作為巖石中的主要微量礦物，副礦物對(duì)蝕變作用的穩(wěn)定性以及靈敏性較強(qiáng)，故而獲得了廣大學(xué)者的關(guān)注。近年來(lái)，隨著激光分析等技術(shù)的不斷發(fā)展以及運(yùn)用，我國(guó)的學(xué)者在地球化學(xué)領(lǐng)域的研究逐步深入，并由此取得了不小的成就。本文基于此，重點(diǎn)介紹了鋯石、金紅石、磷灰石等副礦物的地球化學(xué)特征，并就副礦物地球化學(xué)的研究方向進(jìn)行了分析。

1.不同成因鋯石的內(nèi)部特征

作為一種穩(wěn)定相對(duì)較高的礦物質(zhì)，鋯石往往具有高U、 Th以及低普通Pb的特征，目前，研究人員在進(jìn)行峰期、巖漿巖結(jié)晶年齡研究的過(guò)程中，加強(qiáng)了對(duì)于鋯石的分析以及運(yùn)用。關(guān)于常見的鋯石的種類，筆者進(jìn)行了相關(guān)的分析，具體內(nèi)容如下。

(1)結(jié)構(gòu)特征

①巖漿鋯石

相關(guān)的勘探分析資料顯示：鋯石的粒徑變化較大，其晶型的特征往往與巖漿冷凝有關(guān)。一般情況下，巖漿鋯石往往存在從半自形到自形過(guò)渡的振蕩環(huán)帶，而部分地幔巖石中的鋯石則出現(xiàn)無(wú)分帶或弱分帶的特征。此外，相關(guān)的研究表明，巖漿鋯石中包含了繼承鋯石的殘留核，其往往是巖漿運(yùn)移過(guò)程中從圍巖中捕獲的，也可能是從巖漿源區(qū)帶來(lái)的。

②變質(zhì)鋯石

由于鋯石在形成的過(guò)程中，存在鉛元素丟失的狀況，故而導(dǎo)致鋯石U-Th-Pb年齡不一致狀況的出現(xiàn)。一般而言，鋯石中微量元素較高，其穩(wěn)定定性就較差，繼而導(dǎo)致重結(jié)晶現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，由于重結(jié)晶作用中存在流體的參與，還可能導(dǎo)致鋯石捕獲流體或礦物包裹體，甚至出現(xiàn)溶蝕空洞及海綿狀、骨架狀結(jié)構(gòu)。

一般而言，變質(zhì)鋯石因?yàn)槌霈F(xiàn)了一定的變質(zhì)作用，故而其外部存在明顯的增生邊。不僅如此，不同程度的變質(zhì)鋯石的陰極發(fā)光特征也具有不同的特性。相關(guān)的研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)：進(jìn)變質(zhì)相以及超高壓變質(zhì)相鋯石往往具有弱發(fā)光效應(yīng)的核和強(qiáng)發(fā)光效應(yīng)的邊，而退變質(zhì)鋯石具有強(qiáng)發(fā)光的核部和弱發(fā)光的邊部。

(2)熱年代學(xué)

熱年代學(xué)能夠分析巖石礦物中放射性同位素衰變行為，繼而對(duì)地質(zhì)過(guò)程、構(gòu)造活動(dòng)等因素進(jìn)行分析以及總結(jié)。一般而言，在進(jìn)行鋯石熱年代學(xué)分析的過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)于鋯石(U-Th)/He以及鋯石裂變徑跡這兩個(gè)方面進(jìn)行相關(guān)的操作。

事實(shí)上，上述的兩個(gè)體系在運(yùn)行的過(guò)程中均能夠在熱環(huán)境下進(jìn)行同位素重置，基于這樣的狀況就導(dǎo)致研究人員無(wú)法依據(jù)上述元素的熱年齡分析出寄主巖石的形成時(shí)間，但是能夠?qū)崾录l(fā)展的時(shí)間進(jìn)行總結(jié)。

2.不同成因金紅石的內(nèi)部特征

相關(guān)的勘探研究發(fā)現(xiàn)：金紅石(TiO2)主要存在于巖漿巖以及變質(zhì)巖中，其性質(zhì)較為穩(wěn)定。由于金紅石的主要成分為TiO2，故而在其周邊容易聚集較多的Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素。

(1)礦物學(xué)特征

一般而言，金紅石以四種形式存在，對(duì)此筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容如下：一是以細(xì)小的顆粒物形式存在；二是以巨晶的形式存在；三是存在于熱液脈中；四是以包裹體的形式存在。但是在沉積巖體系中，金紅石則存在砂礦或碎屑沉積物中。

相關(guān)的地質(zhì)勘探實(shí)踐顯示，目前最為常見的TiO2同質(zhì)多像變體主要分為八個(gè)類型，分別是：金紅石、銳欽礦、板欽礦、TiO2(B)、TiO2-H、TiO2Ⅱ、極高壓螢石結(jié)構(gòu)TiO2和斜錯(cuò)石型結(jié)構(gòu)。

(2)同位素年代學(xué)

與鋯石相比較而言，盡管金紅石U-Pb定年受限于U含量和測(cè)試時(shí)所需要的標(biāo)準(zhǔn)樣品，但其往往存在三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。一是基于存在于麻粒巖相巖石中的金紅石往往不包含Th，故而研究人員能夠借助208Pb的方式進(jìn)行普通Pb的校正作業(yè)；二是金紅石U-Pb年齡較為諧和，故而有助于相關(guān)作業(yè)的順利開展；三是金紅石性質(zhì)較為穩(wěn)定，故而不容易遭受到后期熱事件的擾動(dòng)。

作為在榴輝巖中常見的高壓礦物之一，在對(duì)金紅石進(jìn)行時(shí)線定年的操作過(guò)程中，技術(shù)人員可以進(jìn)行Sm-Nd的同位素分析。

3.不同成因磷灰石的內(nèi)部特征

一般而言，磷灰石往往能夠在各類溫壓范圍內(nèi)存在，并且在經(jīng)過(guò)風(fēng)化、變質(zhì)和等作用后保存下來(lái)，基于這樣的特征可以得知：研究人員通過(guò)對(duì)磷灰石的分析以及研究可以了解到諸多地質(zhì)過(guò)程的轉(zhuǎn)變。不僅如此，磷灰石自身的結(jié)構(gòu)以及地球化學(xué)特征都能夠幫助研究人員實(shí)現(xiàn)對(duì)于巖漿分異演化以及成巖成礦作用的了解。

隨著時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)研究人員進(jìn)一步研發(fā)出Zeta常數(shù)定年法，使得其能夠借助單顆粒沉積碎屑年份的測(cè)定。在這樣的背景之下，研究人員加強(qiáng)了對(duì)于磷灰石(U-Th)/He以及裂變徑跡年齡數(shù)據(jù)的研究和分析，繼而以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)盆地?zé)崾返慕忉?，并還原了古地形以及氣候，促進(jìn)相關(guān)研究的有序開展以及相關(guān)效益的取得。

目前，相關(guān)學(xué)者在進(jìn)行熱年代學(xué)的研究過(guò)程中，加強(qiáng)了對(duì)于磷灰石的分析研究。由于磷灰石的封閉溫度較低，故而在實(shí)際的分析操作過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于巖石抬升冷卻過(guò)程最后階段信息的記錄。在進(jìn)行相關(guān)分析的研究過(guò)程中，需要借助磷灰石裂變徑跡以及(U-Th)/He這兩類方法進(jìn)行相關(guān)的操作。

作為同位素定年法之一，磷灰石裂變徑跡方法在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，主要以它以238U自發(fā)裂變輻射損傷效應(yīng)為基礎(chǔ)進(jìn)行相關(guān)的操作。此外，由于相關(guān)的學(xué)者在實(shí)際的操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)加熱會(huì)導(dǎo)致磷灰石的徑跡長(zhǎng)度不斷減少，故而裂變徑跡長(zhǎng)度的頻率分布和徑跡年齡反映了樣品所經(jīng)歷的熱歷史。

基于上述的分析可以得知：裂變徑跡方法在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中存在著多種的優(yōu)點(diǎn)，并逐步獲得了相關(guān)研究部門的青睞，并將其廣泛的運(yùn)用在油氣藏形成時(shí)間、存在條件的分析研究過(guò)程中，并期待在未來(lái)與(U-Th) /He相結(jié)合，建立統(tǒng)一的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)定量評(píng)估模型。

4.副礦物地球化學(xué)的發(fā)展方向

隨著時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的學(xué)者加強(qiáng)了對(duì)于副礦物地球化學(xué)的研究以及分析。事實(shí)上，為了進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)工作的有序開展以及相關(guān)效益的取得。學(xué)者不僅加強(qiáng)了對(duì)于鋯石、金紅石的研究，還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)于其他副礦物的研究。諸如部分學(xué)者已經(jīng)開展加強(qiáng)了對(duì)石榴石的研究，并由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)于地質(zhì)溫度計(jì)的分析以及探討。

此外，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)于地球物質(zhì)演化等問(wèn)題的深入研究以及分析。技術(shù)人員在實(shí)際的操作過(guò)程中能夠加強(qiáng)了對(duì)于副礦物與巖相學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的交叉使用，促進(jìn)相關(guān)工作的有效開展。在這一過(guò)程中，熱年代學(xué)的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)促進(jìn)物源和物源區(qū)熱史的分析，并能定量解釋長(zhǎng)期構(gòu)造活動(dòng)和短期地貌變化的關(guān)系。

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為副礦物地球化學(xué)研究作業(yè)的開展奠定了基礎(chǔ)。在這樣的背景之下，納米技術(shù)不斷地發(fā)展以及運(yùn)用，為地球科學(xué)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)。在微生物活動(dòng)豐富的環(huán)境中，由于生物化學(xué)作用會(huì)使礦物結(jié)晶環(huán)境的理化條件發(fā)生變化，因此會(huì)與一些中一低溫副礦物(如磁鐵礦等)發(fā)生相互作用。這種作用的機(jī)制是生物成礦作用和生物能源等重大課題的研究基礎(chǔ)，具有非常大的潛力。

最后，為了進(jìn)一步促進(jìn)副礦物地球化學(xué)研究作業(yè)的開展，還需要相關(guān)部門以及人員加強(qiáng)對(duì)于各類先進(jìn)儀器的運(yùn)用，繼而以此實(shí)現(xiàn)對(duì)于礦物成分的了解以及分析，促進(jìn)相關(guān)工作的有序開展。目前，在實(shí)際的作業(yè)過(guò)程中，研究人員加強(qiáng)了對(duì)于SHRIMP, LA-CP-VIS、電子探針等先進(jìn)儀器的運(yùn)用。

結(jié)束語(yǔ)

本文基于此，主要分析了不同成因鋯石的內(nèi)部特征（巖漿鋯石、變質(zhì)鋯石），并就熱年代學(xué)的相關(guān)內(nèi)涵進(jìn)行了論述，隨后筆者就不同成因金紅石的內(nèi)部特征以及不同成因磷灰石的內(nèi)部特征展開了具體的論述，最后分析了副礦物地球化學(xué)的發(fā)展方向。筆者認(rèn)為，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及研究的不斷深入，我國(guó)的副礦物地球化學(xué)研究必將獲得深入的發(fā)展，并以此為基礎(chǔ)促進(jìn)相關(guān)效益的取得。由于副礦物的地球化學(xué)特征在成巖成礦作用研究中具有廣闊的發(fā)展前景，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)在該領(lǐng)域的研究。

[1]陶繼華,李武顯,李獻(xiàn)華,岑濤．贛南龍?jiān)磯蔚貐^(qū)燕山期高分異花崗巖年代學(xué)、地球化學(xué)及鋯石Hf-O同位素研究[J]．中國(guó)科學(xué):地球科學(xué),2013,(5):770-788．

[2]李磊,孫衛(wèi)志,孟憲鋒,楊小芬,張燈堂,馮建之．華北陸塊南緣崤山地區(qū)燕山期花崗巖類地球化學(xué)、Sr-Nd-Pb同位素特征及其地質(zhì)意義[J]．巖石學(xué)報(bào),2013,(8):2635-2652．

[3]王挽瓊,徐仲元,劉正宏,趙慶英,蔣孝君．華北板塊北緣中段早中二疊世的構(gòu)造屬性:來(lái)自花崗巖類鋯石U-Pb年代學(xué)及地球化學(xué)的制約[J]．巖石學(xué)報(bào),2013,(9):2987-3003．

[4]章邦桐,陳培榮,楊東生,孔興功．過(guò)鋁花崗巖基底對(duì)成礦物質(zhì)貢獻(xiàn)的地球化學(xué)證據(jù)——以富城過(guò)鋁花崗巖體及6722鈾礦床為例[J]．中國(guó)科學(xué)(D輯:地球科學(xué)),2012,(9):735-741．

[5]Niu Manlan, Zhu Guang, Xie Chenglong, Wu Qi, Liu Guosheng．The Tanlu fault zone in the southern segment of the Zhangbaling uplift late geochemistry of intrusive rocks and the lithosphere indicate [J]． thin Journal of rock,2010,(9):2783-2804．

[6]Zhao Zhenhua, Xiong Xiaolin, Han Xiaodong． To explore the mechanism of Qianlishan and barze granites were [J]． Chinese granite formation of rare earth elements in four scientific grouping effect (series D: Earth Sciences),2014,(4):331-338．

彭峰（1982～），男，新疆地質(zhì)調(diào)查院，研究方向：地球化學(xué)及地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)。

(責(zé)任編輯 李燕)

Dicussion of the Auxiliary Mineral Geochemistry Stu dies

Peng Feng, Zhang Xiaojun, Li Yan

(Xinjiang Geology Investigation Department, Xinjiang, 840000)

The related exploration studies have found that the auxiliary minerals are widely distributed in various types of igneous rocks, metamorphic rocks and sedimentary rocks etc. types of rocks and they have a high sensitivity to the formation environment of host rock. In recent years, the development of science and technology (isotope system, nano technology, etc.) as well as the application of new equipments (high precision of analysis instruments, etc.) allow the researchers to make further study of the auxiliary mineral geochemistry, besides, in this process, they have made no small achievement. Based on this, this paper mainly discusses the auxiliary mineral geochemistry study andthe related connotation.

auxiliary mineral；geochemistry；professional studies

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A