裂變徑跡在礦床變化與保存中的應(yīng)用

■劉瀏 馬勇

（廣東省有色地質(zhì)勘查院 廣東廣州510080）

裂變徑跡在礦床變化與保存中的應(yīng)用

■劉瀏 馬勇

（廣東省有色地質(zhì)勘查院 廣東廣州510080）

本文分別闡述礦床地球化學(xué)研究進(jìn)展、裂變徑跡在區(qū)域隆升剝蝕中定量化研究現(xiàn)狀以及礦床隆升剝蝕定量化研究現(xiàn)狀。并對磷灰石裂變徑跡在礦床隆升剝蝕定量化研究應(yīng)用提出相應(yīng)的設(shè)想。

低溫年代學(xué)裂變徑跡成礦系統(tǒng)隆升剝蝕速率

0　引言

礦床地球化學(xué)一方面包含和繼承了經(jīng)典礦床學(xué)、地球化學(xué)的理論和研究方法,同時(shí)也引進(jìn)了地學(xué)領(lǐng)域以外的數(shù)理化等方面的一些理論知識(shí)和手段。礦床地球化學(xué)不僅要研究礦床本身的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化問題,而且還要研究礦床形成的成礦過程和礦床形成后的保存與演化。實(shí)際上,礦床地球化學(xué)就是成礦作用的地球化學(xué)。

1　礦床地球化學(xué)研究進(jìn)展

礦床地球化學(xué)研究的進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面,即成礦理論和分析測試方法。這兩個(gè)方面不是分離的,而是互相促進(jìn)的。

最早，施崇文（1994）和李澍人（1996）等都曾論述過成礦系統(tǒng)的研究內(nèi)容和方法，翟裕生院士在1987~1996年期間先是對成礦系列有深入研究，1994年開始運(yùn)用成礦系統(tǒng)觀念分析問題，并于1999年《論成礦系統(tǒng)》一文中系統(tǒng)的提出成礦系統(tǒng)的概念，即成礦系統(tǒng)是指在一定的時(shí)空域中，控制礦床形成和保存的全部地質(zhì)要素和成礦作用動(dòng)力過程，以及所形成的礦床系列、異常系列構(gòu)成的整體，是具有成礦功能的一個(gè)自然系統(tǒng)?？梢姵傻V系統(tǒng)研究主要包括成礦物質(zhì)來源、遷移、沉淀和礦床保存與演化4個(gè)方面的內(nèi)容。

應(yīng)用磷灰石裂變徑跡熱年代學(xué)方法對金屬礦床（成礦作用）的研究是一個(gè)新的嘗試，除了用于確定成礦時(shí)代、成礦溫度和成礦期次外,還可以在成礦蝕變作用序次、礦床抬升與剝蝕、成礦熱液演化史及礦床成因等方面發(fā)揮作用。目前用磷灰石裂變徑跡建立起來的時(shí)間—溫度等模型被廣泛地應(yīng)用于低溫年代學(xué)、熱史信息恢復(fù)、造山帶隆升剝蝕量的計(jì)算以及沉積盆地等領(lǐng)域的研究中，并不同程度地獲得了一定的成功。

2　裂變徑跡在區(qū)域隆升剝蝕中定量化研究現(xiàn)狀

磷灰石裂變徑跡和鋯石裂變徑跡可以分別記錄巖石經(jīng)歷的小于120℃和小于350℃的低溫?zé)釟v史的詳細(xì)信息，為研究上地殼巖石冷卻剝露過程提供了有效工具。利用不同礦物封閉溫度的差異、裂變徑跡的長度特征,結(jié)合其它同位素和數(shù)字模擬技術(shù),可精細(xì)地反演構(gòu)造域的熱構(gòu)造歷史,即探討構(gòu)造演化過程與相應(yīng)溫度間的變化關(guān)系,建立時(shí)代-溫度演化軌跡。

應(yīng)用磷灰石的裂變徑跡年齡及有效封閉溫度計(jì)算巖石的抬升和剝蝕速率有以下幾種方法：（1）高度差法:通過磷灰石裂變徑跡年齡結(jié)合樣品的海拔高度給出相應(yīng)年齡段的視抬升速率；（2）外推法:把一定海拔高度磷灰石裂變徑跡年齡外推到其年齡為零的位置,選定或通過其他方法給出一個(gè)地溫梯度,用采樣點(diǎn)的海拔高度和年齡為零時(shí)的深度之差除以裂變徑跡年齡就可以得到巖體的抬升速率；（3）礦物對法:用同一同位素體系如裂變徑跡不同封閉溫度的礦物（磷灰石、鋯石或榍石）或不同同位素體系礦物封閉溫度的不同來計(jì)算冷卻速率,除以地?zé)崽荻染涂梢缘贸鎏俾省?/p>

上述三種方法至70年代以來廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)外重要的造山帶區(qū)域隆升剝蝕的研究中，對一些關(guān)鍵的問題的解決提供了有力的證據(jù)，同時(shí)給相關(guān)研究區(qū)構(gòu)造演化研究中帶來了新的認(rèn)識(shí)和新的發(fā)現(xiàn)。

3　礦床隆升剝蝕定量化研究現(xiàn)狀

前人針對金屬礦床的隆升和剝蝕做了大量研究，魏俊浩（1995）結(jié)合水晶屯金礦的地質(zhì)特征，選擇了近礦圍巖蝕變組合，金及金的指示元素的空間特征，黃鐵礦的標(biāo)型特征作為依據(jù)，確定該礦床的剝蝕程度；康太翰等（1997）利用異常元素組合和綜合垂向分帶序列一致的同類型礦床具相同的異常元素水平分帶，但礦體不同垂直截面上異常元素具有不同的水平分帶的特征規(guī)律，來評價(jià)礦床的剝蝕程度。袁江洪（1998）根據(jù)侵入巖的形成深度推斷侵入巖發(fā)育地段的剝蝕深度；李勝榮等（2001）利用Ag/Au指示金礦床剝蝕程度；王公文（2004）選擇青藏高原地區(qū)有代表性的地質(zhì)地形剖面，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行古地形地貌的恢復(fù)；對比古今地形高程與地層層位，測定剝蝕巖體的相關(guān)年代，由此計(jì)算出地史時(shí)期的巖體剝蝕厚度。根據(jù)剝蝕沉積的相關(guān)原理，確定侵蝕的層位和年代，計(jì)算出了斑巖體的平均剝蝕速率。

4　磷灰石裂變徑跡在礦床隆升剝蝕定量化研究應(yīng)用的設(shè)想

首先，消化前人資料。了解致礦床形成的大地構(gòu)造及構(gòu)造對成礦的控制作用程度，分析區(qū)域應(yīng)力場對成礦期控礦斷裂賦礦空間應(yīng)力狀態(tài)、流體物理化學(xué)條件、成礦作用機(jī)制的影響，尤其要明確區(qū)域斷裂、礦區(qū)控礦斷裂相應(yīng)的應(yīng)力場的時(shí)空演化規(guī)律、區(qū)域應(yīng)力場對成礦后斷裂運(yùn)動(dòng)及區(qū)域礦床隆升剝蝕程度的制約。

其次，運(yùn)用同位素及稀土元素地球化學(xué)相關(guān)技術(shù)手段，詳細(xì)剖析礦床地球化學(xué)特征，探究該礦床（體）自然尖滅和后生(構(gòu)造、剝蝕、風(fēng)化、溶蝕等)消失具體部位，進(jìn)一步查明導(dǎo)致礦體后生消失的各種的因素，并對相應(yīng)的因素（作用）作評定，分析各因素（作用）的影響程度，總結(jié)利于礦床（體）保存或易導(dǎo)致其消失的部位。通過流體包裹體技術(shù)，采集與低溫?zé)崮甏鷮W(xué)研究樣品相同深度的礦石樣品，系統(tǒng)研究礦化類型、成礦階段相同的礦石成礦流體壓力空間變化規(guī)律，力圖對本區(qū)金礦床成礦深度及礦床隆升剝蝕程度進(jìn)行有效制約。

最后，借鑒裂變徑跡在造山帶隆升與剝蝕研究中的基本方法，遵循一定的取樣原則，計(jì)算相關(guān)地質(zhì)體剝蝕量和隆升剝蝕速率，從而達(dá)到對研究區(qū)礦床保存變化的定量化研究，結(jié)合流體包裹體成礦深度及區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對礦床剝蝕隆升程度的制約，構(gòu)建研究區(qū)礦床隆升剝蝕定量模型。

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P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-3-1