磷灰石裂变径迹退火模型.doc

在热史模拟中的应用刘丽,任战利(西北大学地质学系,陕西西安,710069)摘要:介绍了国内外裂变径迹退火模型及在热史模拟研究中的进展,认为应用裂变径迹年龄和裂变径迹长度分布来反演地质体的构造热历史,应该结合具体的地质情况来定量模拟,这是提高磷灰石裂变径迹资料模拟热史精度的有效途径。关键词:裂变径迹;退火模型;热演化史;成因算法中图分类号::A文章编号:1000-274X(2004)0111-08磷灰石裂变径迹法是20世纪60年代开始兴起的一种新的同位素年代学方法,主要应用于矿床研究方面。自80年代中期开始应用裂变径迹来研究沉积盆地、造山带等构造热演化史以来,该方法得到了广泛的应用,取得了一批重要的科研成果,磷灰石裂变径迹法已发展成为盆地、造山带构造热演化史研究的一种重要方法[1~5]。磷灰石裂变径迹退火模型是盆地、造山带热史模拟分析的基础,而退火模型研究的深入程度是应用磷灰石裂变径迹资料进行盆地热史定量化研究的关键。,磷灰石中所含U238裂变时产生的碎片在磷灰石中会形成裂变径迹,矿物中的径迹都具有随温度的增高,而径迹密度减少、长度变短直至完全消失的特性。磷灰石矿物中新生成的裂变径迹的长度为14~18µm,平均长度16µm,呈狭窄的高斯分布,但如果母岩在地质时期受热,径迹长度会缩短,径迹密度也会随之减小。由于磷灰石中的U238自晶体形成后就以恒定的速度不断的自发裂变,观测到的裂变径迹产生的时间有早有晚,且经历了热史的不同阶段,因而径迹的长度分布包含了温度随时间变化的重要信息[6]。Naeser(1979)划分了在连续沉积,且目前正处在最大埋藏地温状况下磷灰石裂变径迹年龄-深度(或温度)上3个不同的带,从浅到深依次为:①未退火带,地层尚未受到退火作用,其年龄反映物源的时代,大于或等于地层年龄;②部分退火带,地层已受到退火作用,其年龄逐渐减小,小于地层年龄;③完全退火带,起年龄等于零,地层达到完全退火。由于在1~100Ma时,磷灰石裂变径迹的退火温度约为60~150℃,此温度正好与生油窗(60~130℃)比较接近,故广泛应用于盆地古地温场研究[7]。,发现的裂变径迹退火主要与温度和时间有关,而与压力、pH值、Eh值等其他物理化学条件无明显的关系。因而,把裂变径迹退火程度视为温度(T)和时间(t)的函数[]。现在,应用最多、研究得较为深入的矿物是磷灰石。磷灰石成分是控制退火特征的一个重要因素之一,Green等对奥斯韦盆地的磷灰石年龄与成分关系研究表明,***磷灰石比***磷灰石更能抵抗退火作用[7~9]。同时,磷灰石中不同结晶方位的裂变径迹退火速率是不同的,平行于c轴的裂变径迹表现为更强的抵抗退火的特征,随着退火程度的提高,各项异性变得更加明显,Durange磷灰石退火试验表明,在366℃,加热1h后,只有很少裂变径迹存在,并且都平行于c轴[10]。人们普遍认为,被破坏的晶格沿着裂变径迹恢复主要是温度作用的结果,而忽略了原子的分布要求随着压力的增加内在的分布系数指数降低这一基本理论。,结果发现:①随着时间的持续,限定压力使得磷灰石自发裂变径迹退火速率降