原位U-Th/He同位素定年技术研究进展及其低温矿床学应用前景

应用传统单颗粒方法对目标矿物进行定年具有较高要求(如U、Th等母体同位素均匀分布),需要耗时的酸溶过程,同时还需进行α粒子射出效应校正。原位U-Th/He同位素定年技术是近年发展起来的一种定年技术,其主要原理是采用激光加热目标矿物,并通过与激光系统连接的稀有气体质谱(Alphachron)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别完成 ~4He和U、Th等母体同位素分析,将 ~4He和U、Th分析结果代入年龄公式计算即可获得目标矿物的U-Th/He年龄。本文阐述了原位U-Th/He同位素定年技术的主要原理、实验测试流程、适用矿物等,重点对原位U-Th/He同位素定年的技术难点和低温矿床学应用前景进行了分析。相对于传统单颗粒方法,原位测试方法解决了两个关键问题:1无需进行α粒子射出效应的校正,提高了定年结果的可靠性和准确度;2能完成母体同位素分布不均匀样品的测试,扩展了U-Th/He同位素定年的应用范围。尽管原位U-Th/He同位素定年技术在侧向加热效应、剥蚀坑体积测定以及标准矿物等方面尚存在一些亟待解决的问题,但已在硅酸盐、磷酸盐、钛铁氧化物等矿物的年代学研究方面展示了良好的应用前景。随着原位U-Th/He同位素定年技术的发展和进步,尤其是硫化物的U-Th/He同位素定年的发展,将为解决低温矿床的年代学问题提供一种新的思路。

川东北元坝地区中生代构造与动态热演化史——磷灰石、锆石(U-Th)/He定年分析

通过对川东北元坝地区须家河组(T3x)—嘉定组(K1j)钻井岩屑样品镜质体反射率和锆石、磷灰石(U-Th)/He定年分析,建立了该区He年龄—深度/温度动态演化模式,推断出元坝地区磷灰石He封闭温度为95℃左右。元坝地区T3x-K1j中生代地层基本都经历了磷灰石He封闭温度(95℃);所有样品未经历锆石He封闭温度,T3x2-J1z地层部分样品可能经历了约170℃的最高古地温。元坝地区中生代地层在古近纪—新近纪(0.2～36.4 Ma)发生重大冷却抬升剥蚀,剥蚀速率约为109.9 m/Ma,K1j及以上地层最大抬升剥蚀厚度约为4 000 m。系统揭示了该区动态热演化历史,中生代地层最高古地温接近于170～190℃,随后地层发生抬升,古地温下降;在36～176 Ma之间时,古地温在95～170℃之间;在0～36 Ma时,现今地温小于95℃。

北山南部西山煤窑地区晚中生代陆内构造变形特征与时限约束

北山南部西山煤窑地区侏罗系与白垩系的构造变形记录了中亚地区晚中生代的主要构造演化过程,对揭示中亚地区的陆内变形具有重要意义。综合应用遥感影像、野外地质观测、构造解析及磷灰石(U-Th)/He(AHe)年代学方法,对北山南部西山煤窑地区的构造变形特征及时限进行了详细分析,并在此基础上探讨了动力学机制。西山煤窑地区发育逆冲推覆构造,以二叠纪花岗岩和晚石炭世辉长岩NE向逆冲至下—中侏罗统煤系地层之上为特征,上盘岩系经历剥蚀形成飞来峰,下盘发育叠瓦状逆冲断层,逆冲推覆距离约10 km。晚石炭世辉长岩的磷灰石AHe年龄显示160~130 Ma的快速冷却事件,指示该地区经历了中晚侏罗世—早白垩世早期的挤压变形,可能是亚洲南缘班公-怒江洋与北缘蒙古-鄂霍茨克洋闭合的远程效应。变形的侏罗系的AHe年龄(120~100 Ma)揭示了早白垩世晚期的隆升事件。结合区域构造事件,表明研究区经历了早白垩世晚期的伸展断陷,可能与早期地壳增厚的伸展垮塌作用有关。晚白垩世之后,正断层反转为逆冲断层,将变形的侏罗系与上覆岩系共同压覆在下白垩统之上,指示北山南部构造背景由伸展转为挤压,局部地区经历了弱挤压变形,并改造了先存挤压与伸展构造。

海相油气成藏定年技术及其对元坝气田长兴组天然气成藏年代的反演

我国海相叠合盆地的油气特征及成藏过程表现出很强的复杂性,确定油气成藏年代极其困难,建立有效的成藏定年技术显得尤为迫切.为此基于稀有气体He年代积累效应和油气藏保存机制,建立了油气藏4 He成藏定年地质模型及年龄估算公式,明确其为油气成藏定型时间;基于天然气40 Ar/36 Ar比值与源岩钾丰度及地质时代的关系,建立了追溯油气源岩时代的Ar同位素估算模型.磷灰石、锆石(U-Th)/He定年体系的封闭温度与含油气盆地生油气窗的温度范围较为一致,磷灰石、锆石(U-Th)/He年龄可以揭示含油气盆地抬升剥蚀时间、由构造抬升导致的油气藏调整时间,建立了固体沥青、原油中沥青质提取、溶样、Re-Os纯化富集及分离等Re-Os同位素测年前处理技术,可以直接确定固体沥青、原油等的形成时间.按照含油气系统成藏地质要素形成时间或发生时间先后顺序,提出了从确定源岩形成-油气生成-运移充注-调整改造-成藏定型等成藏过程的定年技术序列.开展四川盆地元坝气田源岩时代、生排烃、运移充注、调整改造及成藏定型等关键过程的时间节点综合研究,明确了元坝气田的主力气源为上二叠统龙潭组烃源岩,两期原油充注时间分别为220~175Ma、168~140Ma;油裂解气发生在140~118Ma,元坝地区约97Ma以来发生构造抬升,尤其15Ma以来气-水界面发生调整,约在12~8Ma气藏最终定型并形成现今的气藏格局.