第七章大地構(gòu)造學研究方法-1

1、第七章第七章 大地構(gòu)造研究方法大地構(gòu)造研究方法可檢驗?？蓹z驗。C: Controlled observations （受控觀測）（受控觀測）Deductive Science （演繹科學）（演繹科學） tautology(重現(xiàn)性重現(xiàn)性)構(gòu)建模型構(gòu)建模型用模型探尋關(guān)系用模型探尋關(guān)系模型：包括概念模型、數(shù)學模型和物理模型模型：包括概念模型、數(shù)學模型和物理模型方法：根據(jù)模型進行預測，然后與實際觀測進行對方法：根據(jù)模型進行預測，然后與實際觀測進行對比。如果模型預測與實際觀測吻合或類似，那么比。如果模型預測與實際觀測吻合或類似，那么這個模型或許就能夠捕獲控制系統(tǒng)的過程；如果這個模型或許就能夠捕獲控制系統(tǒng)

2、的過程；如果模型預測與實際觀測不符，就需要修正和調(diào)整模模型預測與實際觀測不符，就需要修正和調(diào)整模型。型。Models have been important in most fields of science, The reasons are:Models for predictions;Models as Educational tools: can tell us if we know enough; if we miss elementModels as Experiments: Many situations where we are extremely limited in the

3、way we can investigate a question. 南天山OC構(gòu)造演化模型大地構(gòu)造研究基本方法：歷史大地構(gòu)造研究基本方法：歷史構(gòu)造分析方構(gòu)造分析方法法 從各種地質(zhì)、地球物理、地球化學的從各種地質(zhì)、地球物理、地球化學的資料入手，按地史發(fā)展順序，歸納不同大資料入手，按地史發(fā)展順序，歸納不同大地構(gòu)造發(fā)展階段的特點，比較地殼、地幔地構(gòu)造發(fā)展階段的特點，比較地殼、地幔各部分構(gòu)造的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)化，找出共各部分構(gòu)造的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)化，找出共性和個性，總結(jié)出地殼巖石圈發(fā)生發(fā)展演性和個性，總結(jié)出地殼巖石圈發(fā)生發(fā)展演化規(guī)律?；?guī)律。出發(fā)點：從區(qū)域地質(zhì)研究入手出發(fā)點：從區(qū)域地質(zhì)研究入手以地質(zhì)、地

4、球物理、地球化學等資料為基礎以地質(zhì)、地球物理、地球化學等資料為基礎以構(gòu)造為主線的多學科研究方法以構(gòu)造為主線的多學科研究方法不同時期、不同構(gòu)造單元地質(zhì)綜合對比研究不同時期、不同構(gòu)造單元地質(zhì)綜合對比研究區(qū)域大地構(gòu)造形成演化過程及動力學探討區(qū)域大地構(gòu)造形成演化過程及動力學探討地層系統(tǒng)及其研究地層系統(tǒng)及其研究地層系統(tǒng)時空分布地層系統(tǒng)時空分布地層關(guān)系及其地質(zhì)事件地層關(guān)系及其地質(zhì)事件地層研究地層研究沉積組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造研究沉積組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造研究沉積相環(huán)境及古地理分布沉積相環(huán)境及古地理分布沉積盆地成因分析沉積盆地成因分析沉積作用研究沉積作用研究幾何學、運動學研究幾何學、運動學研究流變學研究流變學研究構(gòu)造序列及

5、年代學研究構(gòu)造序列及年代學研究構(gòu)造動力學研究構(gòu)造動力學研究構(gòu)造作用研究構(gòu)造作用研究巖漿組合及系列巖漿組合及系列巖漿作用方式及動力巖漿作用方式及動力巖漿作用構(gòu)造環(huán)境巖漿作用構(gòu)造環(huán)境巖漿作用研究巖漿作用研究變質(zhì)巖組合及關(guān)系變質(zhì)巖組合及關(guān)系變質(zhì)溫壓及變質(zhì)溫壓及PTtPTt軌跡軌跡變質(zhì)作用及構(gòu)造背景變質(zhì)作用及構(gòu)造背景變質(zhì)作用研究變質(zhì)作用研究典型礦床地質(zhì)地球化學典型礦床地質(zhì)地球化學礦床成礦系列研究礦床成礦系列研究成礦動力學研究成礦動力學研究成礦作用研究成礦作用研究地質(zhì)作用研究地質(zhì)作用研究區(qū)域地球化學研究區(qū)域地球化學研究不同巖石組合地球化學特征不同巖石組合地球化學特征構(gòu)造環(huán)境示蹤信息構(gòu)造環(huán)境示蹤信息地球化

6、學研究地球化學研究地球物理場縱橫向特征研究地球物理場縱橫向特征研究地表及深部結(jié)構(gòu)構(gòu)造研究地表及深部結(jié)構(gòu)構(gòu)造研究地球物理研究地球物理研究區(qū)域大地構(gòu)造研究基本內(nèi)容區(qū)域大地構(gòu)造研究基本內(nèi)容一、建造分析一、建造分析沉積建造：泛指在一定構(gòu)造背景條件下，當?shù)爻练e建造：泛指在一定構(gòu)造背景條件下，當?shù)貧ぐl(fā)展到某一階段時所形成的一套具有特定巖相組殼發(fā)展到某一階段時所形成的一套具有特定巖相組合的沉積巖系。合的沉積巖系。沉積建造是一定大地構(gòu)造和古氣侯背景下的巖沉積建造是一定大地構(gòu)造和古氣侯背景下的巖石共生組合體，包括：建造的巖性巖相共生組合、石共生組合體，包括：建造的巖性巖相共生組合、建造的構(gòu)造旋回（時代）、建造的

7、區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)建造的構(gòu)造旋回（時代）、建造的區(qū)域大地構(gòu)造環(huán)境、建造的古氣侯背景。因此沉積建造分析是構(gòu)建境、建造的古氣侯背景。因此沉積建造分析是構(gòu)建古構(gòu)造環(huán)境和大地構(gòu)造相的重要方面。古構(gòu)造環(huán)境和大地構(gòu)造相的重要方面。不同環(huán)境常見的沉積建造不同環(huán)境常見的沉積建造陸棚環(huán)境：石英砂礫巖建造、粉砂巖陸棚環(huán)境：石英砂礫巖建造、粉砂巖- -泥巖建造、鐵質(zhì)巖建造、錳質(zhì)巖建造、磷泥巖建造、鐵質(zhì)巖建造、錳質(zhì)巖建造、磷質(zhì)巖建造、火山碎屑沉積建造、硅質(zhì)泥巖質(zhì)巖建造、火山碎屑沉積建造、硅質(zhì)泥巖- -硅質(zhì)巖建造。硅質(zhì)巖建造。臺地碳酸鹽環(huán)境：生物屑亮晶碳酸鹽巖臺地碳酸鹽環(huán)境：生物屑亮晶碳酸鹽巖建造、生物屑泥晶碳酸鹽巖建造、

8、藻紋層建造、生物屑泥晶碳酸鹽巖建造、藻紋層藻團粒碳酸鹽巖建造、礁碳酸鹽巖建造、藻團粒碳酸鹽巖建造、礁碳酸鹽巖建造、瀝青質(zhì)碳酸鹽巖建造、礫屑灰?guī)r建造、硅瀝青質(zhì)碳酸鹽巖建造、礫屑灰?guī)r建造、硅質(zhì)團塊質(zhì)團塊- -條帶碳酸鹽巖建造、硅質(zhì)灰?guī)r建條帶碳酸鹽巖建造、硅質(zhì)灰?guī)r建造、瘤狀碳酸鹽巖建造、白云質(zhì)灰?guī)r造、瘤狀碳酸鹽巖建造、白云質(zhì)灰?guī)r- -白白云巖建造、磷質(zhì)巖建造。云巖建造、磷質(zhì)巖建造。陸緣斜坡環(huán)境：陸源碎屑濁積巖建造、陸緣斜坡環(huán)境：陸源碎屑濁積巖建造、碳酸鹽巖濁積巖建造、滑混巖建造、火山碳酸鹽巖濁積巖建造、滑混巖建造、火山碎屑沉積建造、等深積巖建造。碎屑沉積建造、等深積巖建造。陸內(nèi)裂谷環(huán)境：粉砂巖陸內(nèi)裂

9、谷環(huán)境：粉砂巖- -泥巖建造、長石石英砂巖建造、復成分泥巖建造、長石石英砂巖建造、復成分礫巖建造、滑混巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、碳酸鹽巖濁積巖礫巖建造、滑混巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、碳酸鹽巖濁積巖建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。大陸邊緣裂谷環(huán)境：粉砂巖大陸邊緣裂谷環(huán)境：粉砂巖- -泥巖建造、有機質(zhì)泥巖建造、長石泥巖建造、有機質(zhì)泥巖建造、長石石英砂巖建造、復成分礫巖建造、礁碳酸鹽巖建造、瀝青質(zhì)碳酸石英砂巖建造、復成分礫巖建造、礁碳酸鹽巖建造、瀝青質(zhì)碳酸鹽巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、滑混巖建造、碳酸鹽巖濁積巖鹽巖建造、陸源碎屑濁積巖建

10、造、滑混巖建造、碳酸鹽巖濁積巖建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。坳陷盆地環(huán)境：石英砂礫巖建造、鋁土質(zhì)巖建造、含煤碎屑巖建坳陷盆地環(huán)境：石英砂礫巖建造、鋁土質(zhì)巖建造、含煤碎屑巖建造、炭質(zhì)泥巖造、炭質(zhì)泥巖- -油頁巖建造、泥晶灰?guī)r油頁巖建造、泥晶灰?guī)r- -泥灰?guī)r建造、蒸發(fā)巖建造。泥灰?guī)r建造、蒸發(fā)巖建造。斷陷盆地環(huán)境：復成分砂礫巖建造、復成分粉砂巖斷陷盆地環(huán)境：復成分砂礫巖建造、復成分粉砂巖- -泥巖建造、泥巖建造、雜砂巖建造、含煤碎屑巖建造、蒸發(fā)巖建造、火山碎屑沉積建造、雜砂巖建造、含煤碎屑巖建造、蒸發(fā)巖建造、火山碎屑沉積建造、堿性火山巖建

11、造、堿玄巖建造、雙峰系列火山巖建造。堿性火山巖建造、堿玄巖建造、雙峰系列火山巖建造。拉分盆地環(huán)境：粉砂巖拉分盆地環(huán)境：粉砂巖- -泥巖建造、雜砂巖建造、復成分礫巖建泥巖建造、雜砂巖建造、復成分礫巖建造、火山碎屑沉積建造、火山碎屑濁積巖建造、陸源碎屑濁積巖造、火山碎屑沉積建造、火山碎屑濁積巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、炭質(zhì)泥巖建造、炭質(zhì)泥巖- -油頁巖建造。油頁巖建造。前陸盆地環(huán)境：磨拉石建造（長石石英砂巖建造、前陸盆地環(huán)境：磨拉石建造（長石石英砂巖建造、復成分礫巖建造、陸源碎屑濁積巖建造）。復成分礫巖建造、陸源碎屑濁積巖建造）。島弧環(huán)境：鈣堿性島弧環(huán)境：鈣堿性堿性火山巖建造、火山碎屑巖堿性火山巖

12、建造、火山碎屑巖建造、陸源碎屑濁積巖建造。建造、陸源碎屑濁積巖建造。海溝海溝增生柱環(huán)境：混雜堆積，包括滑塌沉積、大增生柱環(huán)境：混雜堆積，包括滑塌沉積、大洋板塊表面鏟刮下來的物質(zhì)（包括洋殼表面的覆蓋洋板塊表面鏟刮下來的物質(zhì)（包括洋殼表面的覆蓋物、洋殼、洋島、海山及大陸碎塊等）物、洋殼、洋島、海山及大陸碎塊等）洋島環(huán)境：洋島型大洋拉斑玄武巖建造、海山碳酸洋島環(huán)境：洋島型大洋拉斑玄武巖建造、海山碳酸鹽巖建造鹽巖建造洋盆環(huán)境：大洋拉斑玄武巖建造、遠洋放射蟲硅質(zhì)洋盆環(huán)境：大洋拉斑玄武巖建造、遠洋放射蟲硅質(zhì)巖建造。巖建造。建造分析主要方法建造分析主要方法沉積建造和火山建造沉積建造和火山建造野外：厚度、巖石

13、組合、巖相標志、野外：厚度、巖石組合、巖相標志、室內(nèi)：巖石化學、地球化學、構(gòu)造環(huán)室內(nèi)：巖石化學、地球化學、構(gòu)造環(huán) 境判別境判別建造研究的基本手段建造研究的基本手段 巖石地層剖面的測制巖石地層剖面的測制 各種區(qū)域大地構(gòu)造信息的提取各種區(qū)域大地構(gòu)造信息的提取有序地層建造研究的基本內(nèi)容和方法：有序地層建造研究的基本內(nèi)容和方法：1 1、調(diào)查各巖石地層單位主要巖性特征、調(diào)查各巖石地層單位主要巖性特征（物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造）、厚度、接觸（物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造）、厚度、接觸關(guān)系性質(zhì)、疊覆特征及空間變化特點以關(guān)系性質(zhì)、疊覆特征及空間變化特點以及地球化學特征，并廣泛收集沉積相及地球化學特征，并廣泛收集沉積相（原生及

14、成巖構(gòu)造特點，古生物化石及（原生及成巖構(gòu)造特點，古生物化石及其遺跡化石和古生態(tài)、古環(huán)境、古流向其遺跡化石和古生態(tài)、古環(huán)境、古流向等）資料。等）資料。2 2 、總結(jié)沉積巖巖性巖相變化和盆地充、總結(jié)沉積巖巖性巖相變化和盆地充填序列填序列, ,為研究形成演化規(guī)律提供基礎為研究形成演化規(guī)律提供基礎資料。資料。 青藏高原東北緣拉脊山的成山過程青藏高原東北緣拉脊山的成山過程（據(jù)方小敏等，（據(jù)方小敏等，2007）古近紀西寧群沉積時，拉脊山并不存在，西寧盆地與貴德盆地古近紀西寧群沉積時，拉脊山并不存在，西寧盆地與貴德盆地為一個統(tǒng)一的輕微彎折的山前撓曲盆地或陸內(nèi)前陸盆地，包括為一個統(tǒng)一的輕微彎折的山前撓曲盆地或

15、陸內(nèi)前陸盆地，包括蘭州盆地和化隆蘭州盆地和化隆循化盆地在內(nèi)的周邊水系都向西寧匯集，當循化盆地在內(nèi)的周邊水系都向西寧匯集，當時氣候非常炎熱，推測處于行星風系的亞熱帶副高壓帶控制之時氣候非常炎熱，推測處于行星風系的亞熱帶副高壓帶控制之下，強烈的蒸發(fā)和大流域充足的鹽類離子供給形成了西寧盆地下，強烈的蒸發(fā)和大流域充足的鹽類離子供給形成了西寧盆地巨厚的膏鹽層。巨厚的膏鹽層。 證證 據(jù)：據(jù)：1. 古近紀西寧群沉積時古近紀西寧群沉積時,沉積厚度從昆侖山前向西寧盆地北緣明沉積厚度從昆侖山前向西寧盆地北緣明顯減薄顯減薄,沉積物粒度變細。沉積物粒度變細。昆侖山前：昆侖山前：1 000 m(未見地層頂?shù)孜匆姷貙禹數(shù)?/p>

16、)，巖性主要為砂礫巖，巖性主要為砂礫巖拉脊山南側(cè)的貴德盆地北緣：拉脊山南側(cè)的貴德盆地北緣：800 m，主要為砂巖和泥巖，主要為砂巖和泥巖,含數(shù)含數(shù)層層13 m厚的石膏厚的石膏;拉脊山北側(cè)西寧盆地南緣：拉脊山北側(cè)西寧盆地南緣：600 m，主要為粉砂巖和泥巖，并含，主要為粉砂巖和泥巖，并含超過超過200 m厚的膏鹽和石膏泥巖互層。厚的膏鹽和石膏泥巖互層。西寧盆地北緣：西寧盆地北緣：200 m，巖性由于受祁連山的影響，略有變粗，巖性由于受祁連山的影響，略有變粗，為桔黃色砂巖和粉砂巖，顯示出擠壓彎折盆地的特征。為桔黃色砂巖和粉砂巖，顯示出擠壓彎折盆地的特征。古近紀西寧群沉積時，古近紀西寧群沉積時，拉脊

17、山并不存在，西寧拉脊山并不存在，西寧盆地與貴德盆地為一個盆地與貴德盆地為一個統(tǒng)一的輕微彎折的山前統(tǒng)一的輕微彎折的山前撓曲盆地或陸內(nèi)前陸盆撓曲盆地或陸內(nèi)前陸盆地，包括蘭州盆地和化地，包括蘭州盆地和化隆隆循化盆地在內(nèi)的周循化盆地在內(nèi)的周邊水系都向西寧匯集，邊水系都向西寧匯集，當時氣候非常炎熱，推當時氣候非常炎熱，推測處于行星風系的亞熱測處于行星風系的亞熱帶副高壓帶控制之下，帶副高壓帶控制之下，強烈的蒸發(fā)和大流域充強烈的蒸發(fā)和大流域充足的鹽類離子供給形成足的鹽類離子供給形成了西寧盆地巨厚的膏鹽了西寧盆地巨厚的膏鹽層。層。證證 據(jù)：據(jù)：1. 古近紀西寧群沉積時古近紀西寧群沉積時,沉積沉積厚度從昆侖山前

18、向西寧盆地北厚度從昆侖山前向西寧盆地北緣明顯減薄緣明顯減薄,沉積物粒度變細。沉積物粒度變細。昆侖山前：昆侖山前：1 000 m(未見地未見地層頂?shù)讓禹數(shù)?，巖性主要為砂礫巖，巖性主要為砂礫巖拉脊山南側(cè)的貴德盆地北緣：拉脊山南側(cè)的貴德盆地北緣：800 m，主要為砂巖和泥巖，主要為砂巖和泥巖,含含數(shù)層數(shù)層13 m厚的石膏厚的石膏;拉脊山北側(cè)西寧盆地南緣：拉脊山北側(cè)西寧盆地南緣：600 m，主要為粉砂巖和泥巖，主要為粉砂巖和泥巖，并含超過并含超過200 m厚的膏鹽和石厚的膏鹽和石膏泥巖互層。膏泥巖互層。西寧盆地北緣：西寧盆地北緣： 8 80 00 0, ,9 90 00 0 D Do od ds s

19、o on n, ,1 19 98 85 5, ,M Me ez zg ge er r, ,1 19 99 90 0 石石 榴榴 石石 8 80 00 0 M Me ez zg ge er r, ,1 19 98 89 9b b 鈣鈣 鋁鋁 榴榴 石石 7 77 75 5 C Cl li if ff f, ,1 19 98 82 2; ;M Me ez zg ge er r, ,1 19 99 90 0 獨獨 居居 石石 6 60 00 0 7 70 00 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5; ;C Co om mp pe el la an nd d, ,1 19

20、99 90 0 榍榍 石石 5 50 00 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 82 2 金金 紅紅 石石 3 38 80 0 4 42 20 0 M Me ez zg ge er r, ,1 19 99 90 0 U U- -P Pb b 法法 磷磷 灰灰 石石 3 35 50 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 82 2 全全 巖巖 6 65 50 0, ,6 68 80 0 7 75 50 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 84 4; ;C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5 白白 云云 母母 5

21、50 00 0, ,6 60 00 0 6 65 50 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5; ;J Ja ag ge er r, ,1 19 98 87 7 黑黑 云云 母母 3 30 00 0, ,3 35 50 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 85 5, ,M Me ez zg ge er r, ,1 19 98 87 7 R Rb b- -S Sr r 法法 長長 石石 3 30 00 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5, ,J Ja ag ge er r, ,1 19 98 87 7 全全 巖巖

22、6 65 50 0, , 7 75 50 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 86 6; ;H Hu um mp ph hr ri is se es s, ,1 19 99 90 0 石石 榴榴 石石 7 70 00 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 86 6 S Sm m- -N Nd d 法法 角角 閃閃 石石 6 60 00 0 7 70 00 0 M Me ez zg ge er r, ,1 19 98 89 9 輝輝 石石 6 60 00 0, ,6 65 50 0 Y Yo or rk k & & H Ha al

23、 ll l, ,1 19 98 80 0 角角 閃閃 石石 5 50 00 0, ,6 60 00 0, , 6 65 50 0 B Be er rg ge er r & & Y Yo or rk k, ,1 19 98 81 1, ,1 19 98 82 2 透透 長長 石石 4 40 00 0, ,4 45 50 0 Y Yo or rk k & & H Ha al ll l, ,1 19 98 85 5, ,1 19 98 89 9 白白 云云 母母 3 35 50 0, ,3 38 80 0, ,4 40 00 0 P Pu ur rd dy y, ,1

24、 19 97 75 5, ,M Ma ar rt ti in ne ez z, ,1 19 99 92 2 金金 云云 母母 3 30 00 0, ,4 45 50 0 D Do os so on n, ,1 19 97 79 9, ,M Ma ar rt ti in ne ez z, ,1 19 99 92 2 黑黑 云云 母母 2 25 50 0, ,3 30 00 0, ,3 35 50 0 D Do os so on n, ,1 19 97 79 9, ,H Ha ar rr ri is so on n, ,1 19 98 82 2 斜斜 長長 石石 2 23 30 0, ,3 30

25、00 0 B Be er rg ge er r & & Y Yo or rk k, ,H Ha ar rr ri is so on n, ,1 19 98 81 1 鉀鉀 長長 石石 2 22 20 0, ,2 25 50 0 Y Yo or rk k, ,H Ha ar rr ri is so on n, ,1 19 98 82 2 正正 長長 石石 1 18 80 0, ,2 20 00 0 H Ha ar rr ri is so on n, ,Y Yo or rk k e et t a al l. ., , 1 19 98 82 2 K K- -A Ar r 和和 A A

26、r r- -A Ar r 法法 微微 斜斜 長長 石石 1 14 40 0, ,1 15 50 0 H Ha ar rr ri is so on n, ,Y Yo or rk k e et t a al l. ., , 1 19 98 81 1 鋯鋯 石石 1 18 80 0, ,2 22 20 0 H Ha ar rr ri is so on n e et t a al l. ., , 1 19 98 80 0, , J Ja ag ge er r e et t a al l. ., , 1 19 97 77 7 裂裂 變變 徑徑 跡跡 法法 磷磷 灰灰 石石 1 11 10 0, ,1 1

27、2 20 0 H Ha ar rr ri is so on n e et t a al l. ., , 1 19 98 80 0, , J Ja ag ge er r e et t a al l. ., , 1 19 99 97 7 封閉溫度理論的應用：封閉溫度理論的應用：1 1、科學目標的確定、科學目標的確定2 2、測年系統(tǒng)的選擇、測年系統(tǒng)的選擇3 3、年齡成果的解釋、年齡成果的解釋2 2、同位素體系的平衡及均勻化、同位素體系的平衡及均勻化 在變質(zhì)作用中在變質(zhì)作用中, ,同位素體系同位素體系將受到擾動并重新調(diào)整。只有變將受到擾動并重新調(diào)整。只有變質(zhì)作用進行得足夠徹底質(zhì)作用進行得足夠徹底, ,

28、同位素體同位素體系達到平衡系達到平衡, ,同位素年齡才可能有同位素年齡才可能有地質(zhì)意義。針對于等時線方法地質(zhì)意義。針對于等時線方法(Rb-Sr(Rb-Sr、Sm-NdSm-Nd等等),),經(jīng)過變質(zhì)作用經(jīng)過變質(zhì)作用, ,同位素初始值達到均勻化同位素初始值達到均勻化, ,是構(gòu)成是構(gòu)成等時線的先決條件之一。等時線的先決條件之一。3 3、定年方法的選擇、定年方法的選擇1 1、不同測年方法的定年范圍、不同測年方法的定年范圍2 2、科學問題的需要、科學問題的需要3 3、可測年的對象條件、可測年的對象條件4 4、熱干擾情況的評估、熱干擾情況的評估4 4、測年礦物的成因研究、測年礦物的成因研究要獲得可靠的構(gòu)造

29、年代信息，需要對要獲得可靠的構(gòu)造年代信息，需要對測年礦物的成因進行研究。鋯石在同測年礦物的成因進行研究。鋯石在同位素測年中是一種廣泛采用的礦物，位素測年中是一種廣泛采用的礦物，但由于鋯石具有強抗破壞性，在巖石但由于鋯石具有強抗破壞性，在巖石風化、變質(zhì)，甚至巖漿熔融過程中，風化、變質(zhì)，甚至巖漿熔融過程中，鋯石都可保存下來，這就使得同一巖鋯石都可保存下來，這就使得同一巖石中選出的鋯石具有不同的成因和時石中選出的鋯石具有不同的成因和時代，從而給測試和年齡解釋帶來了麻代，從而給測試和年齡解釋帶來了麻煩。所以，鋯石成因研究受到廣泛重煩。所以，鋯石成因研究受到廣泛重視。因此利用鋯石進行視。因此利用鋯石進行

30、U-PbU-Pb測年首先測年首先要對每顆鋯石進行礦物成因研究，可要對每顆鋯石進行礦物成因研究，可利用陰極發(fā)光、背散射電子圖像、稀利用陰極發(fā)光、背散射電子圖像、稀土和微量元素分析等方法區(qū)分是巖漿土和微量元素分析等方法區(qū)分是巖漿鋯石、變質(zhì)鋯石、碎屑鋯石還是復合鋯石、變質(zhì)鋯石、碎屑鋯石還是復合鋯石，然后分別對它們進行測試，這鋯石，然后分別對它們進行測試，這樣才能得到有真正意義的數(shù)據(jù)。樣才能得到有真正意義的數(shù)據(jù)。變質(zhì)鋯石問題變質(zhì)鋯石問題 鋯石在高級變質(zhì)過程中有兩個基本性質(zhì)，鋯石在高級變質(zhì)過程中有兩個基本性質(zhì)，即放射性成因鉛丟失和鋯石增生。鋯石鉛丟即放射性成因鉛丟失和鋯石增生。鋯石鉛丟失有三種可能的方式

31、：擴散作用、淋漓作用失有三種可能的方式：擴散作用、淋漓作用及重結(jié)晶作用。由于鋯石封閉溫度高，大于及重結(jié)晶作用。由于鋯石封閉溫度高，大于800-1000800-1000，在地殼變質(zhì)條件下，通過擴散，在地殼變質(zhì)條件下，通過擴散作用導致鉛從原生鋯石中鉛丟失的可能性很作用導致鉛從原生鋯石中鉛丟失的可能性很小。小。 Mezger Mezger等（等（19971997）研究表明鋯石的鉛丟）研究表明鋯石的鉛丟失主要同晶格放射性損傷有關(guān)。低于約失主要同晶格放射性損傷有關(guān)。低于約600-600-650650，衰變和裂變才能對晶格產(chǎn)生破壞，因，衰變和裂變才能對晶格產(chǎn)生破壞，因而只有低于而只有低于600-65060

32、0-650的變質(zhì)條件下，鋯石才的變質(zhì)條件下，鋯石才能通過重結(jié)晶、淋漓和晶質(zhì)擴散等方式產(chǎn)生能通過重結(jié)晶、淋漓和晶質(zhì)擴散等方式產(chǎn)生放射性成因鉛的丟失。放射性成因鉛的丟失。Mezger(1997)Mezger(1997)總結(jié)了變質(zhì)鋯石的總結(jié)了變質(zhì)鋯石的4 4種種U-PbU-Pb數(shù)據(jù)模式，提供數(shù)據(jù)模式，提供了變質(zhì)巖了變質(zhì)巖U-PbU-Pb年代學的基本依據(jù)（圖）。年代學的基本依據(jù)（圖）。模式模式a a：數(shù)據(jù)點位于上交點附近（圖：數(shù)據(jù)點位于上交點附近（圖1-31-3，a a）。巖漿巖原）。巖漿巖原巖未受到后期熱擾動，上交點年齡可解釋為巖漿侵位時巖未受到后期熱擾動，上交點年齡可解釋為巖漿侵位時代，下交點年齡

33、無地質(zhì)意義。代，下交點年齡無地質(zhì)意義。模式模式b b：數(shù)據(jù)點集中于下交點附近分布（圖：數(shù)據(jù)點集中于下交點附近分布（圖1-31-3，b b）。這）。這是典型的變質(zhì)巖鋯石數(shù)據(jù)特征。強烈的不一致性可能是是典型的變質(zhì)巖鋯石數(shù)據(jù)特征。強烈的不一致性可能是由于變質(zhì)增生造成的。下交點年齡應代表變質(zhì)時代。由于變質(zhì)增生造成的。下交點年齡應代表變質(zhì)時代。模式模式c c：數(shù)據(jù)點位于不一致線中部（圖：數(shù)據(jù)點位于不一致線中部（圖1-31-3，c c）在中到高）在中到高級變質(zhì)過程中蛻晶質(zhì)鋯石重結(jié)晶，造成強烈的不一致性。級變質(zhì)過程中蛻晶質(zhì)鋯石重結(jié)晶，造成強烈的不一致性。正確地評價上、下交點年齡應研究鋯石是否受到了變質(zhì)正確地

34、評價上、下交點年齡應研究鋯石是否受到了變質(zhì)后的放射性成因鉛丟失。后的放射性成因鉛丟失。模式模式d d：復雜模式（圖：復雜模式（圖1-31-3，d d）。不同時代和成因鋯石組）。不同時代和成因鋯石組成的混合體系或受到多相變質(zhì)作用，上、下交點均無地成的混合體系或受到多相變質(zhì)作用，上、下交點均無地質(zhì)意義。質(zhì)意義。簡平等（簡平等（20012001）通過對大別高級變質(zhì)巖區(qū)變質(zhì)鋯石研究，）通過對大別高級變質(zhì)巖區(qū)變質(zhì)鋯石研究，提出鋯石提出鋯石U-PbU-Pb年齡的解釋的初步巖相學標志：年齡的解釋的初步巖相學標志：(1)(1)可能的原巖時代和可能的源區(qū)年齡可能的原巖時代和可能的源區(qū)年齡: :對于原巖為火成對于

35、原巖為火成巖的變質(zhì)巖巖的變質(zhì)巖, ,繼承鋯石繼承鋯石( (或晶核或晶核) )的上交點年齡或最大值的上交點年齡或最大值反映可能的原巖時代的最小值。對于原巖為沉積巖的反映可能的原巖時代的最小值。對于原巖為沉積巖的變質(zhì)巖變質(zhì)巖, ,繼承鋯石繼承鋯石( (或晶核或晶核) )的年齡可能給出一個源區(qū)時的年齡可能給出一個源區(qū)時代的可能范圍。代的可能范圍。(2)(2)峰期變質(zhì)年齡峰期變質(zhì)年齡: :變質(zhì)鋯石變質(zhì)鋯石( (或晶域或晶域) )的上交點年齡或最的上交點年齡或最大且最和諧的年齡反映變質(zhì)事件或峰期變質(zhì)的時代的大且最和諧的年齡反映變質(zhì)事件或峰期變質(zhì)的時代的最小值。最小值。(3)(3)深熔事件的年齡深熔事件的

36、年齡: :深熔鋯石的結(jié)晶年齡。深熔鋯石的結(jié)晶年齡。(4)(4)流體改造年齡流體改造年齡: :受流體改造的邊部的年齡可能反映流受流體改造的邊部的年齡可能反映流體改造事件。體改造事件。(5)(5)無地質(zhì)意義的年齡無地質(zhì)意義的年齡: :混合鋯石組成的年齡、蛻晶質(zhì)化混合鋯石組成的年齡、蛻晶質(zhì)化晶域的年齡、沒有巖相學依據(jù)的下交點年齡。晶域的年齡、沒有巖相學依據(jù)的下交點年齡。據(jù)陳道公等，據(jù)陳道公等，2 0 0 1年年Th/UTh/U一般一般 0.10.1Th/UTh/U一般一般 0.10.1（四）構(gòu)造年代學研究的主要科學問題（四）構(gòu)造年代學研究的主要科學問題1 1、隆升幅度及隆升速率研究的、隆升幅度及隆升

37、速率研究的 構(gòu)造構(gòu)造-熱年代學方法熱年代學方法理論基礎：同位素體系的封閉溫度理論理論基礎：同位素體系的封閉溫度理論方法：方法： （1 1）礦物對封閉溫度年齡法）礦物對封閉溫度年齡法 （2 2）單礦物封閉溫度年齡法）單礦物封閉溫度年齡法 （3 3）多重擴散域（）多重擴散域（MDDMDD）的）的40Ar/39Ar40Ar/39Ar年齡譜法年齡譜法 （4 4）碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡年）碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡法齡法多重擴散域（多重擴散域（MDDMDD）的）的40Ar/39Ar40Ar/39Ar年齡譜法年齡譜法（MDDMDD模式年齡法）模式年齡法）2020世紀世紀8080年代，年代，O.M.Lo

38、veraO.M.Lovera、T.M.HarrisonT.M.Harrison和和F.M.RichterF.M.Richter等共同合作等共同合作, ,在在DodsonDodson封閉溫封閉溫度理論基礎上提出的一個新的封閉溫度理論度理論基礎上提出的一個新的封閉溫度理論模式模式多重擴散域模式多重擴散域模式(Multiple (Multiple Diffusion Domain,Diffusion Domain,簡稱模式簡稱模式) )。19961996年以來年以來, ,模式實驗流程和模式處理系模式實驗流程和模式處理系統(tǒng)在我國國家地震局地質(zhì)研究所正式建立。統(tǒng)在我國國家地震局地質(zhì)研究所正式建立。MDD

39、MDD模式的建立模式的建立DondsonDondson理論的擴展理論的擴展多德森模式是建立在單一擴散域的封閉理論基礎上多德森模式是建立在單一擴散域的封閉理論基礎上, ,實際上樣品中存在著不同擴散域。鉀長石的多重擴實際上樣品中存在著不同擴散域。鉀長石的多重擴散域表現(xiàn)尤為突出散域表現(xiàn)尤為突出, ,多重擴散域的封閉溫度區(qū)間為多重擴散域的封閉溫度區(qū)間為350350150150C C。多重擴散域示意圖多重擴散域示意圖測試過程中，用循環(huán)加熱程序代替常規(guī)的單調(diào)測試過程中，用循環(huán)加熱程序代替常規(guī)的單調(diào)增溫程序，使大小不同的擴散域分別析出其增溫程序，使大小不同的擴散域分別析出其ArAr鎦分，并進行理論模擬。從而

40、同一測年礦鎦分，并進行理論模擬。從而同一測年礦物可以給出對應不同擴散域的不同封閉溫度物可以給出對應不同擴散域的不同封閉溫度值和相應的冷卻年齡值，這樣就可以利用一值和相應的冷卻年齡值，這樣就可以利用一個具有多重擴散域特征的樣品（堿性長石）個具有多重擴散域特征的樣品（堿性長石）給出其封閉溫度范圍內(nèi)的溫度給出其封閉溫度范圍內(nèi)的溫度年齡曲線。年齡曲線。 MDDMDD法與礦物對年齡法與礦物對年齡法的比較法的比較根據(jù)不同封閉溫度根據(jù)不同封閉溫度的礦物所測得的的礦物所測得的幾個年齡幾個年齡, , 其冷其冷卻曲線僅為幾個卻曲線僅為幾個點的連線點的連線, ,其冷其冷卻速率不可能分卻速率不可能分段求取段求取, ,

41、而是一而是一個平均冷卻速率。個平均冷卻速率。利用利用MDDMDD模式求得的模式求得的冷卻曲線是不均冷卻曲線是不均勻的勻的, ,往往存在往往存在快速冷卻時間段快速冷卻時間段和緩慢冷卻時間和緩慢冷卻時間段段, ,可分段求得可分段求得冷卻速率。由此冷卻速率。由此可見可見, ,利用利用MDDMDD模模式求得的冷卻曲式求得的冷卻曲線或隆升過程要線或隆升過程要比多德森模式精比多德森模式精細、精確得多。細、精確得多。碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡法碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡法原理：假定造山帶的剝蝕物質(zhì)被源源不斷遷移到原理：假定造山帶的剝蝕物質(zhì)被源源不斷遷移到相鄰的沉積盆地中，則盆地中的沉積剖面柱相鄰的沉積盆

42、地中，則盆地中的沉積剖面柱與源區(qū)的剝露呈反向關(guān)系，因此，造山帶相與源區(qū)的剝露呈反向關(guān)系，因此，造山帶相鄰盆地沉積剖面柱的鋯石或磷灰石裂變徑跡鄰盆地沉積剖面柱的鋯石或磷灰石裂變徑跡年齡將與造山帶不斷剝露的基巖的鋯石或磷年齡將與造山帶不斷剝露的基巖的鋯石或磷灰石裂變徑跡冷卻年齡形成良好的對應關(guān)系，灰石裂變徑跡冷卻年齡形成良好的對應關(guān)系，從而達到揭示造山帶隆升剝露過程的目的。從而達到揭示造山帶隆升剝露過程的目的。 碎屑鋯石和磷灰石裂變碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡顆粒年齡分析法在徑跡顆粒年齡分析法在方法學上獨具特色。它方法學上獨具特色。它可以彌補基巖區(qū)熱年代可以彌補基巖區(qū)熱年代學方法的一些缺陷，在學方法的

43、一些缺陷，在基巖區(qū)已經(jīng)被剝蝕掉的基巖區(qū)已經(jīng)被剝蝕掉的基巖樣品和特別高海拔基巖樣品和特別高海拔地段樣品的不可獲取往地段樣品的不可獲取往往導致剝露歷史時段限往導致剝露歷史時段限定的不完善，相反，已定的不完善，相反，已剝蝕的物質(zhì)和高海拔區(qū)剝蝕的物質(zhì)和高海拔區(qū)的剝蝕物可以在相應的的剝蝕物可以在相應的沉積區(qū)出現(xiàn)，系統(tǒng)研究沉積區(qū)出現(xiàn)，系統(tǒng)研究可以獲得更多的有關(guān)源可以獲得更多的有關(guān)源區(qū)的剝露史信息。區(qū)的剝露史信息。 碎屑鋯石和磷灰石裂碎屑鋯石和磷灰石裂變徑跡顆粒年齡法變徑跡顆粒年齡法就是通過對沉積區(qū)就是通過對沉積區(qū)碎屑樣品進行單顆碎屑樣品進行單顆粒裂變徑跡測年，粒裂變徑跡測年，分析測年顆粒的不分析測年顆粒的

44、不同的年齡構(gòu)成，通同的年齡構(gòu)成，通過對比不同時期沉過對比不同時期沉積的不同樣品裂變積的不同樣品裂變徑跡顆粒年齡結(jié)構(gòu)，徑跡顆粒年齡結(jié)構(gòu)，達到回溯蝕源區(qū)的達到回溯蝕源區(qū)的熱冷卻歷史或具有熱冷卻歷史或具有不同剝露歷史的源不同剝露歷史的源區(qū)信息。區(qū)信息。 理論上，應用可以概括為三個方面：理論上，應用可以概括為三個方面： 回溯源區(qū)的快速剝露期。其原理是源區(qū)巖石經(jīng)歷的回溯源區(qū)的快速剝露期。其原理是源區(qū)巖石經(jīng)歷的快速冷卻剝露期會在對應的沉積物中形成裂變徑跡快速冷卻剝露期會在對應的沉積物中形成裂變徑跡年齡峰值，通過碎屑鋯石和磷灰石的裂變徑跡顆粒年齡峰值，通過碎屑鋯石和磷灰石的裂變徑跡顆粒年齡分布可以回溯源區(qū)的

45、快速剝露期。年齡分布可以回溯源區(qū)的快速剝露期。 根據(jù)沉積區(qū)的顆粒鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡對來根據(jù)沉積區(qū)的顆粒鋯石和磷灰石裂變徑跡年齡對來確定源區(qū)一定時間段的平均冷卻確定源區(qū)一定時間段的平均冷卻剝蝕速率。即利剝蝕速率。即利用同一碎屑樣品的鋯石和磷灰石裂變徑跡峰值年齡用同一碎屑樣品的鋯石和磷灰石裂變徑跡峰值年齡差，結(jié)合它們的封閉溫度差來計算一定時間段的冷差，結(jié)合它們的封閉溫度差來計算一定時間段的冷卻速率，進而估算剝蝕速率。系統(tǒng)的測量沉積剖面卻速率，進而估算剝蝕速率。系統(tǒng)的測量沉積剖面柱的系列樣品，可以獲取不同時間段的平均冷卻速柱的系列樣品，可以獲取不同時間段的平均冷卻速率，從而達到精細刻劃源區(qū)的抬

46、升率，從而達到精細刻劃源區(qū)的抬升剝露剝露冷卻歷冷卻歷史。史。 通過系統(tǒng)分析沉積剖面柱的碎屑鋯石或磷灰石的顆通過系統(tǒng)分析沉積剖面柱的碎屑鋯石或磷灰石的顆粒年齡分布，確定不同時期沉積樣品在其剝蝕過程粒年齡分布，確定不同時期沉積樣品在其剝蝕過程中從裂變徑跡封閉溫度等溫面剝蝕冷卻到地表所需中從裂變徑跡封閉溫度等溫面剝蝕冷卻到地表所需要的時間，即裂變徑跡年齡與沉積時間之差，從而要的時間，即裂變徑跡年齡與沉積時間之差，從而確定不同時期的平均剝蝕冷卻速率。確定不同時期的平均剝蝕冷卻速率。 2 2、多次構(gòu)造、多次構(gòu)造- -熱事件的年齡確定熱事件的年齡確定 在自然界，特別是造山帶中，往往是多在自然界，特別是造山

47、帶中，往往是多次構(gòu)造次構(gòu)造- -熱事件的疊加，所以在進行定年熱事件的疊加，所以在進行定年時應予重視。時應予重視。1 1、首先可根據(jù)基礎地質(zhì)定年方法，建立、首先可根據(jù)基礎地質(zhì)定年方法，建立構(gòu)造序次，然后按不同構(gòu)造期次進行同位構(gòu)造序次，然后按不同構(gòu)造期次進行同位素年代取樣。素年代取樣。2 2、其次，在進行同位素年代學測試要特、其次，在進行同位素年代學測試要特別注意，一般利用巖石中不同礦物封閉溫別注意，一般利用巖石中不同礦物封閉溫度，由此產(chǎn)生的時代差異，只適合于一次度，由此產(chǎn)生的時代差異，只適合于一次構(gòu)造構(gòu)造熱事件的簡單情況，在多期構(gòu)造熱事件的簡單情況，在多期構(gòu)造熱事件條件下，要研究變質(zhì)演化、變質(zhì)平

48、熱事件條件下，要研究變質(zhì)演化、變質(zhì)平衡和同位素平衡的關(guān)系。在變質(zhì)作用中，衡和同位素平衡的關(guān)系。在變質(zhì)作用中，當變質(zhì)溫度超過封閉溫度時，或者巖石的當變質(zhì)溫度超過封閉溫度時，或者巖石的礦物成分發(fā)生變化，同位素體系將受到擾礦物成分發(fā)生變化，同位素體系將受到擾動并重新調(diào)整。只有當變質(zhì)作用進行得足動并重新調(diào)整。只有當變質(zhì)作用進行得足夠徹底，同位素體系達到新的平衡，同位夠徹底，同位素體系達到新的平衡，同位素年齡才有地質(zhì)意義。對于等時線方法素年齡才有地質(zhì)意義。對于等時線方法（Rb-SrRb-Sr，Sm-NdSm-Nd等），經(jīng)過變質(zhì)作用，同等），經(jīng)過變質(zhì)作用，同位素初始值達到均勻化，是構(gòu)成等時線的位素初始值達到均勻化，是構(gòu)成等時線的先決條件先決條件即測年樣品組要保證具有同即測年樣品組要保證具有同時同源性。時同源性。 7008009001000110012000.100.120.140.160.180.200.220.81.21.62.02.4207Pb/235U206Pb/238Udata-