裂变径迹在矿床变化与保存中的应用

■刘浏 马勇

（广东省有色地质勘查院 广东广州510080）

裂变径迹在矿床变化与保存中的应用

■刘浏 马勇

（广东省有色地质勘查院 广东广州510080）

本文分别阐述矿床地球化学研究进展、裂变径迹在区域隆升剥蚀中定量化研究现状以及矿床隆升剥蚀定量化研究现状。并对磷灰石裂变径迹在矿床隆升剥蚀定量化研究应用提出相应的设想。

低温年代学裂变径迹成矿系统隆升剥蚀速率

0　引言

矿床地球化学一方面包含和继承了经典矿床学、地球化学的理论和研究方法,同时也引进了地学领域以外的数理化等方面的一些理论知识和手段。矿床地球化学不仅要研究矿床本身的化学组成、化学作用和化学演化问题,而且还要研究矿床形成的成矿过程和矿床形成后的保存与演化。实际上,矿床地球化学就是成矿作用的地球化学。

1　矿床地球化学研究进展

矿床地球化学研究的进展主要体现在以下两个方面,即成矿理论和分析测试方法。这两个方面不是分离的,而是互相促进的。

最早，施崇文（1994）和李澍人（1996）等都曾论述过成矿系统的研究内容和方法，翟裕生院士在1987~1996年期间先是对成矿系列有深入研究，1994年开始运用成矿系统观念分析问题，并于1999年《论成矿系统》一文中系统的提出成矿系统的概念，即成矿系统是指在一定的时空域中，控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程，以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体，是具有成矿功能的一个自然系统。可见成矿系统研究主要包括成矿物质来源、迁移、沉淀和矿床保存与演化4个方面的内容。

应用磷灰石裂变径迹热年代学方法对金属矿床（成矿作用）的研究是一个新的尝试，除了用于确定成矿时代、成矿温度和成矿期次外,还可以在成矿蚀变作用序次、矿床抬升与剥蚀、成矿热液演化史及矿床成因等方面发挥作用。目前用磷灰石裂变径迹建立起来的时间—温度等模型被广泛地应用于低温年代学、热史信息恢复、造山带隆升剥蚀量的计算以及沉积盆地等领域的研究中，并不同程度地获得了一定的成功。

2　裂变径迹在区域隆升剥蚀中定量化研究现状

磷灰石裂变径迹和锆石裂变径迹可以分别记录岩石经历的小于120℃和小于350℃的低温热历史的详细信息，为研究上地壳岩石冷却剥露过程提供了有效工具。利用不同矿物封闭温度的差异、裂变径迹的长度特征,结合其它同位素和数字模拟技术,可精细地反演构造域的热构造历史,即探讨构造演化过程与相应温度间的变化关系,建立时代-温度演化轨迹。

应用磷灰石的裂变径迹年龄及有效封闭温度计算岩石的抬升和剥蚀速率有以下几种方法：（1）高度差法:通过磷灰石裂变径迹年龄结合样品的海拔高度给出相应年龄段的视抬升速率；（2）外推法:把一定海拔高度磷灰石裂变径迹年龄外推到其年龄为零的位置,选定或通过其他方法给出一个地温梯度,用采样点的海拔高度和年龄为零时的深度之差除以裂变径迹年龄就可以得到岩体的抬升速率；（3）矿物对法:用同一同位素体系如裂变径迹不同封闭温度的矿物（磷灰石、锆石或榍石）或不同同位素体系矿物封闭温度的不同来计算冷却速率,除以地热梯度就可以得出抬升速率。

上述三种方法至70年代以来广泛地应用于国内外重要的造山带区域隆升剥蚀的研究中，对一些关键的问题的解决提供了有力的证据，同时给相关研究区构造演化研究中带来了新的认识和新的发现。

3　矿床隆升剥蚀定量化研究现状

前人针对金属矿床的隆升和剥蚀做了大量研究，魏俊浩（1995）结合水晶屯金矿的地质特征，选择了近矿围岩蚀变组合，金及金的指示元素的空间特征，黄铁矿的标型特征作为依据，确定该矿床的剥蚀程度；康太翰等（1997）利用异常元素组合和综合垂向分带序列一致的同类型矿床具相同的异常元素水平分带，但矿体不同垂直截面上异常元素具有不同的水平分带的特征规律，来评价矿床的剥蚀程度。袁江洪（1998）根据侵入岩的形成深度推断侵入岩发育地段的剥蚀深度；李胜荣等（2001）利用Ag/Au指示金矿床剥蚀程度；王公文（2004）选择青藏高原地区有代表性的地质地形剖面，运用计算机模拟技术进行古地形地貌的恢复；对比古今地形高程与地层层位，测定剥蚀岩体的相关年代，由此计算出地史时期的岩体剥蚀厚度。根据剥蚀沉积的相关原理，确定侵蚀的层位和年代，计算出了斑岩体的平均剥蚀速率。

4　磷灰石裂变径迹在矿床隆升剥蚀定量化研究应用的设想

首先，消化前人资料。了解致矿床形成的大地构造及构造对成矿的控制作用程度，分析区域应力场对成矿期控矿断裂赋矿空间应力状态、流体物理化学条件、成矿作用机制的影响，尤其要明确区域断裂、矿区控矿断裂相应的应力场的时空演化规律、区域应力场对成矿后断裂运动及区域矿床隆升剥蚀程度的制约。

其次，运用同位素及稀土元素地球化学相关技术手段，详细剖析矿床地球化学特征，探究该矿床（体）自然尖灭和后生(构造、剥蚀、风化、溶蚀等)消失具体部位，进一步查明导致矿体后生消失的各种的因素，并对相应的因素（作用）作评定，分析各因素（作用）的影响程度，总结利于矿床（体）保存或易导致其消失的部位。通过流体包裹体技术，采集与低温热年代学研究样品相同深度的矿石样品，系统研究矿化类型、成矿阶段相同的矿石成矿流体压力空间变化规律，力图对本区金矿床成矿深度及矿床隆升剥蚀程度进行有效制约。

最后，借鉴裂变径迹在造山带隆升与剥蚀研究中的基本方法，遵循一定的取样原则，计算相关地质体剥蚀量和隆升剥蚀速率，从而达到对研究区矿床保存变化的定量化研究，结合流体包裹体成矿深度及区域构造运动对矿床剥蚀隆升程度的制约，构建研究区矿床隆升剥蚀定量模型。

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P624[文献码]B

1000-405X（2016）-2-3-1