變質巖定年代方法及應用

一、變質巖定年方法的探討1.變質巖的相關知識2.變質巖年代學的研究進展3.變質巖定年方法存在問題二、變質巖定年方法及應用安徽肥東群變質巖系的同位素地質定年變質巖的概念

變質巖是由原來的巖石（巖漿巖、沉積巖、變質巖）在地殼中受到高溫、高壓及化學成分加入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結構構造變化后形成的新的巖石。

一、變質巖定年方法的探討1.變質巖的相關知識野外的變質巖

我國區(qū)域變質巖系十分發(fā)育，時代自太古宙到中生代均有出露。其變質巖石類型十分復雜，主要有片麻巖、粒狀巖石（變粒巖、淺粒巖）、片巖、千枚巖、變質硅鐵質巖、大理巖、變質鐵鎂質巖及區(qū)域混合巖等。有關原巖建造主要有超基性到酸性噴出巖（包括熔巖、凝灰?guī)r）、硬砂巖、各種沉積巖及不同性質的侵入巖。上述變質巖類均屬不同的原巖建成造經受不同時期、不同類型區(qū)域變質作用的結果。

我國區(qū)域層狀變質巖系按大地構造運動可分為12期，從太古宙遷西期—新生代喜馬拉期變質巖系均有。所以，變質巖系的發(fā)生和發(fā)展與大地構造環(huán)境和地殼演化有密切的關系。在全球構造位置上，我國處于歐亞板塊、太平洋板塊及度板塊的結合部位，地質環(huán)境差異較大，發(fā)展歷史很不相同，因而區(qū)域地質各具特色，造成變質巖石類型復雜，巖石相對難以識別。2.變質巖年代學的研究進展2.1變質作用頂峰年齡的測定主要運用

U-Pb,U-Th--全Pb,Lu-Hf和Sm-Nd同位素年代計對鋯石和獨居石等

含U副礦物、

石榴

石及其變質頂峰礦

物組合進行定年,在以

麻粒巖為代表的

高

級變質巖區(qū)和高

壓—超高壓榴

輝巖的變質

頂峰年齡)

的測定方

面已取得

公認的成果。2.變質巖年代學的研究進展2.3變質作用過程中特定事件的定年

峰期變質礦物的生長及其變質反應年齡的測定大部分等同于峰期變質年齡的測定。Keaya

等應用高靈敏度高分辨率離子探針(SHRIMP)測定了代表變質峰期深熔作用形成的鋯石邊的U-Pb

年齡,從而確定了深熔作用和變質作用的頂峰年齡。Bur-ton等

用特殊手段將基性麻粒巖中的變斑晶石榴石后成合晶冠狀

體礦物分離出來,然后進行了U-Pb,Sm-Nd,Rb-Sr

和O同位素年齡的測定,得出石榴石分解為后成合晶的頂峰年齡為1151Ma,Nd和Sr

同位素在礦物之間

的交換到250Ma才終止,是測定

后成合晶形成年齡的成功范例。陳能松等曾將密云麻粒巖中的石榴石鏈分離出來,測得其Sm-Nd年齡為(1756±25)Ma。

2.4同位素年代學技術(特別是微區(qū)原位年齡分析技術)的完善和改進1.(LA-ICP-MS)：除二次離子質譜(SIMS)和SHRIMP技術外,近年來利用激光剝蝕等離子體質譜分析技術(LA-ICP-MS)原位(in-situ)測定鋯石和獨居石等含U和含Th副礦物的U-Pb

年齡或Th-Pb

年齡，進展極快。2.電子探針(EPMA)：測定鋯石的Th-U-全Pb

化學等時線年齡方法(chemicalh-U-totalPb

isochronmethod)價格低廉,不破壞樣品,空間分辨率高達1～5Lm,樣品制備方便,分析快速,又可進行年齡填圖,因而近年來備受青睞,在鋯石和獨居石等富U或富Th副礦物的年齡測定上不斷取得成功。3.質子探針(PIXE)：測定了獨居石的U-Th-Pb

年齡。對EPMA無能為力的小于100Ma的獨居石年齡的測定,PIXE具有明顯的優(yōu)勢。2.變質巖年代學的研究進展3.變質巖定年方法存在問題3.變質巖定年方法存在問題3.3常規(guī)的原位測定對象與主要變質礦物組合的關系不明確。迄今為止,鋯石和獨居石等富U礦物的所謂原位年齡測定絕大多數(shù)是用重砂分離的方法將它們分離出來,制成樣品靶,置入分析平臺上進行測定的,因此,定年對象與主要變質礦物在巖石中的時空關系并不明確。由于基于熱力學原理設計的溫度計和壓力計至今還無法應用于這些礦物,無法將它們精確的定年結果與特定的變質事件(如低壓、中壓、高壓或超高壓變質作用)相聯(lián)系,因此,必須尋求將兩者聯(lián)系起來的有效途徑。二、變質巖定年方法及應用安徽肥東群變質巖系的同位素地質定年一、地質概況

肥東群變質巖系分布在肥東縣西山釋一橋頭集一閱集一帶,北北東向延伸。構造上位于郊廬斷裂的東側,與張八嶺群呈斷層接觸,屬揚子變質區(qū).肥東群的原始構造為一軸向北東35度，向南西緩傾的傾伏背斜，背斜核部為俘搓山組、翼部由內向外依次為大橫山組、雙山組。肥東群自下而上為：1.梓搓山組：主要沿俘搓山西坡分布。下部以黑云斜長片麻巖為主，間夾黑云角閃斜長片麻巖及少量斜長角閃巖。上部為黑云斜長片麻巖夾薄層斜長角閃巖及變石英角斑巖,局部夾大理巖透鏡體。2.大橫山組：分布于銅山尖山一帶,以角閃斜長片麻巖和黑云斜長片麻巖為主,間夾斜長角閃巖、黑云片巖及條帶狀磁鐵石英巖。3.雙山組:以白云質大理巖為主,間夾薄層斜長角閃片巖、斜長角閃巖及透閃石英片巖等。各層之間彼此成整合接觸,且受到不同程度的混合巖化(見圖1)。圖1肥東縣俘模山區(qū)地質圈(1:20萬)安徽肥東群變質巖系的同位素地質定年定年原理定年基礎等時線方程一致曲線Concordia鋯石的優(yōu)勢鋯石U-Pb定年方法1.SHRIMP根據(jù)放射性衰變規(guī)律可導出下列方程：利用上面公式和表1中數(shù)據(jù)就可以計算鋯石的模式年齡。1.3鋯石鈾一鉛年齡計算公式和模式年齡通過上列①、②、③式計算的模式年齡是很不一致的,這種不一致性表明鋯石已不是一個封閉體系,它的放射成因Pb可能在一次熱變質幕中丟失,所以表面年齡不能代表鋯石的年齡。為此我們用韋瑟里爾一致曲線圖來進行處理.1.3鋯石鈾一鉛年齡計算公式和模式年齡1.4.鋯石的鈾一鉛一致曲線圖解年齡1.5.鋯石的鈾一鉛一致曲線圖解年齡圖2所示的上交點年齡T，為,該年齡代表了肥東群俘搓山組黑云斜長片麻巖中鋯石最初結晶時所經歷的時間,也就是說代表了該群俘搓山組的原巖形成年齡。肥東群自下而上系連續(xù)沉積彼此成整合接觸,所以也代表了下元古代期間肥東群的基底巖石年齡。不一致曲線下交點年齡為Ma。該年齡代表了在此之前所經歷的熱變質事件年齡,且與張八嶺群發(fā)生在晉寧運動第一次熱力事件(730一860Ma)的時間相當。根據(jù)與孫殿卿,崔盛英對揚子地區(qū)和秦嶺地區(qū)與晉寧構造運動有關的各種地質作用的同位素年齡值統(tǒng)計結果對比表明:該區(qū)所經歷的熱力事件與晉寧運動的匯余波年齡相當。1.5.鋯石的鈾一鉛一致曲線圖解年齡二、結論

1.肥東群地層時代歸屬于下元古代。

2.肥東群的上交點年齡代表了基底巖石形成年齡約2000Ma,與大別群上界年齡相當,它與五臺運動相當。

3.肥東群下交點年齡約69OMa,該年齡可能代表了發(fā)生在晉寧運動所伴隨區(qū)域變質作用的熱力事件.這個勢力事件的發(fā)生時間與張八嶺變質巖系最初的變質作用所發(fā)生的時間730士5ox10’年)幾乎是同期的.參考文獻1.朱洪山,張忠查,陳江峰,陳道公,1979,安徽張八嶺樣交質巖系同位素地質年鈴,9,550一558.2.葛寧潔，周導之，1993，安徽肥東群變質巖系的同位素地質定年.3.陳能松，孫敏，王勤燕，羅彥，2003原地原位定年技術工作思路探討——中深變質巖區(qū)精細變質年代學格架