CN103575864A - 一种韧性剪切带形成年代的界定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种韧性剪切带形成年代的界定方法，特别是一种利用电子自旋共振方法测定糜棱岩基质中新生α石英的年龄，从而界定韧性剪切带形成年代的界定方法。该方法包括：⑴样品采集；⑵样品制备；⑶样品测定，包括平衡铀摩尔值和热活化ESR波谱振幅的测定；⑷计算韧性剪切带形成年代。本发明所述方法简单、有效，并具备测试样品易选、测试费低廉等优点，能够弥补现有界定方法中测试周期长、测试费用高等问题。

Description

一种韧性剪切带形成年代的界定方法

技术领域

本发明涉及矿物年代的测定领域，特别涉及一种糜棱岩基质中新生α石英年龄的测定方法。

背景技术

韧性剪切带是地质构造中非常普遍的一种断裂带，是窥测深部构造层次岩石变形特征的一个重要窗口。近年来随着对其研究的深化，特别是通过韧性剪切带几何学、运动学、动力学及流变性等方面的深入研究，韧性剪切带在造山带研究中的重要性及其流变学在地学中重要性日益提高。所以，对韧性剪切作用的年代界定越发凸显其重要性。

目前常用的韧性剪切年代的界定方法是白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar测年法和SHRIMP锆石U-Pb定年法。

⁴⁰Ar-³⁹Ar法年龄测定是以含钾矿物在核反应堆中由快中子照射而形成³⁹Ar为基础的。⁴⁰Ar-³⁹Ar法年龄测定的封闭温度相对较低，同位素易发生重置，从而记录热事件年龄。该方法不仅需要选单矿物，且纯度要求高；而且测试周期长。

SHRIMP为高灵敏度高分辨率离子微探针，用在锆石U-Pb定年法中，可以进行20微米范围内的原位²⁰⁷Pb/²³⁵U和²⁰⁶Pb/²³⁸U同位素分析。它同时具备高分辨、高灵敏、高精度和微量及原位微区分析的特点，不必经过复杂的化学分离过程。是目前锆石同位素地质年代学测试最好的设备。但国内设备较少，处于排不上队的状态。

以上两种方法虽各有特色，也被广大地质工作者接受，但均存在测试周期长（1-2年）、测试费用高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、准确的韧性剪切带形成年代的界定方法，以解决现有技术中存在的测试周期长且费用高的问题。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种韧性剪切带形成年代的界定方法，包括如下步骤：

⑴样品采集：

在韧性剪切带的中心，选择并采集干净的石英脉体及其围岩；

所述的选择包括：对野外所采集的石英脉体及围岩进行切片；在显微镜下观察石英的变形状态，分析韧性剪切作用形成的新生α石英，且没受到后期构造活动的影响；确定所选新生α石英的位置。

⑵样品制备：

对采集到的围岩进行粉碎处理，挑选粒度为0.1～0.25mm的颗粒作为待测石英样品1，洗净并自然风干；

对采集到的石英脉体进行粉碎处理，挑选粒度为0.1～0.25mm的石英颗粒，洗净并自然风干，再对该颗粒进行热活化处理，并冷却6-10天，得到待测石英样品2。

⑶样品测定：

对待测石英样品1的测定：用铀钍钾谱仪和微机数据采集系统测定待测石英样和标样的γ及α天然放射性，得到待测石英样品和标样的平衡铀摩尔值Q_x和Q_s；

对待测石英样品2的测定：用电子自旋共振仪在相同放大倍数下进行测定，得到待测石英样品和标样的热活化ESR波谱振幅H_x和H_s。

⑷计算韧性剪切带形成年代：

韧性剪切带形成年代通过计算待测石英样品的年龄获得，所述的待测石英样品的年龄用公式（1）计算：

t_x＝t_s×(Q_s/Q_x)×(M_s/M_x)×(H_x/H_s)    (1)

其中：

t_x为待测石英样品的年龄（Ma）

t_s为标准石英样品的年龄（Ma）

Q_x为待测石英样品的平衡铀摩尔值(mol)

Q_s为标准石英样品的平衡铀摩尔值（mol）

M_x为待测石英样品质量（mg）

M_s为标准石英样品的质量（mg）

H_x为待测石英样热活化ESR谱振幅（cm）

H_s为标准石英样热活化ESR谱振幅（cm）。

优选的，步骤⑴所述石英脉体及其围岩采集自含石英的长英质糜棱岩。

优选的，步骤⑵所述待测石英样品1、待测石英样品2的粒度均为0.14-0.18mm。

本发明的有益效果包括以下几点：

1、简单、有效。由公式（1）可见，只要准确的测定出样品和标样的平衡铀摩尔值、在相同放大倍数下热活化ESR波谱振幅，且掌握标样的年龄值，就可以进行韧性剪切带形成年代的计算。

2、测试样品易选。首先，石英是自然界最丰富的矿物，易于采样；其次是石英易于分选，一般不需要借助仪器，手工挑选即可。

3、测试费低廉

相对目前常用的两种方法，本发明给出的方法测试费用相对低，一般为几百元，对科研经费短缺的研究者来说，不能不说是种经济实惠的好方法。

4、测试周期短

相对目前常用的两种方法，测试周期短，一般3月左右就可。而传统方法往往则要1～2年，而且还排不上队。

附图说明

图1为本发明韧性剪切带形成年代的界定方法实施例的流程示意图。

图2为本发明韧性剪切带形成年代的界定方法实施例中样品的自旋共振谱谱图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步说明。但不作为对本发明的内容限制。

图1为本发明韧性剪切带形成年代的界定方法实施例的流程示意图。由该图所示，韧性剪切带形成年代的界定方法包括以下步骤：

⑴样品的选择与采集：

本次实施例中，所述石英脉体及其围岩采集自含石英的长英质糜棱岩。

在样品采集前，需要先进行初选并进行切片，在显微镜下观察石英的变形状态，分析哪些石英是韧性剪切作用形成的新生α石英，且没受到后期构造活动的影响，并根据观察分析确定所选新生α石英的位置。

具体的，在所确定的位置，采集了干净的石英脉体及其围岩碎片。

⑵样品制备：

对采集到的围岩进行粉碎处理，挑选粒度为0.14～0.18mm的颗粒作为待测石英样品1，洗净并自然风干；

对采集到的石英脉体进行粉碎处理，挑选粒度为0.14～0.18mm的石英颗粒，洗净并自然风干；

取120mg石英围岩颗粒作为待测石英样品1。

对石英脉体颗粒进行热活化处理，并冷却6天，得到待测石英样品2。具体的，取120mg石英脉体颗粒进行热活化处理。

⑶样品测定：

石英纯度的测定：用CIT-3000SM型能量色散X荧光分析仪进行。

待测石英样品1的测定：用CIT-3000F数字化全自动铀钍钾谱仪测定和微机数据采集系统测定待测石英样品和标样的γ及α天然放射性，得到待测石英样品和标样的平衡铀摩尔值Q_x和Q_s。

待测石英样品2的测定：用用德国ER-200D-SRC型电子自旋共振谱仪在相同的放大倍数下进行测定，得到待测石英样品和标样的热活化ESR波谱振幅H_x和H_s。

样品测定条件如下：室温20～25C⁰，微波频率9.7652GHz，微波功率0.21mW～0.30mW，调制振幅0.25Gpp，调制频率100kHz，放大系数7.11×10⁵-1.26×10⁶，时间常数50ms，扫场范围3455.0～3550.5G，中心场3505.0G，在磁场强度3507.5G中心场区间内测到该批样品的自旋共振谱，其谱分裂因子g=2.0005±0.0005。图2为本发明韧性剪切带形成年代的界定方法实施例中样品的自旋共振谱谱图。谱图的横座标是以高斯（G）为单位的磁场强度，纵座标表示相对放大系数。每一页谱图中顶底两条谱线分别是顺磁浓度标样的谱图。在样品测定前后分别测定标样的自旋共振谱，以严格控制样品的测定精度。

⑷计算韧性剪切带形成年代：

韧性剪切带形成年代即待测石英样品的年龄，所述的待测石英样品的年龄用公式（1）计算：

t_x＝t_s×(Q_s/Q_x)×(M_s/M_x)×(H_x/H_s)    (1)

在天然α、β和γ射线的作用下，天然石英中E₁心的E₁ ⁰、E₁′、E₁"三种状态是同时存在的。利用电子自旋共振方法测定待测石英样品E₁ ⁰、E₁′和E₁"的总浓度时，样品的ESR波谱幅值与样品的吸收剂量成正比。设待测石英样品中顺磁中心的浓度用C_x(Sp/g)表示，标准石英样品中顺磁中心的浓度用C_s(Sp/g)表示,那么C_x和C_s之比应满足：

C_x/C_s＝(H_x/M_x)/(H_s/M_s)    (2)

其中：

C_X为待测石英样品的顺磁中心浓度（sp/g）

C_S为标准石英样品的顺磁中心浓度（sp/g）

如果用C=C_s×M_s表示标准石英样顺磁中心的总浓度，则待测石英的顺磁中心浓度的计算式为：

C_x＝C×(H_x/H_s)×(1/M_x)    (3)

由统计计算可知，当石英吸收剂量较小时，即满足下面关系：

b×(Q_x×t_x)＜5×10^-6Gy    (4)

式中：b平衡铀摩尔浓度；Q_x换算为吸收剂量的转换系数。经理论计算，得到b=2.89Gy/a(μg·g^-1)。则可得：

C_x＝k×(Q_x×t_x)    (5)

式中k是一个常数。这表明只要满足(3)式，石英E’₁心热活化浓度C_x与(Q_x×t_x)成线性关系。对于石英标准样,应有：

C_s＝k×(Q_s×t_s)    (6)

将(5)、(6)式代入(2)式中，消去C_x和C_s，得

t_x＝t_s×(Q_s/Q_x)×(M_s/M_x)×(H_x/H_s)    (1)

由此可见，测定出样品和标样的平衡铀摩尔值、质量及在相同放大倍数下热活化ESR波谱振幅，且掌握标样的年龄值，就可以进行韧性剪切带形成年代的计算。(1)式是测定韧性剪切作用最新强烈活动年龄的基本关系式。

Claims (5)

1.一种韧性剪切带形成年代的界定方法，其步骤如下： 

⑴样品采集： 

在韧性剪切带的中心，选择并采集干净的石英脉体及围岩； 

⑵样品制备： 

对围岩进行粉碎处理，挑选粒度为0.1～0.25mm的颗粒作为待测石英样品1，洗净并自然风干； 

对石英脉体进行粉碎处理，挑选粒度为0.1～0.25mm的石英颗粒，洗净并自然风干，再对该颗粒进行热活化处理，并冷却6-10天，得到待测石英样品2； 

⑶样品测定： 

对待测石英样品1的测定：用铀钍钾谱仪和微机数据采集系统测定待测石英样和标样的γ及α天然放射性，得到待测石英样品和标样的平衡铀摩尔值Q_x和Q_s； 

对待测石英样品2的测定：用电子自旋共振仪在相同放大倍数下进行测定，得到待测石英样品和标样的热活化ESR波谱振幅H_x和H_s； 

⑷计算韧性剪切带形成年代： 

韧性剪切带形成年代通过计算待测石英样品的年龄获得，所述的待测石英样品的年龄用公式（1）计算： 

t_x＝t_s×(Q_s/Q_x)×(M_s/M_x)×(H_X/H_s)    (1) 

其中： 

t_x为待测石英样品的年龄（Ma） 

t_s为标准石英样品的年龄（Ma） 

Q_x为待测石英样品的平衡铀摩尔值(mol) 

Q_s为标准石英样品的平衡铀摩尔值（mol） 

M_x为待测石英样品质量（mg）； 

M_s为标准石英样品的质量（mg）。 

H_x为待测石英样热活化ESR谱振幅（cm） 

H_s为标准石英样热活化ESR谱振幅（cm）。 

2.根据权利要求1所述的韧性剪切带形成年代的界定方法，其特征在于，步骤⑴所述的石英脉体及围岩采集自含石英的长英质糜棱岩。 

3.根据权利要求1-2所述的韧性剪切带形成年代的界定方法，其特征在于，步骤⑴所述的选择包括：对野外所采集的石英脉体及围岩进行切片；在显微镜下观察石英的变形状态，分析韧性剪切作用形成的新生α石英，且没受到后期构造活动的影响；确定所选新生α石英的位置。 

4.根据权利要求1所述的韧性剪切带形成年代的界定方法，其特征在于：步骤⑵所述待测石英样品1的粒度为0.14-0.18mm。 

5.根据权利要求1所述的韧性剪切带形成年代的界定方法，其特征在于：步骤⑵所述待测石英样品2的粒度为0.14-0.18mm。 

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