一種韌性剪切帶形成年代的界定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種韌性剪切帶形成年代的界定方法，特別是一種利用電子自旋共振方法測(cè)定糜棱巖基質(zhì)中新生α石英的年齡，從而界定韌性剪切帶形成年代的界定方法。該方法包括：⑴樣品采集；⑵樣品制備；⑶樣品測(cè)定，包括平衡鈾摩爾值和熱活化ESR波譜振幅的測(cè)定；⑷計(jì)算韌性剪切帶形成年代。本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)單、有效，并具備測(cè)試樣品易選、測(cè)試費(fèi)低廉等優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有界定方法中測(cè)試周期長(zhǎng)、測(cè)試費(fèi)用高等問題。
【專利說明】一種韌性剪切帶形成年代的界定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦物年代的測(cè)定領(lǐng)域，特別涉及一種糜棱巖基質(zhì)中新生α石英年齡的測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]韌性剪切帶是地質(zhì)構(gòu)造中非常普遍的一種斷裂帶，是窺測(cè)深部構(gòu)造層次巖石變形特征的一個(gè)重要窗口。近年來隨著對(duì)其研究的深化，特別是通過韌性剪切帶幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及流變性等方面的深入研究，韌性剪切帶在造山帶研究中的重要性及其流變學(xué)在地學(xué)中重要性日益提高。所以，對(duì)韌性剪切作用的年代界定越發(fā)凸顯其重要性。
[0003]目前常用的韌性剪切年代的界定方法是白云母4°Ar_39Ar測(cè)年法和SHRMP鋯石U-Pb定年法。
[0004]40Ar-39Ar法年齡測(cè)定是以含鉀礦物在核反應(yīng)堆中由快中子照射而形成39Ar為基礎(chǔ)的。4°Ar-39Ar法年齡測(cè)定的封閉溫度相對(duì)較低，同位素易發(fā)生重置，從而記錄熱事件年齡。該方法不僅需要選單礦物，且純度要求高；而且測(cè)試周期長(zhǎng)。
[0005]SHRIMP為高靈敏度高分辨率離子微探針，用在鋯石U-Pb定年法中，可以進(jìn)行20微米范圍內(nèi)的原位2°7Pb/235U和2°6Pb/238U同位素分析。它同時(shí)具備高分辨、高靈敏、高精度和微量及原位微區(qū)分析的特點(diǎn)，不必經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)分離過程。是目前鋯石同位素地質(zhì)年代學(xué)測(cè)試最好的設(shè)備。但國(guó)內(nèi)設(shè)備較少，處于排不上隊(duì)的狀態(tài)。
[0006]以上兩種方法雖各有特色，也被廣大地質(zhì)工作者接受，但均存在測(cè)試周期長(zhǎng)(1-2年)、測(cè)試費(fèi)用高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的韌性剪切帶形成年代的界定方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的測(cè)試周期長(zhǎng)且費(fèi)用高的問題。
[0008]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0009]一種韌性剪切帶形成年代的界定方法，包括如下步驟:
[0010]⑴樣品采集:
[0011]在韌性剪切帶的中心，選擇并采集干凈的石英脈體及其圍巖；
[0012]所述的選擇包括:對(duì)野外所采集的石英脈體及圍巖進(jìn)行切片；在顯微鏡下觀察石英的變形狀態(tài)，分析韌性剪切作用形成的新生α石英，且沒受到后期構(gòu)造活動(dòng)的影響；確定所選新生α石英的位置。
[0013]⑵樣品制備:
[0014]對(duì)采集到的圍巖進(jìn)行粉碎處理，挑選粒度為0.1?0.25mm的顆粒作為待測(cè)石英樣品1，洗凈并自然風(fēng)干；
[0015]對(duì)采集到的石英脈體進(jìn)行粉碎處理，挑選粒度為0.1?0.25mm的石英顆粒，洗凈并自然風(fēng)干，再對(duì)該顆粒進(jìn)行熱活化處理，并冷卻6-10天，得到待測(cè)石英樣品2。[0016]⑶樣品測(cè)定:
[0017]對(duì)待測(cè)石英樣品I的測(cè)定:用鈾釷鉀譜儀和微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)定待測(cè)石英樣和標(biāo)樣的Y及α天然放射性，得到待測(cè)石英樣品和標(biāo)樣的平衡鈾摩爾值Qj^PQs;
[0018]對(duì)待測(cè)石英樣品2的測(cè)定:用電子自旋共振儀在相同放大倍數(shù)下進(jìn)行測(cè)定，得到待測(cè)石英樣品和標(biāo)樣的熱活化ESR波譜振幅Hx和Hs。
[0019]⑷計(jì)算韌性剪切帶形成年代:
[0020]韌性剪切帶形成年代通過計(jì)算待測(cè)石英樣品的年齡獲得，所述的待測(cè)石英樣品的年齡用公式(I)計(jì)算:
[0021]tx = tsX (Qs/Qx) X (Ms/Mx) X (Hx/Hs) (I)
[0022]其中:
[0023]仁為待測(cè)石英樣品的年齡(Ma)
[0024]%為標(biāo)準(zhǔn)石英樣品的年齡(Ma)
[0025]Qx為待測(cè)石英樣品的平衡鈾摩爾值(mol)
[0026]Qs為標(biāo)準(zhǔn)石英樣品的平衡鈾摩爾值(mol)
[0027]Mx為待測(cè)石英樣品質(zhì)量(mg)
[0028]Ms為標(biāo)準(zhǔn)石英樣品的質(zhì)量(m·g)
[0029]Hx為待測(cè)石英樣熱活化ESR譜振幅(cm)
[0030]Hs為標(biāo)準(zhǔn)石英樣熱活化ESR譜振幅(cm)。
[0031 ] 優(yōu)選的，步驟⑴所述石英脈體及其圍巖采集自含石英的長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖。
[0032]優(yōu)選的，步驟⑵所述待測(cè)石英樣品1、待測(cè)石英樣品2的粒度均為0.14-0.18mm。
[0033]本發(fā)明的有益效果包括以下幾點(diǎn):
[0034]1、簡(jiǎn)單、有效。由公式(I)可見，只要準(zhǔn)確的測(cè)定出樣品和標(biāo)樣的平衡鈾摩爾值、在相同放大倍數(shù)下熱活化ESR波譜振幅，且掌握標(biāo)樣的年齡值，就可以進(jìn)行韌性剪切帶形成年代的計(jì)算。
[0035]2、測(cè)試樣品易選。首先，石英是自然界最豐富的礦物，易于采樣；其次是石英易于分選，一般不需要借助儀器，手工挑選即可。
[0036]3、測(cè)試費(fèi)低廉
[0037]相對(duì)目前常用的兩種方法，本發(fā)明給出的方法測(cè)試費(fèi)用相對(duì)低，一般為幾百元，對(duì)科研經(jīng)費(fèi)短缺的研究者來說，不能不說是種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的好方法。
[0038]4、測(cè)試周期短
[0039]相對(duì)目前常用的兩種方法，測(cè)試周期短，一般3月左右就可。而傳統(tǒng)方法往往則要I~2年，而且還排不上隊(duì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明韌性剪切帶形成年代的界定方法實(shí)施例的流程示意圖。
[0041]圖2為本發(fā)明韌性剪切帶形成年代的界定方法實(shí)施例中樣品的自旋共振譜譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。但不作為對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容限制。[0043]圖1為本發(fā)明韌性剪切帶形成年代的界定方法實(shí)施例的流程示意圖。由該圖所示，韌性剪切帶形成年代的界定方法包括以下步驟:
[0044]⑴樣品的選擇與采集:
[0045]本次實(shí)施例中，所述石英脈體及其圍巖采集自含石英的長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖。
[0046]在樣品采集前，需要先進(jìn)行初選并進(jìn)行切片，在顯微鏡下觀察石英的變形狀態(tài)，分析哪些石英是韌性剪切作用形成的新生α石英，且沒受到后期構(gòu)造活動(dòng)的影響，并根據(jù)觀察分析確定所選新生α石英的位置。
[0047]具體的，在所確定的位置，采集了干凈的石英脈體及其圍巖碎片。
[0048]⑵樣品制備:
[0049]對(duì)采集到的圍巖進(jìn)行粉碎處理，挑選粒度為0.14?0.18mm的顆粒作為待測(cè)石英樣品1，洗凈并自然風(fēng)干；
[0050]對(duì)采集到的石英脈體進(jìn)行粉碎處理，挑選粒度為0.14?0.18mm的石英顆粒，洗凈并自然風(fēng)干；
[0051]取120mg石英圍巖顆粒作為待測(cè)石英樣品I。
[0052]對(duì)石英脈體顆粒進(jìn)行熱活化處理，并冷卻6天，得到待測(cè)石英樣品2。具體的，取120mg石英脈體顆粒進(jìn)行熱活化處理。
[0053]⑶樣品測(cè)定:
[0054]石英純度的測(cè)定:用CIT-3000SM型能量色散X熒光分析儀進(jìn)行。
[0055]待測(cè)石英樣品I的測(cè)定:用CIT-3000F數(shù)字化全自動(dòng)鈾釷鉀譜儀測(cè)定和微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)定待測(cè)石英樣品和標(biāo)樣的Y及α天然放射性，得到待測(cè)石英樣品和標(biāo)樣的平衡鈾摩爾值Qx和Qs。
[0056]待測(cè)石英樣品2的測(cè)定:用用德國(guó)ER-200D-SRC型電子自旋共振譜儀在相同的放大倍數(shù)下進(jìn)行測(cè)定，得到待測(cè)石英樣品和標(biāo)樣的熱活化ESR波譜振幅Hx和Hs。
[0057]樣品測(cè)定條件如下:室溫20?25C°，微波頻率9.7652GHz,微波功率0.2Imff?
0.30mff,調(diào)制振幅0.25Gpp，調(diào)制頻率IOOkHz，放大系數(shù)7.1lX IO5-L 26X IO6,時(shí)間常數(shù)50ms，掃場(chǎng)范圍3455.0?3550.5G,中心場(chǎng)3505.0G，在磁場(chǎng)強(qiáng)度3507.5G中心場(chǎng)區(qū)間內(nèi)測(cè)到該批樣品的自旋共振譜，其譜分裂因子g=2.0005±0.0005。圖2為本發(fā)明韌性剪切帶形成年代的界定方法實(shí)施例中樣品的自旋共振譜譜圖。譜圖的橫座標(biāo)是以高斯(G)為單位的磁場(chǎng)強(qiáng)度，縱座標(biāo)表示相對(duì)放大系數(shù)。每一頁(yè)譜圖中頂?shù)變蓷l譜線分別是順磁濃度標(biāo)樣的譜圖。在樣品測(cè)定前后分別測(cè)定標(biāo)樣的自旋共振譜，以嚴(yán)格控制樣品的測(cè)定精度。
[0058]⑷計(jì)算韌性剪切帶形成年代:
[0059]韌性剪切帶形成年代即待測(cè)石英樣品的年齡，所述的待測(cè)石英樣品的年齡用公式
(I)計(jì)算:
[0060]tx = tsX (Qs/Qx) X (Ms/Mx) X (Hx/Hs) (I)
[0061]在天然α、β和Y射線的作用下，天然石英中E1心的E1' E1'、E1"三種狀態(tài)是同時(shí)存在的。利用電子自旋共振方法測(cè)定待測(cè)石英樣品ΕΛΕ/和E1 〃的總濃度時(shí)，樣品的ESR波譜幅值與樣品的吸收劑量成正比。設(shè)待測(cè)石英樣品中順磁中心的濃度用Cx(Sp/g)表示，標(biāo)準(zhǔn)石英樣品中順磁中心的濃度用Cs(Sp/g)表示，那么Cx和Cs之比應(yīng)滿足:
[0062]Cx/Cs = (HX/MX)/(HS/MS) ⑵[0063]其中:
[0064]Cx為待測(cè)石英樣品的順磁中心濃度(sp/g)
[0065]Cs為標(biāo)準(zhǔn)石英樣品的順磁中心濃度(sp/g)
[0066]如果用C=CsXMs表示標(biāo)準(zhǔn)石英樣順磁中心的總濃度，則待測(cè)石英的順磁中心濃度的計(jì)算式為:
[0067]Cx = CX (Hx/Hs) X (I/Mx) (3)
[0068]由統(tǒng)計(jì)計(jì)算可知，當(dāng)石英吸收劑量較小時(shí)，即滿足下面關(guān)系:
[0069]bX (QxXtx) < 5X KT6Gy (4)
[0070]式中:b平衡鈾摩爾濃度；Qx換算為吸收劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。經(jīng)理論計(jì)算，得到b=2.89Gy/a(y g.g_1)。則可得:
[0071]Cx = kX (QxXtx) (5)
[0072]式中k是一個(gè)常數(shù)。這表明只要滿足(3)式，石英熱活化濃度Cx與(QxXtx)成線性關(guān)系。對(duì)于石英標(biāo)準(zhǔn)樣，應(yīng)有:
[0073]Cs = kX (QsXts) (6)
[0074]將(5)、(6)式代入(2)式中，消去Cx和Cs，得
[0075]tx = tsX (Qs/Qx) X (Ms/Mx) X (Hx/Hs) (I)
[0076]由此可見，測(cè)定出樣品和標(biāo)樣的平衡鈾摩爾值、質(zhì)量及在相同放大倍數(shù)下熱活化ESR波譜振幅，且掌握標(biāo)樣的年齡值，就可以進(jìn)行韌性剪切帶形成年代的計(jì)算。(I)式是測(cè)定韌性剪切作用最新強(qiáng)烈活動(dòng)年齡的基本關(guān)系式。
【權(quán)利要求】
1.一種韌性剪切帶形成年代的界定方法，其步驟如下: ⑴樣品米集: 在韌性剪切帶的中心，選擇并采集干凈的石英脈體及圍巖； ⑵樣品制備: 對(duì)圍巖進(jìn)行粉碎處理，挑選粒度為0.1~0.25mm的顆粒作為待測(cè)石英樣品1，洗凈并自然風(fēng)干； 對(duì)石英脈體進(jìn)行粉碎處理，挑選粒度為0.1~0.25mm的石英顆粒，洗凈并自然風(fēng)干，再對(duì)該顆粒進(jìn)行熱活化處理，并冷卻6-10天，得到待測(cè)石英樣品2 ； ⑶樣品測(cè)定: 對(duì)待測(cè)石英樣品I的測(cè)定:用鈾釷鉀譜儀和微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)定待測(cè)石英樣和標(biāo)樣的Y及α天然放射性，得到待測(cè)石英樣品和標(biāo)樣的平衡鈾摩爾值Qj^PQs; 對(duì)待測(cè)石英樣品2的測(cè)定:用電子自旋共振儀在相同放大倍數(shù)下進(jìn)行測(cè)定，得到待測(cè)石英樣品和標(biāo)樣的熱活化ESR波譜振幅Hx和Hs ； ⑷計(jì)算韌性剪切帶形成年代: 韌性剪切帶形成年代通過計(jì)算待測(cè)石英樣品的年齡獲得，所述的待測(cè)石英樣品的年齡用公式(I)計(jì)算:
tx = tsX (Qs/Qx) X (Ms/Mx) X (Hx/Hs) (I) 其中: tx為待測(cè)石英樣品的年齡(Ma) ts為標(biāo)準(zhǔn)石英樣品的年齡(Ma) Qx為待測(cè)石英樣品的平衡鈾摩爾值(mol) Qs為標(biāo)準(zhǔn)石英樣品的平衡鈾摩爾值(mol) Mx為待測(cè)石英樣品質(zhì)量(mg)； Ms為標(biāo)準(zhǔn)石英樣品的質(zhì)量(mg)。 Hx為待測(cè)石英樣熱活化ESR譜振幅(cm) Hs為標(biāo)準(zhǔn)石英樣熱活化ESR譜振幅(cm)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的韌性剪切帶形成年代的界定方法，其特征在于，步驟⑴所述的石英脈體及圍巖采集自含石英的長(zhǎng)英質(zhì)糜棱巖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的韌性剪切帶形成年代的界定方法，其特征在于，步驟⑴所述的選擇包括:對(duì)野外所采集的石英脈體及圍巖進(jìn)行切片；在顯微鏡下觀察石英的變形狀態(tài)，分析韌性剪切作用形成的新生α石英，且沒受到后期構(gòu)造活動(dòng)的影響；確定所選新生α石英的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的韌性剪切帶形成年代的界定方法，其特征在于:步驟⑵所述待測(cè)石英樣品I的粒度為0.14-0.18mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的韌性剪切帶形成年代的界定方法，其特征在于:步驟⑵所述待測(cè)石英樣品2的粒度為0.14-0.18mm。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK103575864SQ201310552730
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】任升蓮, 李加好, 張妍, 黃鵬, 胡達(dá), 劉國(guó)廳, 楊帆, 王薇 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)