应用磷灰石裂变径迹分析_AFTA_方法研究沉积盆地古地温_李善鹏
新疆北山地区清白山矿集区剥露史及对矿产保存的制约
新疆北山地区清白山矿集区剥露史及对矿产保存的制约作者：张文高，陈正乐，郑利宏，李季霖，刘博，赵同阳，周振菊，闫巧娟来源：《新疆地质》2022年第01期摘要：新疆北山地區清白山矿集区位于中亚造山带南缘东天山造山带与北山造山带交界部位，近年来陆续发现一系列多金属矿产，成矿潜力巨大。
研究从分析矿集区剥蚀程度的角度，以矿集区内与成矿关系密切的花岗岩体为研究对象，利用磷灰石裂变径迹技术，结合温度-时间热史模拟反演，推测矿集区的剥蚀程度，探讨清白山矿集区多金属矿产深部的找矿潜力。
研究结果显示，样品裂变径迹年龄集中在（（50±5）～（84±5）） Ma之间，温度-时间反演模拟结果表明，北山地区在晚白垩世经历过快速隆升过程。
100 Ma以来，清白山矿集区剥蚀厚度累计约2.85 km，结合矿集区矿产分布特征，认为研究区深部还有较大找矿潜力。
关键词：磷灰石; 裂变径迹; 热年代学; 矿产保存; 清白山矿集区清白山矿集区位于新疆北山地区，大地构造上处于东天山造山带与北山造山带的交界部位。
近年来，清白山地区陆续发现了清白山铅锌矿、清白山东金多金属矿及聚源钨矿等矿产地，指示了研究区优越的成矿条件[1-5]。
前人从成矿地质背景、区域成矿系列、矿床成因及找矿模型等不同方面对清白山矿集区进行过较多的研究[4，6-9]，认为研究区以发育前寒武纪变质基底和古—中生代岩浆为特征，区内多金属矿产与古亚洲洋的形成与演化密切相关，形成了由洋盆初始演化阶段形成的古老地块中的MVT型铅锌矿、沉积型钴锰、钒、磷矿、俯冲消减阶段形成的造山型金矿及后碰撞阶段形成的石英脉型钨多金属矿的区域成矿系列，上述研究明显提升了清白山地区的研究程度。
由于研究区地处戈壁，地表露头极差，且赋矿地层主要为前寒武系深变质地层，地层和构造产状极不稳定，导致在清白山矿集区开展构造控矿分析较为困难，对矿集区深部找矿潜力还存在争议，影响了研究区构造-岩浆事件对矿体形成与改造的研究程度，制约了下一步找矿勘查工作的部署。
鄂尔多斯盆地渭北隆起奥陶系构造_热演化史恢复
第８ ８卷 第１ １期２ ０ １ ４年１ １月 地 质 学 报 ＡＣＴＡ ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏｌ．８８ Ｎｏ．１１Ｎｏｖ． ２ ０ １ ４注：本文为国家自然科学基金项目（编号４１３７２１２８）、西北大学大陆动力学国家重点实验室（编号ＢＪ０８１３３－１）、国家重大专项（编号２０１１ＺＸ０５００５－００４－００７ＨＺ）和中国地质调查局科研项目（编号１２１２０１１３０４０３００－０１）资助的成果。
收稿日期：２０１４－０７－２９；改回日期：２０１４－０９－２５；责任编辑：周健。
作者简介：任战利，男，１９６１年生。
博士后，西北大学教授、博士生导师，主要从事盆地热史与油气成藏及油气评价研究工作。
通讯地址：７１００６９，陕西省西安市太白北路２２９号，西北大学地质学系；Ｅｍａｉｌ：ｒｅｎｚｈａｎｌ＠ｎｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
鄂尔多斯盆地渭北隆起奥陶系构造－热演化史恢复任战利１，２），崔军平１，２），李进步３），王继平３），郭科２），王维２），田涛２），李浩２），曹展鹏２），杨鹏２）１）西北大学大陆动力学国家重点实验室，西安，７１００６９；２）西北大学地质学系，西安，７１００６９； ３）苏里格气田研究中心，西安，７１００１８内容提要：鄂尔多斯盆地渭北隆起区构造位置独特，演化历史复杂。
该区下古生界奥陶系碳酸盐岩有机质丰度较高，是寻找天然气的有利地区。
奥陶系碳酸盐岩由于缺乏有效的古温标，热演化程度的确定及热演化历史的恢复一直是研究的难题。
本文利用渭北隆起奥陶系碳酸盐岩大量的沥青反射率测试资料，结合上覆晚古生代、中生代地层的镜质组反射率资料及磷灰石和锆石裂变径迹等古温标，恢复了渭北隆起的构造热－演化史。
研究结果表明古生界奥陶系热演化程度具有北高南低的特点。
奥陶系等效镜质组反射率普遍大于２．００％，处于过成熟干气阶段。
磷灰石裂变径迹资料表明渭北隆起抬升冷却具有南早北晚的特点。
南部奥陶系—下二叠统抬升早，约为１０２～１０７Ｍａ，北部自６５Ｍａ以来抬升，主要抬升时期为４０Ｍａ以来。
沉积盆地热体制研究的基本原理和进展
沉积盆地热体制研究的基本原理和进展
胡圣标
【期刊名称】《地学前缘》
【年(卷),期】1995(000)004
【摘要】沉积盆地动态热体制研究可以分别在盆地和岩石圈两种尺度上进行，其目的是盆地热历史的重建或恢复。
在盆地尺度下，热历史是通过地层中古温标反演而获得的；在岩石圈尺度下，则是通过盆地构造热演化模拟正演而获得的。
古温标的动力学模型和盆地数学模型是正、反演过程的基础。
本文综述了镜质体反射率、磷灰石裂变径迹和蒙脱石－伊利石转化三种主要古地温计的动力学模型和不同类型盆地成因模型的发展概况，勾画了盆地热历史重建正、反
【总页数】1页(P171)
【作者】胡圣标
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】P314.2
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沉积盆地地层剥蚀厚度恢复方法及进展
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过程 ，仅能 计算 出一个 不连 续面 所代 表的地 层总剥蚀 量【 而诸 如磷灰 石裂变 径迹分 析 、 积波动 过程分 析 、 ２ ］ 。 沉 宇宙 成 因核 素分 析等新 方 法虽 能计算 出各期 抬升 的地
３ 常用 的剥蚀厚度恢复 方法
量评价油气资源潜力至关重要。在科学界定剥蚀厚度的含义和分析影响地层剥蚀厚 度因素的基础上 ， 出了沉积盆地 中 提 恢复地层剥蚀厚度方法新的分类方案，将现有恢复方法划 归为地质分析对比法 、地 热指标法 、测井技术法 、沉积速率法 及其他方法等五大类 ，并选择 ４ 种常用方法对 比分析了其基本原理 、优缺点和适用条件 。认为在实 际工作 中，应在充分 了解各种方法的特点和正确认识区域地质背景的前提 下，选用合适 的恢复方法，并辅之 以其他方法手段 ，综合 、定量地
成 熟度和 重建 圈闭发 育史等 是 至关重 要 的 ，是沉 积盆 笼 统地 把一 个不连 续面 下伏地 层 的剥蚀 视为 一次 简单 地分 析和 油气 资源定 量评价 中一项 重要 的基础 工作…。 的构造 抬升 的结 果 。实 际上 ，一 个不连 续面 所代表 的
在综合分 析前 人研 究 成果的基 础上 ， 文总结 、 本 归纳 了 构造 抬升过 程是 极 为复杂 的 ，可 能经 历 了多期 的抬升 恢 复沉 积盆地 地 层剥蚀 厚度 方法 的新分 类方案 ，并对 与剥 蚀 。这 些方 法本 身并 不能恢 复构造 抬 升剥蚀 的全
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沉积盆地地层剥蚀地质大学资源学院 ，湖北省武汉市 ４ ０ ７ ） （ ３ ０ ４ 中国石化胜利油 田物探公 司，山东省东营市 ２ ７ ０ ） ５ ０ ０
摘 要：地层剥蚀厚度 的准确恢复对正确重建沉积盆地原始 沉积～构造演化史 、热史及油气生、排、运 、聚史和定
鄂尔多斯盆地东南南召地区中生代以来的构造演化研究——来自低温热年代学的证据
锆石 ３５ ２１５．５９２（１０４４８） ４６．９６５（２２７６） ０
２７０±１５
Ｌ２ 三叠系
南 召 南／Ｎ３３°２６′５７．０″ Ｅ１１２°２４′５５．０″
磷灰石 ３５ ３．４２８（７１１） １８．９０９（３９２２） ７０．３ 锆石 ２４ １８４．６５８（５７３６） ３７．３７６（１１６１） ０．１
图 １ 鄂 尔 多 斯 盆 地 东 南 南 召 地 区 构 造 简 图 及 采 样 位 置 图 Ｆｉｇ．１ ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍａｎｄｓａｍｐｌｉｎｇｓｉｔｅｓｉｎＮａｎｚｈａｏＢａｓｉｎ，ｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎＯｒｄｏｓＢａｓｉｎ
２８３６
地 质 学 报 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎ／ｄｚｘｂ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ
本次 研 究 在 南 召 地 区 的 鸭 河 水 库、南 召 南 及 龙 滩煤矿三条剖面的露头上各采集了１件砂岩样品， 共计 ３ 件，样 品 均 属 于 上 三 叠 统 太 山 庙 组 （见 图 １、 表１），为保证在样品分析时能 分选 出 足 够 数 量 的 磷 灰 石 和 锆 石 颗 粒 ，从 而 保 证 分 析 质 量 ，每 个 样 品 重 量 均 大 于 ２ｋｇ。
西藏羌塘盆地白垩纪中期构造事件的磷灰石裂变径迹证据
西藏羌塘盆地白垩纪中期构造事件的磷灰石裂变径迹证据王立成;魏玉帅【摘要】拉萨与羌塘地块于白垩纪中期的碰撞造山对羌塘原型盆地的热体制和构造演化有着重要影响.运用磷灰石裂变径迹方法,对羌塘盆地隆鄂尼夏里组和托纳木雪山组砂岩分析表明,裂变径迹年龄集中在120～ 80Ma之间,表明在白垩纪中期,羌塘盆地普遍发生了一次构造抬升事件,该期构造事件的年龄与盆地内早白垩世的岩浆热事件、主要构造变形作用发生在晚白垩世以及雪山组和阿布山组角度不整合的时代(125～75Ma)较一致,是拉萨与羌塘地块碰撞造山事件的记录.热历史模拟表明,白垩纪中期构造事件对羌塘盆地南部和北部的热演化历史有着差异影响,羌塘盆地南部降温速率相对不大,抬升剥蚀厚度约1500m,而北部古地温迅速降温到近地表温度,抬升剥蚀厚度近4000m.这种差异抬升剥蚀可能与班公湖-怒江洋壳向南俯冲使得因拉萨地块构造负载而导致羌塘地块的挠曲有关.%Collision and orogenesis between Lhasa and Qiangtang terrane in Early-Middle Cretaceous have significant impact on the thermal regime and tectonic evolution of the proto-Qiangtang Basin. Apatite fission track dating was applied to analyze the sandstone samples of the Xiali Formation from Longe' ni area in southern Qiangtang Basin and of the Xueshan Formation from Tuonamu area in northern Qiangtang Basin. The results show single population grain ages with a single mean age and associated central ages mainly ranging from 120Ma to 80Ma and indicate that there would be a tectonic event in middle Cretaceous. The ages coincide well with the ages of magmatism in the Early Cretaceous, main deformation occurred in the Late Cretaceous, and angular unconformity indicated by the Xueshan and Abushanformations. Therefore, the Mid-Cretaceous tectonic event is the result of collision between Lhasa and Qiangtang terrane. Thermal history modeling suggests a different thermal evolution of southern and northern Qiangtang Basin during the Middle Cretaceous Period. The results indicated that cooling rate in southern Qiangtang Basin with 1500m uplift-denudation is lower than the cooling rate in northern Qiangtang Basin with 4000m uplift-denudation. The different uplift-denudation may be related to flexuring in the Qiangtang terrane caused by tectonic loading of Lhasa terrane during southward subduction of the Bangong-Nujiang Ocean seafloor.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2013(029)003【总页数】9页(P1039-1047)【关键词】裂变径迹;构造事件;热历史;白垩纪中期;羌塘盆地【作者】王立成;魏玉帅【作者单位】生物地质和环境地质国家重点实验室,北京100083;中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P542.21 引言羌塘盆地位于青藏高原腹地，面积约200000km2，是我国陆上面积最大的中生代海相残留盆地之一，也是勘探程度较低的含油气盆地。
南华北盆地济源凹陷古地温及热演化史恢复
收稿 日 ２ ０ — ７ １ ； 期 ０ ５ ０ — ２ 改回 日期 ２ ０ － ８ ２ 。 ０６ ０ — １ 作者简介 ： 闫法堂 ， ， 师 ， ９ 年毕 业于石油 大学 （ 男 工程 １ ６ ９ 华东 ） 石油地 质专业 ， 从事油 气勘探 工作。联 系电话 ： ０４ ） ５ １ ３ ， （ ５６ ８ ３ ５ ２ Ｅ—ｍ ｉ ａ ｌ
要发 生在 白垩纪 ， 古构造是油 气勘探 的有利对象。
关键词 ： 叠合盆地 ；Ａ Ｙ 。古地温梯度 ； Ｅ Ｓ ％Ｒ ； 热演化史 ； 凹陷 济源
中图分类号 ：Ｅ １． Ｔ ｌ１１ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ９—９０ （０ ６ ０ ０ ２ ０ １０ ６３ ２０ ）５— ０ ８— ３
济源凹陷位于南华北盆地的西北边缘 ， 以中、 是 新生代为主的叠合沉积盆地 。在古生代一 中生代早 期， 济源凹陷属于华北盆地 的一部分 ， 为克拉通盆地
１ 古地温恢复
古地温恢 复的方法很多 ， 主要有地球 动力学模
沉积 ； 在中、 新生代其是盆地 的主体 ， 地壳活动加剧 ，
构造运动周期缩短 ， 地球动力学环境多样 ， 由克拉通 内部压陷盆地转换成张性断陷盆地。其间经历了晚 三叠世 的拗陷、 早中侏 罗世的压陷、 晚侏 罗世一 白垩 纪的断陷、 早第三纪的拉张断陷和上第三纪—第 四 纪 的拗陷等演化阶段 …。 晚三叠世是华北克拉通盆地向张性断陷盆地转 换的过渡时期 ， 豫西地 区与鄂尔多斯地 区一起接受 了巨厚的上三叠统一 中下侏 罗统暗色地层沉积 ， 形 成 了质量较好的生油岩。Ｄ 井在新 生界 获得工业 ２ 油流 ， 油源对 比研究表 明， 原油来 自中生界 ， 展示 了 良好的生烃和资源潜力。 叠合盆地烃源岩经历 了多次反 复的构造沉降和 抬升 ， 其现今演化程度是多期不同地 温场共 同叠加 的结果 ， 其热史恢 复涉及古地温梯度和剥蚀量 ２个 变量 ， 研究难度大 、 精度差。同时 ， 古地温和烃源岩 演化史 的恢复是叠合盆地油气资源评价及油气成藏
沉积盆地热演化史研究方法
沉积盆地热演化史研究方法盆地热演化史研究方法很多，主要有地球动力学模型法及古温标法两类。
一、地球动力学模型法地球动力学模型法是通过对盆地形成和发展过程中岩石圈构造（伸展、减薄、均衡调整、挠曲形变等）及相应热效应的模拟（盆地定量模型），获得岩石圈热演化史（温度和热流的时空变化）。
不同类型的盆地，具有不同的热史模型，根据已知或假定的初始边界条件，通过调整模型参数，使得模型计算结果与实际观测的盆地构造沉降史相拟合，从而确定盆地底部热流史；进而结合盆地埋藏史，恢复盆地内地层的热演化历史。
不同类型的盆地由于其形成的地球动力学背景和成因机制的差异，导致盆地演化过程的不同。
因而描述其构造热演化过程的数学模型也是不同的，P．A．Allen和J．R．Allen（1990）在其论著中对岩石圈伸展作用形成的盆地、挠曲盆地及与走滑变形有关的盆地的热史模型都作过详细地论述。
（一）伸展盆地伸展盆地是目前研究较广泛、研究程度较高的盆地类型，裂谷、拗陷、拗拉槽和被动大陆边缘是其基本样式。
在地壳和岩石圈伸展、减薄作用下形成，其主要的构造热作用过程包括：岩石圈的伸展减薄、地幔侵位、与热膨胀和冷却收缩以及沉积负载相关的均衡调整。
裂谷是地壳中的拉张区，现代裂谷具有负的重力异常、高热流值和火山活动等特征，表明在深部存在某种热异常。
裂谷分主动裂谷与被动裂谷两种类型。
1978年McKenzie研究了被动裂谷或机械伸展模型的定量结论后，提出了瞬时均匀伸展模型。
该模型假定地壳和岩石圈的伸展量是相同的（即均匀伸展）；伸展作用是对称的，不发生固体岩块的旋转作用。
因此，这是纯剪切状态。
构造沉降主要取决于伸展量、伸展系数（β）以及初期地壳与岩石圈的厚度比值。
该模型可概括如下：①拉张盆地的总沉降量由两部分组成：其一是由初始断层控制的沉降，称为初始沉降，它取决于地壳的初始厚度及伸展系数β；其二是岩石圈等温面向着拉张前的位置松驰，从而引起的热沉降，热沉降只取决于伸展量的大小；②模拟结果表明，断层控制的沉降是瞬时性的，而热沉降的速率随时间呈指数减小，这是由于热流随时间减小的结果。
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上述参数编制径迹年龄与深度关系图(图 2)。 由图 2 可以看出 , 磷灰石裂变径迹的年龄是随
热流方程 , 在已知或假定边界条件与初始条件的情 通过的路线上留下的辐射伤痕 。原子序 数很高的
况下 , 求解方程 , 进而研究盆地的地 质热历史 。 比 较有代表性的地球物理模型有 :适用于拉张型盆地 的模型(以 Mckenzie 模型为代表)和既适用于拉张 型盆地又适用于挤压型盆地的模型(Falvey 模型)。
研究沉积盆地古地温的方法很多 , 根据其侧重 史的新方法 , 这种方法可以提供古地温及古地温随
点不同 , 可以大致分为两类 , 一是 , 利用古温标方法 时间的变化规律等重要信息 , 具有优于其它古地温 研究热历史 ;另一是 , 用地球热动力学方法研究沉 研究方法的特点[ 1] 。 图 1 是不同热史路径下 模拟
牙形石 、孢粉热变指数 、孢粉透明度 、干酪根的自由 迹可以较好地反映沉积盆地热历史的演化过程 。
基浓度 、有机质的光性特征以及某些生物标志化合 物的演化等等 。 地球热动力学方法 , 主要是根据沉
1 磷灰石裂变径迹分析的基本原理
积盆地不同成因机制 , 建立相应的地球物理模型及
核裂变径迹是重带电粒子通过绝缘材料 , 在其
2003 年
图 1 不同热史路径得到的磷灰石裂变径迹长度分布直方图
磷灰石裂变径迹分为两类 , 即自发径迹和诱发 响十分突出 , 表现为磷灰石的裂变径迹随地温的升
径迹 。 单位面积上径迹的数量称为 径迹密度 。 结 高而发生衰退 。
晶矿物的铀系统一旦形成后 , 径迹密度将随着时间
地质历史上地热变化使磷灰石径迹 发生衰退
火带的上限温度应当由上限处样品所经受的有效 加热时间来确定 , 下限温度应由下限处样品所经受 的有效受热时间来确定 , 而不应当由一个有效受热 时间确定上下限的温度 。 3 .3 磷灰石退火带的温度界线
澳大利亚 Otway 盆地的 Flaxmans -1 井穿过一 套白垩系火山沉积岩 , 磷灰石的裂变径迹都是在沉 积后累积的 。 该井现今地温与古地温一致 。 据前 人研究 , 受热时间在 10Ma 数量级时 , 磷灰石退火带 的上 、下温度界线为 70 ℃～ 125 ℃, 并且加热时间变 动一个数量级 , 温度相差 10 ℃。 周中毅等以此为基 础 , 得出我国东部油井生油岩系所经历的最高古地 温低于现今地温 , 而西部的艾参 -1 井的最高古地 温高于现今地温 , 轮南 -1 井的最高古地温和今地 温基本一致的结论[ 4] (见表 1)。由于所研究的井的 地质情况与 Flaxmans -1 井有所不同 , 所以上述结 论是否合适有待进一步检验 。
在沉积盆地中 , 磷灰石是随着埋深增加和地温 相应升高而发生径迹衰退的 , 这种使径迹开始衰退 和消失的深度和温度范围称 为径迹衰退带 。 1981 年澳大利亚学者 J .F .Lovering 等研 究了澳大利 亚 Otway 盆地的两口探井 , 得到磷灰石径迹 衰退带的 温度范围为 70 ℃～ 125 ℃。这与干酪根的热降解温 度基本一致 。 可见这种技术是一种理想 的古地温 计 , 利用它可为沉积盆地热历史研究和油气资源评 价提供直接的古地温资料 。
λF —U238 自发裂变衰变常数 ;
T — 矿物生成的年龄 。
式中的 n 可以控制 , 并能计算准确数值 。 δ为 U235 裂变的有效截面 , 5 .62 ×10-24 cm2 。
上式表明 , 为了测定磷灰石的年龄 , 主要的工
将产生衰退以至全部消失 。根据时间与 温度的影 响在一定程度上可以互补的原理 , 可将实验室的时 间外推 100 万年 。得到的结论是 :以 100 万年为单 位 , 埋藏在地下的磷灰石 , 其衰退带的温度在 50 ℃ ～ 100 ℃之间[ 2] 。
15
新疆石油学院学报
2003 年
宽 , 径迹长度最分散 。 因此 , 裂变径迹平均长度及 长度配分可用作揭示温度变化的重要参数 。
总的说来 , 磷灰石裂变径迹分析是研究沉积盆 地古地温与烃类演化的新方法 , 它不仅能了解沉积 盆地的最高古地温 , 而且可以了解不同地质时期古 地温的变化 , 进而可以确定生油窗及成油期 。磷灰 石裂变径迹分析适用于所有年代的地层 , 包括强氧 化环境 、有机质组分贫乏的红层 。这种方法除提供 热信息外 , 还可研究沉积盆地的抬升速 度 、侵蚀厚 度 、物质来源 、地层的形成年龄 、断层形成年龄等课 题。
的稳定性 。 只有温度因素对裂变径迹稳定性的影 技术已经从定性分析热历史发展到了定量数值模
14
第 15 卷第 2 期 李善鹏等 :应用磷灰石裂变径迹分析(AFTA)方法研究沉积盆地古地温
拟阶段 。人们在实验室研究工作的基础上 , 提出了 多种反映磷灰石受热退火规律的理论模型[ 3] , 从而 揭示了裂变径迹与热史间的关系 。 但是 , 现今所能 获得的径迹长度和年龄信息是磷灰石样品受热的 总记录 。如何从现今的观测资料中追溯地史时期 内的热演化史 , 定量恢复热演化过程 , 成为裂变径 迹方法应用的关键 。 到现在为止 , 已经有很多人提 出了各种方法来进行研究 , 有定性分 析的[ 2 ,4 , 5] , 正 演定量数值模拟的[ 3 , 6] , 反演定量数值模拟的[ 7] 等 。
收稿日期 :2002-12 -29 作者简介 :李善鹏(1978 -), 男 , 山东聊城人 , 2000 年毕 业于西 南石油 学院石 油地质专 业 , 现为石 油大学(北 京)资源 与信息
学院在校硕士研究生 , 研究方向为含油气盆地分析 。
13 月
Journal
新疆石油学院学报 of Xinjiang Petroleum
Institu te
文章编号 :1009 —0207(2003)02 —0013 -05
Vol.15 No .2 Jun .2003
应用磷灰石裂变径迹分析(AFTA)方法 研究沉积盆地古地温
作是测量它的自发裂变径迹和诱发径迹的密度 。 此外 , 计算磷灰石生成年龄 , 应符合以下两个
前提 :一 、裂变径迹产生的速度是恒定的 ;二 、裂变 径迹产生后 , 其长度与密度均不发生变化 。
2 磷灰石裂变径迹分析研究古地温 现状
目前 , 磷灰石裂变径迹分析技术主要用于沉积
实验表明 , 磷灰石遭受构造变动时不改变径迹 盆地的热史模拟方面 。 从近年来的发展来看 , 这项
重元素 , 其原子核很不稳定 , 自发地放出 某种射线 而变成另一种核元素 。 当重元素的原子 核分裂为 两个质量相差不远的碎片时, 同时放出大量的能 量 。裂变的碎片在矿物绝缘体中沿其高 速运动的
磷灰 石 裂 变 径 迹 分 析 (Apatite Fission Track 轨迹而损失能量 。与此同时 , 在绝缘体矿物仔留下 Analysis)是近十几年发展起来的研究沉积盆地热历 辐射伤痕 。
积盆地的古地温 。 古温标法主要是利用沉积盆地 得到的磷灰石裂变径迹长度分布的直方图 。 应用
中可以获 得的 各种 古温 标 , 结 合盆 地埋 藏史 (地 的模型为磷灰石裂变径迹退火的扇形模型 。 尽管
史), 通过正演 、反演模拟 , 恢复地质热历史 、研究古 达到的最高温度是一样的 , 但由于热历史演化的路
地温 。 目前 , 在沉积盆地中经常使用 的古温标有 : 径不同(达到最高温度的时间有差异), 使得磷灰石
镜质体反射率 、磷灰石裂变径迹 、包裹体的均一化 径迹长度分布的直方图完全不同(可能产生的径迹
温度 、粘土矿物的共生组合与转化 , 及沥青反射率 、 平均长度会相同)。 由此可以看出 , 磷灰 石裂变径
的延长而稳定增加 。 从原理上讲 , 如果测定了磷灰 的情况 , 可以在实验室里通过退火实验得到证明 。
石裂变径迹密度 , 同时已知矿物中铀的含量及衰变 当磷灰石受热 250 ℃～ 350 ℃时 , 延续一小时 , 径迹
速率 , 则可求得矿物的绝对年龄 。这一结果可以通 过确定的公式计算获得[ 2] 。 径迹密度是单位体积
3 磷灰石裂变径迹分析在沉积盆地 古地温研究中的应用
自 1985 年以来 , 中科院广 州地化所周中毅等 开展了用磷灰石裂变径迹法研究沉积盆地古地温 的工作 , 先后研究了准噶 尔 、塔里木 、大 港 、胜利等 油田的部分油井 。结果表明 , 该方法用于沉积盆地 古地温研究是行之有效的[ 4] 。 随着方法的逐步完 善 , 该方法无疑将成为研究沉积盆地古地温的重要 手段 。 下面要说的是它在应用中要注意的一些问 题。 3 .1 裂变径迹退火带上 、下限温度差
前人的研究表明 , 裂变径迹退火的主要因素是 温度 , 但与受热时间也有一定关系 。 受热时间的作 用在地质条 件下比实 验条件下 显得更 明显一些 。 受热时间长 , 径迹开始退火和完全退火所需要的温 度就低一些 。
受热时间并不等于地层的形成年代 , 而是指使 径迹密度缩减的有效受热时间 。有效加 热时间的 确定 , 直接影响到退火带上 、下限温度的确定 。 退
表 1 我国东 、西部研究井中磷灰石裂 变径迹退火的现今地温界线
钻井
开始退火温度(℃) 完全退火温度(℃)
大港南堡凹陷
79
13 8
轮南 -1 井
70
12 5
艾参 -1 井
65
11 0
3 .4 裂变径迹长度配分 Green 等认为 , 随温度升高 , 径迹长度配分图由
长 、窄逐渐变短 、变宽 , 到径迹退火带底部 , 变的最
李善鹏 , 邱楠生
(石油大学盆地与油藏研究中心 , 北京 昌平 102249)
摘 要 :在应用磷灰石裂变径迹(AFTA)方法研究沉积盆地古地温的原理 、研究现状以及应用中应 该注意一些问题 , 并以具体例子进行了说明 。 可以看出 , 应用磷灰石裂变径迹方法研究沉积盆地 古地温是一种行之有效的方法 , 能够为古地温场的研究提供可靠的依据 , 并且可用于研究盆地构 造运动 。 关键词 :磷灰石裂变径迹 ;古地温 ;依据 中图分类号 :P578 .921 ;P584 文献标识码 :A