第七章大地构造学研究方法-1

1、第七章第七章 大地构造研究方法大地构造研究方法可检验。可检验。C: Controlled observations （受控观测）（受控观测）Deductive Science （演绎科学）（演绎科学） tautology(重现性重现性)构建模型构建模型用模型探寻关系用模型探寻关系模型：包括概念模型、数学模型和物理模型模型：包括概念模型、数学模型和物理模型方法：根据模型进行预测，然后与实际观测进行对方法：根据模型进行预测，然后与实际观测进行对比。如果模型预测与实际观测吻合或类似，那么比。如果模型预测与实际观测吻合或类似，那么这个模型或许就能够捕获控制系统的过程；如果这个模型或许就能够捕获控制系统

2、的过程；如果模型预测与实际观测不符，就需要修正和调整模模型预测与实际观测不符，就需要修正和调整模型。型。Models have been important in most fields of science, The reasons are:Models for predictions;Models as Educational tools: can tell us if we know enough; if we miss elementModels as Experiments: Many situations where we are extremely limited in the

3、way we can investigate a question. 南天山OC构造演化模型大地构造研究基本方法：历史大地构造研究基本方法：历史构造分析方构造分析方法法 从各种地质、地球物理、地球化学的从各种地质、地球物理、地球化学的资料入手，按地史发展顺序，归纳不同大资料入手，按地史发展顺序，归纳不同大地构造发展阶段的特点，比较地壳、地幔地构造发展阶段的特点，比较地壳、地幔各部分构造的发生、发展和转化，找出共各部分构造的发生、发展和转化，找出共性和个性，总结出地壳岩石圈发生发展演性和个性，总结出地壳岩石圈发生发展演化规律。化规律。出发点：从区域地质研究入手出发点：从区域地质研究入手以地质、地

4、球物理、地球化学等资料为基础以地质、地球物理、地球化学等资料为基础以构造为主线的多学科研究方法以构造为主线的多学科研究方法不同时期、不同构造单元地质综合对比研究不同时期、不同构造单元地质综合对比研究区域大地构造形成演化过程及动力学探讨区域大地构造形成演化过程及动力学探讨地层系统及其研究地层系统及其研究地层系统时空分布地层系统时空分布地层关系及其地质事件地层关系及其地质事件地层研究地层研究沉积组合、结构构造研究沉积组合、结构构造研究沉积相环境及古地理分布沉积相环境及古地理分布沉积盆地成因分析沉积盆地成因分析沉积作用研究沉积作用研究几何学、运动学研究几何学、运动学研究流变学研究流变学研究构造序列及

5、年代学研究构造序列及年代学研究构造动力学研究构造动力学研究构造作用研究构造作用研究岩浆组合及系列岩浆组合及系列岩浆作用方式及动力岩浆作用方式及动力岩浆作用构造环境岩浆作用构造环境岩浆作用研究岩浆作用研究变质岩组合及关系变质岩组合及关系变质温压及变质温压及PTtPTt轨迹轨迹变质作用及构造背景变质作用及构造背景变质作用研究变质作用研究典型矿床地质地球化学典型矿床地质地球化学矿床成矿系列研究矿床成矿系列研究成矿动力学研究成矿动力学研究成矿作用研究成矿作用研究地质作用研究地质作用研究区域地球化学研究区域地球化学研究不同岩石组合地球化学特征不同岩石组合地球化学特征构造环境示踪信息构造环境示踪信息地球化

6、学研究地球化学研究地球物理场纵横向特征研究地球物理场纵横向特征研究地表及深部结构构造研究地表及深部结构构造研究地球物理研究地球物理研究区域大地构造研究基本内容区域大地构造研究基本内容一、建造分析一、建造分析沉积建造：泛指在一定构造背景条件下，当地沉积建造：泛指在一定构造背景条件下，当地壳发展到某一阶段时所形成的一套具有特定岩相组壳发展到某一阶段时所形成的一套具有特定岩相组合的沉积岩系。合的沉积岩系。沉积建造是一定大地构造和古气侯背景下的岩沉积建造是一定大地构造和古气侯背景下的岩石共生组合体，包括：建造的岩性岩相共生组合、石共生组合体，包括：建造的岩性岩相共生组合、建造的构造旋回（时代）、建造的

7、区域大地构造环建造的构造旋回（时代）、建造的区域大地构造环境、建造的古气侯背景。因此沉积建造分析是构建境、建造的古气侯背景。因此沉积建造分析是构建古构造环境和大地构造相的重要方面。古构造环境和大地构造相的重要方面。不同环境常见的沉积建造不同环境常见的沉积建造陆棚环境：石英砂砾岩建造、粉砂岩陆棚环境：石英砂砾岩建造、粉砂岩- -泥岩建造、铁质岩建造、锰质岩建造、磷泥岩建造、铁质岩建造、锰质岩建造、磷质岩建造、火山碎屑沉积建造、硅质泥岩质岩建造、火山碎屑沉积建造、硅质泥岩- -硅质岩建造。硅质岩建造。台地碳酸盐环境：生物屑亮晶碳酸盐岩台地碳酸盐环境：生物屑亮晶碳酸盐岩建造、生物屑泥晶碳酸盐岩建造、

8、藻纹层建造、生物屑泥晶碳酸盐岩建造、藻纹层藻团粒碳酸盐岩建造、礁碳酸盐岩建造、藻团粒碳酸盐岩建造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸盐岩建造、砾屑灰岩建造、硅沥青质碳酸盐岩建造、砾屑灰岩建造、硅质团块质团块- -条带碳酸盐岩建造、硅质灰岩建条带碳酸盐岩建造、硅质灰岩建造、瘤状碳酸盐岩建造、白云质灰岩造、瘤状碳酸盐岩建造、白云质灰岩- -白白云岩建造、磷质岩建造。云岩建造、磷质岩建造。陆缘斜坡环境：陆源碎屑浊积岩建造、陆缘斜坡环境：陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩建造、滑混岩建造、火山碳酸盐岩浊积岩建造、滑混岩建造、火山碎屑沉积建造、等深积岩建造。碎屑沉积建造、等深积岩建造。陆内裂谷环境：粉砂岩陆内裂

9、谷环境：粉砂岩- -泥岩建造、长石石英砂岩建造、复成分泥岩建造、长石石英砂岩建造、复成分砾岩建造、滑混岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩砾岩建造、滑混岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。大陆边缘裂谷环境：粉砂岩大陆边缘裂谷环境：粉砂岩- -泥岩建造、有机质泥岩建造、长石泥岩建造、有机质泥岩建造、长石石英砂岩建造、复成分砾岩建造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸石英砂岩建造、复成分砾岩建造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸盐岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、滑混岩建造、碳酸盐岩浊积岩盐岩建造、陆源碎屑浊积岩建

10、造、滑混岩建造、碳酸盐岩浊积岩建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。坳陷盆地环境：石英砂砾岩建造、铝土质岩建造、含煤碎屑岩建坳陷盆地环境：石英砂砾岩建造、铝土质岩建造、含煤碎屑岩建造、炭质泥岩造、炭质泥岩- -油页岩建造、泥晶灰岩油页岩建造、泥晶灰岩- -泥灰岩建造、蒸发岩建造。泥灰岩建造、蒸发岩建造。断陷盆地环境：复成分砂砾岩建造、复成分粉砂岩断陷盆地环境：复成分砂砾岩建造、复成分粉砂岩- -泥岩建造、泥岩建造、杂砂岩建造、含煤碎屑岩建造、蒸发岩建造、火山碎屑沉积建造、杂砂岩建造、含煤碎屑岩建造、蒸发岩建造、火山碎屑沉积建造、碱性火山岩建

11、造、碱玄岩建造、双峰系列火山岩建造。碱性火山岩建造、碱玄岩建造、双峰系列火山岩建造。拉分盆地环境：粉砂岩拉分盆地环境：粉砂岩- -泥岩建造、杂砂岩建造、复成分砾岩建泥岩建造、杂砂岩建造、复成分砾岩建造、火山碎屑沉积建造、火山碎屑浊积岩建造、陆源碎屑浊积岩造、火山碎屑沉积建造、火山碎屑浊积岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、炭质泥岩建造、炭质泥岩- -油页岩建造。油页岩建造。前陆盆地环境：磨拉石建造（长石石英砂岩建造、前陆盆地环境：磨拉石建造（长石石英砂岩建造、复成分砾岩建造、陆源碎屑浊积岩建造）。复成分砾岩建造、陆源碎屑浊积岩建造）。岛弧环境：钙碱性岛弧环境：钙碱性碱性火山岩建造、火山碎屑岩碱性火山岩

12、建造、火山碎屑岩建造、陆源碎屑浊积岩建造。建造、陆源碎屑浊积岩建造。海沟海沟增生柱环境：混杂堆积，包括滑塌沉积、大增生柱环境：混杂堆积，包括滑塌沉积、大洋板块表面铲刮下来的物质（包括洋壳表面的覆盖洋板块表面铲刮下来的物质（包括洋壳表面的覆盖物、洋壳、洋岛、海山及大陆碎块等）物、洋壳、洋岛、海山及大陆碎块等）洋岛环境：洋岛型大洋拉斑玄武岩建造、海山碳酸洋岛环境：洋岛型大洋拉斑玄武岩建造、海山碳酸盐岩建造盐岩建造洋盆环境：大洋拉斑玄武岩建造、远洋放射虫硅质洋盆环境：大洋拉斑玄武岩建造、远洋放射虫硅质岩建造。岩建造。建造分析主要方法建造分析主要方法沉积建造和火山建造沉积建造和火山建造野外：厚度、岩石

13、组合、岩相标志、野外：厚度、岩石组合、岩相标志、室内：岩石化学、地球化学、构造环室内：岩石化学、地球化学、构造环 境判别境判别建造研究的基本手段建造研究的基本手段 岩石地层剖面的测制岩石地层剖面的测制 各种区域大地构造信息的提取各种区域大地构造信息的提取有序地层建造研究的基本内容和方法：有序地层建造研究的基本内容和方法：1 1、调查各岩石地层单位主要岩性特征、调查各岩石地层单位主要岩性特征（物质成分和结构构造）、厚度、接触（物质成分和结构构造）、厚度、接触关系性质、叠覆特征及空间变化特点以关系性质、叠覆特征及空间变化特点以及地球化学特征，并广泛收集沉积相及地球化学特征，并广泛收集沉积相（原生及

14、成岩构造特点，古生物化石及（原生及成岩构造特点，古生物化石及其遗迹化石和古生态、古环境、古流向其遗迹化石和古生态、古环境、古流向等）资料。等）资料。2 2 、总结沉积岩岩性岩相变化和盆地充、总结沉积岩岩性岩相变化和盆地充填序列填序列, ,为研究形成演化规律提供基础为研究形成演化规律提供基础资料。资料。 青藏高原东北缘拉脊山的成山过程青藏高原东北缘拉脊山的成山过程（据方小敏等，（据方小敏等，2007）古近纪西宁群沉积时，拉脊山并不存在，西宁盆地与贵德盆地古近纪西宁群沉积时，拉脊山并不存在，西宁盆地与贵德盆地为一个统一的轻微弯折的山前挠曲盆地或陆内前陆盆地，包括为一个统一的轻微弯折的山前挠曲盆地或

15、陆内前陆盆地，包括兰州盆地和化隆兰州盆地和化隆循化盆地在内的周边水系都向西宁汇集，当循化盆地在内的周边水系都向西宁汇集，当时气候非常炎热，推测处于行星风系的亚热带副高压带控制之时气候非常炎热，推测处于行星风系的亚热带副高压带控制之下，强烈的蒸发和大流域充足的盐类离子供给形成了西宁盆地下，强烈的蒸发和大流域充足的盐类离子供给形成了西宁盆地巨厚的膏盐层。巨厚的膏盐层。 证证 据：据：1. 古近纪西宁群沉积时古近纪西宁群沉积时,沉积厚度从昆仑山前向西宁盆地北缘明沉积厚度从昆仑山前向西宁盆地北缘明显减薄显减薄,沉积物粒度变细。沉积物粒度变细。昆仑山前：昆仑山前：1 000 m(未见地层顶底未见地层顶底

16、)，岩性主要为砂砾岩，岩性主要为砂砾岩拉脊山南侧的贵德盆地北缘：拉脊山南侧的贵德盆地北缘：800 m，主要为砂岩和泥岩，主要为砂岩和泥岩,含数含数层层13 m厚的石膏厚的石膏;拉脊山北侧西宁盆地南缘：拉脊山北侧西宁盆地南缘：600 m，主要为粉砂岩和泥岩，并含，主要为粉砂岩和泥岩，并含超过超过200 m厚的膏盐和石膏泥岩互层。厚的膏盐和石膏泥岩互层。西宁盆地北缘：西宁盆地北缘：200 m，岩性由于受祁连山的影响，略有变粗，岩性由于受祁连山的影响，略有变粗，为桔黄色砂岩和粉砂岩，显示出挤压弯折盆地的特征。为桔黄色砂岩和粉砂岩，显示出挤压弯折盆地的特征。古近纪西宁群沉积时，古近纪西宁群沉积时，拉脊

17、山并不存在，西宁拉脊山并不存在，西宁盆地与贵德盆地为一个盆地与贵德盆地为一个统一的轻微弯折的山前统一的轻微弯折的山前挠曲盆地或陆内前陆盆挠曲盆地或陆内前陆盆地，包括兰州盆地和化地，包括兰州盆地和化隆隆循化盆地在内的周循化盆地在内的周边水系都向西宁汇集，边水系都向西宁汇集，当时气候非常炎热，推当时气候非常炎热，推测处于行星风系的亚热测处于行星风系的亚热带副高压带控制之下，带副高压带控制之下，强烈的蒸发和大流域充强烈的蒸发和大流域充足的盐类离子供给形成足的盐类离子供给形成了西宁盆地巨厚的膏盐了西宁盆地巨厚的膏盐层。层。证证 据：据：1. 古近纪西宁群沉积时古近纪西宁群沉积时,沉积沉积厚度从昆仑山前

18、向西宁盆地北厚度从昆仑山前向西宁盆地北缘明显减薄缘明显减薄,沉积物粒度变细。沉积物粒度变细。昆仑山前：昆仑山前：1 000 m(未见地未见地层顶底层顶底)，岩性主要为砂砾岩，岩性主要为砂砾岩拉脊山南侧的贵德盆地北缘：拉脊山南侧的贵德盆地北缘：800 m，主要为砂岩和泥岩，主要为砂岩和泥岩,含含数层数层13 m厚的石膏厚的石膏;拉脊山北侧西宁盆地南缘：拉脊山北侧西宁盆地南缘：600 m，主要为粉砂岩和泥岩，主要为粉砂岩和泥岩，并含超过并含超过200 m厚的膏盐和石厚的膏盐和石膏泥岩互层。膏泥岩互层。西宁盆地北缘：西宁盆地北缘： 8 80 00 0, ,9 90 00 0 D Do od ds s

19、o on n, ,1 19 98 85 5, ,M Me ez zg ge er r, ,1 19 99 90 0 石石 榴榴 石石 8 80 00 0 M Me ez zg ge er r, ,1 19 98 89 9b b 钙钙 铝铝 榴榴 石石 7 77 75 5 C Cl li if ff f, ,1 19 98 82 2; ;M Me ez zg ge er r, ,1 19 99 90 0 独独 居居 石石 6 60 00 0 7 70 00 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5; ;C Co om mp pe el la an nd d, ,1 19

20、99 90 0 榍榍 石石 5 50 00 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 82 2 金金 红红 石石 3 38 80 0 4 42 20 0 M Me ez zg ge er r, ,1 19 99 90 0 U U- -P Pb b 法法 磷磷 灰灰 石石 3 35 50 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 82 2 全全 岩岩 6 65 50 0, ,6 68 80 0 7 75 50 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 84 4; ;C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5 白白 云云 母母 5

21、50 00 0, ,6 60 00 0 6 65 50 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5; ;J Ja ag ge er r, ,1 19 98 87 7 黑黑 云云 母母 3 30 00 0, ,3 35 50 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 85 5, ,M Me ez zg ge er r, ,1 19 98 87 7 R Rb b- -S Sr r 法法 长长 石石 3 30 00 0 C Cl li if ff f, ,1 19 98 85 5, ,J Ja ag ge er r, ,1 19 98 87 7 全全 岩岩

22、6 65 50 0, , 7 75 50 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 86 6; ;H Hu um mp ph hr ri is se es s, ,1 19 99 90 0 石石 榴榴 石石 7 70 00 0 D Do od ds so on n, ,1 19 98 86 6 S Sm m- -N Nd d 法法 角角 闪闪 石石 6 60 00 0 7 70 00 0 M Me ez zg ge er r, ,1 19 98 89 9 辉辉 石石 6 60 00 0, ,6 65 50 0 Y Yo or rk k & & H Ha al

23、 ll l, ,1 19 98 80 0 角角 闪闪 石石 5 50 00 0, ,6 60 00 0, , 6 65 50 0 B Be er rg ge er r & & Y Yo or rk k, ,1 19 98 81 1, ,1 19 98 82 2 透透 长长 石石 4 40 00 0, ,4 45 50 0 Y Yo or rk k & & H Ha al ll l, ,1 19 98 85 5, ,1 19 98 89 9 白白 云云 母母 3 35 50 0, ,3 38 80 0, ,4 40 00 0 P Pu ur rd dy y, ,1

24、 19 97 75 5, ,M Ma ar rt ti in ne ez z, ,1 19 99 92 2 金金 云云 母母 3 30 00 0, ,4 45 50 0 D Do os so on n, ,1 19 97 79 9, ,M Ma ar rt ti in ne ez z, ,1 19 99 92 2 黑黑 云云 母母 2 25 50 0, ,3 30 00 0, ,3 35 50 0 D Do os so on n, ,1 19 97 79 9, ,H Ha ar rr ri is so on n, ,1 19 98 82 2 斜斜 长长 石石 2 23 30 0, ,3 30

25、00 0 B Be er rg ge er r & & Y Yo or rk k, ,H Ha ar rr ri is so on n, ,1 19 98 81 1 钾钾 长长 石石 2 22 20 0, ,2 25 50 0 Y Yo or rk k, ,H Ha ar rr ri is so on n, ,1 19 98 82 2 正正 长长 石石 1 18 80 0, ,2 20 00 0 H Ha ar rr ri is so on n, ,Y Yo or rk k e et t a al l. ., , 1 19 98 82 2 K K- -A Ar r 和和 A A

26、r r- -A Ar r 法法 微微 斜斜 长长 石石 1 14 40 0, ,1 15 50 0 H Ha ar rr ri is so on n, ,Y Yo or rk k e et t a al l. ., , 1 19 98 81 1 锆锆 石石 1 18 80 0, ,2 22 20 0 H Ha ar rr ri is so on n e et t a al l. ., , 1 19 98 80 0, , J Ja ag ge er r e et t a al l. ., , 1 19 97 77 7 裂裂 变变 径径 迹迹 法法 磷磷 灰灰 石石 1 11 10 0, ,1 1

27、2 20 0 H Ha ar rr ri is so on n e et t a al l. ., , 1 19 98 80 0, , J Ja ag ge er r e et t a al l. ., , 1 19 99 97 7 封闭温度理论的应用：封闭温度理论的应用：1 1、科学目标的确定、科学目标的确定2 2、测年系统的选择、测年系统的选择3 3、年龄成果的解释、年龄成果的解释2 2、同位素体系的平衡及均匀化、同位素体系的平衡及均匀化 在变质作用中在变质作用中, ,同位素体系同位素体系将受到扰动并重新调整。只有变将受到扰动并重新调整。只有变质作用进行得足够彻底质作用进行得足够彻底, ,

28、同位素体同位素体系达到平衡系达到平衡, ,同位素年龄才可能有同位素年龄才可能有地质意义。针对于等时线方法地质意义。针对于等时线方法(Rb-Sr(Rb-Sr、Sm-NdSm-Nd等等),),经过变质作用经过变质作用, ,同位素初始值达到均匀化同位素初始值达到均匀化, ,是构成是构成等时线的先决条件之一。等时线的先决条件之一。3 3、定年方法的选择、定年方法的选择1 1、不同测年方法的定年范围、不同测年方法的定年范围2 2、科学问题的需要、科学问题的需要3 3、可测年的对象条件、可测年的对象条件4 4、热干扰情况的评估、热干扰情况的评估4 4、测年矿物的成因研究、测年矿物的成因研究要获得可靠的构造

29、年代信息，需要对要获得可靠的构造年代信息，需要对测年矿物的成因进行研究。锆石在同测年矿物的成因进行研究。锆石在同位素测年中是一种广泛采用的矿物，位素测年中是一种广泛采用的矿物，但由于锆石具有强抗破坏性，在岩石但由于锆石具有强抗破坏性，在岩石风化、变质，甚至岩浆熔融过程中，风化、变质，甚至岩浆熔融过程中，锆石都可保存下来，这就使得同一岩锆石都可保存下来，这就使得同一岩石中选出的锆石具有不同的成因和时石中选出的锆石具有不同的成因和时代，从而给测试和年龄解释带来了麻代，从而给测试和年龄解释带来了麻烦。所以，锆石成因研究受到广泛重烦。所以，锆石成因研究受到广泛重视。因此利用锆石进行视。因此利用锆石进行

30、U-PbU-Pb测年首先测年首先要对每颗锆石进行矿物成因研究，可要对每颗锆石进行矿物成因研究，可利用阴极发光、背散射电子图像、稀利用阴极发光、背散射电子图像、稀土和微量元素分析等方法区分是岩浆土和微量元素分析等方法区分是岩浆锆石、变质锆石、碎屑锆石还是复合锆石、变质锆石、碎屑锆石还是复合锆石，然后分别对它们进行测试，这锆石，然后分别对它们进行测试，这样才能得到有真正意义的数据。样才能得到有真正意义的数据。变质锆石问题变质锆石问题 锆石在高级变质过程中有两个基本性质，锆石在高级变质过程中有两个基本性质，即放射性成因铅丢失和锆石增生。锆石铅丢即放射性成因铅丢失和锆石增生。锆石铅丢失有三种可能的方式

31、：扩散作用、淋漓作用失有三种可能的方式：扩散作用、淋漓作用及重结晶作用。由于锆石封闭温度高，大于及重结晶作用。由于锆石封闭温度高，大于800-1000800-1000，在地壳变质条件下，通过扩散，在地壳变质条件下，通过扩散作用导致铅从原生锆石中铅丢失的可能性很作用导致铅从原生锆石中铅丢失的可能性很小。小。 Mezger Mezger等（等（19971997）研究表明锆石的铅丢）研究表明锆石的铅丢失主要同晶格放射性损伤有关。低于约失主要同晶格放射性损伤有关。低于约600-600-650650，衰变和裂变才能对晶格产生破坏，因，衰变和裂变才能对晶格产生破坏，因而只有低于而只有低于600-65060

32、0-650的变质条件下，锆石才的变质条件下，锆石才能通过重结晶、淋漓和晶质扩散等方式产生能通过重结晶、淋漓和晶质扩散等方式产生放射性成因铅的丢失。放射性成因铅的丢失。Mezger(1997)Mezger(1997)总结了变质锆石的总结了变质锆石的4 4种种U-PbU-Pb数据模式，提供数据模式，提供了变质岩了变质岩U-PbU-Pb年代学的基本依据（图）。年代学的基本依据（图）。模式模式a a：数据点位于上交点附近（图：数据点位于上交点附近（图1-31-3，a a）。岩浆岩原）。岩浆岩原岩未受到后期热扰动，上交点年龄可解释为岩浆侵位时岩未受到后期热扰动，上交点年龄可解释为岩浆侵位时代，下交点年龄

33、无地质意义。代，下交点年龄无地质意义。模式模式b b：数据点集中于下交点附近分布（图：数据点集中于下交点附近分布（图1-31-3，b b）。这）。这是典型的变质岩锆石数据特征。强烈的不一致性可能是是典型的变质岩锆石数据特征。强烈的不一致性可能是由于变质增生造成的。下交点年龄应代表变质时代。由于变质增生造成的。下交点年龄应代表变质时代。模式模式c c：数据点位于不一致线中部（图：数据点位于不一致线中部（图1-31-3，c c）在中到高）在中到高级变质过程中蜕晶质锆石重结晶，造成强烈的不一致性。级变质过程中蜕晶质锆石重结晶，造成强烈的不一致性。正确地评价上、下交点年龄应研究锆石是否受到了变质正确地

34、评价上、下交点年龄应研究锆石是否受到了变质后的放射性成因铅丢失。后的放射性成因铅丢失。模式模式d d：复杂模式（图：复杂模式（图1-31-3，d d）。不同时代和成因锆石组）。不同时代和成因锆石组成的混合体系或受到多相变质作用，上、下交点均无地成的混合体系或受到多相变质作用，上、下交点均无地质意义。质意义。简平等（简平等（20012001）通过对大别高级变质岩区变质锆石研究，）通过对大别高级变质岩区变质锆石研究，提出锆石提出锆石U-PbU-Pb年龄的解释的初步岩相学标志：年龄的解释的初步岩相学标志：(1)(1)可能的原岩时代和可能的源区年龄可能的原岩时代和可能的源区年龄: :对于原岩为火成对于

35、原岩为火成岩的变质岩岩的变质岩, ,继承锆石继承锆石( (或晶核或晶核) )的上交点年龄或最大值的上交点年龄或最大值反映可能的原岩时代的最小值。对于原岩为沉积岩的反映可能的原岩时代的最小值。对于原岩为沉积岩的变质岩变质岩, ,继承锆石继承锆石( (或晶核或晶核) )的年龄可能给出一个源区时的年龄可能给出一个源区时代的可能范围。代的可能范围。(2)(2)峰期变质年龄峰期变质年龄: :变质锆石变质锆石( (或晶域或晶域) )的上交点年龄或最的上交点年龄或最大且最和谐的年龄反映变质事件或峰期变质的时代的大且最和谐的年龄反映变质事件或峰期变质的时代的最小值。最小值。(3)(3)深熔事件的年龄深熔事件的

36、年龄: :深熔锆石的结晶年龄。深熔锆石的结晶年龄。(4)(4)流体改造年龄流体改造年龄: :受流体改造的边部的年龄可能反映流受流体改造的边部的年龄可能反映流体改造事件。体改造事件。(5)(5)无地质意义的年龄无地质意义的年龄: :混合锆石组成的年龄、蜕晶质化混合锆石组成的年龄、蜕晶质化晶域的年龄、没有岩相学依据的下交点年龄。晶域的年龄、没有岩相学依据的下交点年龄。据陈道公等，据陈道公等，2 0 0 1年年Th/UTh/U一般一般 0.10.1Th/UTh/U一般一般 0.10.1（四）构造年代学研究的主要科学问题（四）构造年代学研究的主要科学问题1 1、隆升幅度及隆升速率研究的、隆升幅度及隆升

37、速率研究的 构造构造-热年代学方法热年代学方法理论基础：同位素体系的封闭温度理论理论基础：同位素体系的封闭温度理论方法：方法： （1 1）矿物对封闭温度年龄法）矿物对封闭温度年龄法 （2 2）单矿物封闭温度年龄法）单矿物封闭温度年龄法 （3 3）多重扩散域（）多重扩散域（MDDMDD）的）的40Ar/39Ar40Ar/39Ar年龄谱法年龄谱法 （4 4）碎屑锆石和磷灰石裂变径迹年）碎屑锆石和磷灰石裂变径迹年龄法龄法多重扩散域（多重扩散域（MDDMDD）的）的40Ar/39Ar40Ar/39Ar年龄谱法年龄谱法（MDDMDD模式年龄法）模式年龄法）2020世纪世纪8080年代，年代，O.M.Lo

38、veraO.M.Lovera、T.M.HarrisonT.M.Harrison和和F.M.RichterF.M.Richter等共同合作等共同合作, ,在在DodsonDodson封闭温封闭温度理论基础上提出的一个新的封闭温度理论度理论基础上提出的一个新的封闭温度理论模式模式多重扩散域模式多重扩散域模式(Multiple (Multiple Diffusion Domain,Diffusion Domain,简称模式简称模式) )。19961996年以来年以来, ,模式实验流程和模式处理系模式实验流程和模式处理系统在我国国家地震局地质研究所正式建立。统在我国国家地震局地质研究所正式建立。MDD

39、MDD模式的建立模式的建立DondsonDondson理论的扩展理论的扩展多德森模式是建立在单一扩散域的封闭理论基础上多德森模式是建立在单一扩散域的封闭理论基础上, ,实际上样品中存在着不同扩散域。钾长石的多重扩实际上样品中存在着不同扩散域。钾长石的多重扩散域表现尤为突出散域表现尤为突出, ,多重扩散域的封闭温度区间为多重扩散域的封闭温度区间为350350150150C C。多重扩散域示意图多重扩散域示意图测试过程中，用循环加热程序代替常规的单调测试过程中，用循环加热程序代替常规的单调增温程序，使大小不同的扩散域分别析出其增温程序，使大小不同的扩散域分别析出其ArAr镏分，并进行理论模拟。从而

40、同一测年矿镏分，并进行理论模拟。从而同一测年矿物可以给出对应不同扩散域的不同封闭温度物可以给出对应不同扩散域的不同封闭温度值和相应的冷却年龄值，这样就可以利用一值和相应的冷却年龄值，这样就可以利用一个具有多重扩散域特征的样品（碱性长石）个具有多重扩散域特征的样品（碱性长石）给出其封闭温度范围内的温度给出其封闭温度范围内的温度年龄曲线。年龄曲线。 MDDMDD法与矿物对年龄法与矿物对年龄法的比较法的比较根据不同封闭温度根据不同封闭温度的矿物所测得的的矿物所测得的几个年龄几个年龄, , 其冷其冷却曲线仅为几个却曲线仅为几个点的连线点的连线, ,其冷其冷却速率不可能分却速率不可能分段求取段求取, ,

41、而是一而是一个平均冷却速率。个平均冷却速率。利用利用MDDMDD模式求得的模式求得的冷却曲线是不均冷却曲线是不均匀的匀的, ,往往存在往往存在快速冷却时间段快速冷却时间段和缓慢冷却时间和缓慢冷却时间段段, ,可分段求得可分段求得冷却速率。由此冷却速率。由此可见可见, ,利用利用MDDMDD模模式求得的冷却曲式求得的冷却曲线或隆升过程要线或隆升过程要比多德森模式精比多德森模式精细、精确得多。细、精确得多。碎屑锆石和磷灰石裂变径迹年龄法碎屑锆石和磷灰石裂变径迹年龄法原理：假定造山带的剥蚀物质被源源不断迁移到原理：假定造山带的剥蚀物质被源源不断迁移到相邻的沉积盆地中，则盆地中的沉积剖面柱相邻的沉积盆

42、地中，则盆地中的沉积剖面柱与源区的剥露呈反向关系，因此，造山带相与源区的剥露呈反向关系，因此，造山带相邻盆地沉积剖面柱的锆石或磷灰石裂变径迹邻盆地沉积剖面柱的锆石或磷灰石裂变径迹年龄将与造山带不断剥露的基岩的锆石或磷年龄将与造山带不断剥露的基岩的锆石或磷灰石裂变径迹冷却年龄形成良好的对应关系，灰石裂变径迹冷却年龄形成良好的对应关系，从而达到揭示造山带隆升剥露过程的目的。从而达到揭示造山带隆升剥露过程的目的。 碎屑锆石和磷灰石裂变碎屑锆石和磷灰石裂变径迹颗粒年龄分析法在径迹颗粒年龄分析法在方法学上独具特色。它方法学上独具特色。它可以弥补基岩区热年代可以弥补基岩区热年代学方法的一些缺陷，在学方法的

43、一些缺陷，在基岩区已经被剥蚀掉的基岩区已经被剥蚀掉的基岩样品和特别高海拔基岩样品和特别高海拔地段样品的不可获取往地段样品的不可获取往往导致剥露历史时段限往导致剥露历史时段限定的不完善，相反，已定的不完善，相反，已剥蚀的物质和高海拔区剥蚀的物质和高海拔区的剥蚀物可以在相应的的剥蚀物可以在相应的沉积区出现，系统研究沉积区出现，系统研究可以获得更多的有关源可以获得更多的有关源区的剥露史信息。区的剥露史信息。 碎屑锆石和磷灰石裂碎屑锆石和磷灰石裂变径迹颗粒年龄法变径迹颗粒年龄法就是通过对沉积区就是通过对沉积区碎屑样品进行单颗碎屑样品进行单颗粒裂变径迹测年，粒裂变径迹测年，分析测年颗粒的不分析测年颗粒的

44、不同的年龄构成，通同的年龄构成，通过对比不同时期沉过对比不同时期沉积的不同样品裂变积的不同样品裂变径迹颗粒年龄结构，径迹颗粒年龄结构，达到回溯蚀源区的达到回溯蚀源区的热冷却历史或具有热冷却历史或具有不同剥露历史的源不同剥露历史的源区信息。区信息。 理论上，应用可以概括为三个方面：理论上，应用可以概括为三个方面： 回溯源区的快速剥露期。其原理是源区岩石经历的回溯源区的快速剥露期。其原理是源区岩石经历的快速冷却剥露期会在对应的沉积物中形成裂变径迹快速冷却剥露期会在对应的沉积物中形成裂变径迹年龄峰值，通过碎屑锆石和磷灰石的裂变径迹颗粒年龄峰值，通过碎屑锆石和磷灰石的裂变径迹颗粒年龄分布可以回溯源区的

45、快速剥露期。年龄分布可以回溯源区的快速剥露期。 根据沉积区的颗粒锆石和磷灰石裂变径迹年龄对来根据沉积区的颗粒锆石和磷灰石裂变径迹年龄对来确定源区一定时间段的平均冷却确定源区一定时间段的平均冷却剥蚀速率。即利剥蚀速率。即利用同一碎屑样品的锆石和磷灰石裂变径迹峰值年龄用同一碎屑样品的锆石和磷灰石裂变径迹峰值年龄差，结合它们的封闭温度差来计算一定时间段的冷差，结合它们的封闭温度差来计算一定时间段的冷却速率，进而估算剥蚀速率。系统的测量沉积剖面却速率，进而估算剥蚀速率。系统的测量沉积剖面柱的系列样品，可以获取不同时间段的平均冷却速柱的系列样品，可以获取不同时间段的平均冷却速率，从而达到精细刻划源区的抬

46、升率，从而达到精细刻划源区的抬升剥露剥露冷却历冷却历史。史。 通过系统分析沉积剖面柱的碎屑锆石或磷灰石的颗通过系统分析沉积剖面柱的碎屑锆石或磷灰石的颗粒年龄分布，确定不同时期沉积样品在其剥蚀过程粒年龄分布，确定不同时期沉积样品在其剥蚀过程中从裂变径迹封闭温度等温面剥蚀冷却到地表所需中从裂变径迹封闭温度等温面剥蚀冷却到地表所需要的时间，即裂变径迹年龄与沉积时间之差，从而要的时间，即裂变径迹年龄与沉积时间之差，从而确定不同时期的平均剥蚀冷却速率。确定不同时期的平均剥蚀冷却速率。 2 2、多次构造、多次构造- -热事件的年龄确定热事件的年龄确定 在自然界，特别是造山带中，往往是多在自然界，特别是造山

47、带中，往往是多次构造次构造- -热事件的叠加，所以在进行定年热事件的叠加，所以在进行定年时应予重视。时应予重视。1 1、首先可根据基础地质定年方法，建立、首先可根据基础地质定年方法，建立构造序次，然后按不同构造期次进行同位构造序次，然后按不同构造期次进行同位素年代取样。素年代取样。2 2、其次，在进行同位素年代学测试要特、其次，在进行同位素年代学测试要特别注意，一般利用岩石中不同矿物封闭温别注意，一般利用岩石中不同矿物封闭温度，由此产生的时代差异，只适合于一次度，由此产生的时代差异，只适合于一次构造构造热事件的简单情况，在多期构造热事件的简单情况，在多期构造热事件条件下，要研究变质演化、变质平

48、热事件条件下，要研究变质演化、变质平衡和同位素平衡的关系。在变质作用中，衡和同位素平衡的关系。在变质作用中，当变质温度超过封闭温度时，或者岩石的当变质温度超过封闭温度时，或者岩石的矿物成分发生变化，同位素体系将受到扰矿物成分发生变化，同位素体系将受到扰动并重新调整。只有当变质作用进行得足动并重新调整。只有当变质作用进行得足够彻底，同位素体系达到新的平衡，同位够彻底，同位素体系达到新的平衡，同位素年龄才有地质意义。对于等时线方法素年龄才有地质意义。对于等时线方法（Rb-SrRb-Sr，Sm-NdSm-Nd等），经过变质作用，同等），经过变质作用，同位素初始值达到均匀化，是构成等时线的位素初始值达到均匀化，是构成等时线的先决条件先决条件即测年样品组要保证具有同即测年样品组要保证具有同时同源性。时同源性。 7008009001000110012000.100.120.140.160.180.200.220.81.21.62.02.4207Pb/235U206Pb/238Udata-