淺談副礦物地球化學研究

＊彭峰 張小軍 李艷

（新疆地質調查院 新疆 840000）

淺談副礦物地球化學研究

＊彭峰 張小軍 李艷

（新疆地質調查院 新疆 840000）

相關的勘探研究發現，副礦物廣泛分布于各類火成巖、變質巖以及沉積巖等類型的巖層中，且其對寄主巖石的形成環境有很高的敏感度。近年來，隨著科學技術的發展（同位素體系、納米技術等）以及新設備（高精度分析儀器等）的運用，使得研究人員對于副礦物地球化學的研究逐漸深入，并在此過程中取得了不小的成就。本文基于此，主要論述了副礦物地球化學研究以及相關內涵。

副礦物；地球化學；專業研究

作為巖石中的主要微量礦物，副礦物對蝕變作用的穩定性以及靈敏性較強，故而獲得了廣大學者的關注。近年來，隨著激光分析等技術的不斷發展以及運用，我國的學者在地球化學領域的研究逐步深入，并由此取得了不小的成就。本文基于此，重點介紹了鋯石、金紅石、磷灰石等副礦物的地球化學特征，并就副礦物地球化學的研究方向進行了分析。

1.不同成因鋯石的內部特征

作為一種穩定相對較高的礦物質，鋯石往往具有高U、 Th以及低普通Pb的特征，目前，研究人員在進行峰期、巖漿巖結晶年齡研究的過程中，加強了對于鋯石的分析以及運用。關于常見的鋯石的種類，筆者進行了相關的分析，具體內容如下。

(1)結構特征

①巖漿鋯石

相關的勘探分析資料顯示：鋯石的粒徑變化較大，其晶型的特征往往與巖漿冷凝有關。一般情況下，巖漿鋯石往往存在從半自形到自形過渡的振蕩環帶，而部分地幔巖石中的鋯石則出現無分帶或弱分帶的特征。此外，相關的研究表明，巖漿鋯石中包含了繼承鋯石的殘留核，其往往是巖漿運移過程中從圍巖中捕獲的，也可能是從巖漿源區帶來的。

②變質鋯石

由于鋯石在形成的過程中，存在鉛元素丟失的狀況，故而導致鋯石U-Th-Pb年齡不一致狀況的出現。一般而言，鋯石中微量元素較高，其穩定定性就較差，繼而導致重結晶現象的出現。此外，由于重結晶作用中存在流體的參與，還可能導致鋯石捕獲流體或礦物包裹體，甚至出現溶蝕空洞及海綿狀、骨架狀結構。

一般而言，變質鋯石因為出現了一定的變質作用，故而其外部存在明顯的增生邊。不僅如此，不同程度的變質鋯石的陰極發光特征也具有不同的特性。相關的研究調查發現：進變質相以及超高壓變質相鋯石往往具有弱發光效應的核和強發光效應的邊，而退變質鋯石具有強發光的核部和弱發光的邊部。

(2)熱年代學

熱年代學能夠分析巖石礦物中放射性同位素衰變行為，繼而對地質過程、構造活動等因素進行分析以及總結。一般而言，在進行鋯石熱年代學分析的過程中，需要加強對于鋯石(U-Th)/He以及鋯石裂變徑跡這兩個方面進行相關的操作。

事實上，上述的兩個體系在運行的過程中均能夠在熱環境下進行同位素重置，基于這樣的狀況就導致研究人員無法依據上述元素的熱年齡分析出寄主巖石的形成時間，但是能夠對熱事件發展的時間進行總結。

2.不同成因金紅石的內部特征

相關的勘探研究發現：金紅石(TiO2)主要存在于巖漿巖以及變質巖中，其性質較為穩定。由于金紅石的主要成分為TiO2，故而在其周邊容易聚集較多的Nb、Ta等高場強元素。

(1)礦物學特征

一般而言，金紅石以四種形式存在，對此筆者進行了相關總結，具體內容如下：一是以細小的顆粒物形式存在；二是以巨晶的形式存在；三是存在于熱液脈中；四是以包裹體的形式存在。但是在沉積巖體系中，金紅石則存在砂礦或碎屑沉積物中。

相關的地質勘探實踐顯示，目前最為常見的TiO2同質多像變體主要分為八個類型，分別是：金紅石、銳欽礦、板欽礦、TiO2(B)、TiO2-H、TiO2Ⅱ、極高壓螢石結構TiO2和斜錯石型結構。

(2)同位素年代學

與鋯石相比較而言，盡管金紅石U-Pb定年受限于U含量和測試時所需要的標準樣品，但其往往存在三個方面的優點。一是基于存在于麻粒巖相巖石中的金紅石往往不包含Th，故而研究人員能夠借助208Pb的方式進行普通Pb的校正作業；二是金紅石U-Pb年齡較為諧和，故而有助于相關作業的順利開展；三是金紅石性質較為穩定，故而不容易遭受到后期熱事件的擾動。

作為在榴輝巖中常見的高壓礦物之一，在對金紅石進行時線定年的操作過程中，技術人員可以進行Sm-Nd的同位素分析。

3.不同成因磷灰石的內部特征

一般而言，磷灰石往往能夠在各類溫壓范圍內存在，并且在經過風化、變質和等作用后保存下來，基于這樣的特征可以得知：研究人員通過對磷灰石的分析以及研究可以了解到諸多地質過程的轉變。不僅如此，磷灰石自身的結構以及地球化學特征都能夠幫助研究人員實現對于巖漿分異演化以及成巖成礦作用的了解。

隨著時代的發展以及科學技術的進步，科學研究人員進一步研發出Zeta常數定年法，使得其能夠借助單顆粒沉積碎屑年份的測定。在這樣的背景之下，研究人員加強了對于磷灰石(U-Th)/He以及裂變徑跡年齡數據的研究和分析，繼而以此為基礎實現對盆地熱史的解釋，并還原了古地形以及氣候，促進相關研究的有序開展以及相關效益的取得。

目前，相關學者在進行熱年代學的研究過程中，加強了對于磷灰石的分析研究。由于磷灰石的封閉溫度較低，故而在實際的分析操作過程中能夠實現對于巖石抬升冷卻過程最后階段信息的記錄。在進行相關分析的研究過程中，需要借助磷灰石裂變徑跡以及(U-Th)/He這兩類方法進行相關的操作。

作為同位素定年法之一，磷灰石裂變徑跡方法在實際的運用過程中，主要以它以238U自發裂變輻射損傷效應為基礎進行相關的操作。此外，由于相關的學者在實際的操作過程中發現加熱會導致磷灰石的徑跡長度不斷減少，故而裂變徑跡長度的頻率分布和徑跡年齡反映了樣品所經歷的熱歷史。

基于上述的分析可以得知：裂變徑跡方法在實際的運用過程中存在著多種的優點，并逐步獲得了相關研究部門的青睞，并將其廣泛的運用在油氣藏形成時間、存在條件的分析研究過程中，并期待在未來與(U-Th) /He相結合，建立統一的低溫熱年代學定量評估模型。

4.副礦物地球化學的發展方向

隨著時代的發展以及科學技術的進步，我國的學者加強了對于副礦物地球化學的研究以及分析。事實上，為了進一步促進相關工作的有序開展以及相關效益的取得。學者不僅加強了對于鋯石、金紅石的研究，還進一步實現對于其他副礦物的研究。諸如部分學者已經開展加強了對石榴石的研究，并由此實現了對于地質溫度計的分析以及探討。

此外，為了進一步實現對于地球物質演化等問題的深入研究以及分析。技術人員在實際的操作過程中能夠加強了對于副礦物與巖相學、構造地質學等學科的交叉使用，促進相關工作的有效開展。在這一過程中，熱年代學的運用能夠實現促進物源和物源區熱史的分析，并能定量解釋長期構造活動和短期地貌變化的關系。

近年來，科學技術的發展為副礦物地球化學研究作業的開展奠定了基礎。在這樣的背景之下，納米技術不斷地發展以及運用，為地球科學的發展帶來新的契機。在微生物活動豐富的環境中，由于生物化學作用會使礦物結晶環境的理化條件發生變化，因此會與一些中一低溫副礦物(如磁鐵礦等)發生相互作用。這種作用的機制是生物成礦作用和生物能源等重大課題的研究基礎，具有非常大的潛力。

最后，為了進一步促進副礦物地球化學研究作業的開展，還需要相關部門以及人員加強對于各類先進儀器的運用，繼而以此實現對于礦物成分的了解以及分析，促進相關工作的有序開展。目前，在實際的作業過程中，研究人員加強了對于SHRIMP, LA-CP-VIS、電子探針等先進儀器的運用。

結束語

本文基于此，主要分析了不同成因鋯石的內部特征（巖漿鋯石、變質鋯石），并就熱年代學的相關內涵進行了論述，隨后筆者就不同成因金紅石的內部特征以及不同成因磷灰石的內部特征展開了具體的論述，最后分析了副礦物地球化學的發展方向。筆者認為，隨著相關技術的發展以及研究的不斷深入，我國的副礦物地球化學研究必將獲得深入的發展，并以此為基礎促進相關效益的取得。由于副礦物的地球化學特征在成巖成礦作用研究中具有廣闊的發展前景，我國應加強在該領域的研究。

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彭峰（1982～），男，新疆地質調查院，研究方向：地球化學及地質礦產勘查技術。

(責任編輯 李燕)

Dicussion of the Auxiliary Mineral Geochemistry Stu dies

Peng Feng, Zhang Xiaojun, Li Yan

(Xinjiang Geology Investigation Department, Xinjiang, 840000)

The related exploration studies have found that the auxiliary minerals are widely distributed in various types of igneous rocks, metamorphic rocks and sedimentary rocks etc. types of rocks and they have a high sensitivity to the formation environment of host rock. In recent years, the development of science and technology (isotope system, nano technology, etc.) as well as the application of new equipments (high precision of analysis instruments, etc.) allow the researchers to make further study of the auxiliary mineral geochemistry, besides, in this process, they have made no small achievement. Based on this, this paper mainly discusses the auxiliary mineral geochemistry study andthe related connotation.

auxiliary mineral；geochemistry；professional studies

T

A