浅谈副矿物地球化学研究

＊彭峰 张小军 李艳

（新疆地质调查院 新疆 840000）

浅谈副矿物地球化学研究

＊彭峰 张小军 李艳

（新疆地质调查院 新疆 840000）

相关的勘探研究发现，副矿物广泛分布于各类火成岩、变质岩以及沉积岩等类型的岩层中，且其对寄主岩石的形成环境有很高的敏感度。近年来，随着科学技术的发展（同位素体系、纳米技术等）以及新设备（高精度分析仪器等）的运用，使得研究人员对于副矿物地球化学的研究逐渐深入，并在此过程中取得了不小的成就。本文基于此，主要论述了副矿物地球化学研究以及相关内涵。

副矿物；地球化学；专业研究

作为岩石中的主要微量矿物，副矿物对蚀变作用的稳定性以及灵敏性较强，故而获得了广大学者的关注。近年来，随着激光分析等技术的不断发展以及运用，我国的学者在地球化学领域的研究逐步深入，并由此取得了不小的成就。本文基于此，重点介绍了锆石、金红石、磷灰石等副矿物的地球化学特征，并就副矿物地球化学的研究方向进行了分析。

1.不同成因锆石的内部特征

作为一种稳定相对较高的矿物质，锆石往往具有高U、 Th以及低普通Pb的特征，目前，研究人员在进行峰期、岩浆岩结晶年龄研究的过程中，加强了对于锆石的分析以及运用。关于常见的锆石的种类，笔者进行了相关的分析，具体内容如下。

(1)结构特征

①岩浆锆石

相关的勘探分析资料显示：锆石的粒径变化较大，其晶型的特征往往与岩浆冷凝有关。一般情况下，岩浆锆石往往存在从半自形到自形过渡的振荡环带，而部分地幔岩石中的锆石则出现无分带或弱分带的特征。此外，相关的研究表明，岩浆锆石中包含了继承锆石的残留核，其往往是岩浆运移过程中从围岩中捕获的，也可能是从岩浆源区带来的。

②变质锆石

由于锆石在形成的过程中，存在铅元素丢失的状况，故而导致锆石U-Th-Pb年龄不一致状况的出现。一般而言，锆石中微量元素较高，其稳定定性就较差，继而导致重结晶现象的出现。此外，由于重结晶作用中存在流体的参与，还可能导致锆石捕获流体或矿物包裹体，甚至出现溶蚀空洞及海绵状、骨架状结构。

一般而言，变质锆石因为出现了一定的变质作用，故而其外部存在明显的增生边。不仅如此，不同程度的变质锆石的阴极发光特征也具有不同的特性。相关的研究调查发现：进变质相以及超高压变质相锆石往往具有弱发光效应的核和强发光效应的边，而退变质锆石具有强发光的核部和弱发光的边部。

(2)热年代学

热年代学能够分析岩石矿物中放射性同位素衰变行为，继而对地质过程、构造活动等因素进行分析以及总结。一般而言，在进行锆石热年代学分析的过程中，需要加强对于锆石(U-Th)/He以及锆石裂变径迹这两个方面进行相关的操作。

事实上，上述的两个体系在运行的过程中均能够在热环境下进行同位素重置，基于这样的状况就导致研究人员无法依据上述元素的热年龄分析出寄主岩石的形成时间，但是能够对热事件发展的时间进行总结。

2.不同成因金红石的内部特征

相关的勘探研究发现：金红石(TiO2)主要存在于岩浆岩以及变质岩中，其性质较为稳定。由于金红石的主要成分为TiO2，故而在其周边容易聚集较多的Nb、Ta等高场强元素。

(1)矿物学特征

一般而言，金红石以四种形式存在，对此笔者进行了相关总结，具体内容如下：一是以细小的颗粒物形式存在；二是以巨晶的形式存在；三是存在于热液脉中；四是以包裹体的形式存在。但是在沉积岩体系中，金红石则存在砂矿或碎屑沉积物中。

相关的地质勘探实践显示，目前最为常见的TiO2同质多像变体主要分为八个类型，分别是：金红石、锐钦矿、板钦矿、TiO2(B)、TiO2-H、TiO2Ⅱ、极高压萤石结构TiO2和斜错石型结构。

(2)同位素年代学

与锆石相比较而言，尽管金红石U-Pb定年受限于U含量和测试时所需要的标准样品，但其往往存在三个方面的优点。一是基于存在于麻粒岩相岩石中的金红石往往不包含Th，故而研究人员能够借助208Pb的方式进行普通Pb的校正作业；二是金红石U-Pb年龄较为谐和，故而有助于相关作业的顺利开展；三是金红石性质较为稳定，故而不容易遭受到后期热事件的扰动。

作为在榴辉岩中常见的高压矿物之一，在对金红石进行时线定年的操作过程中，技术人员可以进行Sm-Nd的同位素分析。

3.不同成因磷灰石的内部特征

一般而言，磷灰石往往能够在各类温压范围内存在，并且在经过风化、变质和等作用后保存下来，基于这样的特征可以得知：研究人员通过对磷灰石的分析以及研究可以了解到诸多地质过程的转变。不仅如此，磷灰石自身的结构以及地球化学特征都能够帮助研究人员实现对于岩浆分异演化以及成岩成矿作用的了解。

随着时代的发展以及科学技术的进步，科学研究人员进一步研发出Zeta常数定年法，使得其能够借助单颗粒沉积碎屑年份的测定。在这样的背景之下，研究人员加强了对于磷灰石(U-Th)/He以及裂变径迹年龄数据的研究和分析，继而以此为基础实现对盆地热史的解释，并还原了古地形以及气候，促进相关研究的有序开展以及相关效益的取得。

目前，相关学者在进行热年代学的研究过程中，加强了对于磷灰石的分析研究。由于磷灰石的封闭温度较低，故而在实际的分析操作过程中能够实现对于岩石抬升冷却过程最后阶段信息的记录。在进行相关分析的研究过程中，需要借助磷灰石裂变径迹以及(U-Th)/He这两类方法进行相关的操作。

作为同位素定年法之一，磷灰石裂变径迹方法在实际的运用过程中，主要以它以238U自发裂变辐射损伤效应为基础进行相关的操作。此外，由于相关的学者在实际的操作过程中发现加热会导致磷灰石的径迹长度不断减少，故而裂变径迹长度的频率分布和径迹年龄反映了样品所经历的热历史。

基于上述的分析可以得知：裂变径迹方法在实际的运用过程中存在着多种的优点，并逐步获得了相关研究部门的青睐，并将其广泛的运用在油气藏形成时间、存在条件的分析研究过程中，并期待在未来与(U-Th) /He相结合，建立统一的低温热年代学定量评估模型。

4.副矿物地球化学的发展方向

随着时代的发展以及科学技术的进步，我国的学者加强了对于副矿物地球化学的研究以及分析。事实上，为了进一步促进相关工作的有序开展以及相关效益的取得。学者不仅加强了对于锆石、金红石的研究，还进一步实现对于其他副矿物的研究。诸如部分学者已经开展加强了对石榴石的研究，并由此实现了对于地质温度计的分析以及探讨。

此外，为了进一步实现对于地球物质演化等问题的深入研究以及分析。技术人员在实际的操作过程中能够加强了对于副矿物与岩相学、构造地质学等学科的交叉使用，促进相关工作的有效开展。在这一过程中，热年代学的运用能够实现促进物源和物源区热史的分析，并能定量解释长期构造活动和短期地貌变化的关系。

近年来，科学技术的发展为副矿物地球化学研究作业的开展奠定了基础。在这样的背景之下，纳米技术不断地发展以及运用，为地球科学的发展带来新的契机。在微生物活动丰富的环境中，由于生物化学作用会使矿物结晶环境的理化条件发生变化，因此会与一些中一低温副矿物(如磁铁矿等)发生相互作用。这种作用的机制是生物成矿作用和生物能源等重大课题的研究基础，具有非常大的潜力。

最后，为了进一步促进副矿物地球化学研究作业的开展，还需要相关部门以及人员加强对于各类先进仪器的运用，继而以此实现对于矿物成分的了解以及分析，促进相关工作的有序开展。目前，在实际的作业过程中，研究人员加强了对于SHRIMP, LA-CP-VIS、电子探针等先进仪器的运用。

结束语

本文基于此，主要分析了不同成因锆石的内部特征（岩浆锆石、变质锆石），并就热年代学的相关内涵进行了论述，随后笔者就不同成因金红石的内部特征以及不同成因磷灰石的内部特征展开了具体的论述，最后分析了副矿物地球化学的发展方向。笔者认为，随着相关技术的发展以及研究的不断深入，我国的副矿物地球化学研究必将获得深入的发展，并以此为基础促进相关效益的取得。由于副矿物的地球化学特征在成岩成矿作用研究中具有广阔的发展前景，我国应加强在该领域的研究。

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彭峰（1982～），男，新疆地质调查院，研究方向：地球化学及地质矿产勘查技术。

(责任编辑 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

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