周祖翼1 毛凤鸣2 廖宗廷1 钱基3,D.Seward4（1.同济大学海洋地质教育部重点实验室，上海 200092；2.江苏石油勘探局，江苏江都 225261；3.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；4.Geology Institute,ETHZ,Zurich 8092,Switzerland）【摘要】 文中介绍了苏北盆地中新生代沉积物7个钻孔岩心样品291个磷灰石单颗粒矿物裂变径迹年龄的分析方法和数据处理结果。各样品的年龄成分主要集中分布在两个区间：68～94Ma和139～177Ma，均大于样品的地层年龄，表明矿物沉积后未受120℃以上高温的影响，同时反映本区的中新生代沉积物来自多个不同时代的物源区。【关键词】 物源；裂变径迹分析；磷灰石；苏北盆地20世纪80年代裂变径迹分析方法的一个重大突破是“ζ”年龄校正方法[1]及外探测器方法的引入，它们使得分析者可以进行单颗粒矿物的定年。从统计学角度对碎屑岩的裂变径迹年龄进行多成分分析也因此相应地提出来了[2]。这些技术使得裂变径迹分析方法在盆地分析、造山带演化、沉积物物源分析等领域获得了广泛的应用。本文介绍了我们对苏北盆地7个样品291个磷灰石单颗粒矿物年龄的分析和处理结果，并对所得年龄的地质意义进行了初步探讨。1 样品和分析方法我们共在4口钻井（JSG1、JSH1、JSL1及JSC3）取样。取样时尽量选取砂岩、粉砂岩样品，每个样品取1～2kg。磷灰石的分选工作全部在瑞士联邦高等理工学院（ETH）沉积实验室进行。在对岩样进行粉碎的基础上，经过多钨酸钠（SPT）、四溴甲烷（3.1）、磁选、二碘甲烷（3.3）等分选环节，最后获得纯净的磷灰石颗粒（粒径介于63～250μm之间）。分选出来的矿物分别被均匀地粘在光薄片上，然后再进行磨光，磷灰石的自发径迹在25℃、6.5%HNO3中蚀刻55秒。所有样品均采用外探测器方法进行测试，即在蚀刻后的光薄片上加盖低铀白云母片，用透明胶纸固定。制备好的样品按15个一组排列好，每组的顶底均安置标准玻璃CN5作为中子监测器，中央部位插入Durango年龄标准样，然后将它们用铝箔包好，放入专用辐射罐。所有样品均运往澳大利亚的ANSTO进行辐照。辐照选择的中子通量为1×10-16n·cm-2。辐照后将云母片取下来，蚀刻诱发裂变径迹。在矿物内表面上统计自发裂变径迹，在云母片的相应部位统计诱发裂变径迹，由此算出每一单矿物的年龄[3]，最后求出样品的平均年龄（表1）。为了获得计算所需的ζCN5值，第一作者在ETH裂变径迹实验室对16套已知年龄的Durango磷灰石标准样和标准玻璃CN5进行了统计分析，最后获得的ζCN5值为341.6±10。图1 用放射图示来表示裂变径迹年龄的基本原理颗粒A与左侧O点的连线与右侧大圆弧的交点即为该颗粒的年龄。水平轴表示年龄精度（向右增加），垂直轴表示所有单颗粒年龄的标准方差.左图表示单一年龄组分，右图则表示样品的年龄由多个组分混合而成图2 JSG-3样品裂变径迹年龄的多成分分离结果左：年龄组分频率直方图；右：年龄组分放射图2 年龄数据分析裂变径迹年龄通常用放射图（图1）来形象化地表示[4]。在放射图上，矿物单颗粒的裂变径迹年龄精度和标准方差以及一批矿物颗粒的中值年龄及其标准方差均一目了然。由表1可知，所有10个样品的中值年龄均没有通过5%置信水平上的x2检验，这意味着所有样品的年龄均不是单一年龄组分，而是数个不同年龄组分的叠加。也就是说，分析所用的磷灰石来自不同的物源区。为了将每个混合碎屑年龄分解成若干个单一年龄组分，我们采用了Sambridge等提出的“混合模拟”方法[2]。分离结果表明，所有样品均由具不同比例的两个年龄组分构成（图2、表1）。其中JSH样品年龄为72.7Ma的组分，由于所占比例少于10%，我们在表1中未予列入。统计时，我们还对各磷灰石颗粒上出现的围限径迹长度（confined fission track length）进行了测量。测量所取围限径迹长度是指位于矿物内表面以下、且与内表面近于平行（与内表面交角在15°以内）、与矿物c轴交角少于5°的径迹的长度，这类径迹往往反映其真实长度；但若受高温影响，其长度会缩短。因此，对其测量可以获得矿物受热史的重要信息。表1 苏北盆地中新生代沉积物磷灰石裂变径迹数据注：（1）ρs和ρi分别表示自发径迹密度和诱发径迹密度。P（χ2）是自由度为υ（υ为颗粒数量）时χ2的概率.所有样品在5%置信水平上未能通过χ2检验。AD=1.55125×10-10。年龄的计算采用CN5标准玻璃，ζCN5=341.6±10。所有样品均采用澳大利亚ANSTO设施进行辐照。（2）使用外探测器分析方法，4π/2π几何校正系数为0.5。（3）裂变径迹计数和围限径迹长度的测量在放在1100倍的显微镜下进行。中值年龄的计算采用IUGS地质年代委员会建议的方法（Hurford,1990）。（4）＊模拟计算时综合使用两个辐照号样品的数据。3 讨论根据表1，我们可以获得下列初步信息。（1）JSG、JSL、JSH、JSC各样品的所有年龄成分均大于样品的地层年龄，表明矿物沉积后未受120℃以上高温的影响。JSG系列的样品从浅部到深部出现围限径迹长度递减的现象（从12.16μm→11.46μm→0.6μm），表明随着井深增加，温度亦相应增加，从而引起径迹长度的缩短，亦即样品沉积后曾遭受较弱的部分退火作用。（2）JSG、JSC、JSH、JSC-1各样品的年龄集中分布在两个区间：68～94Ma和139～177Ma。亦即两组样品分别在K2和J2-3抬升通过120℃等温线。根据区域构造分析，前者可能代表K2时研究区东部火山弧[5]的快速隆升；后者则来自西北部张八岭—胶南地区，这一地区在196～172Ma期间由于挤压和平移作用而发生快速抬升[6]。（3）JSC-2样品中，年龄为134.6Ma±6.5Ma的组分相当于上述的J2-3年龄组，236.8Ma±16.4Ma这组年龄反映样品在T2时即已经历抬升作用，其物源的最大可能是盆地内部的古隆起。这一结果表明，苏北内部在晚古生代即有隆升地块的存在。总之，上述年龄数据反映本区的中新生代沉积物来自多个不同时代的物源区，主要物源区来自东部的K2火山弧和西北部的胶南—张八岭造山带；此外，盆地内部的某些古隆起也可以构成中新生代沉积的物源区。致谢：江苏石油勘探局地质研究院郭同楼、陈高协助取样，瑞士ETH裂变径迹实验室提供样品分选和分析的实验条件，作者在此致谢。参考文献[1]Hurford A J.Green.P F.The Zeta age calibration of fission track dating[J].Isotope Geoscience,1983,（1）:285-317.[2]Sambridge M S,Compston W.Mixture modelling of multi-component data sets with application to ion-probe zircon ages[J].Earth and Planetary Science Letters,1994,128:373～390.[3]Hurford A J.Standardization of fission track dating calibration:recommendation by the Fission Track Working Group of the IUGS Subcommission on Geochronolog[J].Chem Geol（lsotope Geoscience Section）,1990,80: 171-178.[4]Galbraith R F.The radio plot:graphical assessment of spread in ages[J].Nucl Tracks Radial Meas,1991,17:197～206.[5]Sengor AMC,Natal"in BA.Paleotectonics of Asia:frgments of a synthesis[A].In:Yin A,HarrisonM.Tectonic Evolution of Asia[C].Cambridge University Press,1997,486～640.[6]陈文寄，Harrison T M,Heizerler M T.苏北-胶南构造混杂岩带冷却历史的多素扩散域40Ar/39Ar热年代学研究[J].岩石学报，1992.8（1）:1～17.
