碎屑金紅石，地質研究的“指針”

金紅石也是各種巖石特別是地殼組成巖石中重要的副礦物，它在巖石風化過程和各種不同程度的變質過程中均能保持較大的穩定性。金紅石的主要成分為TiO2，它還含有數量眾多的其它微量元素，這些微量元素含量的變化特征，對于含金紅石的主體巖石所經歷的地質過程具有非常重要的指示意義。

金紅石就是較純的二氧化鈦，一般含二氧化鈦在95%以上，是提煉鈦的重要礦物原料，但在地殼中儲量較少。它具有耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、高強度、小比重等優異性能，被廣泛用于軍工航空、航天、航海、機械、化工、海水淡化等方面。金紅石本身是高檔電焊條必須的原料之一，也是生產金紅石型鈦白粉的最佳原料。

金紅石也是各種巖石特別是地殼組成巖石中重要的副礦物，它在巖石風化過程和各種不同程度的變質過程中均能保持較大的穩定性。金紅石的主要成分為TiO2，它還含有數量眾多的其它微量元素(例如：Cr、Hf、Nb、Mo、Sn、Sb、Ta、V、W、U、Pb、Zr等)，這些微量元素含量的變化特征，對于含金紅石的主體巖石所經歷的地質過程具有非常重要的指示意義。同時，碎屑金紅石在沉積、成巖過程中表現出極高的穩定性，因而是物源分析的理想指針礦物。

金紅石礦物特征

金紅石，是含鈦的主要礦物之一。四方晶系，常具完好的四方柱狀或針狀晶形，集合體呈粒狀或致密塊狀。暗紅、褐紅、黃或橘黃色，富鐵者呈黑色；條痕黃色至淺褐色。金剛光澤，鐵金紅石呈半金屬光澤。性脆，硬度6～6.5，密度4.2～4.3g/cm3，富含鐵、鈮、鉭者密度增大，高者可達5.5g/cm3以上。能溶于熱磷酸，冷卻稀釋后加入過氧化鈉可使溶液變成黃褐色。

碎屑金紅石來源

在自然界的含鈦礦物中，金紅石的分子體積最小，因而趨向于在高壓、高溫條件下形成。作為副礦物，金紅石廣泛分布于巖漿巖、變質巖、沉積巖和地外巖石(如隕石)等各類巖石中。

碎屑金紅石源區示蹤方法

重礦物比值法

金紅石和鋯石、電氣石3種碎屑礦物，被認為是沉積成巖過程中最穩定的重礦物。ZTR指數，即鋯石(Zircon)、電氣石(Tourmaline)、金紅石(Rutile)在透明重礦物中的比例，常被用來評價砂巖重礦物組合的礦物成熟度。

與碎屑金紅石相關的ZTR指數已經廣泛應用于沉積物源研究中，并被證明為是一個快捷、簡單而又有效的方法。用于區分一定區域的砂巖類型，并結合碎屑鋯石的年齡數據，尋找了其可能的物源區和母巖類型。

礦物化學法

金紅石中富含多種高場強元素及高價元素，如V，Cr，Nb，Ta，Zr，Hf等。近年來，隨著地球化學測試手段的提高和使用，礦物化學的方法被廣泛應用于碎屑金紅石的源區分析中。

物源分析中可能偶見具有異常成分的碎屑金紅石，通過與典型來源金紅石的地球化學組分對比，可以推測其來源。例如，富含W，Sn等元素的碎屑金紅石極有可能來自于與金屬礦床相關的母巖。一般而言，造山帶中含金紅石的巖漿巖并不會大片出現，而且這種金紅石往往以細小顆粒存在，因而對沉積巖中的碎屑金紅石貢獻很少。

鋯含量溫度計法

大量的研究表明，變質巖中金紅石的Zr含量與其結晶溫度密切相關，因此Zr元素的含量常作為研究金紅石形成條件的溫度計。碎屑金紅石的研究中，隨機選取一些顆粒，分析顆粒不同部位的Zr含量，可以更好地解釋碎屑金紅石母巖的性質及經歷的地質作用。

對于金紅石Zr含量溫度所代表的地質意義，目前存在一些爭議。不同地區、不同地質背景的巖石中金紅石Zr含量溫度解釋并不相同。主要是以下幾個方面：①金紅石進變質生長溫度。②峰期變質溫度。③不同程度的Zr擴散和流體參與下的退變質溫度。

U—Pb定年法

金紅石含一定量的U，最高可達幾百×10－6。因而相對較高U含量的金紅石是Pb-Pb和U-Pb定年的理想礦物。常用的測試方法包括同位素稀釋離子質譜法(ID-TIMS)、激光剝蝕電感耦合等離子質譜法(LA-ICP-MS)、二次離子探針質譜法(SIMS)、高精度離子探針(SHRIMP)等。

沉積巖中金紅石的U-Pb體系封閉性好，在沉積、成巖作用中不容易受到后期改造，碎屑金紅石的U-Pb年齡記錄了母巖最后一次冷卻至封閉溫度的時間，與沉積巖中碎屑白云母的Ar-Ar年齡及碎屑磷灰石的裂變徑跡年齡類似，可以用來研究源區母巖的冷卻歷史。

其他方法

金紅石的氧同位素廣泛運用于俯沖帶演化相關的流體地球化學研究中，并常與其他礦物

(如石英等)聯系起來。

金紅石含一定量的Hf，而且具有低Lu/Hf比值，其放射性成因的Hf可以忽略不計。因此，Hf同位素和Lu/Hf比值常用于殼幔演化研究中。這也為碎屑金紅石示蹤母巖的性質提供了基礎。

小結

金紅石不僅能作為原料用來生產二氧化鈦，在地質研究中也能發揮重要的作用。碎屑金紅石作為沉積物中最穩定的重礦物之一，蘊含著大量豐富的物源區信息，是重要的沉積物源指示礦物。隨著分析技術的日趨改進和完善，碎屑金紅石越來越受到沉積地質學家的高度重視。