本文關(guān)鍵詞：同位素地質(zhì)年齡測(cè)定技術(shù)及應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第11期陳文等:同位素地質(zhì)年齡測(cè)定技術(shù)及應(yīng)用

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以考慮采用全巖樣品作為測(cè)定對(duì)象�；曰鹕綆r全巖樣品作為Ar-Ar年齡測(cè)定對(duì)象較為普遍。一般認(rèn)為,對(duì)于小于200Ma的細(xì)粒玄武巖全巖,可以獲得滿意的年齡值。對(duì)于更年輕的火山巖全巖來(lái)說(shuō),因?yàn)閿U(kuò)散作用的時(shí)間短,所以較易測(cè)得滿意的年齡值。對(duì)于大于200Ma的基性火山巖,很難找到新鮮樣品,也就難以獲得可靠的全巖年齡。板巖是由泥質(zhì)沉積物經(jīng)再結(jié)晶作用形成的,其中大多數(shù)的K存在于細(xì)粒白云母中。由于原始沉積中的碎屑礦物常含有大量的放射成因Ar,因此,在測(cè)定和使用板巖年齡數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)考慮是否有古老Ar存在。

4.3 Ar-Ar法測(cè)年樣品的采集和處理注意事項(xiàng)

Ar-Ar法同位素地質(zhì)年齡數(shù)據(jù)的可靠性,既取決于測(cè)試技術(shù)的準(zhǔn)確度,也取決于被測(cè)樣品是否具有代表性,兩者都不可忽視。雖然原則上要求被測(cè)樣品在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)間內(nèi)處于封閉的化學(xué)體系,但是在自然界中往往難以達(dá)到。后期的疊加作用,如變質(zhì)作用、熱液蝕變作用、交代作用及各種表生風(fēng)化作用,常常使平衡遭到破壞,造成年齡數(shù)據(jù)的偏低或偏高,甚至得出十分奇怪的地質(zhì)結(jié)論。因此,采集合適的樣品,具有某地質(zhì)事件的代表性,是年代學(xué)研究中一項(xiàng)極其重要的工作。

野外采樣,必須對(duì)所在地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行足夠的了解和研究。必須查明各地質(zhì)體之間的相互關(guān)系,特別要注意區(qū)分巖體和其中的捕虜體;要判明沉積巖中自生礦物和陸源碎屑礦物存在的可能性;要分清變質(zhì)巖和變質(zhì)殘留體;要盡可能地在遠(yuǎn)離接觸變質(zhì)帶和熱液蝕變帶的部位取樣。最好在人工采石場(chǎng)、地下坑道的新鮮露頭和鉆孔巖芯等處取樣。如果難以滿足以上要求,則應(yīng)盡量采集新鮮的具有代表性的巖石樣品。

采樣的目的和所要解決的問(wèn)題必須明確,進(jìn)行針對(duì)性地采樣。如果為了確定巖漿巖中巖石礦物的結(jié)晶作用的時(shí)代,可采集原生的新鮮云母、角閃石類礦物;為了測(cè)定沉積巖的沉積年齡,可采集自生礦物,如海綠石、伊利石等;為了測(cè)定偉晶巖的形成時(shí)代,可采集云母類礦物;為了確定構(gòu)造事件的時(shí)代或變質(zhì)作用事件的時(shí)代,要采集受構(gòu)造作用最強(qiáng)烈或變質(zhì)程度最高的樣品,并從中分選Ar同位素封閉溫度較低的礦物供Ar-Ar法測(cè)年用;如果是為了確定變質(zhì)巖原巖的時(shí)代,一定要在變質(zhì)作用最弱或疊加作用不十分強(qiáng)烈的部位采樣,并從中分選Arr對(duì)于年輕的火山巖,采用全巖或高溫長(zhǎng)石。一

般說(shuō)來(lái),年輕沉積地層中的火山巖是確定地層時(shí)代的重要對(duì)象,但要求樣品特別新鮮。

單礦物樣品的純度要求在98%以上,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行鏡下手工挑選。除去礦物的連晶、雜質(zhì)和次生變化的礦物。云母要避免綠泥石化、蛭石化及次生風(fēng)化;鉀長(zhǎng)石要避免絹云母化、條紋長(zhǎng)石化及高嶺石化;海綠石要避免鐵化,應(yīng)呈深綠色。全巖樣品需要破碎1kg左右,經(jīng)過(guò)過(guò)篩縮分,混合均勻。全巖樣品的粒度最好是014~016mm,單礦物的粒度可在012~014mm之內(nèi)(40~60目或60~80目)。送樣的同時(shí),還要求附交被測(cè)樣品的光薄片鑒定資料,以及送樣清單和說(shuō)明書(shū)一份。說(shuō)明書(shū)中要寫(xiě)明樣品編號(hào)、名稱、產(chǎn)地(省、縣、鄉(xiāng)、村名或經(jīng)緯度)、可能的地質(zhì)時(shí)代和采樣地區(qū)的地質(zhì)情況。同時(shí)還最好附上一份標(biāo)明采樣位置的采樣地區(qū)的地質(zhì)圖和剖面圖。

對(duì)測(cè)定樣品的重量要求,取決于估計(jì)的地質(zhì)年齡、K含量等。一般,對(duì)于大于20Ma的樣品,云母、長(zhǎng)石類高K含量礦物012g以上可以滿足要求,閃石等低K含量礦物015g以上;對(duì)于小于20Ma的樣品,云母、長(zhǎng)石類高K含量礦物015g以上可以滿足要求,閃石等低K含量樣品1g以上。4.4 影響Ar-Ar法年齡數(shù)據(jù)可靠性的因素

地質(zhì)樣品Ar-Ar法年齡測(cè)定結(jié)果的可靠性取決于以下條件是否能夠滿足:

(1)在礦物存在的整個(gè)時(shí)期內(nèi),由40K衰變所產(chǎn)生的放射成因40Ar沒(méi)有逸出過(guò)。

(2)巖石礦物形成過(guò)程中和形成以后,鉀和氬(尤其是氬)從開(kāi)放體系過(guò)渡到封閉體系,所經(jīng)歷的時(shí)間相對(duì)于封閉體系維持的時(shí)間要短得多,從部分封閉到完全封閉所經(jīng)歷的時(shí)間可以忽略不計(jì)。這意味著結(jié)晶以后礦物必須迅速冷卻。

(3)不管是在礦物形成時(shí),還是在以后的變質(zhì)事件中,都沒(méi)有過(guò)剩氬進(jìn)入礦物。

(4)巖石礦物形成時(shí)所攜帶的氬同位素的豐度比(Ar/36Ar的比值)應(yīng)與現(xiàn)代大氣中40Ar/36Ar的

40

比值相同或可以扣除。也就是說(shuō),可以用現(xiàn)代大氣氬同位素豐度或者等時(shí)線的初始值來(lái)校正樣品形成時(shí)非放射成因的Ar。

(5)在礦物存在的整個(gè)時(shí)期內(nèi),對(duì)鉀是封閉的。

(6)礦物中鉀的同位素組成是正常的,而且除了K的衰變過(guò)程外,沒(méi)有因?yàn)榉逐s作用或其他過(guò)40

40

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地 質(zhì) 學(xué) 報(bào)2011年

在巖石礦物形成到測(cè)定年齡的漫長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),任

4040

何因素引起其中母體K和子體Ar的增減,都將導(dǎo)致所測(cè)得的年齡數(shù)據(jù)失真。例如,某種礦物巖石在某種特定的地質(zhì)條件下發(fā)生外來(lái)40Ar(過(guò)剩40Ar、

40

繼承Ar)的加入,將導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏高。相反地,如果發(fā)生了40K的加入和40Ar的丟失,則將導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏低。如果40Ar完全丟失,那么Ar-Ar時(shí)鐘將重新?lián)軇?dòng)計(jì)時(shí),開(kāi)始記錄新的地質(zhì)事件。不論是理論上的推斷還是多年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐,都證明Ar的丟失是影響Ar-Ar測(cè)年準(zhǔn)確度的主要原因。而導(dǎo)致礦物中Ar丟失的地質(zhì)因素有以下6種:

(1)礦物晶格對(duì)Ar的保存能力。不同的礦物對(duì)Ar的保存性能不同,有些礦物即使在常溫常壓下也不能把放射成因Ar保存下來(lái)。

(2)熔融。當(dāng)火成巖侵入時(shí)或產(chǎn)生混合巖化時(shí),受影響的巖石將被完全熔融,則使Ar-Ar/時(shí)鐘0重新?lián)軇?dòng)。

(3)變質(zhì)作用。由于溫度和壓力上升,變質(zhì)作用通常引起Ar完全丟失。如果變質(zhì)作用程度較淺,Ar僅部分丟失,Ar會(huì)以繼承Ar的方式部分保存下來(lái)。

(4)風(fēng)化和蝕變。這個(gè)過(guò)程可導(dǎo)致Ar全部或部分丟失。礦物完全蝕變可導(dǎo)致Ar全部丟失,但是通常風(fēng)化蝕變并不完全導(dǎo)致礦物格架完全破壞,受風(fēng)化的巖石仍然還含有一些Ar。

(5)重結(jié)晶。用于Ar-Ar測(cè)定的礦物,各種原因發(fā)生的重結(jié)晶作用,都會(huì)造成Ar的丟失。特別是鹽類礦物的重結(jié)晶很難辨認(rèn),這是測(cè)定含鹽類如鉀鹽的Ar-Ar年齡最困難的因素之一。

(6)重新受熱。大多數(shù)礦物長(zhǎng)期受到100~200e的加熱就會(huì)發(fā)生Ar的丟失。這種受熱可能是由深埋、附近巖脈的侵入或微弱的變質(zhì)所引起的。重新受熱的影響很難被辨認(rèn)出來(lái),因?yàn)榇藭r(shí)礦物在物理、化學(xué)上的變化并不明顯。重新受熱是影響Ar-Ar計(jì)時(shí)的重要因素。

除了地質(zhì)方面的因素之外,在準(zhǔn)備和處理樣品的過(guò)程中,Ar還可能發(fā)生丟失,如在單礦物分選過(guò)程中,如果將樣品破碎的粒度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于礦物的自然粒度,就容易因?yàn)榫Ц衿茐膶?dǎo)致部分放射性成因40

Ar的丟失。實(shí)驗(yàn)室烘烤樣品時(shí)溫度過(guò)高或化學(xué)處理中引起礦物晶格的破壞等,不過(guò)這些都是可以避免的。4.5 Ar-Ar法年齡數(shù)據(jù)質(zhì)量判斷、數(shù)據(jù)解釋注意事

項(xiàng)

(40

和總氣體年齡(Totalage)。對(duì)于坪年齡,坪的寬度

越大越好,一般要求占總量的50%以上,最好在70%以上。年齡譜形態(tài)多種多樣,有時(shí)可獲得2個(gè)有地質(zhì)意義的坪年齡,若出現(xiàn)3個(gè)或3個(gè)以上的坪年齡,不可能都有地質(zhì)意義,要結(jié)合數(shù)據(jù)和地質(zhì)情況綜合判斷哪個(gè)或哪2個(gè)坪年齡具有什么地質(zhì)意義。如果存在過(guò)剩Ar,坪年齡無(wú)地質(zhì)意義,應(yīng)使用等時(shí)線年齡。在存在一部分Ar丟失的情況下,等時(shí)線法仍能獲得真實(shí)年齡(低溫階段析出Ar數(shù)據(jù)不參加計(jì)算)�？倸怏w年齡相當(dāng)于K-Ar年齡,在研究對(duì)象無(wú)年齡資料時(shí),可供參考。

(2)可從年齡數(shù)據(jù)本身判斷質(zhì)量高低。年齡誤差越小越好,一般要求小于5%,最好小于3%。組成年齡坪的39Ar釋放量所占的比例越高越好,含過(guò)剩Ar越低越好。在等時(shí)線圖上,等時(shí)線截距40

Ar/36Ar為29515左右,則無(wú)過(guò)剩Ar,也無(wú)Ar丟失。這時(shí)等時(shí)線年齡和坪年齡一致。

(3)對(duì)于火山巖,年齡可代表地質(zhì)體的形成時(shí)代。對(duì)于未受后期作用疊加改造的年輕(新生代,特別是新近紀(jì)以來(lái))的火山巖,其Ar-Ar法年齡可以解釋為地質(zhì)體的形成時(shí)代。但要注意過(guò)剩Ar和繼承Ar的問(wèn)題。此外,一些火山巖中的斑晶礦物可能是早期結(jié)晶相的礦物,并不能代表火山作用的時(shí)代。

(4)由于在測(cè)年誤差范圍內(nèi),許多情況下中淺成侵入體的冷卻時(shí)間可不予考慮,礦物Ar-Ar法年齡可代表巖體的形成時(shí)代,至少對(duì)于劃分巖體的形成時(shí)代不會(huì)出大的偏差。對(duì)于深成侵入體,如果巖體冷卻速度較快,不同礦物雖然有不同的封閉溫度,但其Ar-Ar年齡在測(cè)年誤差范圍內(nèi)可能相同,故也可代表巖體的形成時(shí)代。

(5)如果深成侵入體和變質(zhì)巖是緩慢冷卻的,那么不同礦物的Ar封閉溫度不同,此種情況下并非所有礦物的Ar-Ar法年齡都能代表巖體的侵入時(shí)代,只有封閉溫度高的礦物的Ar-Ar年齡才接近或代表巖體的侵入時(shí)代。礦物封閉溫度從高到低的排列順序?yàn)?輝石(600~650e)、角閃石(500~600e)、透長(zhǎng)石(400~450e)、白云母(350~400e)、金云母(300~450e)、黑云母(250~350e)、斜長(zhǎng)石(230~300e)、鉀長(zhǎng)石(220~250e)、正長(zhǎng)石(180~200e)、微斜長(zhǎng)石(140~150e)。利用不同礦物封閉溫度不同的特點(diǎn),與其他測(cè)年方法結(jié)合,可以研究地質(zhì)體經(jīng)歷的熱演化歷,,

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1996;Sorkhabietal.,1996;陳文寄等,1999;Schlupetal.,2003;王非等,2004;陳文等,2006;施小斌等,2006;Celerieretal.,2007;Maureletal.,2008;Harrisonetal.,2005,2009;Cassataetal.,2009;Metcalfetal.,2009;Steltenpohletal.,2009;Bermanetal.,2010)。

(6)沉積巖中碎屑礦物Ar-Ar法年齡測(cè)定,可能得到大量物源區(qū)的年齡信息。這種方法近年來(lái)在國(guó)際上蓬勃興起(Stuart,2002;Hainesetal.,2004;Hodgesetal.,2005;Cliftetal.,2006;Rieseretal.,2006;Najman,2006;Breweretal.,2006;Reynoldsetal.,2009a,2009b;Hoangetal.,2010)。

(7)巖相學(xué)觀察和研究對(duì)于Ar-Ar法年齡的解釋也十分重要。不論測(cè)年對(duì)象是什么,都應(yīng)注意是否遭受了蝕變改造。變質(zhì)巖石中的一些非變質(zhì)礦物的Ar同位素體系可能既不完全封閉也未完全重啟,這時(shí)Ar-Ar法年齡就沒(méi)有地質(zhì)意義。有時(shí),年齡數(shù)據(jù)正確,但年齡數(shù)據(jù)的地質(zhì)解釋不正確。例如,構(gòu)造帶(例如韌性剪切帶)中新生礦物的Ar-Ar法年齡代表的是構(gòu)造帶活動(dòng)的時(shí)代,而不是/原巖0(例如巖體)的形成時(shí)代。4.6 對(duì)Ar-Ar法的總體評(píng)價(jià)

Ar-Ar同位素地質(zhì)測(cè)年方法雖然發(fā)展歷史不長(zhǎng),但目前已經(jīng)成為同位素地質(zhì)年代學(xué)研究的最主要方法之一(Bogardetal.,2009;Bhutanietal.,2009;Parketal.,2009;Fosteretal.,2010;Karlstrometal.,2010;Marketal.,2010;Wilkeetal.,2010;Xueetal.,2010;Kirklandetal.,2007;Brownleeetal.,2010;Barryetal.,2010;Naibertetal.,2010;Aciegoetal.,2010;Jourdanetal.,2010;Dziggeletal.,2010;富云蓮,1993;王松山等,2001;王非等,2006;陳文等,2005,2007;李文昌等,2009;李建康等,2009;潘小菲等;2009;邱華寧等,2009;王勇生等,2009;Zhu,2010)。該方法具有以下特點(diǎn):①測(cè)量的時(shí)間域較寬。最老可到3800Ma(月巖年齡,Schaefferetal.,1977),最年輕可測(cè)到千年級(jí)(意大利維蘇威火山噴發(fā)年齡,Renneetal.,1997);②測(cè)量對(duì)象廣泛。原則上,所有的含鉀礦物、巖石都可以用作Ar-Ar法同位素測(cè)年,甚至含有微量鉀鹽包裹體的非鉀礦物如石英、閃鋅礦等也有成功測(cè)定出Ar-Ar年齡的報(bào)道;③獨(dú)特的分步加熱技術(shù)和內(nèi)部組分的Ar同位素相關(guān)圖處理技術(shù)不僅可,歷的多期地質(zhì)演化信息;④和激光技術(shù)配套可以直接在巖石光片上尋找待測(cè)礦物進(jìn)行微區(qū)(幾十微米)幾百微米)Ar-Ar測(cè)年,從而能夠獲得變質(zhì)巖P-T-t軌跡研究中最精確的時(shí)間信息;⑤應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,幾乎所有的地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科中都有應(yīng)用,各國(guó)科技工作者利用此方法解決了大量的有意義的地質(zhì)問(wèn)題,它們包括了局部的、區(qū)域的、甚至全球性的許多重要地質(zhì)事件的時(shí)代。隨著超高真空技術(shù)的引入及低本底高靈敏度靜態(tài)質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用,該方法的應(yīng)用范圍也從較老的地質(zhì)體向新生代,特別是第四紀(jì)樣品進(jìn)軍,并為地球動(dòng)力學(xué)研究、古地磁倒轉(zhuǎn)、第四紀(jì)地質(zhì)和古人類學(xué)研究等提供了令人信服的證據(jù);⑥是礦床年代學(xué)研究的最主要的技術(shù)手段;⑦是同位素?zé)崮甏鷮W(xué)研究的支柱技術(shù)。由于Ar-Ar法測(cè)年礦物廣泛,這些礦物的封閉溫度差別很大,從600~140e,跨越了約15km的正常地溫梯度范圍,因此,不論是用礦物對(duì)法還是用年齡高程法研究地質(zhì)體的抬升-剝露歷史,Ar-Ar法都是不可替代的工具。

Ar-Ar法測(cè)年也有其局限性。Ar-Ar同位素地質(zhì)測(cè)年方法的局限性首先是分析技術(shù)比較復(fù)雜導(dǎo)致其成本高、分析周期長(zhǎng)。其次是它要求待分析樣品先在核反應(yīng)堆中接收快中子照射,需要用年齡已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品同期接受照射以確定年齡計(jì)算參數(shù)J值,因此,J值測(cè)定的準(zhǔn)確性直接影響樣品年齡測(cè)定的準(zhǔn)確性。在K轉(zhuǎn)變成Ar的核反應(yīng)過(guò)程中,由于快中子打擊的動(dòng)力作用,所產(chǎn)生的39Ar會(huì)產(chǎn)生位移,如果樣品顆粒太小(10Lm以下),39Ar就會(huì)沖出顆粒邊界而丟失。因此,對(duì)極細(xì)粒的粘土礦物用Ar-Ar法測(cè)定出的年齡結(jié)果就可能與樣品的實(shí)際年齡有顯著差別(通常是偏高)。對(duì)于古元古代和太古宙古老變質(zhì)巖樣品,由于可能存在K和Ar的自然擴(kuò)散作用或后期變質(zhì)、變形等多因素的擾動(dòng)作用,用Ar-Ar法很難測(cè)出早期的變質(zhì)事件年齡。

目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展Ar-Ar測(cè)年研究和實(shí)驗(yàn)的單位主要有中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所、中國(guó)地震局地質(zhì)研究所、北京大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)和中石油勘探研究院等。

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5 Rb-Sr法同位素定年

5.1 方法簡(jiǎn)介

Rb-Sr法測(cè)年應(yīng)用的是87Rb放射出的B-粒子,87

1930

87

地 質(zhì) 學(xué) 報(bào)2011年

位素Rb被確定;同年,Coldschmidt建議利用富Rb礦物定年;1943年,Hahn等獲得了第一個(gè)由銫榴石測(cè)定的Rb-Sr年齡。上世紀(jì)60年代以后,隨著同位素稀釋法的引入,固體同位素質(zhì)譜計(jì)靈敏度、精確度的改進(jìn)及等時(shí)線概念的提出,該方法才被廣泛應(yīng)用。如今,Rb-Sr同位素計(jì)時(shí)體系仍然是同位素地質(zhì)年齡測(cè)定的重要方法之一。

Rb是堿金屬元素,在自然界由2個(gè)同位素組成,Rb和Rb,其豐度分別為2718346%和

87

7211654%。Rb具有放射性,它通過(guò)放射出B-粒子衰變?yōu)榉�(wěn)定的87Sr。Sr是堿土金屬元素,有4個(gè)天然同位素,

88

87

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異,Rb/Sr比值有足夠的差別。

5.2 適合Rb-Sr年代學(xué)測(cè)定的對(duì)象和Rb-Sr等時(shí)

線構(gòu)成要素

由于Rb與K、Sr與Ca具有地球化學(xué)一致性,人們?cè)谶x擇Rb-Sr法測(cè)定的對(duì)象時(shí)往往尋找含K的礦物,因此一般適用Ar-Ar法測(cè)定的對(duì)象也適用于Rb-Sr年齡測(cè)定。

(1)云母類礦物。如果沒(méi)有受過(guò)后期變動(dòng),火成巖中的黑云母和白云母對(duì)Rb、Sr有較好的保存性,因此經(jīng)常被用于Rb-Sr同位素年齡測(cè)定。鋰云母一般都具有合適的Rb/Sr比值,因此也是年齡測(cè)定很好的對(duì)象。如果巖體受過(guò)后期變動(dòng),那么黑云母比白云母更容易受到影響,更易發(fā)生Rb、Sr的得失。

(2)長(zhǎng)石類礦物(鉀長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石等)。這類礦物中放射成因87Sr的保存能力很好。但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)Rb/Sr比值異常,因此給年齡測(cè)定工作帶來(lái)困難。

(3)閃石和輝石類礦物。這類礦物中Rb/Sr比值較低,世界上得到這類礦物的年齡數(shù)據(jù)也很少,但可以直接從輝石中測(cè)定87Sr/86Sr的初始比值,作為研究巖石形成機(jī)理的示蹤劑。

(4)沉積巖中的自生礦物)))海綠石。海綠石中的Rb/Sr比值較適合作年齡分析,但要注意有時(shí)候會(huì)存在這樣的現(xiàn)象:海綠石的Rb-Sr年齡往往比可作比較的火成巖的云母Rb-Sr年齡偏低。

(5)全巖。全巖樣品是指某種巖石的整體(包括組成巖石的全部礦物在內(nèi))。例如要采集花崗巖的全巖樣品,一般取手標(biāo)本大小的樣品,將其全部破碎、磨細(xì),嚴(yán)格按照縮分原則縮分至分析用的重量。

構(gòu)成等時(shí)線的樣品可以是全巖,也可以是礦物。前者稱為全巖等時(shí)線,后者為礦物等時(shí)線或內(nèi)部等時(shí)線。在使用Rb-Sr等時(shí)線時(shí)需要注意以下事項(xiàng):①一條好的等時(shí)線必須具有高度的線性關(guān)系。這表明它滿足條件:封閉演化,并且母、子體元素比值有大的變化。②對(duì)于一條好的等時(shí)線,巖石或礦物樣品的母、子體元素豐度可能具有火成巖配分特征。如果不是這樣,可能有無(wú)關(guān)樣品引入,或者母、子體元素受到后期過(guò)程的影響。③好的等時(shí)線上的樣品在地質(zhì)上相關(guān),這是其共成因和同時(shí)形成條件決定的。如:它們?nèi)∽酝换鸪蓭r、同一侵入體或同一構(gòu)造區(qū)有關(guān)巖石。如果不是,可以懷疑給出的年齡和初始值的正確性,或者可能是混合線。④好的等時(shí)Sr,

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Sr,

86

Sr和85Sr,其豐度分別為

82156%,7102%,9186%和0156%。除87Sr有放射成因和非放射成因外,其余3個(gè)同位素都屬非放射成因同位素。Rb-Sr年齡計(jì)算公式:

87

=Sr

87

87

Sr

8687

87

i

+

87

t

(eK-1)Sr

86

(5)

式中,Sr/Sr和Rb/

86

Sr為樣品中現(xiàn)在的值,由

實(shí)驗(yàn)測(cè)定;(Sr/Sr)i為樣品形成時(shí)或同位素均一化時(shí)的值(初始值);K為87Rb衰變常數(shù),等于1142@10

-11

a;t為樣品形成或Sr同位素均一化以來(lái)

-1

經(jīng)歷的時(shí)間。

對(duì)一組樣品,如果它們具有相同初始同位素組成,形成于同一時(shí)間,并自形成或同位素均一化時(shí)起到現(xiàn)在樣品中母、子體同位素保持封閉系統(tǒng),既不遷出,也不遷入,這時(shí)方程(5)將是一直線方程,在

87

Sr/Sr-Rb/Sr圖上形成一條直線,即等時(shí)線,

868786

由直線斜率可求出年齡t,即等時(shí)年齡值,截距為初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr)i。

等時(shí)線法消除了年齡測(cè)定時(shí)未知的(87Sr/86Sr)i

比值的扣除,同時(shí)得到的年齡t和(Sr/Sr)i值,為巖石年齡和成因研究打下了基礎(chǔ)。作為地球物質(zhì)成因研究,Sr同位素是最為重要的參數(shù)之一。等時(shí)線法利用統(tǒng)計(jì)方法估價(jià)年齡的不確定性,揭示這個(gè)不確定性的地質(zhì)基礎(chǔ)及研究系統(tǒng)的多次擾動(dòng)等方法,對(duì)復(fù)雜地質(zhì)作用來(lái)說(shuō),其結(jié)果比單個(gè)樣品置信度更高,更具代表性。

用于Rb-Sr等時(shí)線測(cè)年的樣品(全巖和礦物)需要滿足4個(gè)條件:①具有相同的初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr)i,即地質(zhì)作用已使所研究的對(duì)象在Sr同位素組成上完全/均勻化0;②形成年齡相同,或在測(cè)年誤差范圍內(nèi)年齡相同;③形成后未受到后期地質(zhì)作用改造,同位素體系仍保持封閉。④用于等時(shí)年87

86

  本文關(guān)鍵詞：同位素地質(zhì)年齡測(cè)定技術(shù)及應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。