望天鹅火山喷发时限的激光~(40)Ar/~(39)Ar年代学

在中国东北地区,望天鹅火山的覆盖范围仅次于长白山,前人测得的K-Ar年龄主要集中在2～3Ma,但其精确的喷发年代一直没有很好的限定。这是因为第四纪以来的火山岩~(40) Ar/~(39) Ar定年与较老的地质样品有显著的不同,测试过程中极其微小的偏差会呈指数方式放大,带来测年结果的极大误差,难以严格限定火山喷发的年代。本文选用的激光~(40)Ar/~(39) Ar年代学方法具有样品用量小、精度高、自动化测试稳定等优点。通过增加测试次数,在数据处理中引入高斯混合模型进行统计分析,可以更准确地判别火山喷发期次。在此基础上,提出符合等时线计算要求的同位素体系"同源、同时、封闭"的数学表达是表观年龄的正态分布,对构成同一正态分布的数据计算等时线年龄,能够实现对望天鹅火山喷发时代的精细限定。结果显示,在测试精度尺度内,望天鹅火山可以看作是一期喷发的结果,喷发时限为2.73±0.18Ma。这一时限可以帮助解释北太平洋深海钻探中同一时期火山凝灰质沉积层的出现,并由此可以把2.73Ma前后的北半球大冰期事件与望天鹅火山喷发联系起来,为研究火山喷发与气候变冷效应提供一个新的实证案例。     

辽西新台门白垩纪火山岩~(40)Ar/~(39)Ar定年及其对蝾螈化石层时代的约束

富含热河生物群鸟类和恐龙化石的辽西白垩纪地层属于中生代陆相火山沉积,其不同区域之间的地层对比和时代归属一直存有较大争议。本文采用激光40Ar/39Ar年代学方法,对葫芦岛新台门地区一个实测剖面中蝾螈化石点下伏的两层火山岩夹层进行了年代学研究。通过地层中火山岩夹层及火山岩颈的年代学测定,获得6组激光40Ar/39Ar年代结果。其中,下部层位中的流纹岩和安山质玄武岩样品XTM-3、XTM-5年龄结果分别为94.2±1.3Ma、93.7±1.3Ma;作为这一期喷发晚期就位的火山岩颈样品XTM-7的年龄结果为92.8±0.4Ma;而上部层位的安山岩和安山玄武岩火山岩夹层样品XTM-6、XTM-8、XTM-9年龄分别为110.1±1.0Ma、110.9±0.5Ma、93.7±1.2Ma。随后我们又从XTM-9位置的化石点下部采集样品XTM-9-2,进行实验验证。得到的结果表明,新台门地区早白垩世地层记录了至少两期火山喷发事件,喷发时间分别为110Ma和93Ma。根据测年结果,新台门白垩系的蝾螈化石层应代表中国北方中生代地层中迄今所发现的有尾两栖类化石纪录的最高层位,可能与辽西地区的九佛堂组或甚至与阜新组相当。     

~(40)Ar/~(39)Ar定年矿物绢云母的提纯研究

绢云母的~(40)Ar/~(39)Ar年龄是研究矿床形成年龄的重要手段,但是~(40)Ar/~(39)Ar定年矿物绢云母的提纯一直是一个难题。现有分离提纯方法得到的绢云母集合体中通常含有微斜长石,如本研究中常规磁选-重液法得到的微斜长石含量在0～28%,常规悬浮液法得到的微斜长石含量在3%～45%。当绢云母集合体中的微斜长石含量超过10%时,会直接影响测年的准确性。为探索一种有效的绢云母提纯方法,本文首先考察了常规磁选-重液法和常规悬浮液法的提纯效果,实验结果表明两种方法得到的绢云母纯度均不高,而且常规悬浮液法的粒度有时很细,不能满足定年要求。进而采用超声波解离-悬浮液法对磁选-重液法得到的含微斜长石的绢云母集合体进行了条件实验,绢云母的纯度从28%提高到77%,微斜长石相对于绢云母的含量从12.5%降为0。绢云母的粒度大于1μm的占比在95%以上,最小粒度大于0.356μm,大于~(39)Ar核反冲丢失的理论估算值0.08μm,该粒度下的绢云母在接受中子照射过程中不会引起明显的核反冲丢失,对中高温阶段的~(40)Ar/~(39)Ar年龄影响不大。研究认为,对于采用磁选-重液法得到的绢云母集合体,当其中的微斜长石含量大于10%时,可以采用超声波解离-悬浮液法进一步富集绢云母,降低微斜长石的含量,保证测年的准确性。     

湖南龙山锑金矿床白云母~(40)Ar-~(39)Ar年代学及其意义初探

龙山锑金矿是湘中Sb-Au矿集区内规模最大的脉状锑金矿床,但其精确的成矿时代尚未厘定。本次工作发现该矿床第Ⅰ成矿阶段的石英硫化物脉中发育少量的热液白云母。通过40Ar-39Ar年代学测定,确定了白云母的~(40)Ar-~(39)Ar同位素坪年龄为162. 5±1. 8Ma,相应的等时线年龄为161. 1±1. 2Ma(MSWD=1. 0),反等时线年龄为161. 1±1. 2Ma(MSWD=1. 0)。根据矿物共生组合特征,认为白云母的~(40)Ar-~(39)Ar坪年龄能代表龙山锑金矿床的成矿年龄。结合湘中地区其他锑(金)矿床的年代学研究成果,本文认为,该地区在155~162Ma之间有一次热液成矿事件,与南岭地区165~150Ma与花岗岩有关的钨锡多金属矿床的成矿时代相一致。湘中地区已有的S同位素地球化学和地球物理学资料表明,该地区锑金矿床的形成可能与岩浆作用有关,类似于南岭地区晚侏罗世钨锡多金属矿床的构造背景。     

大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛的延伸方式——基于~(40)Ar/~(39)Ar构造年代学的约束

本文结合野外构造变形特征观测,在朝鲜半岛的不同构造单元采集14件糜棱岩和片麻岩样品进行~(40)Ar/~(39)Ar年代学分析,在此基础上通过对比朝鲜半岛与大别造山带不同构造单元的变形特征,探讨大别苏鲁构造带在朝鲜半岛的东延特征,取得如下认识:朝鲜半岛中部的主要构造带在中生代经历了碰撞阶段(~210Ma)、逆冲推覆(200~150Ma)、造山后伸展阶段(140~90Ma)三个主要的构造过程;从变形期次和变形特征看,临津江构造带与大别造山带的北淮阳构造带、苏鲁构造带北部威海地区具有可比性,沃川构造带与南大别构造带有相似之处;在朝鲜半岛,自临津江带至沃川带构成了较完整的中生代碰撞造山带,即大别-苏鲁造山带的东延部分,原认为的"京畿地块"应属造山带的一部分。     

吐哈盆地硫磺山铜多金属矿床表生黄钾铁矾~(40)Ar/~(39)Ar定年及对风化、地貌演化及古气候的启示

黄钾铁矾是干旱—半干旱地区硫化物矿床氧化带中一种常见表生含钾硫酸盐矿物,对其进行~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究,不仅可以直接限定硫化物矿床次生富集的时间,还可以为区域地貌形成演化和古气候演变等重大地质事件提供关键的年代学信息。本文对中国新疆吐哈盆地硫磺山铜多金属矿床氧化带中三个表生黄钾铁矾样品进行了~(40)Ar/~(39)Ar定年,第一次获得了始新世的风化矿物的年龄。结合已发表的年龄数据显示:在吐哈盆地,海拔较高的矿床氧化带剖面(如硫磺山矿床)记录了基岩的持续和较完整的区域风化事件,这些老的风化年龄的存在证明了剥蚀并不是均匀的,即其地貌演化遵循的是斜坡后退模型。对于吐哈盆地的古气候,这些表生硫酸盐的年龄表明:始新世以来吐哈盆地曾多次出现过有利于化学风化和硫化物矿床次生富集的干旱—半干旱气候,且主要集中在以下几个时期:27.7~23.3 Ma、16.4~14.7 Ma、11~7.8 Ma,之后气候开始向极端干旱气候转变,4.1~3.3 Ma之后吐哈盆地可能已经流行大规模的极端干旱气候。     

新疆额尔齐斯构造带哲兰德金矿白云母~(40)Ar/~(39)Ar同位素年龄及地质意义

哲兰德金矿是额尔齐斯构造带上重要的造山型金矿,产出于韧性剪切带中,金矿化赋存于黄铁矿化闪长岩脉、含金石英脉和黄铁矿化千枚岩中,矿化与韧脆性剪切变形有关。沿剪切面理发育的白云母、绿泥石等新生矿物,为测定金矿形成时代提供了依据。本研究利用白云母~(40)Ar/~(39)Ar年代学手段,确定了韧性剪切带的形成时代和金成矿时代。结果表明白云母坪年龄为295. 4±1. 6 Ma,韧性剪切变形和金成矿作用发生在295 Ma,略早于多拉纳萨依金矿形成时间。结合前人资料认为,新疆额尔齐斯构造带造山型金矿形成于295～270 Ma。     

东昆仑祁漫塔格地区白干湖钨锡矿田白云母~(40)Ar/~(39)Ar定年及地质意义

东昆仑祁漫塔格地区白干湖钨锡矿田是认识中国西北地区钨锡矿床成矿规律的重要窗口。作者对采自含矿石英脉的2个白云母样品进行40Ar/39Ar定年,获得其坪年龄分别为(422.7±4.5)Ma和(421.8±2.7)Ma。2个样品的等时线年龄与反等时线年龄也在误差范围内一致,分别为(424±15)Ma和(418±24)Ma,表明分析数据可信。获得的白云母40Ar/39Ar坪年龄指示成矿作用发生在晚志留世,与原特提斯洋闭合事件密切相关,闭合后的陆陆碰撞使富含成矿物质的变质沉积物重熔而形成花岗岩浆;花岗岩浆侵入并析出含矿热液,导致钨锡成矿。     

青藏高原东缘177～135Ma碰撞造山事件:扬子地台西缘玄武岩~(40)Ar/~(39)Ar同位素证据

本文采用激光探针~(40)Ar/~(39)Ar测年技术测定了扬子地台西缘玄武岩~(40)Ar/~(39)Ar同位素年龄。研究发现,主喷发年龄为259Ma的峨眉大火成岩省玄武岩普遍遭受了年龄为177～135Ma的区域性构造- 热事件的强烈影响。该事件是劳亚、扬     

K-Ar稀释法中~(40)Ar含量测量过程中实验参数的确定

K-Ar稀释法中~(40)Ar含量的测量需经过样品熔融释气、气体纯化富集、质谱测量等步骤,随着新型设计的双真空加热炉和气体纯化系统的应用,实验流程逐渐由人工操作向自动化程序控制转变。为建立完整的K-Ar稀释法中~(40)Ar含量测量方法,相关参数还需多次条件实验得以确定。本文以空气标准为对象,通过活性炭冷指释放和吸附空气标准,确定活性炭冷指最佳加热释气时间为500s,液氮条件下最佳吸附时间为200s,在此条件下,加热炉熔融产生的~(40)Ar气体可以完全转移和释放,避免发生同位素分馏;根据不同熔融温度下相同质量样品释放~(40)Ar强度,确定黏土矿物、黑云母、白云母等类型样品加热炉熔融温度设置为1400℃,角闪石熔融温度为1500℃,基性岩熔融温度为1550℃,钾长石熔融温度为1600℃,不同类型样品采用对应熔融温度,保证样品完全熔融释气。对10组SK01透长石标准进行测量,得到K-Ar年龄结果与~(40)Ar-~(39)Ar定年标准值相一致,结果表明所得条件参数可满足K-Ar稀释法中~(40)Ar含量的准确测量。     

琼北火山岩激光40Ar/39Ar定年研究

新生代以来,雷琼地区多次、大量地喷发了一系列火山岩。前人主要基于K-Ar法对此划分了期次。本文采用激光40Ar/39Ar年代学方法,对琼北火山岩区进行了精细定年研究。低本底激光40Ar/39Ar法能够对低钾含量,极少量样品(毫克级)进行精细测定,非常适合极年轻火山岩的定年工作。结果显示的火山岩激光40Ar/39Ar法高质量数据表明琼北火山喷发活动时限跨越1.3～0.052Ma。在比较了表观年龄与等时线年龄差异之后,本文给出了年龄推荐值。正如测试数据所显示,本地区新生代火山岩普遍存在40Ar和36Ar过剩的问题,此时只有等时线年龄才代表喷发的真实年龄。     

(极)年轻火山岩激光熔蚀40Ar/39Ar定年

对中国大量年轻或/和极年轻火山岩的定年实践研究表明,(极)年轻火山岩的激光熔蚀40Ar/39 Ar定年具有不同于第四纪以前喷发火山岩定年的显著特点.激光熔蚀40Ar/39Ar定年技术因为本底低、样品用量小以及与现代惰性气体同位素质谱设备在灵敏度、高精度方面的相一致,在年轻火山岩的定年中得到深入运用.借助激光在年轻或/和极年轻火山岩的40 Ar/39 Ar定年中,实践证明,样品形成时限越年轻(特别是相当于第四纪时期的样品),Nier值与样品中初始氩比值的偏离会引起K-Ar和40Ar/39 Ar表观年龄的偏差越大.对于小于0.2Ma的样品,Nier值与样品中初始氩比值的偏离对K-Ar和40Ar/39Ar表观年龄的偏差影响呈指数增长;当样品年龄相对较老(老于第四纪)时,Nier值和初始氩比值的偏离对K-Ar和40Ar/39 Ar表观年龄的影响较小.以40Ar/ArAr定年为出发点,定量给出界定年轻与极年轻火山岩的年龄:2～0.2Ma的火山岩界定为年轻火山岩,0.2Ma以来的火山岩称为极年轻火山岩.实验结果还证实,测定(极)年轻火山岩基质年龄时要尽量剔除非同源分馏的斑晶,以便去除斑晶可能带来的过剩氩影响;年轻火山岩样品的测年,应根据岩石结构和粒度特征选取合适的粒度,通常情况下,推荐0.2mm颗粒直径(60～80目)为理想粒径;年轻火山岩样品在快中子辐照后冷却放置时间不宜过长,否则造成37 Ar测不准,影响数据结果,带来较大偏差;激光40Ar/39Ar精细定年对标准样品的均一性有很高的要求,通过标定常用的国内外监测标样发现,标样SB-778-Bi,Bem4M,BT-1均一性很好,适合用作激光熔蚀40Ar/39Ar定年监测;测试数据的处理中,火山岩喷发后冷却结晶中同时形成的斑晶和基质的等时线处理能够帮助获得客观真实和精细的年龄结果.在此基础上,北京大学惰性气体同位素实验室建成了专用于(极)年轻火山岩精细定年的激光熔蚀40Ar/39Ar定年实验流程.     

准噶尔盆地周边硅质岩激光40Ar/39Ar法定年

由于较低的钾元素含量以及过剩氩的存在,长期以来对硅质岩的40Ar/39Ar定年一直存在较大难度。近年来,由于仪器水平的不断提高,新实验技术和方法的应用,特别是激光全熔40Ar/39Ar定年技术的应用,40Ar/39Ar定年方法具有了足够高的测试精度和稳定的低本底水平,可以满足测试极低钾元素含量的硅质岩样品的要求。利用多组矿物颗粒测试数据计算等时线年龄的方法可以很好地去除过剩氩对硅质岩年龄的影响。本文利用激光全熔40Ar/39Ar定年方法对新疆准噶尔盆地边缘的两个硅质岩样品进行了定年研究。采自白碱滩地区的08BJT-3样品的年龄测试结果为294±14Ma,该年龄结果与硅质岩样品所处的晚石炭世地层沉积年代基本一致。采自卡拉麦里地区的KML-2样品的年龄测试结果为266±14Ma,该年龄结果与强烈变形改造硅质岩样品的卡拉麦里构造变形带活动年代十分一致,表明激光全熔40Ar/39Ar定年方法可以准确地对硅质岩进行定年。     

雷州半岛第四纪火山岩激光40Ar/39Ar等时线定年研究

雷州半岛是我国新生代火山岩最重要的分布地区之一,火山活动主要集中在中晚更新世。前人对雷州火山岩的年代学研究以K-Ar法为主。研究表明,雷州火山岩测年结果大致分布在0.38～3.04Ma范围内。根据地层和火山岩层的叠置关系,雷州第四纪火山岩由于覆盖在被确定是1.87Ma和0.76Ma沉积的地层之上,故火山岩年龄应小于该地层年龄。K-Ar法定年结果与雷州地区地层叠置关系存在矛盾。本文通过对雷州半岛第四纪火山岩进行野外考察及采样,利用激光40Ar/39Ar年代学方法进行了精细定年。结果表明,雷州火山岩的喷发主要集中18万年前后。定年结果还表明,对于年轻样品,基于尼尔值计算的K-Ar年龄及40Ar/39Ar表观年龄偏老,等时线年龄相对较为可靠。对同一样品的斑晶、基质作斑晶-基质等时线计算,只有在斑晶基质满足同源条件时才有意义。本文首次提出,通过对比未照射样品的初始36Ar/38Ar值的均一性,以检验样品是否同源,确认斑晶-基质等时线年龄的可信度。据此,等时线的处理方法可以推广应用于特定区域内全部同源同时样品。     

年轻火山岩的定年:进展与问题

年轻火山岩定年对人类的起源与进化、地质年表建立、古环境演化、火山灾害、岩浆演化及地球动力学等研究非常重要。由于年轻样品放射性成因子体积累较少、大气氩含量高,微量的过剩氩极难识别,使得年轻火山岩及其沉积地层高精度定年一直是地质年代学中最具挑战性的课题之一。过去几年,年轻火山岩定年在技术上的进展主要体现在定年精度和准确度不断提升,尤其是利用新型多接收稀有气体质谱对单颗粒样品进行逐步升温~(40)Ar/~(39)Ar定年,是方法学上最重要的进展之一。本文总结了年轻火山岩~(40)Ar/~(39)Ar定年的现状、影响因素和相关定年技术及应用,以引起大家的关注和思考,共同提高我国年轻火山岩定年的技术水平。利用新型多接收质谱和创新的实验方法,通过对全球重要火山喷发事件和年轻国际标准样的研究,广泛开展实验室间的对比是提高国内~(40)Ar/~(39)Ar年代学水平并在年轻火山岩定年中取得突破的重要途径,也是当前~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究的重要方向。     

滇西腾冲更新世粗面安山岩Ar-Ar年代学、地球化学特征及其构造意义

腾冲芒棒地区广泛发育新近纪以来的火山岩,本文首次对该区粗面安山岩进行的高精度40Ar/39Ar同位素定年,其坪年龄分别为2.1±0.1Ma和2.0±0.1Ma,代表其喷溢时代为早更新世。岩石地球化学特征研究显示,粗面安山岩属高钾钙碱性系列,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素,具有弧火山岩与大陆板内火山岩的双重属性,推测其形成于后造山环境。综合研究表明,腾冲地块更新世火山岩的形成与印度-欧亚板块俯冲-碰撞造山隆升后的伸展垮塌、富集地幔部分熔融作用密切相关,而印支陆块向东南逃逸以及腾冲弧形走滑断裂带(龙川江断裂带、大盈江断裂带)的活化促使了该期火山岩的喷发与侵位。     

新疆铁木尔特铅锌铜矿床锆石U-Pb和黑云母40Ar/39Ar年代学及其矿床成因意义

新疆铁木尔特铅锌铜矿床位于阿尔泰造山带南缘克兰盆地内,矿体呈脉状产于康布铁堡组火山岩地层中.为准确厘定其成岩成矿时代,作者分别对矿区赋矿火山岩和含矿石英脉中的云母进行了年龄测定,获得2件火山岩样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为396±5Ma和405±5Ma,2件黑云母样品的40 Ar/39 Ar坪年龄分别为240±2Ma和235±2Ma,相应的39Ar/36Ar-40Ar/36Ar等时线年龄分别为238±3Ma和233±3Ma,与坪年龄在误差范围内一致.据此,认为矿区内康布铁堡组火山岩形成于396～405 Ma,成矿作用发生于235～240Ma;成岩年龄早于成矿年龄约165Ma.因此,铁木尔特铅锌铜矿为典型的后生矿床,而不可能是同生VMS型矿床.考虑到成矿年龄稍晚于区域大规模变质作用(约250Ma),推测成矿作用与阿尔泰造山带碰撞造山作用有关.结合矿床地质特征和流体包裹体特征,认为铁木尔特铅锌铜矿为典型的陆陆碰撞体制下形成的造山型矿床.     

新疆库鲁克塔格地区晚泥盆世火山岩40Ar/39Ar年代学及其地质意义

泥盆纪火山岩在辛格尔断裂以北广泛分布,且以中酸性火山岩为主。笔者在库鲁克塔格地区辛格尔断裂南侧识别出泥盆纪英安岩,⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为374.7±5.9Ma,属晚泥盆世。该火山岩样品为钙碱性系列,岩石富铝,富轻稀土(∑LREE/∑HREE=9.43),K、Rb、Sr、Ba、Th等不相容大离子亲石元素相对富集。Eu具弱负异常,Nb、Ti亏损。火山岩形成于活动大陆边缘,可能经历了大陆壳物质的混染。库鲁克塔格火山岩从时代及岩性上与辛格尔断裂北侧泥盆纪火山岩对应,说明泥盆纪火山岩不仅分布于辛格尔断裂以北地区,也见于辛格尔断裂南部。     

新疆阿克塔斯金矿床黑云母花岗岩锆石U-Pb和绢云母39Ar/40Ar测年及地质意义

阿克塔斯金矿床位于新疆阿尔泰造山带南缘,矿体赋存于黑云母花岗岩与中泥盆统北塔山组中性火山岩接触带,矿石类型主要为石英脉型和蚀变岩型。矿区中酸性侵入岩体的岩石类型为二长花岗岩、黑云母花岗岩。近矿的黑云母花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(329.5±1.8)Ma,成岩时代为早石炭世;主成矿期的金-黄铁矿-石英细脉中的绢云母~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄为(247.7±1.3) Ma、等时线年龄为(245.1±1.4)Ma,成矿时代为早三叠世。研究表明,阿克塔斯金矿成岩与成矿时代相距80 Ma,为碰撞造山和后碰撞造山不同地质作用的产物。该矿床具有造山型金矿的特点,额尔齐斯断裂带的右形剪切走滑作用控制金矿成矿过程。