(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.     

K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年中尼尔值和初始氩比值

K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年中,用以计算囚禁~(40)Ar绝对量的~(40)Ar/~(36)Ar,称为初始氩比值。现代大气中的初始氩比值叫尼尔值,为295.5。K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年的表观年龄都是在假设初始氩比值与现代大气中的尼尔值一致的基础上得到的。事实证明,地球样品的初始氩比值不总是尼尔值,因此这种假定不可靠,尤其在对年轻样品进行K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年时,会带来错误的表观年龄结果。对于K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar精细年代学,特别对于年轻样品和低钾含量样品,只有初始氩比值才对定年研究有意义,而初始氩比值只能通过~(40)Ar/~(39)Ar等时线法求得。所以严格地讲,只有等时线年龄才是可靠的。结合实验流程,本文分析了~(40)Ar/~(39)Ar定年中为什么大多数等时线获取的初始氩比值接近尼尔值,一是因为常规~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄的计算方法,二是因为吸附氩的干扰。初始氩比值的一致性,被用来证明样品同位素同源和封闭特性,对年龄数据的精度及可靠性有非常大的影响,尤其是年轻样品。因此,在~(40)Ar/~(39)Ar定年中要选取氩同位素初始比值一致的同源样品,并在实验流程中尽量克服样品吸附气体。本文对传统~(40)Ar/~(39)Ar方法中坪年龄、年龄坪的意义提出了质疑,对提高~(40)Ar/~(39)Ar定年的精度具有重要意义,并使之能够应用到极年轻的火山岩定年中。     

K-Ar、40Ar/39定年中尼尔值和初始氩比值

K-Ar、⁴⁰Ar/³⁹Ar定年中, 用以计算囚禁⁴⁰Ar绝对量的⁴⁰Ar/³⁶Ar, 称为初始氩比值.现代大气中的初始氩比值叫尼尔值, 为295.5.K-Ar、⁴⁰Ar/³⁹Ar定年的表观年龄都是在假设初始氩比值与现代大气中的尼尔值一致的基础上得到的.事实证明, 地球样品的初始氩比值不总是尼尔值, 因此这种假定不可靠, 尤其在对年轻样品进行K-Ar、⁴⁰Ar/³⁹Ar定年时, 会带来错误的表观年龄结果.对于K-Ar、⁴⁰Ar/³⁹Ar精细年代学, 特别对于年轻样品和低钾含量样品, 只有初始氩比值才对定年研究有意义, 而初始氩比值只能通过⁴⁰Ar/³⁹Ar等时线法求得.所以严格地讲, 只有等时线年龄才是可靠的.结合实验流程, 本文分析了⁴⁰Ar/³⁹Ar定年中为什么大多数等时线获取的初始氩比值接近尼尔值, 一是因为常规⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄的计算方法, 二是因为吸附氩的干扰.初始氩比值的一致性, 被用来证明样品同位素同源和封闭特性, 对年龄数据的精度及可靠性有非常大的影响, 尤其是年轻样品.因此, 在⁴⁰Ar/³⁹Ar定年中要选取氩同位素初始比值一致的同源样品, 并在实验流程中尽量克服样品吸附气体.本文对传统⁴⁰Ar/³⁹Ar方法中坪年龄、年龄坪的意义提出了质疑, 对提高⁴⁰Ar/³⁹Ar定年的精度具有重要意义, 并使之能够应用到极年轻的火山岩定年中.     

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。     

铅同位素"双稀释剂"同位素定年法计算方法研究

铅同位素研究已广泛应用于模式定年、成矿物质来源示踪和化探找矿评价等许多领域。铅同位素“双稀释剂”同位素定年法是当前应用较广的一种铅同位素定年方法。双同位素稀释法的目的在于校正质量鉴别效应,提高测定精度。由于实验条件和分析技术的改善和提高,使铅同位素“双稀释剂”测定精度和准确度大大提高,从而铅同位素“双稀释剂”同位素定年法也将得到更为广泛的应用。本主要是研究该法的计算,分析样品中元素量的计算,并结合几种岩石年龄方法(Pb-Pb等时线法、不一致线模式计算法、三阶段模式计算等)的计算,归纳总结出计算样品中元素量和岩石形成年龄的方法。     

Ar同位素地质的若干问题

本文主要讨论作者在工作中所遇到的一些问题，作者认为一定要重视岩石、矿物中36Ar对定年的影响，只有较好的解决K-Ar定年系统的初始比，才能较好的提高定年的准确性。油气田Ar同位素分馏及He、Ar在瓦斯突出的预报方面值得重视。     

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。     

锶稀释剂同位素比值质量分馏效应的校正方法初探

以稀释法锶同位素比值测定和计算方法为例,分析了稀释剂同位素比值对稀释法锶同位素比值测定的影响.对于样品-稀释剂混合样,随着稀释剂加入量的增加,稀释剂同位素比值准确度对样品同位素比值的影响逐渐增加,样品同位素比值计算结果出现严重偏离.稀释剂同位素比值测量准确度受测量过程中质量分馏效应影响,通过数学迭代法对锶稀释剂同位素的质量分馏效应进行校正,提高了稀释法同位素比值计算结果的准确度.     

氩的中子活化分析用于测定矿物、岩石的钾-氩年龄

测定含钾矿物或岩石的钾-氩地质年龄,要求精确分析样品的放射成因Ar^40的含量。目前广泛应用的是体积法和同位素稀释法。前者用麦氏压力计测定自样品析出的氩的总量,然后根据氩的同位素分析数据,扣除混入的非放射成因氩;后者采用稳定同位素稀释     

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。     

激光Ar/Ar微区定年的应用及展望

⁴⁰Ar/³⁹Ar定年中,存在一些使用传统的大样逐步升温技术难以处理的难题,如变质及沉积岩样品常含有多期次矿物而难以获得理想结果,过剩Ar在样品中的分布以及来源问题一直难以有效解决,根据缓慢冷却钾长石的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄谱提出的热演化模型也因为Ar在矿物中扩散机制的不明确性而不断受到质疑。20世纪90年代将紫外激光（UV-laser）成功引入⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学分析后,为解决这些难题提供了一种思路。借助激光微区     

Timing of the Mineralization and Volcanism at Cibaliung Gold Deposit, Western Java, Indonesia

Abstract. The Cibaliung deposit is a low-sulfidation type epithermal gold deposit situated about 70 km west of the Bayah dome complex. The gold-bearing quartz veins are hosted by basaltic andesite of the Honje Formation, which is comparable to the host rock of gold deposits at the Bayah dome complex.
In order to clarify the timing of the mineralization and the volcanism at the Cibaliung area, two radiometric dating methods were applied. First, ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating was conducted on six adularia samples to elucidate the age of mineralization. Second, K-Ar method was applied to two samples of the host rock, andesite and the Cibaliung tuff, in order to reveal the timing of volcanism.
The ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating determined mineralization ages in the range from 11.18 to 10.65 Ma while the K-Ar dating indicated the age of the andesite and the Cibaliung tuff to be 11.4±0.8 Ma and 4.9±0.6 Ma, respectively. These results imply that the epithermal gold mineralization in the Cibaliung area is related to the volcanic activity that produced the Honje Formation, while the Cibaliung tuff played an important role in the preservation of the Cibaliung deposit. The Cibaliung deposit is the oldest epithermal gold deposit yet discovered in western Java.     

K-Ar等时线定年法及其应用

本文提供了11条不同成因、不同时代岩石和矿物的⁴⁰Ar/³⁶Ar-⁴⁰K/³⁶Ar等时线,其中3条是新近测定的,另8条是对以前常规K-Ar定年资料的重新处理。测定对象包括年轻火山岩、花岗岩、矿脉及古老岩系中的铁镁质岩墙。测定的时间跨度从第四纪到前寒武纪。研究证明,K-Ar等时线定年既具有常规定年测定对象广泛、可测时间跨度大的优点,又能避免常规法的缺陷,可获得更可信的年龄和更多的有用信息。但是负截距的形成及其所代表的地质意义尚有待深入研究。     

K-Ar dating of quaternary volcanics: Methodology and interpretation of results

The K-Ar method and its modifications play a unique role in the geochronology of young volcanic rocks, which has important fundamental and economic aspects. This method provides an opportunity for dating Quaternary rocks, from the oldest (1–2 Ma) to the most recent ones (<30 ka). This paper discusses physical and geochemical prerequisites for the use of the K-Ar method in the solution of this problem. The key factor providing favorable proportions of radiogenic and nonradiogenic ⁴⁰Ar for the K-Ar system in volcanic rocks is the low solubility of argon (0.n–0.0n ppb) in silicate melts and crystallizing rocks and minerals. The sources and controlling factors of errors in the K-Ar dating of young rocks were evaluated in detail. The main analytical problem in the K-Ar dating of young rocks is concerned with the conditions and methods of measurements of very low (0.0n–0.00n ppb) contents of radiogenic ⁴⁰Ar accompanied by much higher (by a factor of 3–10 or even more) contents of nonradiogenic ⁴⁰Ar. The main stages in the development of the K-Ar method in Russia and other countries that provided a solution to this problem are described. We describe the analytical mass spectrometer system and method designed in the Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences, which allowed us to carry out for the first time in Russia systematic studies on the geochronology of Quaternary volcanics up to late Pleistocene-Holocene age. The main characteristics of the method are the absolute sensitivity of measurements (5 × 10^?3 A/Torr) and background signal levels for argon isotopes (3 × 10^?3 ng ⁴⁰Ar and 1 × 10^?5 ng ³⁶Ar). The problems of excess radiogenic argon and variations in the initial ⁴⁰Ar/³⁶Ar ratio in young volcanics are discussed. The results of an investigation of the distribution of K-Ar isotopes among various constituents of young volcanics and the corresponding approach to the choice of material (geochronometer) for analysis are presented. This approach is illustrated by the example of geochronological results for three volcanic centers of the Caucasus differing in the time of occurrence and duration of the active phase: Elbrus, Samsari, and Aragats. A tentative regional time scale was proposed for Neogene-Quaternary magmatic events. This scale generalized the available data for the Greater and Lesser Caucasus and embraces the period from the late Miocene (8.5 Ma) to the late Neopleistocene-Holocene (<35 ka). An interesting feature of the young magmatism of the Caucasus is the synchronous occurrence of distinctive types of volcanic activity in particular volcanic areas. An important prognostic aspect related to the proposed time scale of the young magmatism of the Caucasus is the evidence that the most recent stage of volcanic activity, the youngest occurrences of which were dated at a few thousands to tens of thousands of years, is not yet finished.     

内蒙古扎鲁特旗地区中侏罗统塔木兰沟组的厘定

扎鲁特旗地区发育的一套中性火山岩,前人曾将其置于二叠纪“大石寨组”、“青凤山组”,缺少古生物资料和测年数据.本次1：25万区域地质调查,在原1：20万划分的“大石寨组”、“青凤山组”的安山岩中采集了同位素测年样品,采用全岩激光⁴⁰Ar/³⁹Ar法测年,对火山岩样品进行了年代学研究,结果表明火山岩年龄为（172.7±2.0）~（165.2±1.3）Ma.鉴于这套火山岩地层岩石组合特征清楚,时代依据充分,在区域上具有一定的延展性和可填图性,故将这套火山岩地层重新厘定为中侏罗统塔木兰沟组.     

延边海沟金矿床石英流体包裹体激光探针40Ar/39Ar测年与成矿背景

海沟金矿为一大型贫硫化物石英脉型金矿床,长期以来其形成时代一直存在争议,致使矿床成因研究受到较大影响,成矿预测等方面研究进展缓慢。采用石英流体包裹体的⁴⁰Ar/³⁹Ar激光探针定年法对该金矿床进行了精细的年代学测定,获得主成矿阶段石英流体包裹体的⁴⁰Ar/³⁹Ar正、反等时线年龄分别为（170±20） Ma和（172±16） Ma,MSWD分别为0.31和0.35,⁴⁰Ar/³⁶Ar比值分别为298±4和299±4;进一步剔除接近大气的成分点和过剩氩高的成分点,计算获得等时线年龄为（170±38） Ma（⁴⁰Ar/³⁶Ar Int.=299±10）和（165±52） Ma（⁴⁰Ar/³⁶Ar Int.=303±23）。结合已有同位素年代学研究成果,进一步明确了海沟金矿床主成矿期发生在早侏罗世晚期,成矿作用与中生代库拉板块向亚洲板块俯冲、特别是由此引发的华北板块东缘与兴蒙造山带东段的强烈拼贴并诱发的岩石圈加厚、减薄作用密切相关。     

高压-超高压变质岩外来40Ar成因探讨

高压—超高压变质带是地球上重要的地质单元,特殊的形成环境使该类变质岩的矿物中常因含有外来⁴⁰Ar而⁴⁰Ar／³⁹Ar年龄偏老,制约了⁴⁰Ar／³⁹Ar年代学在此类岩石中的应用。本文探讨了氩在不同相中的溶解度与分配系数的差异,并着重论述了扩散参数与压力的关系及压力对岩体封闭性的影响,系统总结了高压-超高压变质矿物中外来⁴⁰Ar的形成机制。此外,随Fe/Mg、Si/Al、K等组分不同,氩在矿物中保存能力的某种规律性变化、离子孔隙度研究等也从理论上为研究氩的扩散和封闭行为提供了新的视角。在高压—超高压变质过程中多种因素共同作用,氩在这类矿物中的扩散更为复杂。对外来⁴⁰Ar形成机制的探讨对揭示高压—超高压变质结晶环境、岩体开放与否、不同矿物对氩保存能力等有重要的指示意义。