一种新的K—Ar和^40Ar—^39Ar等时线—^40Ar／^40K—^36Ar／^40K和^40Ar／^39Ar—^36Ar／^39Ar等时线

通过理论推导，提出了一种新的K－Ar、^40Ar-^39Ar等时线：^40Ar/^40K-^36Ar/^40K、^40Ar/^39Ar-^36Ar/^39Ar等时线。通过实例证明它与其它等时线方法可以进行相互检验。在一些不能利用其它等时线方法的情况下，新的^40Ar/^40K-^36Ar/^40K、^40Ar/^39Ar-^36Ar/^39Ar等时线方法可以充分显示它的使用价值和存在意义。     

一种新的K-Ar和~(40)Ar-~(39)Ar等时线——~(40)Ar/~(40)K-~(36)Ar/~(40)K和~(40)Ar/~(39)Ar-~(36)Ar/~(39)Ar等时线

通过理论推导 ,提出了一种新的K -Ar、4 0 Ar - 39Ar等时线 :4 0 Ar/ 40 K - 36Ar/ 40 K、4 0 Ar/ 39Ar - 36Ar/ 39Ar等时线。通过实例证明它与其它等时线方法可以进行相互检验。在一些不能利用其它等时线方法的情况下 ,新的4 0 Ar/ 40 K - 36Ar/ 40 K和4 0 Ar/ 39Ar- 36Ar/ 39Ar等时线方法可以充分显示它的使用价值和存在意义     

表生明矾石族矿物40Ar/39Ar年代学概述

近年来,激光40Ar/39Ar法成功测定了硫化物矿床氧化带中表生明矾石族矿物(明矾石和黄钾铁矾)的年龄,表明这类矿物适用于 40Ar/39Ar法定年。激光熔样方法引入40Ar/39Ar定年,不仅减少了样品的用量,同时也降低了系统的空白本底水平; 利用阶段加热法得到的年龄谱图,不仅可以有效识别原生矿物的混染和多世代矿物的存在,还可以检测样品中的过剩、继承Ar。虽然风化矿物定年还存在一些潜在的问题,但是只要有科学的采样和合理的分析流程,并结合其他检测手段,就可以获得有意义的风化年龄。这为研究新生代以来化学风化、氧化带形成时间和古气候提供了新的方法。     

山东胶莱盆地北缘金矿Ar-Ar法和Rb-Sr等时线年龄与成矿时代

位于山东东部中生代胶莱盆地北缘的蓬家夼、大庄子和发云夼等金矿是一类受中生代拉分盆地边缘低角度断层控制的构造碎裂-角砾岩型金矿. 金矿体主要由角砾状和细脉浸染状矿石组成. 通过对金矿石和煌斑岩脉的形成时代进行⁴⁰Ar/³⁹Ar法和Rb-Sr等时线定年, 结果表明蓬家夼金矿⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄为117.33~118.42 Ma. 大庄子金矿⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄为117.39 Ma, 发云夼金矿黄铁矿Rb-Sr等时线年龄为128.49±7.2 Ma. 上述年代学资料证明受胶莱盆地北缘低角度断层控制的金矿形成时代在117~128 Ma, 这与胶东北部金矿的形成时代(115~126 Ma)相同, 从而说明胶东地区金矿为同期成矿, 大规模成矿作用发生于晚燕山期(120±10 Ma)的构造体系转折期.     

郯庐断裂带走滑时代的~(40) Ar/~(39)Ar年代学研究及其构造意义

选择了郯庐断裂带安徽段5处糜棱岩、超糜棱岩、千糜岩进行了40Ar/39Ar年代学研究. 大别造山带东缘断裂带上3处4个样品给出了128～132 Ma的40Ar/39Ar坪年龄; 北部张八岭隆起带西侧和蚌埠隆起东缘断裂带上两处样品一致给出了120 Ma的40Ar/39Ar坪年龄. 等时线分析及其他证据表明这些数据是可靠的. 这些年龄值代表了郯庐断裂带韧性左旋走滑变形的冷却年龄, 北部较年轻的年龄值可能与较缓慢的走滑隆起有关. 由此表明, 郯庐断裂带的大规模左行平移发生在早白垩世, 而不是一些学者认为的印支期. 该断裂带是滨太平洋的陆内平移断裂, 而不是大别—胶南造山带同造山的转换断层或斜向缝合边界.     

年轻火山岩氩同位素体系定年技术最新进展及问题

对年轻(第四纪)火山岩K-Ar法、常规40Ar/39Ar法和激光40Ar/39Ar法定年的优缺点进行了评述,回顾了近10年40Ar/39Ar定年技术在该领域的进展,介绍了惰性气体质谱技术的进步及测量自动化对年轻火山岩定年的影响。讨论了快中子照射及40Ar/39Ar标样问题对高精度年轻火山岩定年的影响,分析了国内用于快中子照射的北京49-2反应堆中子通量梯度问题及对高精度定年的影响。结合年轻火山岩定年及数据处理的实际经验,介绍了年轻火山岩定年中的分析误差、主要影响因素及每个影响因子对总误差的贡献,指出36Ar测试精度、系统本底和质量歧视是影响年轻火山岩高精度定年3个主要内部因素,并给出定量化曲线及减小影响的处理方法。最后列举了年轻火山岩定年存在的问题及可能的探索方向。随着技术的发展,40Ar/39Ar法在晚更新世火山岩定年领域将会占有主导地位     

风化矿物斜钾铁矾(40)~Ar/(39)~Ar定年与Ar封闭温度

新疆吐哈地区有色金属矿山上部氧化带中,发现了一种新的含K硫酸盐矿物-斜钾铁矾(KFe(SO4)2),含K量较高.若能应用40Ar/39Ar法测定该矿物年龄,可以研究该地区干旱化的时间、过程,从而探讨青藏高原隆升或两极冰盖的形成演化对于该地区气候的影响.但是,吐哈地区温度可达60℃,长时间的高温是否会引起矿物中的Ar的丢失?矿物颗粒细小是否会引起矿物中的Ar的丢失?这对于矿物年龄的解释具有重要意义.本文根据扩散理论,应用阶段加热的方法进行Ar的扩散特性研究,在此基础上,应用简单的内生长-扩散模型模拟了可能的高地表温度和矿物颗粒大小对样品年龄的影响.实验结果表明斜钾铁矾中Ar的扩散频率因子logD0/a2=13.71/s,活化能Ea=71.30kcal/mol,封闭温度Tc为294℃(假设冷却速率为10℃/Ma),活化能和封闭温度较高.而且,模拟结果表明斜钾铁矾形成后,在外界环境下温度和矿物颗粒大小对年龄几乎没有影响.在误差范围内重复性测试结果基本一致,进一步证明斜钾铁矾适用于40Ar/39Ar定年.     

几种全岩样品40Ar-39Ar年龄谱的探讨

探讨了玄武岩、辉绿岩和断层泥中粘土矿物3种全岩样品在40Ar-39Ar分析中的某些问题。利用快中子照射过程中不同矿物发生不均匀Ar丟失的模式解释了玄武岩40Ar-39Ar全熔年龄与K-Ar年龄间的差异。对辉绿岩样品的40Ar-39Ar分析确定了辉绿岩脉的侵入时代,并说明该地区其它辉绿岩样品K-Ar年龄的离散是受后期变质作用的影响。对于断层泥中粘土矿物,快中子照射中39Ar的反冲丢失导致<1μm粒级部分的40Ar-39Ar全熔年龄偏高。<1μm和2～10μm粒级样品的40Ar-39Ar年龄谱中,低温区较低的阶段年龄可能是断层后期较强烈活动的结果。     

40Ar/39Ar年代学国际国内标样的对比标定

对四个⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄测定中常用的国际标样Ga1550, MMhb-1, Lp-6, Bern 4M (以Ga1550为基准样)和一个国内标样BT-1(以Lp-6为基准样)进行了对比标定. 不同样量的重复测定论证了MMhb-1样品的不均匀性, 得到了该样品的年龄平均值为519.8 Ma; Bern 4M 和Lp-6的测定结果表明它们具有稳定的⁴⁰Ar^*/³⁹Ar_k(F值), 所得的年龄结果接近它们的K-Ar年龄值: Lp-6 = 127.7 Ma; Bern 4M = 18.2 Ma; BT-1的年龄谱、Ca/K和Cl/K谱以及反等时线的分析表明, 这一样品的化学相均匀稳定, 样品封闭良好, 初始Ar组成接近大气值, 年龄值重复性好且稳定, 它的全熔年龄、阶段升温总气体年龄、坪年龄和反等时线年龄在误差(2σ)范围内无差别, 本研究推荐28.7 Ma为BT-1的标定值. 讨论了北京49-2原子能反应堆的中子通量变化情况, 结果表明该反应堆中子通量梯度变化大且不稳定, 须较多的标准样进行监测; 测定了该反应堆³⁷Ar_Ca和³⁹Ar_K的产率比系数(Ca/K转化系数)为1.78, 该值不同于以前报道的2.0, 这可能和后期49-2反应堆的改造有关.     

激光~(40)Ar/~(39)Ar定年数据高斯数学模型分析与腾冲火山喷发的分期

确定火山岩的喷发期次是重建火山喷发相关的第四纪环境、研究晚新生代地球动力学和预测火山喷发危险性的前提.激光~(40)Ar/~(39)Ar年代学方法对年轻火山岩样品的定年有明显的优势,具有自动化测试稳定、本底低、高灵敏度等特点,适用于年轻火山岩样品的定年工作.文章采用激光~(40)Ar/~(39)Ar年代学方法对腾冲火山岩区主要岩石单元进行了精细的年代学研究,通过常规的数据处理得到了腾冲火山喷发的时限为0.025～5.1Ma.但年轻火山岩定年因放射成因的~(40)Ar含量极少,偶然因素较多,数据的稳定性较差,甚至得出偏差很大的年龄结果,其分期结果值得商榷.另外,传统分期方法缺乏统一的时间尺度标准,无法对腾冲火山喷发进行严格的时间限定,导致对期次划分认识的分歧.文章尝试引入新的数学模型,对13件样品一共378个年龄测试值进行了重新分期,得到了包含3个波形曲线、彼此独立的表观年龄概率分布图,利用高斯数学模型对波形进行分析,分别对确认的3个正态波形涵盖的年龄数据进行等时线年代学计算,很好地限定了腾冲火山的3期喷发,分别为上新世((3.78±0.04)Ma)、中更新世早期((0.63±0.03)Ma)和中更新末期到晚更新世早期((0.1~(39)±0.005)Ma).这3期喷发时限具有相同的实验精度和时间尺度,降低了年龄数据的误差和偶然性,能准确地限定和代表腾冲火山的整体喷发分期.     

表生含钾矿物~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究及其古气候意义探讨

正对于中国西北部地区干旱化的时间及原因,国内外的科学家进行了大量的研究,但是现在还存在激烈的争论。黄钾铁矾等含钾硫酸盐矿物通常形成于干旱-半干旱气候条件下,并保存于极端干旱气候条件下,因此对这类矿物进行40 Ar/39 Ar定年,不仅可以得到大陆化学风化的时间序列,还可以反演区域的古气候特征。本文通过对吐哈盆地2个矿床氧化带:红山铜金矿床和彩华沟铜-硫多金属矿床中表生含钾硫酸盐矿物40 Ar/39 Ar定年的研究,探索和验     

大别山榴辉岩的氦、氩同位素组成及其岩石成因

论述了石榴石和绿辉石的氦、氩同位素地球化学特征,并讨论了大别山榴辉岩的成因。测得3 He/4He 值为(1-19 ～4-63) ×10 - 7 ,40Ar/36Ar 值为1209 ～4416 ,4 He/40Ar 值分布在0-07 ～1-39 范围内,3 He/36 Ar 值的变化范围为(0-59 ～2-85) ×10 - 4 。大别山榴辉岩中保留了原始的稀有气体同位素, 但是退变质作用使氦同位素优先丢失。氦、氩同位素地球化学资料表明,榴辉岩可能形成于亏损的地幔或者是一种亏损型“地幔岩”中     

自生矿物稀有气体同位素分析纯化新技术

矿物岩石样品经加热释放出的气体,除稀有气体外,还有各种活性气体.必须先除去这些活性气体,获得纯净的稀有气体,才能送入质谱仪进行稀有气体同位素分析或40Ar/39Ar定年分析.常规的纯化装置能满足多数地质样品的气体纯化要求.但是,一些矿物岩石样品含有较高的杂质成分,尤其是油气田储层砂岩自生伊利石等矿物,常规纯化装置不能完全除去杂气,影响了稀有气体分析和40Ar/39Ar定年的数据质量.本文介绍的有机杂气纯化系统是由多个可循环使用纯化装置组合而成,各个装置的工作温度和去气温度不同.样品释出的气体通过该套纯化系统后,能够有效地除去水、氮气、二氧化碳和有机挥发份等杂质气体.云母类矿物是40Ar/39Ar定年最主要的测试矿物之一,特殊环境形成的云母类矿物可能包含一些杂质,实验中发现一个白云母样品采用常规方法不能获得纯净的稀有气体,该白云母成为本次对比实验的研究对象.交替"关闭/开启"这套有机杂气纯化系统,分4部分进行实验对比.实验表明,关闭有机杂气纯化系统时,40Ar随测量时间呈曲线变化,气体纯化效果差,年龄误差大;开启新的纯化系统时,40Ar随测量时间呈直线下降,气体纯化效果好,年龄误差小,数据质量明显提高.     

白浮监测点断层土壤气的变化特征

文中介绍了北京南口—孙河断裂带上白浮断层土壤气四个不同集气深度H_2/Ar,N_2/Ar,CO_2/Ar,~4He/~(20)Ne,~4He/~(40)/Ar,~(40)Ar/~(36)Ar比值与地震活动,降雨等的关系,得到各项指标的变化与地震的发生具有一定的关系,但受季节变化的影响。通过断层剖面的工作,证明该断层具有较强的活动性。     

骑田岭花岗岩~(40)Ar/~(39)Ar同位素年龄及其地质意义

报道骑田岭岩体长石~(40)Ar/~(39)Ar定年的结果。~(40)Ar/~(39)Ar方法定年在骑田岭岩体还是首次应用。测定的3个正长石样品~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄(Ma)分别为(139.57±2.79)(2KL-17),(140.55±2.81)(99LQ-2),(144.91±2.90)(2KL-31),上述年龄反映了骑田岭岩体主体芙蓉和菜岭超单元岩浆冷却到正长石Ar-Ar封闭的年龄。可以认为这是岩体形成的最小年龄。其中2KL-31样品采自前人划为菜岭超单元的印支期花岗岩。菜岭超单元和芙蓉超单元年龄相近,与两单元地球化学特征与岩石结构的相似性以及正长石斑晶在几乎全岩体中呈NW-SE定向排列的地质事实相吻合。表明芙蓉与菜岭两个超单元岩体是晚侏罗世同源岩浆分异的产物。对骑田岭岩体和千里山岩体进行了对比讨论。     

骑田岭花岗岩~(40)Ar/~(39)Ar同位素年龄及其地质意义

报道骑田岭岩体长石~(40)Ar/~(39)Ar定年的结果.~(40)Ar/~(39)Ar方法定年在骑田岭岩体还是首次应用.测定的3个正长石样品~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄(Ma)分别为(139.57±2.79)(2KL 17),(140.55±2.81)(99LQ-2),(144.91土2.90)(2KL-31),上述年龄反映了骑田岭岩体主体芙蓉和菜岭超单元岩浆冷却到正长石Ar-Ar封闭的年龄.可以认为这是岩体形成的最小年龄.其中2KL-31样品采自前人划为菜岭超单元的印支期花岗岩.菜岭超单元和芙蓉超单元年龄相近,与两单元地球化学特征与岩石结构的相似性以及正长石斑晶在几乎全岩体中呈NW-SE定向排列的地质事实相吻合.表明芙蓉与菜岭两个超单元岩体是晚侏罗世同源岩浆分异的产物.对骑田岭岩体和千里山岩体进行了对比讨论.     

长乐-南澳韧性剪切带~(40)Ar/~(39)Ar热年代学研究

采自长乐-南澳韧性剪切带的5个单矿物~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄分别为107.9 Ma(Mus)、108、2Ma(Bi),107.1 Ma(Bi),109.2 Ma(Hb)和117.9 Ma(Bi),与对应的等时线年龄一致.它们记录了长乐-南澳韧性剪切带的形成时间.样品在不同封闭温度下的年龄重叠说明,作为闽粤沿海碰撞造山带主体之一的长乐-南澳韧性剪切带在形成后(107～118 Ma)经历了快速的初始冷却上升.结合钾长石K-Ar年龄研究和相关的年代学资料表明,该带后期(107～70 Ma)冷却上升速率有所减缓,大约为0.18～1.12mm/a.     

云南大平掌细碧-角斑岩建造的同位素年代学及其地质意义

在野外地质及同位素年代学研究的基础上 ,得到云南大平掌细碧 角斑岩建造的Sm Nd等时线年龄为 ( 5 1 3± 40 )Ma ,Rb Sr等时线年龄为 ( 5 1 1± 8)Ma ,K Ar年龄为 31 2～ 31 7Ma ,确定出这套火山岩形成于寒武纪 ,岩浆来源于亏损地幔 ,且受到地壳混染和 (或 )海水热液蚀变的影响 ,又在晚石炭世经历了较强的地质改造 .这一成果首次为“三江”地区存在寒武纪的火山岩提供了较为可靠的年代学证据 .     

断层气体的释放与地震活动关系的初步研究

北京城北塔院断层土壤气中的He~4/Ne~(20),He~4/Ar~(40),Ar~(40)/Ar~(36),CH_4/CH_4~(16),CO_2/Ar和N_2/Ar比值与1990年7月21日大海坨4.5级地震和1990年9月22日沙河东4.0级地震有很好的对应关系,而且在1991年1月29日山西忻州5.1级地震,2月20日高丽营3.0级地震和3月26日大同5.8级地震前后,He~4/Ar~(40)和Ar~(40)/Ar~(36)的值均有异常变化。并且利用塔院断层土壤气中CO_2/Ar,N_2/Ar,CH_4/CH_4~(16),He~4/Ne~(20),He~4/Ar~(40)和Ar~(40)/Ar~(36)的值,在地震前10天和1天预报了9月22日沙河东4.0级地震。同样,根据He~4/Ar~(40)和Ar~(40)/Ar~(36)的异常变化,于3月9日向地震局值班室汇报了异常情况。研究表明,气体地球化学的这几项指标能确切地反映地壳深处应力变化的信息。     

隐钾锰矿40Ar/39Ar定年及锰矿脉生长速率:以云南巴夜次生氧化锰矿为例

对氧化锰矿床的年代学研究不仅可以直接限定锰矿床次生富集成矿的时间及锰氧化物的生长速率,而且可为区域构造隆升、地貌形成过程和古气候演变等重大地质事件提供关键的年代学信息.本文报道云贵高原典型次生氧化锰矿-巴夜锰矿的高精度40Ar/39Ar定年数据,并根据40Ar/39Ar年龄计算了锰矿脉的生长速率.研究对象选自两条氧化锰矿脉(脉宽3～6cm),其中A脉与含锰岩系即中元古界锰铝榴石片岩的片理平行,产状平缓,而B脉则与锰铝榴石片岩的片理垂直,产状近于直立.矿相学观察、粉晶X-射线衍射、扫描电子显微镜-能谱分析和电子探针成分分析结果表明,上述两条矿脉均主要由隐钾锰矿组成,矿物结晶程度较高,具有针状和纤维状的良好晶形,K2O含量为0.96%～4.70%.激光阶段加热40Ar/39Ar同位素分析结果表明,A脉的形成时间为(1.35±0.05)～(1.16±0.04)Ma(坪年龄,2σ;n=14);根据样品的空间分布和坪年龄计算出其生长速率为115～153mm/Ma.B脉的年龄略微年轻,介于(1.23±0.05)～(1.01±0.09)Ma(坪年龄,2σ;n=7),计算的生长速率为34～67mm/Ma.A脉和B脉生长速率的差异反映氧化锰矿的生长与流体体系的压力大小有关.世界上其他地区氧化锰矿中锰结核的生长速率一般为0.3～9mm/Ma,比巴夜矿区氧化锰矿脉的生长速率低1～2个数量级,说明氧化锰矿的生长机制是控制其生长速率的重要因素:巴夜矿区的氧化锰矿脉由风化溶液中四价锰离子的直接沉淀而形成并充填在裂隙中,矿脉自脉壁向中心生长,而其他地区用于生长速率计算的样品均为环带状锰结核,受控于氧化锰的自催化氧化作用或锰-铁氧化物之间的催化氧化,锰氧化物自结核中心向外生长.隐钾锰矿的40Ar/39Ar定年结果还表明,更新世时期云贵高原以温暖潮湿的古气候为主,并经历了显著的构造抬升.