“地时”(Earthtime)研究计划:“深时”(Deep Time)记录的定年精度与时间分辨率

地质年代的精度、准确度和分辨率的水平决定了人们在多大程度上可以回答一些关于"深时"的生态、气候、生物演化和基础地质问题。目前用于定年和对比的技术主要包括放射性同位素年代学、生物地层学、磁性地层学和旋回地层学等,但各有优缺点,甚至有时不同定年系统所获得的结果存在一些矛盾。"地时"(Earhtime)研究计划就是要开展广泛的国际合作,通过整合、校正和提高地质年代学和定量地层学方法,发展出一套新的地质年代学技术,使地质年代的误差达到0.1%的水平,实现精确确定地球历史的时间及先后顺序。中国东北松辽盆地发育连续、完整的白垩系为开展高分辨率年代学研究提供了机遇,将是对"地时"研究计划在中生代陆相地层中应用的良好补充和重要贡献。     

高精度锆石U-Pb年代学10年发展:浅谈中国科学家的机遇和挑战

地质年代是现在地球科学研究的核心问题之一。近10年来,EARTHTIME计划的实施促使实验技术的发展和改进,使得地质年代学的年龄精度获得极大提高,并被广泛应用于各种地质事件和地层界线的定年研究中。文中对高精度锆石U-Pb年代学10年发展进行简要介绍,提出中国发展高精度定年研究的必要性,认为建设中国自己的高精度定年实验室不仅会改善研究人员的科研环境,提高科学水平,而且可起到对科研思维方式的规范作用,并促使中国科学家对完善U-Pb衰变体系和定年系统贡献自己的力量。     

衰变常数的不确定性对同位素定年的影响

随着同位素分析测试技术日新月异的进步,衰变常数的不确定性已成为制约高精度定年体系发展的重要因素。特别是在不同实验室数据对比、同位素多体系对照研究的情况下,衰变常数这类物理常数引起的系统误差对定年结果的正确解读起着举足轻重的作用。本文以等时线法、U-Pb和Ar-Ar为例,探讨衰变常数的不确定性所引起的年龄误差与实际年龄的关系,并分析不同定年体系下衰变常数的不确定性对定年结果的解读的影响。在同位素多体系相互校正的情况下,需对参照体系的衰变常数的准确性进行评估,并注意衰变常数不确定的传递。对衰变常数的重视将推动多定年体系-高精度相互校正地质年代学走向成熟。     

热年代学方法、技术手段及其在矿床地质中的研究进展

同位素地质年代学是一门传统的定年学科,广泛应用于地质各个领域研究中.随着同位素地质年代学理论创新与技术进步,现在逐步发展成为地质热年代学,即将地质年代数据赋予相应封闭温度属性,使之不仅揭示地质事件年龄,而且反映该事件发生的温度条件.不同定年方法以及测试样品的不同,其对应的封闭温度不同,从而可以揭示地质体在更大温度或年龄范围的形成演化过程,定量研究矿区或矿体的隆升与剥露,评价矿床形成后的保存与变化状况,提高找矿预测效果.主要总结和论述诸如40Ar-39Ar、裂变径迹和（U-Th）/He等中-低温热年代学技术方法及其在矿床地质中的应用研究状况,分析热年代学技术与应用发展趋势,以期为成矿作用研究提供新的应用技术手段.      

前寒武纪旋回地层学研究进展与展望

旋回地层学是利用已知的地球轨道天文周期, 对地层记录的周期性变化进行识别、解释的地层学新兴分支学科。在过去近30年, 旋回地层学研究取得了一系列重要进展, 对于认识地质历史时期的气候变化、重大地质事件的天文驱动、天文运行规律等诸多科学问题做出了重要贡献;同时, 基于此研究建立的天文年代标尺, 也成为一种新的高精度地质定年方法, 被应用于国际地质年代表的编制以及地表地质过程年代及持续时间的精确标定。然而, 全球旋回地层学研究主要集中在显生宙, 并以中、新生代最为详细。对于更早的占地球历史约7/8 的前寒武纪时期, 相关研究较少, 但一些新研究显示了可靠的天文沉积旋回可能存在的证据。因此, 前寒武纪有可能成为旋回地层学研究新的突破方向。中国华北克拉通北缘元古代地层沉积旋回非常发育, 具有开展旋回地层学研究的潜力。     

对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作的几点思考

本文主要根据笔者的研究成果,结合近年来文献报道的资料,对白云鄂博矿床U-Pb同位素年代学工作中存在的一些问题,主要是U-Pb同位素定年矿物和定年方法的选择等问题进行讨论,并对U-Pb同位素定年技术在白云鄂博矿床地质研究中的应用潜力进行探讨。笔者的研究成果表明,白云鄂博矿床中适用于U-Pb同位素年龄测定的不同矿物和不同的U-Pb同位素定年技术方法各有不同的特点及局限性。在实际工作中,根据具体的年代学工作要求及从具体样品中分选得到的U-Pb同位素定年矿物的种类及其数量多少、粒度大小、年龄范围、U-Pb含量、测年精度要求等因素,灵活地选择测年矿物及测年方法,加强对定年矿物的成因矿物学研究,结合具体的地质背景对U-Pb同位素定年结果进行合理的地质解释,对于获得比较理想的成果是非常重要的。     

碳酸盐矿物激光原位U-Pb定年基本原理、分析方法与地学应用

碳酸盐矿物作为地壳中沉积作用与流体活动的直接产物,记录了沉积、热事件的全过程,是进行同位素年代学研究的理想矿物。碳酸盐矿物传统的U系列定年法、同位素稀释法定年体系成功率低,耗时长,导致定年难度大,限制了碳酸盐矿物地质年代学的发展。近年来,碳酸盐矿物激光原位U-Pb定年技术取得重要进展,使低U碳酸盐矿物地质年代的精确测定成为了可能。碳酸盐矿物LA-ICP-MS U-Pb年代学具有空间分辨率高、耗时短等显著优势,被广泛应用于地学研究中。文章归纳总结了碳酸盐矿物同位素定年体系的基本原理及分析方法,回顾了近5年碳酸盐矿物LA-ICP-MS U-Pb年代学应用的研究进展,重点论述该方法在确定脆性变形时代、岩石破裂以及盆地流体流动时限、碳酸盐地层的成岩时代和成矿热液活动时限4个方面的应用,并梳理了该方法尝试解决的科学问题和取得的新认识。碳酸盐矿物定年方法的发展和应用,增强了人们对地壳变形和演化的理解,解决了部分迄今为止难以确定的地质体历史演化问题,为未来地质年代学的研究提供了新思路,在地球科学研究中具有重要潜力。     

西藏南部晚白垩世厚壳蛤的锶同位素年龄标定

沉积岩样品年龄的直接标定是沉积学与地层学研究的难点之一.由于锶在海水中的残留时间(≈106a) 大大长于海水的混合时间(≈103a), 因而同一时间全球海水的锶元素在同位素组成上是均一的, 并造成地质历史中海水的锶同位素组成是时间的函数, 这是锶同位素地层学(SIS) 的基本原理和利用锶同位素地层学进行海相地层定年的理论基础.本文根据锶同位素地层学的基本原理, 测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤化石的锶同位素组成, 尝试对这些化石进行了年龄标定, 4个样品分别位于剖面累计厚度381, 362, 358和296m处, 其87Sr/86Sr比值分别为0.707832, 0.707769, 0.707768和0.707695, 年龄的标定结果分别是65.68, 69.34, 69.39和72.32Ma, 定年的平均误差为±1Ma左右.研究结果表明, 锶同位素地层学在海相地层定年方面具有潜在价值.      

旋回地层学研究现状和新进展

旋回地层学作为一门独立的地层分支学科诞生于20世纪80年代,它以米兰科维奇天文轨道旋回为理论基础,以露头剖面、岩心等为研究对象,应用地球化学、光谱分析和时间序列分析等方法,研究天文轨道参数周期性变化在地层记录中的沉积响应.旋回地层学的基本地层单位米级旋回,相当于层序地层概念体系中的准层序,二者相互联系又存在差异."天文地质年代表"的提出和"国际地质年表"把天文轨道因素作为确定地质年代的一种重要方法,突出显示旋回地层学在定量确定地质年代方面的优势.近年来在地层记录中识别出时间分辨率更高的亚米兰科维奇旋回信号不仅是该学科最新进展,也是沉积学和地层学新的生长点.     

地质年代学主要数据库现状分析与展望

地质年代学包括绝对地质年代学和相对地质年代学两大主要分支。历经百余年发展,地质年代学在理论体系、技术手段和分析方法等方面均取得了显著进步。因此,现代地质年代学在获取数据的质和量方面都有极大地提升。不同定年方法在适用温度范围内相互衔接、相互印证,所能揭示的地质演化历史也更为完整。如以高时间分辨率和高空间分辨率为代表的同位素年代学研究,分别提供了高质量的精确定年数据和海量的微区分析结果,搭建起了地质事件的精细时间框架,为理解地质事件的过程、速率以及地球系统协同演化奠定了基础。在地质年代学数据海量增长的同时,数据的储存和管理也日益得到重视。以数据集成、共享和互通为目标,一批数据库应运而生。文章尝试系统梳理地质年代学领域已有的主要数据库,并结合高时间分辨率定年和高空间分辨率分析领域的研究进展,探讨大数据时代进一步发展地质年代学的机遇与挑战。     

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。     

旋回地层学：地层学解读时间的第三里程碑

围绕对地质时间的认识,地层学取得了从岩石地层学、生物地层学和旋回地层学3次里程碑性的重大进展.以生物地层学为基础并与放射性同位素定年技术相结合建立的、以百万年为计时单位的地质年代表既创造了地层学的辉煌,也在一定程度上降低了地质学对精确数字定年的不懈追求和为人类社会服务的功能.本文以时间为线索,简要回顾了地层学解读时间的漫长过程,阐述了旋回地层学概念的起源、形成和发展,以及旋回地层学与层序地层学在科学目标、研究内容和研究方法上的异同.以广西晚泥盆世弗拉期-法门期之交海相碳酸盐地层为例,从理论与实践的结合上剖析了旋回地层学的研究方法以及在岩石地层学和生物地层学基础上构建高分辨率,并能与人类社会时间接轨的地质时间坐标的广阔前景和科学意义.     

U-Pb定年体系特点和分析方法解析

地球科学即研究地球和天体形成和演化的学科,而地质作用的时间是地球科学研究的首要问题。放射性同位素体系定年是地质研究中获得绝对年龄的基本方法,其中U-Pb体系定年是目前固体地球科学年代学研究中应用最广的方法。应用U-Pb体系进行年代学研究,需要考虑几方面的因素,如测试对象是否适宜该体系定年、哪种技术手段更适宜本次研究目的、定年结果的置信度如何、能否在同一分析点上增加其他信息等。本文试图从U-Pb定年体系的原理、特点、技术手段出发,总结如何根据原理选择或判断适宜测试对象、测试方法和对结果的评估等,以期对非同位素地质年代学专业的研究者有所帮助。     

第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术研讨会将于2005年10月在南京召开

自第七届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会召开以来 ,已经过去四年。在这期间 ,我国同位素地质年代学和同位素地球化学研究取得了许多新的重要进展 ,获得了一系列重要成果 ,特别是SHRIMP_Ⅱ锆石微区定年技术和LA_MC_ICP_MS分析技术为我国同位素地质年代学和同位     

同位素地质年代学与同位素演化研究进展与展望

在过去的十年中,同位素地质与同位素地质年代学在理论上、技术上和地质应用上都是处在一个迅速发展的时期。七十年代初国际性的月球样品研究活动促进了同位素地质年代学在技术上的全面发展,出现了高精度同位素质谱分析技术、超净化实验室和电子计算机的广泛应用,从而使一些新方法、新理论的实施成为可能。与此同时,国际上组织了地球动力学计划等合作研究,使这些新技术纷纷转向地球科学研究,从而使同位     

扩散年代学：进展与展望

地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,以定量解析地质过程先后关系和时间尺度。历经百余年发展,定年技术在研究对象、测试效率、空间分辨率和时间分辨率等维度均得到大幅度提高,地质年代学研究已从仅提供时代约束过渡到更加强调对地质过程时间尺度与节律的研究,进而约束地质事件的驱动机制和互馈机理。然而,基于放射性同位素衰变的绝对定年技术精度存在物理极限,不能无限提高,且其时间分辨率一般随年龄增加而变差,难以满足深时地质研究的高时间分辨率需求,发展时间分辨率不受绝对年龄约束的相对定年技术是地质年代学的重要发展方向。本文围绕扩散年代学这一具有重要发展前景的相对定年技术,在系统回顾其理论模型和测量技术的基础上,重点对制约扩散年代学准确性和精确性的问题,如扩散系数的不确定性、扩散初始条件假设、浓度曲线的测试质量以及误差评估等进行了探讨。本文还对扩散年代学近年来在岩浆储存与运移、成矿时间尺度与节律和变质过程等领域取得的部分重要进展予以评述。精确的扩散系数是开展扩散年代学研究的前提,以石英中的Ti为例,不同实验给出的扩散系数差异超过3个数量级,据此计算的花岗岩岩浆在固相线上的储存时间从几十年变化到百万年尺度,显著影响我们对岩浆储存状态的理解。高质量的元素浓度剖面测量是扩散年代学的关键,因石英Ti含量的高空间分辨率精准测量较为困难,CL灰度常被作为Ti含量的替代指标,但这需要考虑Al等元素对CL灰度的影响,并严格评估Ti含量校正曲线和扩散剖面空间尺度不匹配对定年结果的影响。高温变质过程U Pb定年通常给出较为离散的表观年龄,并被解释为变质过程具有较长的持续时间,这一定程度上可以通过高温下同位素体系因扩散引起的不封闭予以解释。展望未来,进一步完善扩散年代学在高温体系中的研究,拓展在中低温条件下的应用,并与绝对定年深度结合,是扩散年代学的重要发展方向,也是实现深时地质研究高时间分辨率解析的必由之路。     

同位素地质年代学新进展与发展趋势

同位素地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,厘定深时地质过程发生和持续的时间,从而为不同地质作用的因果联系和协同演化提供定量制约.新世纪以来,在以EARTHTIME为代表的地质年代学共同体努力下,同位素地质年代学在高精度、高空间分辨率和高效率等维度取得长足进步,与其他学科的结合也更加紧密深入.结合正在兴起的相对定...     

我国同位素地球化学研究现状

随着地质矿产工作的发展,我国的同位素地质研究水平不断提高,地球化学实验室的数量和设备已迅速增加,具80年代初国际水平的质谱仪近50台,净化实验室已建成15个。地球化学的应用已开始走向世界舞台,近年来随着外事活动的交流,国际上已开始重视中国同位素地质和地球化学界的力量,我们除进行人员合作研究外,还在国际一流水平的杂志上发表了不少科研成果。不久前在英国召开的第六届地质年代学、宇宙地质年代学和同位素地质国际讨论会上,我国有15人参加,提交了28篇论文,可以说,我国的同位素地球化学研究工作已转向一个新阶段。现将我国的同位素地球化学研究现状略述如下。     

南方红土磁性地层年代学研究进展

南方红土是中国分布最广的第四纪土状堆积,蕴含丰富的古气候、古地理以及古人类演化的信息。然而,南方红土地区长期高温多雨的气候造成许多定年材料的缺乏,导致其年代学研究进展比较缓慢。磁性地层学方法是一种适合于中、新生代海陆相沉积物定年的快捷、有效的方法,近年来南方红土的磁性地层年代学研究取得了很好的结果。文中比较系统地总结了近年来南方红土磁性地层年代学研究方面的进展。这些研究显示南方红土中的载磁矿物包括赤铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿和针铁矿,其中磁铁矿和赤铁矿是特征剩磁的主要载体。磁性地层结果表明南方红土记录了Matuyama负极性时晚期至Brunhes正极性时早-中期的沉积,其沉积起始年龄不晚于Jaramillo正极性亚时,即早于11 Ma。这些磁性地层学结果为揭示南方红土记录的环境变化和中国南方亚热带地区早期人类演化提供了年代学基础。     

《中国地层表》(2014)正式使用

全国地层委员会在在"中国区域年代地层(地质年代)表"的基础上,历经八年的编制,最近正式发布《中国地层表》(2014)。《中国地层表》建立了中国年代地层系统与国际年代地层系统之间的精确对比关系,充分反映了各地质时期岩石地层的展布状况,各地质历史阶段的地质年龄、生物地层序列(列数列各阶期的主导化石门类的组合序列)、磁性地层、地质事件、海平面升降等的变化特征。《中国地层表》(2014)是实用性很强的全国统一的多重划分地层表,是地质行业的重要标准规范,充分反映了第三届全国地层会议以来我国地层学研究的新成果,同时参考了国际地层学研究的最新进展。它的广泛应用将对我国的地质调查工作、地层学研究、地质学教学起到极大的促进作用,产生良好的社会效应。