同位素等时年龄中若干问题的探讨

从六十年代中期出现的同位素等时线法,目前已在Rb—Sr法、U—Pb法、Th—Pb法、Pb—Pb法、K—Ar法及最近开展的Ar~(40)—Ar~(39)法和Sm—Nd法等年龄测定中得到广泛应用,尤其在Rb—Sr法中应用最广。由于岩石或矿物结晶时总是要捕获一些成因上与岩石矿物结晶时放射性母体同位素无关的初始子体同位素,而且在实验校正时又往往带来很大的误差,造成年龄偏差。采用等时线图解法不需要进行初始子体同位素的校正,可得到真实的年龄和捕获的初始子体同位素值。     

喜马拉雅中段哲古拉花岗岩中高压麻粒岩包体及其主岩的^40Ar／^39Ar年代学研究

为了深入了解喜马拉雅构造带的地质演化历史,同时为了探讨作为建立高压变质条件下的同位素年代学方法的重要前提的同位素体系特征,对出露于喜马拉雅中段西藏哲古拉地区的高压麻粒岩包体中的峰期矿物和退变质矿物及其主岩花岗岩中的富钾矿物进行了常规~(40)Ar/~(39) Ar 年代学研究。花岗岩中的黑云母坪年龄为11.48±0.18Ma,钾长石坪年龄为12.63±0.19Ma,二者的等时线年龄与之相当,分别为11.63Ma 和12.58Ma。高压麻粒岩峰期矿物黑云母的坪年龄为48.5±0.54Ma,等时线年龄为48.95±0.83Ma,(~(40)Ar/~(36)Ar)_i 为285;退变质矿物角闪石的坪年龄谱呈马鞍形,坪区数据对应的等时线年龄为31.1±5.4Ma,(~(40)Ar/~(36)Ar)_i 为394,显示有过剩~(40)Ar 的存在。结合前人的研究,推定高压麻粒岩经历了一个快速的退变质作用过程,不仅变质作用没有达到平衡,早期与晚期变质矿物之间也没有达成氩同位素交换平衡,在标本尺度上或高压麻粒岩包体与主岩花岗岩之间均是如此。根据~(40)Ar/~(39)Ar 年代学结果也可以了解到,在高压麻粒岩的退变质过程中,早期与晚期变质矿物之间的氩同位素体系有明显不同,这种氩同位素体系在不同变质阶段的不平衡记录为帮助建立不同变质地质事件的年代学序列提供了研究途径。依照获得的~(40)Ar/~(39)Ar 年代学数据,可以建立喜马拉雅中段高压麻粒岩包体形成和演化的动力学过程:推定高压麻粒岩经受了两期变质作用的叠加,峰期变质老于48.5Ma,晚期变质发生在31Ma 前后;大约在17Ma 前后为其主岩花岗岩捕虏,并在11Ma～12Ma 之间被带至地表。文中对前人锆石 U-Pb 年龄进行了再分析,认为在高压变质作用条件下,由于熔体或流体从变质岩石中被抽提出去而限制了变质锆石的生长,因此,高压麻粒岩包体中的锆石 U-Pb 年龄没有能够记录高压变质事件。     

胶东金矿集中区金矿成矿年代学研究

对不同研究者采用蚀变矿物Rb Sr、K Ar和Ar Ar法 ,流体包裹体Rb Sr等时线法 ,石英Ar Ar法和矿石矿物 (黄铁矿 )Rb Sr等时线法等多种同位素定年方法获得的胶东金矿集中区金矿成矿年龄数据进行了方法适用性研究和应用选择 ,筛选后的成矿年龄集中于 15 3 8～ 80 6Ma。综合考虑与金矿床有密切时空关系的花岗岩类侵入体及脉岩的K Ar、Ar Ar及U Pb (SHRIMP)年龄 ,确认胶东金矿集中区金矿主成矿期年龄为 (115± 10 )Ma ,金 银 多金属矿成矿期年龄为 (85± 5 )Ma ,分别为中生代早白垩世晚期 (K21)和晚白垩世早期 (K12 )。     

大别造山带核部花岗岩岩体的热演化及其隆升历史

天堂寨花岗岩、九资河花岗岩和石鼓尖花岗岩位于大别造山带的核部,并且是大别山最高峰所在地。根据同位素体系冷却年龄理论,不同封闭温度矿物的年龄可反映地质体的生成年龄和冷却年龄。一般认为,封闭温度高的与地质体（如侵入体）结晶温度接近,其记录的年龄近似代表结晶年龄,封闭温度低的年龄则是其冷却年龄,而冷却年龄反映了岩石的隆升和剥蚀的历史。据此,将我们测试的和收集的三个岩体不同封闭温度矿物的同位素年龄列表如下（表１）,其中ＵＰｂ法锆石年龄代表的是岩体结晶年龄,其它方法获得的年龄都是岩体的冷却年龄。石鼓尖岩…     

康定杂岩黑云母、角闪石^39Ar-^40Ar年龄及其意义

通过对康定杂岩黑云母、角闪石 Ar-Ar 年龄研究,得出康定杂岩黑云母、角闪石中 Ar 同位素组成明显存在地质离散,有过剩氩;Ar-Ar 年龄并不反映矿物形成后的变质冷却历史。坪的产生可能是由过剩~(40)Ar 存在于非晶粒边缘的缺陷之中,使其与放射性成因~(40)Ar 具有相似活化能,从而使不同种 Ar 组分等比例释气所致。经计算,样品中过剩氩约占氩总量的16%左右。     

江西大吉山钨矿成矿年代学研究

大吉山钨矿床是一个大型的石英脉型钨矿床。矿床在空间上与燕山早期复式花岗岩相伴。利用云母单矿物的K Ar同位素年龄测试方法,测定了矿床有关的花岗岩及矿脉的同位素年龄。结果表明,黑云母花岗岩中黑云母K Ar年龄为(160 3±3 03)Ma和(164 2±3 5)Ma,二云母花岗岩中白云母K Ar年龄为(160 6±2 8)Ma,含钨石英脉中白云母K Ar年龄为(152 6±2 35)Ma和(158 1±2 8)Ma。钨成矿与花岗岩的成岩基本不存在时差,推测含钨石英脉的形成可能与岩浆分异出的富含矿化剂和成矿元素的流体有关。     

华南某些含钨花岗岩的K-Ar年龄

测定了华南某些与钨矿床有关的花岗岩和钨矿脉样品的K—Ar年龄,共37件。这些花岗岩的表观年龄自183Ma至99.5Ma(年龄值为715Ma的岩体与钨矿无关),其中68％以上样品值域在150Ma左右。~(40)Ar/~(36)Ar—40K/~(36)Ar等时线图解给出的等时年龄为132.1Ma,说明这些花岗岩在形成时代上属中侏罗到早白垩世。我们发现在华南钨矿成矿域内,有一个从中心带向外年龄逐渐变青的趋势。用矿脉中和矿脉侧云英岩中云母类矿物所做的K—Ar定年得到的矿化作用的年龄,与各自相关的花岗岩的年龄非常接近,以至于很难用K—Ar定年法加以区别。即成矿作用和成岩作用有一种准同期性。等时线对应的~(40)Ar/~(36)Ar初始比高于现今大气Ar的比值,表明花岗岩在固结时有继承Ar存在。     

东喜马拉雅构造结岩体冷却的40Ar/39Ar年代学研究

对采自东喜马拉雅构造结核心地段雅鲁藏布大峡谷地区的13件标本中的20件矿物样品进行了系统的常规^40Ar／^39Ar年代学研究。数据显示,样品的（^40Ar／^39Ar）i值均接近尼尔值（295．5±5）,且绝大部分样品的坪年龄与其反等时线年龄在误差范围内一致。从数据统计结果来看,所测样品的^40Ar／^39Ar年龄大都集中在1．3Ma和2．5Ma左右,表明南迦巴瓦地区在上新世中期和更新世早期均经历了快速冷却抬升事件。本次测试的样品采自不同的高程及不同的构造单元,且样品原岩的成因及岩性各异,但沿着大峡谷由北向南不同地段的样品的不同矿物（角闪石、黑云母、白云母、钾长石）的^40Ar／^39Ar年龄相近,而同一样品中不同矿物的^40Ar／^39Ar年龄大小又并非完全按照矿物对氩同位素体系的封闭温度高低来分布,表明该地区在上新世以来的岩体冷却速率很大,以致该地区的矿物对氩同位素体系的封闭过程与处于缓慢冷却环境中的封闭过程明显不同。以本文报道的数据估算,南迦巴瓦地区的岩体在最近3Ma以来的冷却速率达120～240℃／Ma,岩体抬升速率达3．4—6．9mm／a。     

K-Ar法地质年龄标准物质ZBJ角闪石的定值结果

为了满足K-Ar定年中K和40Ar*分析的质量监控及Ar-Ar法样品在反应堆照射时中子通量监测的需要,我国氩同位素年代学工作者研制了一个K-Ar法年龄标准物质ZBJ角闪石,它采自北京房山花岗闪长岩体。它的40Ar-39Ar阶段加热分析结果表明:40Ar*在矿物晶格中保存均匀稳定,年龄谱平坦,39Ar析出量高达97%。这些证据充分表明该黑云母结晶以后未受过热扰动,40K-40Ar*同位素计时体系封闭良好。坪年龄为133.3±0.6Ma,总气体年龄为134.4±1.4Ma,36Ar/40Ar-39Ar/40Ar反等时线年龄为133.2±0.8Ma,40Ar/36Ar初始值为297.6±4.8,此值与(40Ar/36Ar)a大气氩丰度比(295.5±0.5)处于同一范围,表明样品不含过剩氩。这几个年龄值的一致性,说明该样品具有良好的均匀性和稳定性,它作为K-Ar和Ar-Ar法地质年龄标准物质是适合的。ZBJ角闪石均匀性检验结果表明:在0.05显著性水平下经统计学方法检验,证明K和40Ar*的F分布值小于F临界值,说明该样品是均匀的。国内8个实验室参加了ZBJ角闪石K含量和40Ar*含量的定值分析,经统计学方法检验,结果显示全部定值数据都服从正态分布并具等精度。在置信概率为0.95时,40Ar*和K含量的相对标准偏差都小于1%。两个特性量值定值分析结果的一致值(认定值)和不确定度分别为:40Ar*=(2.464±0.018)×10-10mol/g,K=(1.027±0.008)%,K-Ar年龄(标准值)=133.3±1.5Ma(2σ)。此标准物质纯度为98.1%,粒度为0.15～0.30mm,总重量为740g,缩分成最小样品单元共100瓶,每瓶7.4g,可供我国K-Ar和Ar-Ar法同位素年代学实验室使用37年。     

应用K—Ar和^40Ar／^39Ar法测定较低级变质中劈理形成年龄

在较低级变质泥质岩石中利用全岩的K—Ar和~(40)Ar/~(39)Ar分析方法来测定劈理形成年龄时,由于矿物样品的特殊性和碎屑颗粒间潜伏氩的存在,使测定工作变得复杂。复杂的矿物影响可通过仔细分辨K/Ca和~(40)Ar/~(39)Ar的年龄光谱加以解决。然而,碎屑的影响可能继续存在,甚至在具有渗透性裂开的变质泥质样品中(全岩和白云母,粒级均在0.4～0.63μm之间)也不例外,直到浅变质带(或浅带)的边缘这种影响才被消除。伴有浅变质裂开的凝灰岩夹层其~(40)Ar/~(39)Ar和K—Ar法测定的全岩劈理年龄与地层古生物学测定的劈理年龄相一致,这说明K—Ar和~(40)Ar/~(39)Ar法不受碎屑的影响。在粒级上与上述浅变质凝灰岩相区别,富含白云母的另一种凝灰岩具有下面特征,颗粒间界限明显,K—Ar和~(40)Ar/~(39)Ar全气体年龄与上述凝灰岩一致,不随颗粒的大小发生变化。近带高变质凝灰岩由边界不清的白云母颗粒组成,它们连续记录了~(40)Ar/~(39)Ar全气体年龄,其中~(40)Ar/~(39)Ar值比K—Ar值高10％～15％(全岩粗碎屑颗粒),这一差异是由于在辐射中受反冲气体~(39)Ar的影响,并表明颗粒的边界形态(有效表面积/体积)在很大程度上控制了~(39)Ar的反冲。     

DJG—A型金属超高真空析氩仪

近年来,随着同位素地质年代学基础理论与应用研究的深入和发展,对测试技术的要求愈来愈高。目前,国外广泛应用~(38)Ar稀释法及~(39)Ar快中子活化法测定岩矿样品地质年龄,该方法样品用量少,准确度高,特别是对中一新生代岩石、矿物地质年龄测定,最为有效。我国开展这两种方法的单位尚少。为此,我所同电子工业部七四○厂合作,研制成功DJG—A型金属超高真空析氩仪。     

冷却年龄理论

人们都承认,对造山带变质矿物测得的放射性年龄,一般都反映该带的冷却史,而不是它最初结晶时代。Armstrong(1966)首先发展了这个概念,并加以详述。Harper(1967)首先把它应用于英国的加里东造山带。但这个论点得到公认,还得归因于Jager教授和她的伯尔尼大学的同事们对中阿尔卑斯的研究工作。在一个年轻的山岳地带中,某些计时体系的精确度,尤其是黑云母的Rb—Sr、黑云母和白云母的K—Ar、磷灰石的U—裂变径迹系统的精确度,都足以建立一幅岩石经过一系列不同的“封闭温度”逐步     

汞锑矿床中石英、辉锑矿的过剩氩研究

Cadogan(1977)曾采用~(40)Ar-~(39)Ar法的阶段加热技术,研究了泥盆纪燧石的~(40)Ar/~(26)Ar初始值(K含量100—150ppm)后指出,对于那些K含量低,地质历史简单的矿物是有可能测得氩同位素的初始值的。1982年,York对六个采自块状硫化物矿床的黄铁矿样品进行了~(40)Ar-~(39)Ar法的计时,样品含K仅5—34ppm,获得全融熔等时     

冀东太平寨紫苏花岗岩类深熔成因的矿物标志

冀东太平寨地区紫苏花岗岩的矿物学研究结果表明,该类岩石中的主要组成矿物具有残晶相和结晶相矿物共存特点。残晶相和结晶相矿物与围岩中同类矿物对比研究表明,该区的紫苏花岗岩类是由其围岩—石英闪长质-英云闪长质紫苏斜长片麻岩深熔而成。     

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     

太行山中段麻棚岩体花岗岩类岩石副矿物成因矿物学研究

通过对麻棚岩体花岗岩类岩石主要的副矿物组合(磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等)和相应的含量以及矿物的形态、成分,特别是花岗岩中330粒和石英闪长岩中316粒锆石群形态学的研究,结合岩相学特征,探讨了花岗岩的成因、岩浆演化及其与金矿化的关系。确定麻棚岩体为岩浆成因,岩浆物质组成以壳源为主,有幔源物质混入,为Ⅰ型花岗岩;副矿物在相对氧化环境下结晶,锆石在900℃～600℃范围内结晶。锆石结晶温度跨度大以及斑晶具有黑云母等含水矿物,表明侵位前岩浆富含水分;锆石结晶温度的峰值变化以及岩石的斑状结构表明,岩浆在侵位时曾经发生过不同程度的气—液分离。岩浆结晶过程中的相对氧化环境和岩浆的气—液分离对金矿的成矿作用具有重要意义。     

钾长石K—Ar定年若干问题的讨论

现有的测试数据反映,钾长石在K—Ar定年中存在很多问题,最常见的情况是年龄值偏年轻,有时也出现比共存矿物年龄偏老的情况。钾长石在实验过程中不完全释氩是造成年龄值偏年轻的原因之一,对此前人已经提出几个解决方案,但在实际应用中都不够完善。钾长石的封闭温度低（130～150℃）是放射成因氩丢失的最主要因素,个别情况下也出现捕获围岩中的放射成因氩,从而出现过剩氩。低温钾长石（如冰长石）的氩保存能力和结构有关系,通常情况下随着三斜度的升高所保存的放射成因氩会相应减少。不同地质环境中产出的钾长石在K—Ar定年中适用性有所不同,侵入岩中的钾长石（微斜长石和条纹长石等）不适合于K—Ar定年,而喷出岩中的钾长石（透长石和歪长石等）是非常好的定年矿物;低温钾长石可有条件应用     

新疆巴音布鲁克乔霍特铜矿区钾长花岗岩中钾长石的^40Ar-^39Ar年龄及其地质意义

采用单矿物40Ar-39Ar同位素年代学方法,对乔霍特铜矿区钾长花岗岩中钾长石进行精确的年龄测定,获得坪年龄为274.78±0.44 Ma,等时线年龄为272.7±3.0 Ma.鉴于该钾长花岗岩体形成之后未见构造变形和热液蚀变现象,因此40Ar-39Ar同位素年龄代表钾长花岗岩中钾长石结晶年龄,即钾长花岗岩体的结晶晚期年龄.根据钾长花岗岩体和乔霍特铜矿体的空间关系、铜矿石的品位变化、钾长花岗岩和铜矿石的稀土元素特征及铜矿石流体包裹体氢氧同位素组成等,认为乔霍特铜矿床的成矿作用直接与钾长花岗岩的侵入活动有关,钾长花岗岩中钾长石结晶年龄基本上代表乔霍特铜矿床成矿时代的下限.     

中缅毗邻区金腊Pb-Zn-Ag多金属矿田花岗岩锆石U-Pb定年与地球化学特征

位于中缅毗邻区的金腊铅锌银多金属矿田大地构造上处于保山—掸泰地块东缘,勐统—耿马—西盟元古宙—古生代被动大陆边缘活动带南段。与矿化有关的花岗岩(简称金腊花岗岩)包括老厂似斑状角闪二长花岗岩、勐林山似斑状黑云二长花岗岩和南腊碱长花岗斑岩。文中系统研究了上述岩石的主量元素、稀土元素、微量元素、成矿元素和锆石U-Pb同位素年龄等特征,从构造岩浆演化的角度,探讨上述岩体之间内在联系、成因演化以及与成矿的关系:(1)在金腊花岗岩三种岩石类型中,老厂似斑状角闪二长花岗岩和勐林山似斑状黑云二长花岗岩的锆石同位素U-Pb年龄皆为(45±1)Ma,形成于岩浆结晶分异早期阶段的深成环境,而南腊碱长花岗斑岩的锆石同位素U-Pb年龄为(43.41±0.78)Ma,形成于岩浆结晶分异晚期阶段的浅成环境。(2)主量元素和微量元素(稀土元素和某些微量元素(Zr/Hf、Nb/Ta、Rb/Sr、Rb/Ba、K/Rb、(Rb/Yb)N、Sr*、K*和Zr*)),结合U-Pb同位素定年研究表明,本区花岗岩形成于喜马拉雅同碰撞造山成矿作用末期局部拉张构造环境,并分别代表了构造岩浆演化过程中不同演化阶段岩浆分异结晶的产物。(3)上述三类花岗岩样品皆位于S型花岗岩区,但从老厂似斑状角闪二长花岗岩,勐林山似斑状黑云二长花岗岩,到南腊碱长花岗斑岩,样品分布逐渐远离"I"型花岗岩和"S"型花岗岩的分界线,这表明自老厂似斑状角闪二长花岗岩至勐林山似斑状黑云二长花岗岩,到南腊碱长花岗斑岩幔源组分逐渐减少。(4)相对中国花岗岩,南腊碱长花岗斑岩不仅更富集W、Cu、Bi、Sb、Mo、Sn、Ag、Pb和Au等成矿元素,而且还强烈富集F、B和As等矿化剂元素,因此,碱长花岗斑岩是最有成矿远景的岩体。     

云南清水河早古生代过铝质花岗岩的发现及其对保山地块岩石圈地幔拆沉的限定

保山地块早古生代过铝质花岗岩的岩石成因尚存在争议, 为进一步探讨岩石成因, 对云南清水河花岗岩开展了锆石SHRIMP U-Pb定年及岩石地球化学研究。结果表明, 清水河花岗岩主要由二云母花岗岩、黑云母花岗岩组成。二云母花岗岩岩浆结晶年龄为473~462 Ma, 黑云母花岗岩岩浆结晶年龄为479 Ma, 侵位时代都为早古生代。含较高的SiO2(67.48%~74.03%)、(Na2O+K2O)-Ca2O(4.47%~6.46%), A/CNK＞1.1, 为钙碱性强过铝质花岗岩; 均富集Pb、大离子亲石元素Rb、K等, 相对亏损高场强元素, 显示明显的负Eu异常(δEu=0.31~0.54)。Sr-Nd-Pb同位素及地球化学研究表明, 清水河花岗岩均显示S-型花岗岩特征, 其源岩物质为古老陆壳富粘土的泥质岩, 受到部分幔源物质的混入。清水河花岗岩与双脉地花岗岩存在可对比性, 可能由460~479 Ma岩石圈地幔拆沉作用形成。