基于多接收稀有气体质谱Argus Ⅵ的激光40Ar-39Ar测年方法及其地质应用

单接收稀有气体质谱仪由于效率、测试精度相对较低,制约了高精度40Ar-39Ar测年的进一步发展.近年来,新一代多接收稀有气体质谱仪在高精度40Ar-39Ar测年中显示出巨大的优势和潜力,并得到了日益广泛的应用.简要介绍了基于多接收稀有气体质谱仪Argus Ⅵ的激光全熔/阶段加热40Ar-39Ar测年实验技术,并对空气氩同位素、标准样品FCs和YBCs以及东昆仑开木其花岗岩体钾长石样品开展了测试研究.结果显示,连续4个月326次循环测试得到的空气氩同位素比值及对应的质量歧视因子（MDF）十分一致,显示了仪器系统良好的稳定性;FCs与YBCs单颗粒全熔“模式年龄”结果表明,仪器在单颗粒、微量样品测试中具有良好的测试精度,“模式年龄”精度可以达到1‰以下（不含衰变常数及标准样品年龄误差）;FCs的单颗粒全熔测试获得的J值及F值（40Ar*/39Ar_K）与萨尔茨堡大学ARGONAUT实验室结果具有相同的变化趋势,均反映了捷克LVR-15反应堆中子通量的梯度变化;对YBCs单颗粒全熔测试获得YBCs与FCs之间的内部校正系数R_FCsYBCs=1.045 304±0.000 752（1σ）,YBCs单颗粒全熔年龄为29.280±0.086（1σ）,与前人结果在误差范围内一致.对东昆仑开木其花岗岩钾长石激光阶段加热测试,得到其坪年龄为229.9±0.2 Ma（1σ,MSWD=1.59）,反等时线年龄为229.8±0.4 Ma（1σ,MSWD=1.71）.综合区域内已有锆石U-Pb年代学及黑云母、钾长石40Ar-39Ar年代学研究成果,认为开木其岩体钾长石40Ar-39Ar年龄反映了东昆仑晚三叠世的一次快速冷却-剥露过程.      

激光显微探针40Ar/39Ar 定年方法研究

实验结果表明，在激光探针40Ar/36Ar年龄和常规40Ar/39Ar年龄之间有较好的吻合性，多次测定BSP-1角闪石国际标样年龄值大部分在2020-20900Ma之间，多次测定周口店花岗岩中ZBH-25国内标样年龄值大部分在130-135.9Ma。分析区域可小到30μm以下（激光束本身可被聚集到10μm以下）。研究表明，激光显微探针技术在下述工作中将是一个极有前途的工具①测定不易大量获取的样品年龄；②研究遭受多期地质历史事件作用因而有复杂Ar状态的岩石年代；③研究在岩石样品中填充在不同结构位置上的矿物年     

“花岗岩造岩矿物~(40)Ar-~(39)Ar体系的封闭温度≤500℃”质疑——基于角闪石-黑云母~(40)Ar-~(39)Ar年龄与锆石U-Pb年龄对比的证据及Dodson's公式存在问题剖析

通过国内外花岗岩体的412对角闪石-黑云母40Ar-39Ar年龄(tAr)与锆石U-Pb年龄(tZr)之间差值ΔtZr-Ar(tZr-tAr)进行的频数统计分析表明:ΔtZr-Ar呈对称正态分布(偏度系数CSK==-0.276,峰度系数CKU=16.52);ΔtZr-Ar既呈正值又有负值,其众数值为0.70Ma,均值为1.15Ma。采用最小二乘法计算,花岗岩体锆石U-Pb年龄与花岗岩角闪石-黑云母40Ar-39Ar年龄拟合出相关系数很高(R=0.996),回归系数接近l的线性回归方程(tAr=1.00453×tZr-1.932)。这些统计特征表明花岗岩角闪石-黑云母40Ar-39Ar定年测定结果与锆石U-Pb定年测定结果在允许的误差范围内是一致的,不存在花岗岩锆石U-Pb年龄角闪石40Ar-39Ar年龄黑云母40Ar-39Ar年龄的规律。结合Dodson's矿物封闭温度计算公式中存在问题的剖析,本文得出结论,按Dodson's公式计算得出的花岗岩矿物40Ar-39Ar封闭温度不能代表从花岗岩浆晶出造岩矿物40Ar-39Ar体系的封闭温度。     

中国K-Ar法地质年龄标准物质ZBH-15黑云母的研制

为满足K-Ar定年中K和40Ar*分析的质量监控及Ar-Ar定年时中子通量监测的需要,我国氩同位素专家研制了一种K-Ar法年龄标准物质———采自北京房山花岗闪长岩体的ZBH-15黑云母。其40Ar/39Ar阶段加热实验结果表明,年龄谱平坦,39Ar析出量高达98.3%。坪年龄为132.2±0.2 Ma,总气体年龄为131.3±0.5 Ma,证明该黑云母结晶以后未受过热扰动。36Ar/40Ar-39Ar/40Ar反等时线年龄为132.3±0.8 Ma,40Ar/36Ar初始值为293.9±1.4,与大气氩丰度比值(295.5±0.5)处于同一范围,表明该样品不含过剩氩。在0.05显著性水平下经统计学检验,证明K和40Ar*的F值小于F临界值,说明该样品是均匀的。国内外7个实验室参加了K和40Ar*的定值分析。用同位素稀释法测定40Ar*含量,火焰光度法测定K含量。统计检验结果显示,K和40Ar*的全部定值数据服从正态分布并具等精度。定值分析结果的认定值及不确定度分别为:40Ar*=(1.814±0.014)×10-9mol/g,K=7.59%±0.02%,K-Ar年龄t=132.8±1.3 Ma(2σ)。此标准物质纯度为98.8%,粒度为0.15~0.25 mm,重量为2070 g,缩分成225瓶,每瓶9.2 g。可供我国K-Ar和Ar-Ar法实验室使用43 a。     

华北地块南缘中段中生代花岗质岩石的40Ar-39Ar年代学研究

对华北地块南缘4个中生代花岗质岩体中的角闪石和黑云母进行了40Ar-39Ar定年研究。结果表明,陕西黑山村岩体黑云母花岗闪长岩中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄为126. 6±0. 3Ma,河南马家湾岩体细粒黑云母花岗闪长岩中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄为126. 6±0. 2Ma,河南洛宁南八百坡岩体黑云母二长花岗岩中角闪石的40Ar-39Ar坪年龄为128. 3±0. 3Ma,山西蚕坊岩体花岗闪长岩中角闪石的40Ar-39Ar坪年龄为129. 2±0. 2Ma。上述结果显示华北地块南缘中生代的岩浆活动主要发生在早白垩世。该期岩浆的产生应与中国东部早白垩世的伸展环境相联系。     

内蒙古兴和县曹四夭超大型斑岩钼铅锌金成矿系统年代学及其地质意义

曹四夭斑岩钼矿床位于内蒙古兴和县,是华北克拉通北缘最大的钼矿床。该矿床中部发育斑岩型钼矿体,外围和上部产出热液脉型铅锌金矿体。文章选取1件与斑岩钼矿化共生的绢云母样品进行了40Ar-39Ar定年,获得40Ar-39Ar坪年龄为(144.4±1.2)Ma,相应的39Ar/36Ar-40Ar/39Ar等时线年龄为(146.4±2.2)Ma(MSWD=0.31),将等时线年龄认作绢云母的Ar封闭年龄,表明曹四夭斑岩钼矿化发生在约146 Ma前。选取14件脉型铅锌矿石中的闪锌矿、黄铁矿和磁黄铁矿样品开展了Rb-Sr定年,获得4件闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为(145.1±3.0)Ma(MSWD=0.63);5件黄铁矿的Rb-Sr等时线年龄为(145.2±1.3)Ma(MSWD=0.53);4件闪锌矿、5件黄铁矿和1件磁黄铁矿的Rb-Sr等时线年龄为(145.3±1.0)Ma(MSWD=0.43)。硫化物Rb-Sr定年结果表明曹四夭矿床脉型铅锌矿化形成于约145 Ma前。本次绢云母40Ar-39Ar和硫化物Rb-Sr定年结果表明,曹四夭矿床斑岩型钼矿化和脉型铅锌金矿化为同期产物,两者均形成于晚侏罗世末期,属于同一个斑岩成矿系统。曹四夭矿床硫化物的w(Rb)和w(Sr)分别为0.1867×10~(-6)~1.305×10~(-6)和0.3175×10~(-6)~6.935×10~(-6),Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr)i介于0.709 919~0.711 951之间,平均值0.710 952,结合前人获得的辉钼矿Re含量,认为曹四夭矿床的成矿物质主要来源于地壳。     

安徽铜陵新屋里岩体黑云母、斜长石40Ar-39Ar年龄及其地质意义

通过对凤凰山铜矿床新屋里岩体的黑云母、斜长石单矿物进行阶段加热法40Ar-39Ar 定年,获得石英二长闪长岩中黑
云母及斜长石坪年龄分别为（152.1±1.7）Ma 和（135±1）Ma,花岗闪长岩中黑云母及斜长石坪年龄分别为（143.8±0.9）
Ma 和（140.4±0.9）Ma,反映了长江中下游地区燕山期岩浆活动的一个重要阶段。石英二长闪长岩中黑云母的40Ar-39Ar年
龄显著高于前人的锆石U-Pb 年龄,可能为含过剩Ar 的结果。结合已知年龄资料,作出新屋里岩体不同单元的冷却曲线,
显示新屋里岩体在晚侏罗世的冷却速率很大,暗示当时处于一种伸展的构造背景之下,其形成可能与中国东部中生代晚期
的岩石圈减薄事件有关。     

内蒙古大青山逆冲推覆体系中生代逆冲构造活动的40Ar-39Ar定年

内蒙古大青山呼和浩特段北侧发育3条走向北东东、指向北西的逆冲断层,并与被其分割的3个逆冲席体及一个原地系构成大青山逆冲推覆体系.逆冲断层上盘底部发育较深层次的糜棱岩,下盘顶部多发育低温的千糜岩.本研究在构造地质调查基础上,结合宏-微观岩石矿物学分析,采用40Ar-39Ar定年对该逆冲体系的活动时间进行约束.逆冲断层带内3个千糜岩绢云母40Ar-39Ar年龄范围为120～119Ma,另一样品给出了120Ma的概率统计峰值年龄.千糜岩为低温同变形变质产物,细粒绢云母为同变形新生矿物,其40Ar-39Ar年龄可代表变形年龄.侵位在断层内弱变形的花岗闪长岩为同构造晚期侵位,角闪石40Ar-39Ar年龄限定其冷却时间下限为121Ma,概率统计峰值年龄为119Ma.逆冲断层上盘底部发育较高温的糜棱岩,而低温千糜岩的形成时间应属于变形后期.因此,120Ma至119Ma期间,大青山逆冲推覆体系的逆冲作用应已是处于变形晚期.     

大别山碧溪岭榴辉岩450 Ma年龄信息:石榴子石流体包裹体40Ar-39Ar定年初步结果

高压-超高压变质岩常含有过剩40Ar,排除过剩40Ar的干扰是获得可靠40Ar-39Ar年龄的关键.本文试图从流体包裹体40Ar-39Ar定年的角度,探讨榴辉岩40Ar-39Ar定年技术与过剩40Ar问题.采用真空击碎法提取流体包裹体,对碧溪岭浅色榴辉岩石榴子石进行40Ar-39Ar定年,获得了下降型年龄谱:最初9个阶段年龄谱总体上呈逐渐下降,表观年龄从2 226 Ma下降到753 Ma,这是次生包裹体(含过剩40Ar)与原生包裹体(不含过剩40Ar)混合的结果;第10阶段至第22阶段(末阶段),年龄谱呈平缓波动,表观年龄变化小,对应坪年龄为(449±18)Ma(2σ,39Ar占59.5%),这是微小的原生流体包裹体的贡献,此13个数据点在36Ar/40Ar-39Ar/40Ar图上构成线性关系很好的反等时线,对应的等时线年龄(448±34)Ma代表了石榴子石的结晶年龄,40Ar/36Ar初始比值(292±5)表明原生包裹体不含过剩40Ar.     

祁漫塔格韧性剪切带中绢云母40Ar-39Ar定年及地质意义

祁漫塔格韧性剪切带是祁漫塔格蛇绿混杂岩带与北昆仑岩浆弧的区域主构造边界,对剪切带内花岗质糜棱岩中绢云母40Ar-39 Ar法年龄测定,获得了(271.1±2.2) Ma的坪年龄,相应的36Ar/40 Ar-39 Ar/40 Ar反等时线年龄为(270.5±3.7)Ma (MSWD=2.7),39Ar/36 Ar-40 Ar/35 Ar正等时线年龄为(270.9±4.7) Ma (MSWD=0.22);坪年龄(271.1±2.2) Ma接近于绢云母矿物的形成年龄,也代表了祁漫塔格韧性剪切带的形成年龄.通过韧性剪切变形带内运动学特征的研究,表明剪切带具有右旋斜冲的性质.祁漫塔格韧性剪切带的形成与古特提斯洋的俯冲作用有关,是古特提斯洋向北俯冲造山过程的远程效应.     

我国K-Ar法标准样40Ar-40K和40Ar-39Ar年龄测定及放射成因40Ar的析出特征

同位素地质年龄标准样的建立,是一项重要的基础工作,它在检查和比较各种实验流程,衡量各种定年方法的可信度,标定同位素稀释剂等方面,都是必不可少的。从1977年初开始,我国同位素地质标准样小组着手建立K-Ar法标准样。为了外检,笔者曾将ZBH-25黑云母、ZBJ角闪石带到澳大利亚国立大学地球科学院进行测定。这两个样品的K-Ar稀释法年龄、⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄及⁴⁰Ar/³⁹Ar等时年龄的一致性表明,这些矿物结晶以后,未受过热的挠动,也不存在过剩氩,是作标准样的理想样品。本文还介绍样品中放射成因⁴⁰Ar的析出特征,并指出⁴⁰Ar可能有两种存在状态,它们各具不同的晶格能。     

清原树基沟英云闪长岩40Ar/39Ar年龄谱

清原太古代花岗-绿岩地体位于华北断块北缘,辽宁地块铁岭-靖宇古隆起中部,分布面积约8,000平方公里,花岗岩与绿岩出露面积比为2.5:1。绿岩地层自下而上分为石棚子组、红透山组和南天门组。石棚子组与红透山组整合接触,南天门组不整合于红透山组之上。     

辽宁赛马霓霞正长岩黑云母地球化学特征、40Ar-39Ar年龄及其地质意义

黑云母不仅是理想的40Ar-39Ar年代学定年矿物,其化学组成还可用来指示母岩浆物理化学条件、岩浆源区及分异演化程度、成矿潜力和成岩构造环境.本文对辽宁赛马碱性杂岩体中分布最为广泛的霓霞正长岩中的黑云母开展系统电子探针分析和40Ar-39Ar定年,结合pMELTS软件对前人全岩主量元素分析数据开展了平衡结晶计算,探讨了母岩浆物理化学性质、演化过程和成岩构造背景.电子探针分析结果表明赛马霓霞正长岩黑云母具有高铁高钛特征,属铁质黑云母.根据黑云母主量元素含量及比值估算黑云母结晶温度为770~800℃,lgf_O2介于-16~-14,而pMELTS平衡结晶计算结果表明整个霓霞正长岩岩浆体系于1 300℃以上便已开始结晶,且随温度降低氧逸度呈现不断降低的趋势,这种较高温度和持续降低的氧逸度环境不利于岩浆热液的分异,使得碱金属（Na）、挥发分及铀钍稀有元素保留在岩浆房内并在后期钠质岩浆（异霞正长岩）结晶分异过程中富集成矿.部分黑云母发育完好的振荡环带,且核部较幔部具有更高的TiO₂、Na₂O含量和更低的SiO₂含量和Fe3+/（Fe3++Fe2+）比值,也进一步证实黑云母结晶后残余岩浆具有更低氧逸度和更高Na含量.赛马碱性岩是华北克拉通北缘近东西向碱性岩带的一部分,本文获得其黑云母40Ar-39Ar年龄为222 Ma左右,形成于古亚洲洋闭合之后的后碰撞伸展构造背景.      

内蒙古赵井沟铌钽矿床燕山期成矿:来自LA-MC-ICP-MS独居石、锆石U-Pb和黑云母40Ar-39Ar年龄的证据

内蒙古武川县赵井沟铌钽矿是新近取得勘查突破的一例大型铌钽矿床.矿体赋存岩石为含天河石钠长花岗岩,其次为花岗细晶岩、云英岩及天河石花岗伟晶岩.运用LA-MC-ICP-MS法对矿区钠长花岗（细晶）岩脉、正长花岗岩中的独居石、锆石进行了U-Pb同位素年龄测定,同时对石英-黑云母脉中的黑云母进行了40Ar-39Ar定年.4件独居石的LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄分别为124±2 Ma（MSWD=2.9,n=27）、124±3 Ma（MSWD=2.0,n=46）、121±1 Ma（MSWD=3.3,n=43）和124±2 Ma（MSWD=3.2,n=12）,1件锆石的LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄为125±1 Ma（MSWD=1.6,n=18）;黑云母40Ar-39Ar坪年龄为133.84±0.79 Ma（MSWD=3.31）,40Ar/36Ar-39Ar/36Ar等时线年龄为134.55±0.79 Ma（MSWD=1.93）,反等时线年龄为134.58±0.80 Ma（MSWD=1.99）,这些年龄限定赵井沟铌钽矿形成于早白垩世.综合分析表明,燕山期是内蒙古地区重要的铌钽成矿期,赵井沟铌钽矿是燕山期伸展体制下构造岩浆活动的产物.      

40Ar/39Ar spectrum ages for biotite,hornblende and muscovite in a contact metamorphic zone

Biotite, hornblende and muscovite from 2700 m.y. old rocks in northeastern Minnesota near the contact of the 1150 m.y. Duluth Complex have been analyzed by ⁴⁰Ar/³⁹Ar technique to determine whether spectrum ages can be used to distinguish partial loss of radiogenic argon due to a reheating event. Biotite and hornblende give plateau ages comparable to the ordinary K-Ar ages for all samples including those with intermediate ages. Muscovite gives plateau ages for the samples with less than 11% argon loss. An intermediate muscovite with a conventional K-Ar age of 1850 m.y. gives progressively older ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages for higher temperature fractions.Microprobe analysis reveals no systematic correlation between biotite chemistry and loss of argon in the contact zone. This suggests that the rate-controlling process for the loss of argon from biotite in the contact zone may be volume diffusion or recrystallization without a measurable change in major element composition. Biotites with intermediate ages give plateaus because the rate-controlling processes in the vacuum furnace are related to dehydroxylation and delamination and are unrelated to the process causing loss of argon in the contact zone.The data for the muscovites are not easily interpreted, in part because of the limited number of samples. The hornblende data show a correlation between argon loss and change in major element composition suggesting that recrystallization may be a rate-controlling process for the loss of argon from hornblende in the contact zone. The small number of samples precludes a definitive statement.     

西藏谢通门县雄村铜金矿主要地质体的40Ar/39Ar年龄及地质意义

雄村铜金矿Ⅱ号矿体在2007-2008年取得了重大的找矿突破,详细的地质编录成果表明,矿体同样受含眼球状石英斑晶的角闪石英闪长玢岩和角闪石英闪长玢岩控制.含眼球状石英斑晶的角闪石英闪长玢岩和角闪石英闪长玢岩的锆石U-Pb年龄已经确定(164～177 Ma),因此,雄村铜金矿不同地质体的云母类、长石类矿物Ar-Ar同位素年龄的测定显得尤为关键.文章通过对穿切I号矿体的黑云母花岗闪长岩、云煌岩脉的黑云母Ar-Ar同位素测年,结合其他研究者的成果,得到一组十分重要的年龄数据.穿插矿体的黑云母花岗闪长岩中的黑云母(样号6187-335)坪年龄(46.96±0.42)Ma,穿插矿体的无矿化的云煌岩(5053-324.4)(Cu含量0.0551%,Au含量0.034 g/t,Ag0.6 g/t)中的黑云母给出了一个较好的似坪年龄,加权平均年龄为(49.59±0.58)Ma.结合其他研究者测定的中侏罗世侵位的角闪石英闪长玢岩(不含矿)[锆石U-Pb年龄为(177.1±2.0)Ma]中黑云母的At-At同位素年龄为(48.57±0.31)Ma;含矿凝灰岩围岩[锆石U-Pb年龄为(176±5)Ma,MS3VD=0.63}的蚀变绢云母Ar-Ar年龄为(47.07±0.30)Ma;似伟晶岩中长石的At-At年龄为(47.62±0.7)Ma,认为不同形成时代、不同产出空间、不同矿化程度的地质体的云母类、长石类矿物的Ar-Ar同位素年龄的一致性,反映了后期岩浆热事件对中侏罗世早期形成的地质体和矿体的黑云母氩同位素体系产生了较强的扰动或置换.谢通门大岩基黑云母花岗闪长岩的侵位致使各地质体发生显著的退变质,形成典型的角岩化带,这种退变质的时限在46-48 Ma之间的始新世lutetian期,进而认为各地质体中云母类矿物的~(40)Ar/~(39)Ar同位素年龄不能作为成矿年龄.     

应用40Ar—39Ar定年技术研究某些火山岩及陨石样品的受热历史

常规的K-Ar法是基于⁴⁰K通过K-层电子捕获衰变成⁴⁰Ar^*这一机理,应用衰变定律而定年的。它具有测定对象广、测定年龄范围大等优点,是同位素地质定年的主要方法之一。但是,由于⁴⁰Ar^*是气体,当岩石、矿物形成以后受到搅动时(如岩浆的侵入、构造活动、宇宙物质的冲击等),⁴⁰Ar^*容易丢失,使年龄值偏低。1962年由Sigurgeirsson提出的,后经Merrihue、Turner等人逐步完善的⁴⁰Ar-³⁹Ar快中子活化定年技术,很好地克服了K-Ar法的局限性。⁴⁰Ar-³⁹Ar定年分为两种:一是全熔融法(total fusion),样品被快中子照射后一次加热熔融,然后计算年龄,此值与常规K-Ar法结果相当;另一种是阶段加热法(step-heating),被照射的样品从低温到高温被逐步加热,分别计算各温度阶段的⁴⁰Ar/³⁹Ar视年龄,并进而得到一条年龄谱和一个坪年龄(plateau age)。后一种方法对研究地质体是否受过热的挠动、岩石矿物的早期结晶年代、后期热挠动次数、热挠动年代、岩石矿物对氢的保存性、过剩氩的存在状态等具有独特作用,它开辟了同位素地质年代学的一个新领域。本文将着重介绍应用⁴⁰Ar-³⁹Ar阶段加热技术研究地球物质及陨石受热历史的某些成果。     

宁芜盆地凹山和东山铁矿床中阳起石的激光39Ar-40Ar年代学研究

文章通过对凹山和东山铁矿床中特征的组合矿物之一伟晶状阳起石进行激光39Ar-40Ar法定年,精确测定了玢岩铁矿的成矿时代。其中东山铁矿中新鲜阳起石(黑绿色)的39Ar-40Ar等时线年龄在126～129Ma之间,与赋矿围岩大王山组火山岩中角闪石的等时线年龄(127Ma)一致,证明成矿与成岩密切相关,成矿与成岩是同时期的产物。而凹山铁矿中蚀变阳起石(灰绿色)的39Ar-40Ar等时线年龄为(114±16)Ma。2种阳起石分别形成于成矿作用的不同阶段,黑绿色新鲜阳起石与磷灰石、磁铁矿同期形成,形成于岩浆向热液演化的高温阶段,在成岩和成矿之后的冷却过程中,矿体和潜火山岩体具有相同的闪石封闭温度(500℃±);而灰绿色蚀变阳起石形成于中期阳起石(透辉石)-钠长石-磷灰石-磁铁矿化矿体围岩蚀变阶段。