关于~(38)Ar同位素稀释技术中若干问题的探讨

在用MM—1200质谱计进行K—Ar稀释法地质样品的年龄测定中,采用了~(38)Ar同位素稀释技术。本文对方法实验与样品分析中积累的资料进行统计,分析对比,对~(38)Ar稀释剂的合适用量,标定方法及标定误差的统计,实验中样品量的估计,以及     

K-Ar稀释法中~(40)Ar含量测量过程中实验参数的确定

K-Ar稀释法中~(40)Ar含量的测量需经过样品熔融释气、气体纯化富集、质谱测量等步骤,随着新型设计的双真空加热炉和气体纯化系统的应用,实验流程逐渐由人工操作向自动化程序控制转变。为建立完整的K-Ar稀释法中~(40)Ar含量测量方法,相关参数还需多次条件实验得以确定。本文以空气标准为对象,通过活性炭冷指释放和吸附空气标准,确定活性炭冷指最佳加热释气时间为500s,液氮条件下最佳吸附时间为200s,在此条件下,加热炉熔融产生的~(40)Ar气体可以完全转移和释放,避免发生同位素分馏;根据不同熔融温度下相同质量样品释放~(40)Ar强度,确定黏土矿物、黑云母、白云母等类型样品加热炉熔融温度设置为1400℃,角闪石熔融温度为1500℃,基性岩熔融温度为1550℃,钾长石熔融温度为1600℃,不同类型样品采用对应熔融温度,保证样品完全熔融释气。对10组SK01透长石标准进行测量,得到K-Ar年龄结果与~(40)Ar-~(39)Ar定年标准值相一致,结果表明所得条件参数可满足K-Ar稀释法中~(40)Ar含量的准确测量。     

K-Ar专业组举办学术活动

目前,全国已有34个K—Ar实验室,200多名专业人员。20年来,K—Ar年龄工作者为我国同位素地质事业的发展,做了大量的,出色的工作。截至1980年底,在全国7400个年龄数据中,K—Ar年龄为6570个,占88.8％。为了进一步提高K—Ar法测试水平,专业小组于去年12月和今年4月,在成都和桂林分别召开了钾测定和Ar~(38)稀释法经验     

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     

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。     

钾—氩稀释法同位素地质年龄测定实验误差分析

1981年,我们参加了北京所由英国引进的MM1200质谱计的调试、验收工作,随即在该仪器上开展了K—Ar稀释法同位素地质年龄测定.在新的仪器上开展新的实验方法,首先必须了解实验数据的可信程度,因此进行一番实验误差分析是非常必要的.1.实验条件概述MM1200质谱计由Ar同位素提取系统和质谱计两部分组成,把样品的熔融纯化、Ar~(sa)稀释剂的定量分取和Ar同位素质谱分析融为一体;在仪器设计上采用了现代超高真空技术和配有计算机的数据自动获取系统,因而分析的灵敏度高、精度高、速度快.     

全国K-Ar标准样品工作交流总结会议在厦门举行

我会同位素地球化学委员会K—Ar专业组于1989年7月24—29日在厦门召开全国K—Ar标准样品工作交流总结会议。这是继1987年在成都召开的第五次学术讨论会以来的又一次会议。参加标准样品测定的12个地学单位20位代表与会。     

东喜马拉雅构造结岩体冷却的~(40)Ar/~(39)Ar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。     

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。     

沉积岩中自生伊利石K-Ar定年研究——存在问题及原因讨论

在浙江长兴煤山全球二叠系一三叠系界线层型剖面中界线附近采集黏土岩样品。对其中的伊利石／蒙皂石成岩间层I／S进行K—Ar测年实验研究，来探讨沉积岩中自生伊利石K—Ar测年在确定沉积地层时代方面的可行性。结果表明，沉积岩中成岩间层I／S的K—Ar年龄在没有碎屑含钾矿物混入的情况下，比其对应的地层时代要年轻，其原因主要有两条，一是因为泥岩中的自生伊利石来自于蒙皂石的伊利石化，而蒙皂石的伊利石化受很多因素控制，需要一定的时间才能完成；另一原因是由于蒙皂石伊利石化过程中存在着放射性成因^40Ar的扩散丢失。     

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。     

成岩混层（I／S）Ar—Ar年龄谱型及^39Ar核反冲丢失机理研究——以浙江长兴地区P—T界线粘土岩为例

本文以浙江长兴地区P—T界线上的粘土岩为研究对象，对其中的成岩混层I／S进行了K—Ar和Ar—Ar测年实验研究，结果表明，沉积岩中成岩混层I／S的K—Ar年龄在没有碎屑含钾矿物混入的情况下，比其对应的地层时代要年轻。成岩混层I／S的常规^40Ar／^39Ar阶段升温测年一般情况下得不到年龄坪，只有当类蒙皂石层的含量为零时（即没有膨胀层的成岩伊利石），才能形成平坦的年龄谱。^39Ar的核反冲丢失不仅发生在矿物表面，也发生在矿物内部，最高可达48％左右，0．2μm粒级可能是^39Ar核反冲丢失量的拐点，同时也表明，用快中子照射硅酸盐样品，核反冲距离可以达到0．2μm。     

K-Ar和40Ar/39Ar定年数据质量评价与Q值提出

K-Ar和K-Ar/39Ar的定年测试质量的评价是正确运用测试结果的前提.过去的研究,多通过仪器测试的偏差和误差传递来评价测试结果可靠性和精度.MSWD和Probability的提出,给出测试的内外误差概念,因考虑了仪器和样品二者的匹配性而得到广泛应用.这也说明,影响K-Ar和40Ar/39 Ar的定年测试结果的因素可以是来自仪器设备,也可以来自样品自身的特性.本文由K-Ar和40 Ar/39 Ar的定年技术的原理、流程为出发点,通过对各个测试项的误差传递和对结果精度影响的数学方法评估,提出了影响测试精度的Q1和Q2参数,分别代表与样品有关的属性.Q1是样品钾含量、囚禁36 Ar的含量、以及样品40Ar/36Ar的初始比值的综合参数,是决定仪器测试中误差传递系数大小的重要影响因子.Q2是样品钾含量、囚禁36 Ar的含量、以及样品40 Ar/36 Ar的初始比值误差的综合参数,用来评价样品等时线年龄精度.在地质意义上,Q2是评价样品是否满足“同源、同时、封闭”特性的重要量化指标.根据这两个参数,可以判别测试数据质量优劣是源于测试仪器,还是样品属性.由Q1和Q2的分析可知,任何一项K-Ar和40Ar/39 Ar的定年测试都应该充分考虑仪器性能和样品属性,设计合理的测试流程是K-Ar和40 Ar/39 Ar的定年获得较高质量数据的关键.     

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。     

青藏高原东部贡觉盆地新生代火山岩的K-Ar稀释法年龄

通过新生代高钾钙碱性中、酸性火山岩的年代学研究来了解青藏高原的隆升特征,首次报道了藏东贡觉盆地新生代7个火山岩样品的K-Ar定年结果．全岩和黑云母的表面年龄均在40．8～46．2Ma间(平均值为44．2Ma)．样品中放射成因Ar与K构成了一条相关性良好的、几乎通过原点的线性等时线,表明它们有相同的成因和相近的形成时代。而且样品中可能既无过剩Ar,也无放射成因Ar的丢失,代表着真实的成岩年龄(始新世中期)．火山活动发生在印度—欧亚板块碰撞(50 Ma左右)后形成的构造环境中。受陆内水平剪切—走滑断裂带控制．结合前人对藏东地区岩浆活动的年代学研究成果．表明青藏高原东缘新生代岩浆活动具多期性．这种多期性可能反映着青藏高原阶段性隆升的壳—幔相互作用。     

动态反应池电感耦合等离子体质谱法测定超纯水中的痕量元素

超纯水(Ultrapure Water,UPW)在痕量元素分析中通常被用来稀释样品、清洗仪器和实验器皿等。对于超纯水中痕量元素的准确分析则取决于仪器是否有足够低的检出限和较高的分析通量。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)可多元素同时检测,分析速度快,特别是对测超痕量级元素(ng/L或g/L)具备优越的检测性能,因而成为化学品质量控制中一种必不可少的分析手段[1]。在常规等离子体条件下,氩与样品基体之间会形成大量的多元素干扰,例如38Ar1H对39K的干扰,40Ar对40Ca的干扰,40Ar16O对56Fe的干扰等。冷等离子体技术已经被证明对基于氩基体的干扰是有效的。相对于常规等离子体,冷等     

高通量试验堆(HFETR)辐照40Ar-39Ar定年样品条件初探

国内目前用于40Ar-39Ar定年样品辐照的反应堆较少且开堆频率低,样品辐照周期长,且不同类型样品辐照条件缺乏系统研究.首次对高通量试验堆（HFETR）用于40Ar-39Ar定年样品的辐照工作进行了研究.通过辐照一定质量的黑云母标准物质ZBH-25,确定了辐照孔道39Ar_K产率,为不同年龄和不同含钾量样品的辐照时间提供了参考依据.辐照孔道轴向中子通量梯度仅为3.3%/cm,且均呈二次曲线特征分布（R2>0.99）,中子通量在径向上存在差异,最大差异达到7.1%/cm;通过辐照纯的钾盐和钙盐,得出辐照孔道内校正因子（36Ar/37Ar）_Ca的值为（3.52±0.11）×10-4,且在样品辐照罐内不同位置基本一致,而校正因子（40Ar/39Ar）_K和（39Ar/37Ar）_Ca的值在辐照样品罐内存在明显的差异;Cd皮对于降低校正因子（40Ar/39Ar）_K的影响在样品罐底部更加明显,而在样品罐顶部几乎没有影响,这可能是由辐照孔道内中子能谱的差异造成的;以FCs透长石为中子通量监测物质,对标准物质ZBH-25黑云母和BSP-1角闪石进行了年龄测定,ZBH-25黑云母获得了理想的坪年龄,证明此反应堆满足40Ar-39Ar定年样品辐照的要求;BSP-1角闪石的坪年龄准确度和精度较差,与样品本身异常老的年龄和较低的K/Ca比有关,对于此类样品,准确确定干扰校正因子并合理延长照射时间对获得高精度40Ar-39Ar定年结果非常重要.      

燧石40Ar-39Ar马鞍形年龄谱形成机制探讨——以蓟县剖面铁岭组燧石为例

对燕山地区蓟县剖面铁岭组条带状燧石进行Ar - Ar 阶段加热实验,获得一个马鞍形年龄谱。通过对各温度阶段K、Ca 、Cl 质量分数及Cl/K、Ca/K 比值变化特征的分析,笔者认为马鞍形谱线左侧视年龄的变化与燧石中流体包裹体含过剩Ar 有直接关系;而右侧的变化则与燧石晶格中过剩Ar 的释放有关。马鞍形谱线往往意味着样品含过剩Ar;但含过剩Ar 的样品不一定都呈马鞍形。当燧石纯度很高,加热阶段划分得很细时,马鞍形谱线中温区间最小视年龄具有某种年代学意义。     

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。     

(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.