琼北火山岩激光40Ar/39Ar定年研究

新生代以来,雷琼地区多次、大量地喷发了一系列火山岩。前人主要基于K-Ar法对此划分了期次。本文采用激光40Ar/39Ar年代学方法,对琼北火山岩区进行了精细定年研究。低本底激光40Ar/39Ar法能够对低钾含量,极少量样品(毫克级)进行精细测定,非常适合极年轻火山岩的定年工作。结果显示的火山岩激光40Ar/39Ar法高质量数据表明琼北火山喷发活动时限跨越1.3～0.052Ma。在比较了表观年龄与等时线年龄差异之后,本文给出了年龄推荐值。正如测试数据所显示,本地区新生代火山岩普遍存在40Ar和36Ar过剩的问题,此时只有等时线年龄才代表喷发的真实年龄。     

(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.     

~(40)Ar/~(39)Ar热年代学现状与问题

Ar同位素体系定年矿物的封闭温度范围广,并且可以获得650℃～150℃温度段的非线性冷却历史,因此~(40)Ar/~(39)Ar热年代学成为研究地质体热演化历史过程中最有效的工具之一。但是由于矿物中Ar同位素扩散机制还有一些问题没有清楚地被认识,因此在一定程度上制约了~(40)Ar/~(39)Ar热年代学的发展。本文介绍了目前应用最广泛的两种~(40)Ar/~(39)Ar热年代学模式:多重扩散域模式和多路径扩散模式,讨论了它们的发展现状、存在的问题、可能解决的方法以及今后的发展方向。     

金属成矿40Ar/39Ar年代学的进展与问题——以黄铁矿、闪锌矿为例

长期以来, 由于金属成矿的多期性及易受后期蚀变的干扰, 成矿时代的确定成为难题, 进而成为成矿机理、矿床勘探等研究的制约因素。本文以黄铁矿和闪锌矿这两种典型的矿石矿物为例, 回顾了利用⁴⁰ Ar/³⁹ Ar法直接确定成矿时代的研究现状, 探讨了其中的问题、可能的解决方法及以后的发展前景, 为进一步开展矿石矿物的⁴⁰ Ar/³⁹ Ar年代学提供参考。同时对采自辽宁丹东青城子矿中的黄铁矿和闪锌矿样品做了包裹体镜下观察和电子探针的元素分析, 以期更好地理解矿石矿物⁴⁰ Ar/³⁹ Ar法直接定年的潜力。     

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。     

雷州半岛第四纪火山岩激光40Ar/39Ar等时线定年研究

雷州半岛是我国新生代火山岩最重要的分布地区之一,火山活动主要集中在中晚更新世。前人对雷州火山岩的年代学研究以K-Ar法为主。研究表明,雷州火山岩测年结果大致分布在0.38～3.04Ma范围内。根据地层和火山岩层的叠置关系,雷州第四纪火山岩由于覆盖在被确定是1.87Ma和0.76Ma沉积的地层之上,故火山岩年龄应小于该地层年龄。K-Ar法定年结果与雷州地区地层叠置关系存在矛盾。本文通过对雷州半岛第四纪火山岩进行野外考察及采样,利用激光40Ar/39Ar年代学方法进行了精细定年。结果表明,雷州火山岩的喷发主要集中18万年前后。定年结果还表明,对于年轻样品,基于尼尔值计算的K-Ar年龄及40Ar/39Ar表观年龄偏老,等时线年龄相对较为可靠。对同一样品的斑晶、基质作斑晶-基质等时线计算,只有在斑晶基质满足同源条件时才有意义。本文首次提出,通过对比未照射样品的初始36Ar/38Ar值的均一性,以检验样品是否同源,确认斑晶-基质等时线年龄的可信度。据此,等时线的处理方法可以推广应用于特定区域内全部同源同时样品。     

激光Ar/Ar微区定年的应用及展望

⁴⁰Ar/³⁹Ar定年中,存在一些使用传统的大样逐步升温技术难以处理的难题,如变质及沉积岩样品常含有多期次矿物而难以获得理想结果,过剩Ar在样品中的分布以及来源问题一直难以有效解决,根据缓慢冷却钾长石的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄谱提出的热演化模型也因为Ar在矿物中扩散机制的不明确性而不断受到质疑。20世纪90年代将紫外激光（UV-laser）成功引入⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学分析后,为解决这些难题提供了一种思路。借助激光微区     

东喜马拉雅构造结气候构造作用下热史演化的40Ar/39Ar年代学记录

以喜马拉雅山系为典型实例,究竟是气候作用还是构造作用引起山体隆升的问题已经成为地球系统科学研究中的重要前沿问题。无论是气候因素还是构造因素引起山体隆升,二者都与一个共同的地表过程——剥蚀作用相关,剥蚀作用对山体中地质体的影响可以用岩石矿物经历的热史演化来描述,所以,在造山作用研究中,山体或山脉的热史演化是揭开地质体经历地质过程、山体隆升研究的重要途径。利用河砂组成矿物来研究流域的地质过程和构造演化已经成为现代地质科学的重要手段。本文采集了雅鲁藏布江下游墨脱县以南约50 km处地东河段内的现代河砂,对其中的角闪石、白云母、黑云母及钾长石等四种矿物进行了高精度单颗粒激光⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学测试,并进行了概率统计。地东河段河砂中富钾矿物⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学统计结果显示,大峡谷流域的热史演化可以确定有多个阶段,分别可以识别出70~69、61~60、43~42、35~34、26~25、25~23、22~20、20~18、17~14、12~11、8~6、5~4及<2Ma等13个热史演化阶段。通过将上述热史信息与印度大陆与欧亚大陆碰撞角度和碰撞速率变化曲线的对比,可以确定70~69、61~60、43~42、35~34、22~20和12~11Ma等6个阶段的年代学信息是两大陆碰撞角度和碰撞速率变化事件在东喜马拉雅构造结热史上的记录;通过与全球深海氧、碳同位素记录曲线的对比,可以认为26~25、25~23、17~14、8~6、5~4和<2Ma等6个阶段的年代学信息是气候变化在东喜马拉雅构造结热史上的记录。东喜马拉雅构造结地质体热史演化是构造与气候相互作用的结果。     

油气成藏^40Ar-^39Ar定年难题与可行性分析

油气成藏作用伴生的矿物种类少,主要为碳酸盐矿物,以及少量石英和黄铁矿等,这些矿物均不适合用传统同位素年代学方法进行年龄测定,因此,油气成藏年龄是同位素年代学尚未解决的一大科学难题。^40Ar-^39Ar（K-Ar）法是可能应用于油气成藏年龄测定的首选同位素定年方法。从^40Ar-^39Ar法的优点和实验技术的角度,讨论了油气田样品^40Ar-^39Ar定年面临的主要技术难题、测定对象、测定方法和可行性。有机杂质气体纯化装置的研制成功,为开展油气成藏^40Ar-^39Ar年代学研究,并获得可靠的同位素年龄数据奠定了实验技术基础。     

西秦岭寨上金矿床中石英和绢云母40Ar/39Ar定年

寨上金矿是西秦岭地区近年新发现的大型金矿床。为确定该金矿床的成矿时代,对其含金石英、蚀变绢云母进行了40Ar/39Ar快中子活化法测定。2件样品的40Ar/39Ar坪年龄及等时线年龄分别为(130.62±1.38)Ma、(129.24±1.23)Ma和(125.28±1.26)Ma、(125.56±1.20)Ma,测试结果可信。40Ar/39Ar法年龄测定结果表明,寨上金矿床形成于燕山晚期,并可能历经了约5Ma时间最终形成。对西秦岭地区已有的金矿床测年数据进行分析后认为,该区可能存在3个金矿成矿高峰期,即220~170Ma、130Ma前后和50Ma左右。     

K-Ar、40Ar/39定年中尼尔值和初始氩比值

K-Ar、⁴⁰Ar/³⁹Ar定年中, 用以计算囚禁⁴⁰Ar绝对量的⁴⁰Ar/³⁶Ar, 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、⁴⁰Ar/³⁹Ar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、⁴⁰Ar/³⁹Ar定年时, 会带来错误的表观年龄结果.对于K-Ar、⁴⁰Ar/³⁹Ar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⁴⁰Ar/³⁹Ar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⁴⁰Ar/³⁹Ar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⁴⁰Ar/³⁹Ar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⁴⁰Ar/³⁹Ar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⁴⁰Ar/³⁹Ar方法中坪年龄、年龄坪的意义提出了质疑, 对提高⁴⁰Ar/³⁹Ar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.     

西藏马攸木金矿床含金脉石英的40Ar/39Ar快中子活化定年及其地质意义

西藏马攸木金矿床金矿化晚阶段含金硫锑铅矿脉石英样品40Ar/39Ar快中子活化法坪年龄为22.46±1.20Ma,坪年龄代表石英的结晶年龄.测试结果表明,马攸木金矿床金的成矿作用可能延续到喜马拉雅中晚期.     

湖南芙蓉锡矿床40Ar/39Ar 同位素年龄及地质意义

文章以金云母、角闪石和白云母为测试对象,利用40Ar/39Ar同位素定年的方法,精确厘定了芙蓉超大型锡矿床的形成时间。研究结果表明,白腊水矿区3个金云母样品的40Ar/39Ar坪年龄分别为(150.6±1.0)Ma、(157.3±1.0)Ma和(154.7±1.1)Ma;热液成因角闪石的坪年龄为(156.9±1.1)Ma。淘锡窝矿区云英岩中2个白云母样品的40Ar/39Ar坪年龄为(159.9±0.5)Ma和(154.8±0.6)Ma;因此芙蓉矿床的形成时间为151～160Ma,这与骑田岭主体花岗岩的侵入时间(151～162Ma)相吻合。湘南地区的柿竹园超大型W-Sn-Mo-Bi-F矿床、新田岭大型W矿床、瑶岗仙W矿床和黄沙坪Pb-Zn多金属矿床的形成时间亦集中在150～160Ma之间,因此,湘南有色金属矿化集中区可能主要集中在150～160Ma发生成矿,这种大规模成矿作用可能与中生代华南岩石圈的拉张、伸展作用密切相关。     

高压-超高压变质岩外来40Ar成因探讨

高压—超高压变质带是地球上重要的地质单元,特殊的形成环境使该类变质岩的矿物中常因含有外来⁴⁰Ar而⁴⁰Ar／³⁹Ar年龄偏老,制约了⁴⁰Ar／³⁹Ar年代学在此类岩石中的应用。本文探讨了氩在不同相中的溶解度与分配系数的差异,并着重论述了扩散参数与压力的关系及压力对岩体封闭性的影响,系统总结了高压-超高压变质矿物中外来⁴⁰Ar的形成机制。此外,随Fe/Mg、Si/Al、K等组分不同,氩在矿物中保存能力的某种规律性变化、离子孔隙度研究等也从理论上为研究氩的扩散和封闭行为提供了新的视角。在高压—超高压变质过程中多种因素共同作用,氩在这类矿物中的扩散更为复杂。对外来⁴⁰Ar形成机制的探讨对揭示高压—超高压变质结晶环境、岩体开放与否、不同矿物对氩保存能力等有重要的指示意义。     

藏南冲巴淡色花岗岩锆石U-Pb、白云母40Ar-39Ar年代学及其地质意义

本文采集藏南冲巴淡色花岗岩样品并进行系统的锆石LA-ICP-MS U-Pb和白云母~(40)Ar-~(39)Ar年代学分析。锆石U-Pb定年结果显示,冲巴淡色花岗岩年龄为12.4±0.4 Ma,处于前人划分的新喜马拉雅阶段与后喜马拉雅阶段分界处。结合淡色花岗岩沿藏南拆离系分布的特征,可将其归入新喜马拉雅阶段。冲巴淡色花岗岩为同构造侵位花岗岩,是藏南拆离系活动导致的构造减压熔融的产物,12.4±0.4 Ma的锆石U-Pb年龄代表了研究区藏南拆离系的活动时代。然而,这一活动时代明显滞后于喜马拉雅中西部地区,呈现自西向东启动时代和停止活动时代逐渐变晚的趋势;白云母~(40)Ar-~(39)Ar年代学分析表明,冲巴淡色花岗岩冷却年龄分别为9.11±0.25 Ma和9.62±0.10 Ma。锆石U-Pb和白云母~(40)Ar-~(39)Ar年代学计算表明,冲巴淡色花岗岩体从12.4 Ma到9.11 Ma发生了快速冷却剥露,冷却速率高达137~162℃/Ma,这一结果与前人通过变质P-T-t研究得到的快速折返的结论相吻合。综合前人研究成果,认为12.4~9.11 Ma的快速冷却事件可能与研究区藏南拆离系的大规模伸展拆离导致的构造剥露有关。     

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。     

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&#177;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。     

新疆铁木尔特铅锌铜矿床锆石U-Pb和黑云母40Ar/39Ar年代学及其矿床成因意义

新疆铁木尔特铅锌铜矿床位于阿尔泰造山带南缘克兰盆地内,矿体呈脉状产于康布铁堡组火山岩地层中.为准确厘定其成岩成矿时代,作者分别对矿区赋矿火山岩和含矿石英脉中的云母进行了年龄测定,获得2件火山岩样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为396±5Ma和405±5Ma,2件黑云母样品的40 Ar/39 Ar坪年龄分别为240±2Ma和235±2Ma,相应的39Ar/36Ar-40Ar/36Ar等时线年龄分别为238±3Ma和233±3Ma,与坪年龄在误差范围内一致.据此,认为矿区内康布铁堡组火山岩形成于396～405 Ma,成矿作用发生于235～240Ma;成岩年龄早于成矿年龄约165Ma.因此,铁木尔特铅锌铜矿为典型的后生矿床,而不可能是同生VMS型矿床.考虑到成矿年龄稍晚于区域大规模变质作用(约250Ma),推测成矿作用与阿尔泰造山带碰撞造山作用有关.结合矿床地质特征和流体包裹体特征,认为铁木尔特铅锌铜矿为典型的陆陆碰撞体制下形成的造山型矿床.     

40Ar-39Ar同位素测年方法及其应用

^40Ar—^39Ar测年法的出现，为同位素地质年代学开辟了一个新的领域；但过剩氩的存在、年龄谱的分析方法，又制约着地质事件的年龄解释。在介绍该方法的原理、校正、年龄谱的分析和应用及过剩氩问题等方面内容的基础上，结合阿尔金断裂研究实例，对该断裂中的新生矿物进行了^40Ar-^39Ar测年，进而确定了阿尔金断裂走滑活动的年龄。     

地质年代学发展历史的简要回顾及前景

简要介绍了基于矿物封闭温度的地质热年代学, 并对多种地质年代学方法, 包括U-Pb 法、 Sm-Nd法、Rb-Sr法、Lu-Hf法、Re-Os法、40Ar /39Ar法、裂变径迹( FT) 测年、(U-Th) /He法、 TIMS铀系法、宇宙成因核素定年(包括14C法等) 和年轻地下水测年(如3H /3He法等) 进行了综合评述。探讨了国际地质年代学百年来和中国20世纪80年代中期以来的发展趋势。根据近期使用情况分析, 认为U - Pb法、40Ar /39Ar法和14C法是目前使用较多的可靠测年方法。应用于山脉隆升和地貌形成的低温热年代学方法及地下水等年轻地质体系的测年, 将是地质年代学发展的重要方向。