氯对40Ar-39Ar定年的制约及数据处理

核反应³⁵Cl(n,γ)³⁶Cl和³⁷Cl(n,γ)³⁸Cl的最终产物³⁶Ar和³⁸Ar,对⁴⁰Ar-³⁹Ar定年影响不可忽视,尤其是在测定某些含K量低的沉积成因矿物时更为重要。本文介绍含Cl样品的⁴⁰Ar-³⁹Ar定年技术及全部数据处理步骤,以及ppm级K、Ca、Cl含量的测定及计算方法。     

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。     

吉林陨石原始捕获的40Ar/36Ar比值及其地质意义

地球大气圈中⁴⁰Ar/³⁶Ar的现代比值被公认为295.5,在利用K-Ar法测定地球物质年龄时,它是校正大气氩混染量的重要参数。陨石中原始捕获(trapped)的(⁴⁰Ar/³⁶Ar)_t比值是否和地球大气圈中氩同位素丰度相一致,这个问题不但在地质年龄测定中具有现实意义,而且对探索太阳系的形成和演化也有重要理论价值。近十几年,随着质谱分析技术的提高以及登月计划的实施,国外出现了一批有关月岩中氩同位素原始组分的资料,但至今对陨石中原始氩同位素丰度的报道很少。笔者采用⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化技术和约克方程^[3,4],对吉林陨石雨2号标本进行了原始捕获的(⁴⁰Ar/³⁶Ar)_t比值进行了测定,并探讨了它的地质意义。     

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。     

甘肃花牛山东钾长花岗岩40Ar/39Ar同位素年龄及其地质意义

对甘肃花牛山东复式花岗岩体中钾长花岗岩的钾长石进行了详细的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄测定,11个加热阶段所获数据构成-条相关关系非常好的直线,其对应的等时线年龄为194.25±1.96 Ma(2σ).⁴⁰Ar/³⁶Ar初始值为288.87±2.17(2σ),接近于尼尔值(295.5).鉴于该岩体形成之后未受到明显的构造-岩浆活动或其它热事件的影响,因此,194 Ma代表了钾长花岗岩钾长石的形成时代.花牛山东钾长花岗岩是燕山早期构造-岩浆活动的产物.由此推断,花牛山地区构造-岩浆活动时间不是印支期,更不是海西期,而是中生代燕山早期.     

云南兰坪白秧坪铜钴多金属矿集区矿石中石英的40Ar-39Ar年龄

云南兰坪白秧坪铜钴多金属矿集区矿石中石英的⁴⁰Ar-³⁹Ar快中子活化年龄谱呈马鞍形,坪年龄为56.53±0.43Ma,最小视年龄为55.52±1.78Ma,等时线年龄为55.90±0.29Ma,三者在误差范围内一致(1σ)。⁴⁰Ar/³⁶Ar初始值为294.7±1.14,与尼尔值(295.5±5)十分接近,坪年龄和等时线年龄均可作为石英的形成时代。因此,55.90~56.53Ma(喜马拉雅早期)代表了矿床的成矿年龄。     

中国中部蓝片岩的形成时代

报道了皖中张八岭群中蓝片岩的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄为245.1±0.5Ma。该年龄与扬子陆块北缘的其它高压变质岩及高压变质矿物的年龄一致,说明中国中部蓝片岩带与榴辉岩带一样形成于三叠纪。动力学分析表明,Sr同位素在干的高压变质过程中均一化尺度很小(<1m),因此该带含蓝片岩地层的元古代Rb-Sr全岩等时线年龄指示的是它经历的第1次区域变质时代,不是后来发生的高压变质时代。此外,还对榴辉岩K-Ar年龄与Sm-Nd年龄的矛盾问题进行了讨论。     

根据40Ar/39Ar年龄谱探讨陨石冲击事件的分期

⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄谱是研究陨石冲击事件的重要资料。根据对55块陨石⁴⁰Ar/³⁹Ar冲击年龄和陨石暴露年龄的分析,发现陨石的冲击年龄与陨石类型之间存在对应关系。据此,将陨石冲击事件划分为九期。其中3900-4000Ma、470-540Ma和小于65Ma是陨石母体的三个重要演化阶段。阶段Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ(冲击年龄大于30亿年)主要涉及高钙型无球粒陨石。所有球粒陨石的冲击年龄均小于30亿年。陨石暴露年龄因类型而异,铁陨石最大,石铁陨石次之,石陨石最小。     

张八岭地区中生代岩体中黑云母的40Ar-39Ar年龄及其地质意义

张八岭地区顺郯庐断裂带由北向南出露了管店、瓦屋刘和瓦屋薛3个岩体,岩性分别为花岗闪长岩、石英二长岩和花岗岩。对其中两个侵入岩体中黑云母进行了⁴⁰Ar-³⁹Ar定年研究。张八岭隆起北段瓦屋刘石英二长岩和瓦屋薛花岗岩中黑云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar坪年龄分别为127.84±0.77Ma和119.97±0.64Ma,表明岩浆活动主要发生在早白垩世中期。结合最近断裂带内走滑糜棱岩中角闪石143.3±1.3Ma的⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄,暗示了早白垩世中期断裂带内出现岩浆活动时,郯庐断裂带已转变成正断层活动,而不是以往认为由断裂带走滑诱发的岩浆活动,与华北地块东部岩石圈减薄的峰期时间基本一致。     

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.     

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。     

华北克拉通晚前寒武纪镁铁质岩墙群K－Ar年龄及地质意义

华北克拉通腹地山西地块内广泛发育大规模的晚前寒武纪镁铁质岩墙群。通过对晋北地区新平堡镁铁质岩墙群９个样品的Ｋ－Ａｒ年龄等时线分析，这些岩墙可能形成于１４３０Ｍａ．从山西各地所采集的６４个镁铁质岩墙群样品的Ｋ－Ａｒ表观年龄统计分析可见，华北克拉通腹地内广泛发育的镁铁质岩墙群主要形成于中元古代１０００～１８００Ｍａ间，活动高峰期在１２００～１６００Ｍａ。     

库鲁克塔格基性岩墙群K—Ar等时年龄测定及其有关问题讨论

新疆库鲁克塔格基性岩墙群的四个样品的Ｋ－Ａｒ表观年龄为４５５－６７３Ｍａ,等时年龄为２８７±１３Ｍａ。这一年龄与近几年报道的沿天山构造带的早二叠世火山岩年龄一致。氩初始值为５０８,在Ｐ型岩浆范围内,结合稀土、微量元素特征,认为岩墙群与地幔热柱有成因联系。     

Age and Tectonic Significance of the Mafic Dyke Swarm in the Kuruktag Region, Xinjiang

The mafic dykes are composed of a series of northwest-trending diabase in Kuokesu of the Kuruktag region, Xinjiang. Four whole-rock samples of the mafic dykes in the region give an 40Ar / 36Ar-40K/ 36Ar isochron age of 282 Ma with the initial 40Ar/ 36Ar = 507. The characteristics of the major, trace and rare earth elements of the dyke rocks indicate that they belong to the calc-alkaline series and were emplaced in extensional structures at an intermediate depth of the crust. This shows that there was a large-scale extension in the Permian Period, which might be associated with the post-collisional extension of the ancient Tianshan Mountains.     

夹皮沟金矿床的成矿时代讨论

产于太古宙中深变质岩中的金矿床在我国华北东北地区分布很广,成矿时代主要靠同位素年龄及其与后期岩浆活动的关系来确定。夹皮沟金矿是该型矿床中工作较多且有代表性的一个矿床,对其成矿时代有前寒武纪（Ar、Pt）成矿、显生宙（海西、海西一印支、燕山）成矿及前寒武纪十显生亩成矿等不同认识。本文根据矿脉与海西期花岗闪长岩及脉岩的关系,以及含金石英包裹体Rb－sr等时线年龄资料,认为成矿属海西期或海西一印支期,可能有燕山期的叠加。由于石英含过剩氩,故所得元古宙Ar－Ar、K－Ar表面年龄无地质意义,锆石可能具继承性,其太古宙年龄不能肯定为成矿时代。该矿是否有前寒武纪成矿期尚待进一步工作。     

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。     

Isotopic evidence of middle proterozoic magmatism from bombay high field: Implications to crustal evolution of western offshore of India

Precambrian granitic basement rocks obtained from well BH-36 of Bombay High Field, western offshore of India has been studied both by Rb-Sr and K-Ar dating methods. Seven basement samples chosen from two cores have yielded whole rock Rb-Sr isochron age of 1446 ± 67 Ma with an initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.7062 ± 0.0012. This age has been interpreted as the formation/emplacement time of the granite. Two biotite fractions of different grain size separated from a sample CC6B2T have yielded Rb-Sr mineral isochron age of 1385 ± 21 Ma. However, these fractions when studied by K-Ar dating method have yielded slightly higher but mutually consistent ages of 1458 ± 43 Ma and 1465 ± 43 Ma, respectively. Further, two biotites separated from additional samples CC5B9T and CC6B3B have yielded K-Ar ages of 1452 ± 42 Ma and 1425 ± 40 Ma with an overall mean age of 1438 ± 19 Ma. This mean K-Ar age is indistinguishable from whole rock Rb-Sr isochron as well as mineral isochron age within experimental error. The similarity in the whole rock and biotite ages obtained by different isotopic methods suggests that no thermal disturbance has occurred in these rocks after their emplacement/formation around 1450 Ma ago. The present study provides the evidence for the existence of an important Middle Proterozoic magmatic event around 1400-1450 Ma on the western offshore of India which, hitherto, was thought to be mainly confined to the eastern Ghats, Satpura and Delhi fold belt of India. This finding may have an important bearing on the reconstruction of Proterozoic crustal evolution of western Indian shield.     

阿尔泰花岗伟晶岩年代学研究现状——兼谈常规年代学方法在花岗伟晶岩定年中之困惑

新疆阿尔泰地区是世界上重要花岗伟晶岩产出地,其形成时代颇受关注,已有的年龄数据虽较多,但其可靠性受到质疑,常规年代学方法在花岗伟晶岩定年中遇到挑战.本文主要对可可托海3号伟晶岩脉多种定年方法所取得年龄数据进行分析,认为由于热液蚀变影响,K-Ar法和40Ar-39Ar法不适合于伟晶岩定年;Rb-Sr等时线法可能因矿物存在放射性87Sr明显丢失而不可用;锆石U-Pb法的适用性取决于锆石情况,如锆石受强烈后期改造(内部细小孔洞和热液边)则年龄数据不可信;未受后期扰动锆石可获得可靠年龄数据.铌钽铁矿U-Pb定年法在伟晶岩定年中具优越性,是当前最可靠方法.基于上述理由,前人研究所获得阿尔泰伟晶岩形成时代(加里东期、印支期和燕山期)有待进一步验证.     

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。     

Isotopic Ages of the Carbonatitic Volcanic Rocks in the Kunyang Rift Zone in Central Yunnan, China

The Mesoproterozoic Kunyang rift, which is located on the western margin of the Yangtze platform and the southern section of the Kangdian axis, is a rare massive Precambrian iron-copper polymetallic mineralization zone in China. The Mesoproterozoic Wulu (Wuding-Lufeng) basin in the middle of the rift is an elliptic basin controlled by a ring fracture system. Moreover, volcanic activities in the basin display zonation of an outer ring, a middle ring and an inner ring with carbonatitic volcanic rocks and sub-volcanic dykes discovered in the outer and middle rings. The Sm-Nd isochron ages have been determined for the outer-ring carbonatitic lavas (1685 Ma) and basaltic porphyrite of the radiating dyke swarm (1645 Ma) and the Rb-Sr isochron ages for the out-ring carbonatitic lavas (893 Ma) and the middle-ring dykes (1048 Ma). In combination of the U-Pb concordant ages of zircon (1743 Ma) in trachy-andesite of the corresponding period and stratum (1569 Ma) of the Etouchang Formation, as well as the Rb-Sr iso