不平衡铀系定年的新技术突破——高精度、高灵敏度238U-234U-230Th同位素质谱测定和应用

80年代中期发展起来的高精度、高灵敏度不平衡铀系热电离质谱定年新技术是同位素定年技术的一次革命性突破，并已在古气候、古环境、古海洋、考古学以及近代火山—岩浆作用研究中取得了一系列重要成果，本文介绍了这方面的研究进展。这一新技术已引起越来越广泛的重视，显示出巨大的应用前景。尽快开展不平衡铀系热电离质谱定年技术的应用，对提高我国的高分辩率第四纪年代学分析技术和应用研究水平有重要意义。     

不平衡铀系定年的新技术突破──高精度、高灵敏度￣（238）U—￣（234）U—￣（230）Th同位素质谱测定和应用

８０年代中期发展起来的高精度、高灵敏度不平衡铀系热电离质谱定年新技术是同位素定年技术的一次革命性突破，并已在古气候、古环境、古海洋、考古学以及近代火山—岩浆作用研究中取得了一系列重要成果，本文介绍了这方面的研究进展。这一新技术已引起越来越广泛的重视，显示出巨大的应用前景。尽快开展不平衡铀系热电离质谱定年技术的应用，对提高我国的高分辩率第四纪年代学分析技术和应用研究水平有重要意义。     

高精度锆石U-Pb年代学10年发展:浅谈中国科学家的机遇和挑战

地质年代是现在地球科学研究的核心问题之一。近10年来,EARTHTIME计划的实施促使实验技术的发展和改进,使得地质年代学的年龄精度获得极大提高,并被广泛应用于各种地质事件和地层界线的定年研究中。文中对高精度锆石U-Pb年代学10年发展进行简要介绍,提出中国发展高精度定年研究的必要性,认为建设中国自己的高精度定年实验室不仅会改善研究人员的科研环境,提高科学水平,而且可起到对科研思维方式的规范作用,并促使中国科学家对完善U-Pb衰变体系和定年系统贡献自己的力量。     

二次离子质谱第四纪锆石年代学:台湾金瓜石英安岩定年

高精度第四纪年代学是第四纪研究的基础,对了解地球演化和发展非常关键。大型二次离子质谱(SIMS)锆石U-Th-Pb定年方法,集高空间分辨率、高精度、高效率和近无损分析等优势于一体,可以提取矿物微区中记录的丰富地质信息,在第四纪年代学研究中具有很大的应用潜力。文中对SIMS第四纪锆石原位微区年龄测定的基本原理、分析校正方法进行介绍,并报道我们测定台湾第四纪金瓜石英安岩锆石U-Pb年龄的结果((1.166±0.020)Ma)。     

同位素地质年代学与同位素演化研究进展与展望

在过去的十年中,同位素地质与同位素地质年代学在理论上、技术上和地质应用上都是处在一个迅速发展的时期。七十年代初国际性的月球样品研究活动促进了同位素地质年代学在技术上的全面发展,出现了高精度同位素质谱分析技术、超净化实验室和电子计算机的广泛应用,从而使一些新方法、新理论的实施成为可能。与此同时,国际上组织了地球动力学计划等合作研究,使这些新技术纷纷转向地球科学研究,从而使同位     

高精度质谱计在同位素地球化学的应用前景

微量地质样品的高精度同位素比值测试已经成为地质和环境科学等领域极其重要的研究手段.新型固体热电离质谱计以其高精度和高灵敏度, 将在同位素年代学和地球化学领域有广阔的应用前景.报道采用IsoProbeT质谱计测量标准物质溶液的结果.测量锶标准物质NBS987和钕标准物质Ames分别获得平均87Sr/86Sr比值0.710 241 8±0.000 005 1和平均143Nd/144Nd比值0.512 148 4±0.000 002 9, 内部精度可达0.000 3%.微量锶标准物质(0.3~1 ng) 的同位素比值测量内部精度可以优于0.003%.结合低本底化学流程, 实现了微量地质样品的高精度同位素比值测试.这一结合将有效地促进单颗粒矿物年代学和同位素示踪在岩浆岩、变质岩、矿床、构造岩研究的应用.      

碎屑矿物热年代学研究进展

碎屑矿物热年代学是以沉积物中未遭受热重置的碎屑矿物颗粒为研究对象,将造山带抬升、剥露和盆地沉积联系起来的年代学方法。在物源分析、源区构造热历史、古地形恢复和约束地层年龄等方面有广泛的应用。在概述其基本原理的基础上,从造山带剥露历史分析、物源分析中多种技术的联合运用和现代汇水区侵蚀速率计算3个方面介绍了这一方法近年来的研究进展。     

同位素地质年代学新进展与发展趋势

同位素地质年代学为地球与行星科学研究提供时间坐标,厘定深时地质过程发生和持续的时间,从而为不同地质作用的因果联系和协同演化提供定量制约.新世纪以来,在以EARTHTIME为代表的地质年代学共同体努力下,同位素地质年代学在高精度、高空间分辨率和高效率等维度取得长足进步,与其他学科的结合也更加紧密深入.结合正在兴起的相对定...     

从地层到地时

地层学作为基础学科,其研究跟随和服务于地球科学,得到了迅猛发展。在中国确立的10枚"金钉子"已经成为国际地层标准的重要内涵,对关键地史转折期和重大地质事件的综合年代学研究已为国际同行瞩目。在地层划分与对比中,时间(地质年代)是最基本的要素,其分辨率已在部分地区和时代达到了从百万年级至万年级精度的提升。地层学正在依据自然规律和研究的需要,构建地质学的时间单位谱,提供与人类社会接轨的时间单位和地质时间坐标。国际Earthtime(地时)计划正努力通过对不同定年方法和实验室产生的年龄数据进行校正和整合,逐步提高各种定年的技术和水平。中国定年的技术、流程等尚未统一,精度有待提高,更缺乏国际范围内的技术合作与数据资源整合。要实质性地提高国内精确定年水平,仅靠单个实验室加入国际Earthtime计划是不够的,需要整合国内力量,联合国内实验室合作进行高精度定年,促进国内同位素年代学实验室采用国际标准化实验流程和国际标样稀释剂等办法开展高精度同位素测试;更为重要的是汇集多领域地层学家开展综合研究,于是,"地时-中国"(Earthtime-CN)计划应运而生。"地时-中国"计划的目的是在中国形成一个发展和应用高分辨率地质年代表的研究平台;意义是建立与国际Earthtime组织的联系与合作,组织国内年代学和定年技术之间的联合研究,进一步提高中国高精度地质年代学和定量年代地层学研究的水平和国际影响;任务是在国际Earthtime计划中,更强调不同学科的共同运作。在协助国内同位素年代学实验室更新技术方法,开展高精度同位素定年之外,围绕环境变迁与生物演化对具体地层界线进行多方位年代学和多重地层学研究,致力于强化定年精度及其可比性。"地时-中国"计划不应是单一学科研究,也不仅限于定年技术和水平的提高。单一年代学方法难以彻底提高时间精度和解决对比问题。"地时-中国"计划将比国际Earthtime涉及领域更广泛。在同位素定年之外,更要强调生物地层、磁性地层、旋回地层、化学地层和定量地层学的联合攻关。由此构建的定年标准和工具方可使地质年龄达到前所未有的时间精度和分辨率,并可应用于地学各个领域,从而逐步完成中国与国际地层的准确对比;另外,她将紧密配合"深时"研究,赋予地质历史以多维空间,使一系列有关重大地质历史转折期、重大地质事件、古生态-古气候-古环境突变等重要科学研究具有全球整合的渠道与框架,进而为系统地球科学研究做出应有贡献。     

南海珊瑚TIMS U-Th和14C年代学的对比研究

利用本实验室建立起来的TIMS U-Th 定年方法，测定南海一些全新世珊瑚的TIMS U-Th年龄，并同时测定其14C年龄，建立这两种年龄结果的校正关系，探讨南海全新世珊瑚高精度年代学方法。     

氦素定年技术、氦热年代学及其在地质中的应用

本文介绍了氦同位素定年技术和氦热年代学,说明了该方法的理论基础和技术要求,以及其在较小幅度剥露作用研究、古地貌研究和年轻地质体定年等方面的应用情况和前景.      

Detecting the stepwise propagation of the Eastern Sicily thrust belt (Italy): insight from thermal and thermochronological constraints

An extensive dataset of vitrinite reflectance, FTIR parameters on organic matter, illite content in mixed layers illite‐smectite, apatite fission tracks and U‐Th/He dating has been used to reconstruct the stepwise propagation of the Eastern Sicily fold‐and‐thrust belt during Late Palaeogene and Neogene times. The results indicate that the fold‐and‐thrust belt is divisible into two levels of thermal maturity. These levels consist of a less evolved level of thermal maturity that records limited sedimentary burial and minor heating, and a more evolved level of thermal maturity that indicates tectonic burial and exhumation at different times. Deformation and exhumation of shallowly buried units are linked to wedge forward propagation by low‐angle thrusts, whereas the evolution of deeply buried units is associated with tectonic imbrications by duplex formation and steep thrusts. The two tectonic styles alternate during evolution of the fold‐and‐thrust belt under low erosion rates.     

稀有气体同位素地球化学在矿床学研究中的应用进展

稀有气体因其化学惰性以及在不同来源地质体中的同位素组成差异很大,在研究成矿流体来源、演化和壳-幔相互作用过程中具有非常重要的意义。另外,由于~4He、⁴⁰Ar是放射成因子体同位素,具有年代积累效应,因此,它们常被用于同位素测年。本文简要回顾了流体包裹体中稀有气体同位素的后生影响和样品、分析方法选择注意事项,以及近年来稀有气体同位素在成矿流体示踪,⁴⁰K-⁴⁰Ar、⁴⁰Ar-39Ar定年及(U-Th)/He定年方面的研究进展。已有研究证实流体包裹体中的稀有气体可能受后期扩散丢失、后生叠加和同位素分馏的影响,要根据目的选择不同的分析方法;稀有气体同位素可以示踪不同类型矿床的流体来源、演化及壳-幔相互作用、稀有气体同位素与卤素联合运用可以用来指示流体和盐度来源、演化过程以及矿物沉淀机制等,~3He/热的研究可以追溯流体的热源及其运移方式;流体包裹体⁴⁰Ar-³⁹Ar可以用于矿床直接定年,表生含钾矿物的⁴⁰K-⁴⁰Ar、⁴⁰Ar-³⁹Ar定年以及锆石、磷灰石和铁氧化物(U-Th)/He定年可为矿床及氧化带的形成时间、矿床形成后的抬升、剥露历史、古气候演化等重大地质问题讨论提供大量有意义的信息。     

南阿尔金高压-超高温麻粒岩变质作用:大陆地壳超深俯冲与折返过程的记录

南阿尔金造山带是目前报道的具有最深俯冲记录的大陆超高压变质带,其内出露有高压-超高温麻粒岩,它们对深入理解大陆地壳岩石超深俯冲与折返过程具有重要意义.介绍了对南阿尔金巴什瓦克地区长英质麻粒岩和基性麻粒岩的岩相学、矿物化学、相平衡模拟及锆石U-Pb年代学研究成果.其中基性麻粒岩主要记录了深俯冲大陆地壳折返过程的变质演化:包括高压榴辉岩相、高压-超高温麻粒岩相、低压-超高温麻粒岩相及随后的近等压降温演化阶段;长英质麻粒岩除了记录与基性麻粒岩相似的折返过程外,还记录了从角闪岩相到超高压榴辉岩相的进变质演化过程.结合已有研究资料,确定超高压榴辉岩阶段峰期条件> 7~9 GPa和>1 000℃,可达到斯石英稳定域.锆石年代学显示两种岩石类型的原岩和变质年龄均分别在900 Ma和500 Ma左右.变质作用与年代学研究表明,南阿尔金大陆地壳岩石在早古生代发生超深俯冲至200~300 km后,折返至加厚地壳底部发生高压-超高温变质作用,随后被快速抬升至地壳浅部发生低压-超高温变质作用并经历迅速冷却.      

Extensional deformation along the southern boundary of the Gyeonggi Massif,South Korea: structural characteristics,age constraints,and tectonic implications

The Permo–Triassic collision of the North and South China blocks caused the development of the Dabie–Sulu Orogen in China and Songrim Orogen in the Korean Peninsula. Extension after this collision is known from the Dabie–Sulu Orogen, but post-orogenic extension is not well defined in the Korean Peninsula. Extensional deformation along the southern boundary of the Gyeonggi Massif in Korea is characterized by top–down-to-the-south ductile shearing and subsequent brittle normal faulting, and was predated by regional metamorphism and north-vergent contractional deformation. Extension occurred between ~220 and 185 Ma based on the ages of pre-extensional regional metamorphism and post-extensional pluton emplacement. ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating of syn-extensional muscovite in quartz–mica mylonite yields an age of 187.8 ± 5.6 (2σ) Ma, in agreement with constraints from structural relationships. Together with the extensional deformation identified along the northern boundary of the Gyeonggi Massif (~226 Ma), the extension along the southern boundary is probably related to the exhumation of the massif during late-orogenic or post-orogenic extension associated with the Songrim Orogeny of the Korean Peninsula and forms an important event in the Phanerozoic crustal evolution of East Asia.     

哈尔里克山晚古生代混合岩地质特征、年代学及其构造意义

哈尔里克山位于天山造山带东北缘,是古亚洲洋板片俯冲、弧—陆(或弧—弧)增生拼贴造山作用的产物.出露于哈尔里克山南麓的中—高级变质带中发育有混合岩,其成因和时代尚无详细研究.文章对哈尔里克变质带中的混合岩进行了野外岩相—构造分析与LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究.结果显示,该混合岩与高级变质沉积岩紧密伴生,可能是...     

第32届国际地质大会造山带和蛇绿岩研究进展

第32届国际地质大会反映了近年来造山带和蛇绿岩研究的最新成果。太古代与年轻造山带对比研究表明决定造山带几何特征的主要因素是它们与同造山及造山期后的伸展构造体制的响应方式。进一步分析了中新元古代罗得利亚超大陆的形成与裂解机理。分析了晚前寒武纪-古生代造山作用过程及可能模式。造山带形成后其深部表露、抬升和剥蚀过程与气候及环境演变有紧密的关系,是当前及今后地球科学的重要研究领域。蛇绿岩的岩浆成因并不能用一种简单的模式来解释,研究表明蛇绿岩岩浆具多成因。提出了蛇绿岩套的双离散侵位模式、多米诺旋转侵位模式、俯冲快速折返就位模式。对比表明特提斯及环太平洋蛇绿岩的来源、演化及就位特征具明显的多样性。     

Long-term cooling history of the Albertine Rift: new evidence from the western rift shoulder,D.R. Congo

To determine the long-term landscape evolution of the Albertine Rift in East Africa, low-temperature thermochronology was applied and the cooling history constrained using thermal history modelling. Acquired results reveal (1) “old” cooling ages, with predominantly Devonian to Carboniferous apatite fission-track ages, Ordovician to Silurian zircon (U–Th)/He ages and Jurassic to Cretaceous apatite (U–Th–Sm)/He ages; (2) protracted cooling histories of the western rift shoulder with major phases of exhumation in mid-Palaeozoic and Palaeogene to Neogene times; (3) low Palaeozoic and Neogene erosion rates. This indicates a long residence time of the analysed samples in the uppermost crust, with the current landscape surface at a near-surface position for hundreds of million years. Apatite He cooling ages and thermal history models indicate moderate reheating in Jurassic to Cretaceous times. Together with the cooling age distribution, a possible Albertine high with a distinct relief can be inferred that might have been a source area for the Congo Basin.     

Jurassic uplift and erosion of the northeast Queensland continental margin: evidence from (U–Th)/He thermochronology combined with U–Pb detrital zircon age spectra

Abstract

The Jurassic–Cretaceous Great Artesian Basin is the most extensive, and largest volume, sedimentary feature of continental Australia. The source of its mud-dominated Cretaceous infill is attributed largely to contemporary magmatism along the continental margin to the east, but the source of its Jurassic infill, dominated by quartz sandstone, remains unconstrained. This paper investigates the question of a Jurassic sediment source for the northern part of the basin. Jurassic uplift and exhumation of the continental margin crustal sector to the east provided the primary Jurassic sediment source. (U–Th)/He data are presented for zircon and apatite from Pennsylvanian to mid Permian granitoids of the Kennedy Igneous Association distributed within the northern Tasmanides between the Townsville and Cairns regions and for coeval granites of the Urannha batholith from the Mount Carlton district (N Bowen Basin), also within the northern Tasmanides. The data from zircon indicate widespread Jurassic exhumation of a crustal tract located to the east of the northern Great Artesian Basin and largely occupied by rocks of the Tasmanides. Detrital zircon age spectra for samples of the Jurassic Hutton and Blantyre sandstones from the northeastern margin of the Great Artesian Basin show their derivation to be largely from rocks of the northern Tasmanides. In combination, the detrital age spectra and (U–Th)/He data from zircon indicate exhumation owing to uplift generating appreciable physiographic relief along the north Queensland continental margin during the Jurassic, shedding sediment westward into the Great Artesian Basin during its early development. A portion of (U–Th)/He data for zircon are consistent with late Permian–mid Triassic exhumation within the Tasmanides, attributable to the influence of the Hunter--Bowen Orogeny. Evidence of Cretaceous and Paleocene exhumation episodes is also indicated for some samples, mainly by apatite (U–Th)/He analysis, consistent with data previously published from fission track studies. Overall, new data from the present study reveal that the exhumation related to Jurassic regional uplift and the subsequent erosional reworking of the northeast Australian continental margin is critical for the evolution and development of the northern side of the Great Artesian Basin in eastern Australia. Apart from this, another two previously suggested Permian–Triassic and Cretaceous exhumation and uplift episodes along the northeast Australian continental margin are also confirmed by the dataset of this study.

1. KEY POINTS

2. U–Pb detrital zircon ages of sandstone samples from the northeastern Eromanga Basin reveal Paleozoic (480–280 Ma) and Proterozoic (1800–1400 Ma) age clusters.

3. (U–Th)/He zircon and apatite dating results of granitoids samples from Cairns, Townsville and the Mount Carlton districts are dominated by Jurassic (198–164 Ma) and Permian–Triassic (272–238 Ma) age clusters.

4. Combination of above two datasets proves the regional uplift-driving Jurassic exhumation episode in the northeast Australian continental is vital for the development of the northern Great Artesian Basin.

     

（U-Th）/He定年——低温热年代学研究的一种新技术

近年来（U-Th）/He定年方法在技术和低温热年代学应用上的优势吸引人们以此开展构造、地形地貌演化等的研究；与裂变径迹、K Ar、Ar Ar等定年方法的比较，该方法是有效的；人们研究了温度及矿物粒径对He扩散的影响，确定了校正方法。（U-Th）/He的封闭温度低于其它体系（磷灰石的仅为75℃±）；有质谱仪只需数十毫克样品就能获得 U、Th、He含量；有较裂变径迹法快速、省样、省力的优点；该技术虽还有待完善，但仍不失为开展低温热年代学和低温热演化研究的潜在有效方法。