同位素地质年龄测定.ppt

,,同位素地质年龄测定方法同位素地质年龄样品采集的一般原则,1、在野外采集同位素地质年龄样品之前必须较全面地了解采样地质体的地质的概况；2、在野外采集同位素地质年龄样品之前必须确定同位素地质年龄测定的方法种类、测定的对象（全岩或单矿物）；3、所有同位素地质年龄测定样品，必须确保新鲜无蚀变，避免在受热变质、构造运动及风化等影响的地段采集样品；4、复式侵入岩体应按不同侵入期次、岩相分别采样。全岩样品不应混有暗色包体，火山岩全岩样品中不应带有含气泡的岩石；,同位素地质年龄样品采集的一般原则,5、在矿床中采样时，应按不同成因、不同形成时代、不同产状、不同矿化期和不同矿化阶段的矿石、矿物分别采样；6、同位素地质年龄样品采样重量测定对象为单矿物样品采样重量＞1Kg测定对象为全岩样品采样重量＞3-5Kg7、单矿物的分选、提纯流程中不宜采用酸、碱等化学试剂；样品的烘干温度不得超过100oC。,同位素地质年龄测定方法一、铷-锶法,原理在自然界铷有两个同位素85Rb（稳定同位素）和87Rb（放射性同位素）。铷-锶法测定地质年龄是基于87Rb经过一次衰变后生成稳定的87Sr，若能准确地测得试样中现今的87Rb、87Sr含量，既可按放射性衰变规律计算试样地质形成年龄。,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,方法铷-锶单矿物模式年龄法；铷-锶全岩模式年龄法；铷-锶全岩等时线年龄法；铷-锶全岩-矿物等时线年龄法；,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,特点铷-锶法是当前应用最广泛的同位素地质年龄测定方法优点1、能较准确地反映地质体真实形成年龄，且在一定程度上能测定未变质的、变质的和受热事件影响原岩形成年龄2、铷同位素的衰变产物是固体，不具挥发性，因此后期叠加的地质作用对地质体中锶同位素的影响比对氩同位素小，而且适合于作铷-锶法地质年龄测定的矿物、岩石样品分布广泛，凡适合于作钾-氩法测定地质年龄的样品，均适用于铷-锶法。,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,特点缺点该方法的缺点是因为矿物、岩石中87Rb、87Sr含量甚微，需采用灵敏度和精确度极高的仪器测定，实验技术较复杂，测定成本较高。,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,主要地质应用1、测定从中生代至最古老三大岩类岩石和矿物形成年龄、变质年龄；2、测定月岩、陨石等球外物质生成年龄；3、根据全岩的初始87Rb/87Sr值探讨成岩物质来源、岩石成因等；4、用铷-锶法和全岩-矿物等时线年龄鉴别和区分岩石形成年龄、变质年龄或热事件年龄。,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,样品要求1、铷-锶法测定对象为单矿物或全岩。附表2、铷-锶法测定地质年龄的样品，一般按两个步骤测定①用X射线荧光光谱法测定10-15个样品中的铷、锶大致含量（俗称草测或初测）；②然后从中选择Rb/Sr值相差较大（5倍以上）的若干样品（一般4-6个），用质谱法精确测定其Rb、Sr含量，并进而算出样品等时线年龄等。,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,送样重量还取决于样品中Rb、Sr含量；在野外采集原岩（全岩）样品重量至少应大于1Kg，且宜取用一整块新鲜岩石，不宜用拣块法组合样品，以保证样品具有足够好的封闭性；对放射性成因87Sr保存最好的单矿物是白云母，其次是长石，而黑云母最差。,同位素地质年龄测定一、铷-锶法,送样单主要填写内容样品编号；样品名称；样品重量；地质产状；采样岩体或矿床的名称及位置、样品加工流程及采用试剂、样品岩矿鉴定资料（蚀变程度、矿物组成、结构构造）、铷和锶的初测结果、推测时代和依据、送样目的和要求、送样单位名称、送样人等。附送岩石标本和岩石薄片个一块。,同位素地质年龄测定二、铀-钍-铅法,原理用铀-钍-铅法测定同位素地质年龄,是基于母体同位素238U、235U和232Th分别以特定的速度衰变生成稳定子体同位素206Pb、207Pb、208Pb，因此可通过测定试样中上述母、子体同位素丰度，再按一定公式计算其同位素地质年龄。,同位素地质年龄测定二、铀-钍-铅法,特点优点对每一个样品可根据四对同位素比值得出四个年龄值，籍此验证数据的可靠性，既仅当四组年龄值或206Pb/238U和207Pb/235U两组年龄值在实验误差范围内相吻合时，表明所测结果是可靠的，反映被测矿物在其形成后仍保持了U-Th-Pb或U-Pb的化学封闭体系；反之则否。当以上几组年龄值不吻合时（差值＞20-30），宜采用含铀、钍单矿物（五种以上）测定其一致曲线年龄。,同位素地质年龄测定二、铀-钍-铅法,特点缺点①自然界中放射性矿物不多见，且采样和分选单矿物十分费时，使铀-钍-铅法的采受到了一定限制。②不宜用铀-钍-铅法测定＜50Ma的地质样品，测定误差较大。,同位素地质年龄测定二、铀-钍-铅法,主要地质应用①测定从中生代至古老三大岩类和月岩、陨石形成年龄、变质年龄、热事件年龄；②测定有关矿床成矿年龄；样品要求①原则上，一切铀、钍矿物，含铀和钍的稀土矿物、铌钽酸盐类矿物，花岗岩和变质岩中的副矿物，以及月岩、陨石等，均可用来测定其铀-钍-铅法年龄；表②单矿物试样纯度＞98，绝不能混入含普通铅的矿物（如方铅矿）③样品粒度，-200目,铀-钍-铅法测定同位素地质年龄的样品种类样品重量以中生代样品为例,矿物名称样品重量mg矿物名称样品重量mg晶质铀矿＞20独居石500-1000沥青铀矿＞20褐帘石500-1000钍铀矿＞20磷钇矿500-1000钍石500易解石5000-1000锆石500-1000烧绿石500-1000曲晶石500-1000磷灰石2000褐钇鈮矿500-1000榍石2000黑稀金矿500-1000全岩10-15g较少采用,同位素地质年龄测定二、铀-钍-铅法,送样单主要填写内容样品编号；样品名称；样品重量；样品纯度、样品加工流程及采用试剂、采样地点（省、县、乡、经度、纬度）、地质产状（附必要的地质简图或剖面图，并标上采样位置）、样品已有的鉴定测试资料（岩石或矿物名称、化学成分、蚀变程度、矿物组成、结构构造）、前人研究成果、推测时代和依据、送样目的和要求、送样单位名称、送样人、送样日期等。,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,原理在自然界钾有三个同位素39K、40K、41K。钾-氩法测定同位素地质年龄的原理，是基于40K通过K层电子俘获而衰变成40Ar，因此，只要准确地测得试样中的40K、40Ar含量，既可按有关公式计算试样形成年龄。,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,方法1、体积法2、同位素稀释法3、快中子活化法又称内标稀释法或40Ar-39Ar法该钾-氩法是上世纪末发展建立的，是基于岩石和矿物中的40K经快中子照射后产生39Ar，这样可不必测定样品中的40K含量，而是根据40Ar/39Ar含量值，按有关公式算得岩石、矿物形成年龄。,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,特点快中子活化法又称内标稀释法或40Ar-39Ar法扩大了钾-氩法测定同位素地质年龄的范围（可测定宇宙物质及最年轻的洋中脊玄武岩），提高了它的测定准确度。钾-氩法优点1、地壳中各类含钾岩石、矿物分布广泛，它们均可作钾-氩法的测定对象，尤其这类单矿物较易选取；2、钾-氩法测定过程较迅速，成本低廉。,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,钾-氩法缺点被测定的岩石或矿物易受后期各种叠加地质作用的影响,使其中放射成因的氩逸失,导致年龄测定值偏低在这种情况下,年龄测定值可视为实际年龄值上限。所以，不宜用钾-氩法测定古生代及古生代以前的地质样品。,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,主要地质应用1、原则上可测定新生代至古生代的三大岩类岩石的成岩年龄、变质年龄，尤其适用于测定新生代、中生代的各类地质样品。经改进后，钾-氩法可测年龄上限达25102a（精度约25），用以研究第四系沉积物；2、测定月岩、陨石等球外物质形成年龄；3、测定变质岩最后一次变质年龄；4、用40Ar-39Ar法测定矿物形成年龄和热事件年龄，研究矿物的受热历史；测定变质岩原岩形成年龄；,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,样品要求①钾-氩法测定对象为云母类矿物（白云母、黑云母、铁锂云母、金云母）、高温长石（尤其是透长石、歪长石）角闪石、海绿石、霞石、伊利石、辉石、火山玻璃、钾盐、杂卤石、无水钾镁矾以及含钾的沉积岩、变质岩、火成岩、月岩、陨石等不同矿物对放射成因的氩的保存性能是不同，例如钾长石测得的钾-氩法年龄值常偏低（≥10-30）故不宜取用。角闪石、和近地表结晶的斜长石对氩的保存较好，这些矿物是理想的测定对象。,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,样品要求②样品重量取决于样品地质年龄的大小，样品中母、子同位素含量和测试方法灵敏度（表）单矿物纯度应高于98（40Ar/39Ar法单矿物样品纯度要求100，其中不应含其它钾矿物包裹体）,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,同位素地质年龄测定三、钾-氩法,样品要求③试样粒度为0.25-0.63mm；伟晶岩中的云母可剪成宽3-5mm的细条；全岩样品粒度0.4-0.6mm。送样单主要填写内容同铀-钍-铅法,同位素地质年龄测定四、钐-钕法,原理钐-钕法是上世纪70年代发展起来的一种同位素地质年龄测定技术。钐、钕同属稀土元素，在自然界钐有四种稳定同位素（144Sm、150Sm、152Sm、144Sm、154Sm）和三个长寿命放射性同位素（147Sm、148Sm、149Sm）。钐-钕法的基本原理是，147Sm经过一次衰变后生成稳定的143Nd，若能准确地测得试样中现今的147Sm、143Nd含量，既可按放射性衰变规律计算试样地质形成年龄。,同位素地质年龄测定四、钐-钕法,方法按测定对象及计算方法的不同，钐-钕法同位素地质年龄可分钐-钕模式年龄；（代表矿物形成年龄）钐-钕全岩等时线年龄；（代表岩石形成年龄）钐-钕内部等时线年龄；（代表矿物结晶年龄）钐-钕矿物等时线年龄；（代表岩石和矿物形成年龄，或岩石最后一次变质年龄）,同位素地质年龄测定四、钐-钕法,特点与铷-锶和铀-铅体系相比，岩石变质作用和蚀变作用对钐-钕体系的影响要小得多，因此，在岩石形成后的漫长地质时期中，其中钐-钕体系易保持封闭状态。此外，在铁、镁质岩石中普遍含有钐、钕，故钐-钕法可得出较好的测定结果，这弥补里其它方法的不足。该方法的缺点是因为自然界钐、钕的分馏作用极小，必须有较复杂而准确的技术,同位素地质年龄测定四、钐-钕法,主要地质应用1、测定各地质时代（尤其太古代）超基性岩、基性岩、变质岩及部分沉积岩形成年龄；2、测定不同地质时代（尤其太古代）矿物形成年龄；3、测定月岩、陨石形成年龄；4、测定酸性岩模式年龄。由于不同组同源酸性岩的Sm/Nd值的差异较小，因此不宜测定酸性岩钐-钕全岩等时线年龄；5、根据143Nd/144Nd初始比值（称钕同位素初始比）推断成岩物质来源（幔源或壳源）、岩石成因；6、若某些矿物比其赋存主岩更年轻时，可通过分别测定矿物和岩石钐-钕法年龄，推断该岩石的变质和冷却历史。,同位素地质年龄测定四、钐-钕法,样品要求①适合于钐-钕法测定同位素地质年龄的试样有模式年龄石榴子石、独居石、褐帘石、磷灰石及其它含钐、钕矿物；全岩等时线年龄--全岩；内部等时线年龄--全岩及其中的斜方辉石、但斜辉石斜长石和磷酸盐矿物；矿物等时线年龄岩石中的上述有关矿物；,同位素地质年龄测定四、钐-钕法,样品要求②钐-钕法样品要求与铷-锶法相同。单矿物样品（纯度应高于98）1-5g全岩样品10-15g样品粒度均为-200目送样单主要填写内容同铀-钍-铅法,