長安大學(xué)地球物理學(xué)原理-第3章地球的年齡

1、l佛教的輪回觀：地球的年齡是無限大的，佛教的輪回觀：地球的年齡是無限大的，因為已經(jīng)過無限次的輪回。因為已經(jīng)過無限次的輪回。l天主教根據(jù)圣經(jīng)認(rèn)為地球是很年輕的，約天主教根據(jù)圣經(jīng)認(rèn)為地球是很年輕的，約被創(chuàng)造于被創(chuàng)造于4004 BC。宗教與神話的臆測宗教與神話的臆測大多數(shù)科學(xué)嘗試的基本原則大多數(shù)科學(xué)嘗試的基本原則需是經(jīng)由自然過程所造成的改變；需是經(jīng)由自然過程所造成的改變；此改變需以等速度進(jìn)行；此改變需以等速度進(jìn)行；需于地質(zhì)上留下可循之記錄。需于地質(zhì)上留下可循之記錄。變化的速率改變的數(shù)量年齡l 月地距離變大：目前，月亮以月地距離變大：目前，月亮以3.7cm/yr的速度遠(yuǎn)離地球。的速度遠(yuǎn)離地球。 L.K

2、elvin0),(0,22txxfttxxTtT求解無熱源時，半無限空間中的熱傳導(dǎo)問題。對于全空間，有求解無熱源時，半無限空間中的熱傳導(dǎo)問題。對于全空間，有:其解為其解為:) (21),(4) (dxexftxTtxx2020TtTx 通過迭加，可以求得半空間問題的解。設(shè)通過迭加，可以求得半空間問題的解。設(shè)x=0為半空間的表面，介質(zhì)為半空間的表面，介質(zhì)伸展于伸展于x0。沒表面溫度為。沒表面溫度為TS，初始溫度為，初始溫度為T=f(x)。若初始溫度是一常數(shù)。若初始溫度是一常數(shù)T0 ，則其解為：，則其解為：可得地球年齡為：可得地球年齡為：)2/()(),(0txerfTTTtxTSSl開爾芬得出的

3、地球年齡約為開爾芬得出的地球年齡約為(2-40) 107年。他認(rèn)為年。他認(rèn)為,自己這個方法的唯一自己這個方法的唯一困難在于初始溫度不好確定。困難在于初始溫度不好確定。l開爾芬計算值偏小的主要原因：第一，地球的熱歷史主要不是熱變冷的開爾芬計算值偏小的主要原因：第一，地球的熱歷史主要不是熱變冷的簡單過程，而是從冷變熱、又從熱變冷的過程；第二，地球的熱源主要簡單過程，而是從冷變熱、又從熱變冷的過程；第二，地球的熱源主要不是原始熱不是原始熱,而是放射性衰變熱；第三，地球熱量的主要傳輸方式不是熱而是放射性衰變熱；第三，地球熱量的主要傳輸方式不是熱傳導(dǎo)，而是熱對流。至于地球的溫度初值等參數(shù)選擇，則不是根本

4、因素。傳導(dǎo)，而是熱對流。至于地球的溫度初值等參數(shù)選擇，則不是根本因素。1896年，法國物理學(xué)家年，法國物理學(xué)家Henri Becquerel 無無意中把一個鈾礦巖石標(biāo)本放到了一張包好的意中把一個鈾礦巖石標(biāo)本放到了一張包好的未洗膠片上，照片洗出后顯示出了巖石標(biāo)本未洗膠片上，照片洗出后顯示出了巖石標(biāo)本的輪廓。從此發(fā)現(xiàn)了元素的放射性。的輪廓。從此發(fā)現(xiàn)了元素的放射性。l衰變衰變：發(fā)射兩個質(zhì)子和兩個中子（：發(fā)射兩個質(zhì)子和兩個中子（粒子，氦核）；質(zhì)量數(shù)減粒子，氦核）；質(zhì)量數(shù)減4，原，原子序數(shù)減子序數(shù)減2。l-衰變衰變：從原子核中發(fā)射一個電子（：從原子核中發(fā)射一個電子（粒子），一個中子變成質(zhì)子；質(zhì)粒子），一

5、個中子變成質(zhì)子；質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)加量數(shù)不變，原子序數(shù)加1。從原子核中發(fā)射兩個電子（從原子核中發(fā)射兩個電子（粒子），兩個中子變成質(zhì)子；粒子），兩個中子變成質(zhì)子；質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)加質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)加2。從原子核中發(fā)射一個正電子。從原子核中發(fā)射一個正電子。l 電子俘獲電子俘獲：原子核捕獲一個電子，一個質(zhì)子和電子結(jié)合后變成中子；：原子核捕獲一個電子，一個質(zhì)子和電子結(jié)合后變成中子；質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)減質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)減1。l 核自發(fā)裂變核自發(fā)裂變：母原子核可自發(fā)地分裂成兩或三部分，同時發(fā)射高能粒：母原子核可自發(fā)地分裂成兩或三部分，同時發(fā)射高能粒子。子。 常見的放射性常見的放射性衰變類型

6、衰變類型 8787銣銣 8787鍶鍶Ndt/dN(31) 1n1nn22112111xdtdxxxdtdxxudtdxudtdu(32) 設(shè)設(shè)u元素衰變后成為元素元素衰變后成為元素x1,而而x1又衰變?yōu)樵赜炙プ優(yōu)樵豿2,如如此繼續(xù)直至元素此繼續(xù)直至元素xn,成為一穩(wěn)定的元素。若開始時只有成為一穩(wěn)定的元素。若開始時只有u,即即t=0時時,u=u0,x1=x2=xn=0。于是。于是 (32) )(fe)(fe)(feu) 1(xeeeeux)ee (uxeuukkt1ktkt1k10kk12tt2tt1102tt101t0k11221)()()(fk1k (3-3)設(shè)設(shè)u的壽命遠(yuǎn)大于任何的壽命

7、遠(yuǎn)大于任何x、時間、時間t很長以致很長以致1/t小于任何小于任何 k,則以上各解可以化簡為：則以上各解可以化簡為： 從物理意義上看從物理意義上看, 表示單位時間內(nèi)母核的衰變比率；表示單位時間內(nèi)母核的衰變比率；從統(tǒng)計意義上看從統(tǒng)計意義上看, 表示單位時間內(nèi)一個母核的衰變幾率。表示單位時間內(nèi)一個母核的衰變幾率。從從(33)式亦可看出式亦可看出, 為母核按指數(shù)減少的系數(shù)為母核按指數(shù)減少的系數(shù),或者為子或者為子核按指數(shù)增加的系數(shù)。母核衰變?yōu)樽雍说姆绞讲煌税粗笖?shù)增加的系數(shù)。母核衰變?yōu)樽雍说姆绞讲煌?衰變常衰變常數(shù)數(shù) 不同。因此不同。因此,衰變常數(shù)衰變常數(shù) 的大小反映了放射性元素的衰變的大小反映了放射性

8、元素的衰變性質(zhì)。性質(zhì)。dtNdN/ )/(/693. 0/2lnT21 /1Tsh/932. 6/2ln10Tme ：平均壽命是樣品中放射性原子的平均壽命：平均壽命是樣品中放射性原子的平均壽命：693. 01)(112/100000000tdtteNNNdttNtdNNttN平均計算礦物的年齡一般系指礦物自熔巖結(jié)晶出來的時刻計算礦物的年齡一般系指礦物自熔巖結(jié)晶出來的時刻,并假設(shè)此時最后并假設(shè)此時最后產(chǎn)物等于零產(chǎn)物等于零,但但若與結(jié)晶同時若與結(jié)晶同時,礦物中已含有一定數(shù)量的最后產(chǎn)物礦物中已含有一定數(shù)量的最后產(chǎn)物,這樣這樣將使得問題復(fù)雜化。另一方面將使得問題復(fù)雜化。另一方面,如果礦物后來經(jīng)過如果礦

9、物后來經(jīng)過變質(zhì)作用變質(zhì)作用,以前所含的以前所含的最后產(chǎn)物可能部分或全部消失，這樣測定的年齡與最后產(chǎn)物可能部分或全部消失，這樣測定的年齡與最后一次變質(zhì)的時最后一次變質(zhì)的時間間有關(guān)有關(guān),故使結(jié)果的解釋復(fù)雜化。故使結(jié)果的解釋復(fù)雜化。 在礦物的歷史中在礦物的歷史中,由于某種作用由于某種作用,如高溫時如高溫時擴(kuò)散作用擴(kuò)散作用加劇加劇,或礦物孔隙水或礦物孔隙水的流通產(chǎn)生的流通產(chǎn)生化學(xué)溶濾化學(xué)溶濾作用等，均可使母元素或最后產(chǎn)物的含量改變作用等，均可使母元素或最后產(chǎn)物的含量改變,使使測定的年齡測定的年齡不準(zhǔn)確不準(zhǔn)確。 在自然界中在自然界中,一般情況下一般情況下,新生成的子核新生成的子核,還還會繼續(xù)衰變會繼續(xù)衰

10、變,直到最后生成某種穩(wěn)定性的元素為直到最后生成某種穩(wěn)定性的元素為止止, 稱為一個稱為一個衰變系列衰變系列。在系列衰變過程中。在系列衰變過程中,若若單位時間內(nèi)由母核衰變而來的子核數(shù)目單位時間內(nèi)由母核衰變而來的子核數(shù)目,與同一與同一時間內(nèi)子核衰變掉的數(shù)目接近相等時間內(nèi)子核衰變掉的數(shù)目接近相等, 稱為稱為放射性放射性平衡平衡。當(dāng)系列達(dá)到平衡時。當(dāng)系列達(dá)到平衡時, 多代衰變和一代衰變多代衰變和一代衰變的衰變規(guī)律都具有如同的衰變規(guī)律都具有如同(37)式的形式。這是式的形式。這是地質(zhì)年代學(xué)或地球年代學(xué)的地質(zhì)年代學(xué)或地球年代學(xué)的最基本公式。最基本公式。)ux1ln(1tn公式公式(37) 的成立條件的成立條

11、件和樣品的選取條件和樣品的選取條件(1) 為常數(shù)為常數(shù)(2)系統(tǒng)封閉系統(tǒng)封閉(3)平衡條件平衡條件 (4)元素壽命長度元素壽命長度 (5)元素豐度足夠大元素豐度足夠大常用放射性元素豐度(10-6) 主要的放射性系列：主要的放射性系列：三個系列：釷系、鈾系以及錒系，它們由天然產(chǎn)生的不穩(wěn)定三個系列：釷系、鈾系以及錒系，它們由天然產(chǎn)生的不穩(wěn)定重核引起，這些重核元素的半衰期可與其元素年齡相比擬。重核引起，這些重核元素的半衰期可與其元素年齡相比擬。 釷系、鈾系、錒系衰變特征釷系、鈾系、錒系衰變特征 根據(jù)公式根據(jù)公式(37),可得可得:) 1e (RbSrt8787因為衰變開始時因為衰變開始時,鍶的數(shù)量不

12、一定為零鍶的數(shù)量不一定為零,所以所以:(318) 1e (RbSrSrt8787087(319) ) 1e (SrRbSrSrSrSrt86878687086878687Sr/Sr8687Sr/Rb86870Sr/Sr) 1(te在鍶的同位素中在鍶的同位素中,除放射性除放射性Sr87之外。還有非放射性之外。還有非放射性Sr86,其數(shù)量不變。通常采用同位素之比其數(shù)量不變。通常采用同位素之比,即對即對(319)式的兩端式的兩端,分別除以分別除以Sr86,則則 :(320)式中 可用質(zhì)譜儀測出來, 可用化學(xué)方法測定出來。 和 是兩個未知數(shù)。一般使用同使用同齡直線法求解。齡直線法求解。 用同齡直線法計

13、算年齡用同齡直線法計算年齡,需要準(zhǔn)確的斜率。通常采用最小二需要準(zhǔn)確的斜率。通常采用最小二乘法乘法,以便減小誤差。同齡直線法又稱等時線法以便減小誤差。同齡直線法又稱等時線法,不僅在銣不僅在銣鍶法鍶法,而且在鉀而且在鉀氬法和鉛法中氬法和鉛法中,也得到廣泛應(yīng)用。也得到廣泛應(yīng)用。 銣銣鍶法的優(yōu)點是衰變元素是固體鍶法的優(yōu)點是衰變元素是固體,不易丟失；缺點是鍶在不易丟失；缺點是鍶在地殼中的含量低。該法適用于測定古老巖石年齡和隕石年齡地殼中的含量低。該法適用于測定古老巖石年齡和隕石年齡。 86870Sr/Sr在同一巖漿分異出來的一套巖石在同一巖漿分異出來的一套巖石中：中： 和和 的值可的值可能不同。能不同。

14、 8687Sr/Rb但但 和和 的比的比值值, 能很好地滿足能很好地滿足(320)式所示式所示的線性關(guān)系，因此的線性關(guān)系，因此,若把這些比若把這些比值點在一張直角坐標(biāo)圖上值點在一張直角坐標(biāo)圖上,應(yīng)該應(yīng)該成一條直線成一條直線,稱為稱為同齡直線。同齡直線。截截距為距為 ,斜率為斜率為 。8687/SrSr8687Sr/Rb86870/SrSr) 1e (t :鉀的衰變有兩種方式：鉀的衰變有兩種方式：K40+eAr40+ +X射線射線 K40Ca40+ 上式表示上式表示K40可以通過俘獲可以通過俘獲k軌道上的一個電子軌道上的一個電子,衰變成衰變成Ar40；也可以通過也可以通過 衰變衰變,衰變成衰變成

15、Ca40。這兩個分支在自然界中都存。這兩個分支在自然界中都存在在,但是但是,由于礦物中由于礦物中Ca的來源很多的來源很多,不易區(qū)分出有多少不易區(qū)分出有多少Ca是是來源于放射性衰變來源于放射性衰變,所以一般不用鉀所以一般不用鉀鈣分支測定年齡鈣分支測定年齡,而用而用鉀鉀氬分支。氬分支。 (續(xù)）續(xù)）: 由于兩個分支同時存在由于兩個分支同時存在,既使采用鉀既使采用鉀氬分支氬分支,也要考慮鉀也要考慮鉀鈣分支的影響鈣分支的影響,這種影響主要表現(xiàn)在：所測出的鉀是兩個分這種影響主要表現(xiàn)在：所測出的鉀是兩個分支衰變后的剩余鉀支衰變后的剩余鉀,需要從中計算出鉀需要從中計算出鉀氬分支的那一部分；氬分支的那一部分；而

16、且而且,因為鉀的衰變有兩個方式因為鉀的衰變有兩個方式,衰變常數(shù)就不應(yīng)當(dāng)是一個衰變常數(shù)就不應(yīng)當(dāng)是一個,而而是兩個之和。因此是兩個之和。因此,年齡計算基本公式年齡計算基本公式(37)要改寫成：要改寫成：)KAr1ln(1t4040eee式中e、分別為鉀氬和鉀鈣分支的衰變常數(shù),Ar40/K40為現(xiàn)在放射性氬與放射性鉀的原子數(shù)目之比。當(dāng)衰變只有一個分支時,則退化為(37)式。 實際上實際上,氬的丟失和過剩氬的丟失和過剩是不容忽視的。引起氬丟失的主要是不容忽視的。引起氬丟失的主要因素是受熱。據(jù)估計因素是受熱。據(jù)估計,在常溫下在常溫下云母類礦物云母類礦物尚能保持封閉系尚能保持封閉系統(tǒng)統(tǒng),在在100溫度下溫

17、度下,就成為氬的開放系統(tǒng)就成為氬的開放系統(tǒng)了。由于氬的嚴(yán)重了。由于氬的嚴(yán)重丟失丟失,將造成將造成鉀鉀氬年齡嚴(yán)重偏低氬年齡嚴(yán)重偏低。造成氬過剩的主要原因。造成氬過剩的主要原因是當(dāng)?shù)貧は虏亢蜕系蒯５氖钱?dāng)?shù)貧は虏亢蜕系蒯５膸r漿運移上升巖漿運移上升時時,將那里的放射性將那里的放射性鉀衰變而成的氬置于結(jié)晶或重結(jié)晶礦物中鉀衰變而成的氬置于結(jié)晶或重結(jié)晶礦物中,攜帶到地面。攜帶到地面。過過剩氬剩氬的存在的存在,使鉀使鉀氬年齡可能氬年齡可能高高到不合理程度。但鉀到不合理程度。但鉀氬氬法也法也優(yōu)點優(yōu)點,主要是主要是含鉀礦物較多含鉀礦物較多,可以廣泛使用；而且由于它可以廣泛使用；而且由于它的的半衰期短半衰期短,可用

18、來測定可用來測定較新較新(如如1 105年年)礦物礦物的年齡。的年齡。 鈾和釷放射系衰變時鈾和釷放射系衰變時,最后的穩(wěn)定元素都是鉛的同位素最后的穩(wěn)定元素都是鉛的同位素 U238Pb206+8He4 U235Pb207+7He4 Th232Pb208+6He4 這三個放射系都滿足以上所說的條件這三個放射系都滿足以上所說的條件,即式即式(33)可以化可以化簡為式簡為式(37)。如果礦物和巖石在形成時原來不含放射。如果礦物和巖石在形成時原來不含放射性來源的鉛性來源的鉛,則由現(xiàn)在所含的鈾或釷與鉛的比值則由現(xiàn)在所含的鈾或釷與鉛的比值,就可以測就可以測出礦物自形成時到現(xiàn)在的時間出礦物自形成時到現(xiàn)在的時間,

19、由式由式(37),可寫出：可寫出： ) 1e (ThPb) 1e (UPb) 1e (UPbt232208t235207t238206232235238(322)由上式中任何一式都可以求由上式中任何一式都可以求t。另一方法是用前二式相除。另一方法是用前二式相除,即即) 1e (U) 1e (UPbPbt235t238207206235238(323)式中兩種鈾同位素現(xiàn)在的比值是已知的式中兩種鈾同位素現(xiàn)在的比值是已知的,等于等于137.8。所以。所以由巖、礦所含鉛同位素比值也可求由巖、礦所含鉛同位素比值也可求t。應(yīng)注意的是上式左。應(yīng)注意的是上式左端是原子數(shù)目之比。若實測的是質(zhì)量之比端是原子數(shù)目之

20、比。若實測的是質(zhì)量之比,則還應(yīng)乘以原則還應(yīng)乘以原子量之比。鈾、釷在巖、礦中常是共生的子量之比。鈾、釷在巖、礦中常是共生的, 可彼此驗證?？杀舜蓑炞C。 還可利用整合曲線法測年還可利用整合曲線法測年,將將(322)式改寫為：式改寫為：)1e(UPb)1e(UPbt235207t238206235238(324)每給一個每給一個t,可算出一對比值可算出一對比值Pb206/U238和和Pb207/U235。以。以Pb206/U238為縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo),相應(yīng)的相應(yīng)的Pb207/U235為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo),得到的得到的理論曲線理論曲線,稱為稱為整合線整合線,如圖如圖32所示。所示。 (續(xù)續(xù)) (續(xù)續(xù)) 1e

21、(PbUPbPbPbPbt2042382042060204206238) 1e (PbUPbPbPbPbt2042352042070204207235如果在原始礦物中如果在原始礦物中,放射性產(chǎn)物和不是零放射性產(chǎn)物和不是零,可采與可采與銣銣鍶法類似的同齡直線法。因為非放射性鉛的數(shù)鍶法類似的同齡直線法。因為非放射性鉛的數(shù)量保持不變量保持不變,所以：所以： (續(xù)續(xù))2042060tt2382352042070204206tt238235204207PbPb) 1e () 1e (UUPbPbPbPb) 1e () 1e (UUPbPb238235238235也可將上面兩式相除也可將上面兩式相除,得到

22、：得到：上式中上式中U235/U238的是常數(shù)的是常數(shù),它等于它等于0.00725,因此方括號內(nèi)因此方括號內(nèi)的數(shù)值皆為常數(shù)。從而可由直線斜率求得年齡。這種方的數(shù)值皆為常數(shù)。從而可由直線斜率求得年齡。這種方法稱為法稱為鉛鉛鉛法鉛法,由于全部采用鉛的同位素比值由于全部采用鉛的同位素比值,可以可以消除消除許多誤差許多誤差,對研究地球年齡及其演化十分有利。對研究地球年齡及其演化十分有利。 C14是放射性的。大氣中的是放射性的。大氣中的C14一方面衰變一方面衰變,一方一方面又因宇宙線對大氣的作用而得到補(bǔ)償面又因宇宙線對大氣的作用而得到補(bǔ)償,大氣中的大氣中的C14含量保持穩(wěn)定值，大氣中含量保持穩(wěn)定值，大氣

23、中CO2的的146C:126C1012?；钪膭?、植物從大氣中吸收活著的動、植物從大氣中吸收CO2，動物和人體食取，動物和人體食取植物，因而都有同樣的植物，因而都有同樣的14C:12C比值。比值。 在生物死亡或在生物死亡或碳酸鈣沉淀之后碳酸鈣沉淀之后,循環(huán)即停止。這時所含的循環(huán)即停止。這時所含的C14得不到得不到補(bǔ)償補(bǔ)償,便由于衰變而減少；因此可以測定便由于衰變而減少；因此可以測定循環(huán)停止循環(huán)停止的的時間。時間。 C14衰變成衰變成N14,半衰期為半衰期為5720年年,只能用于測定較短只能用于測定較短的時間。這對于鑒定某些考古學(xué)或人類學(xué)中的重要的時間。這對于鑒定某些考古學(xué)或人類學(xué)中的重要事件的

24、年代事件的年代,或確定某些近代的地質(zhì)活動或確定某些近代的地質(zhì)活動(如冰川的如冰川的進(jìn)退進(jìn)退,階地的形成階地的形成,海面升降海面升降,火山活動等火山活動等)的時間頗的時間頗為有用。為有用。C14法測齡的主要因難在于實驗技術(shù)法測齡的主要因難在于實驗技術(shù),其中其中包括用于制樣及純化的高真空系統(tǒng)和探測裝置。目包括用于制樣及純化的高真空系統(tǒng)和探測裝置。目前，應(yīng)用前，應(yīng)用小型氣體正比計數(shù)器和加速器質(zhì)譜儀小型氣體正比計數(shù)器和加速器質(zhì)譜儀，僅，僅需幾需幾mg到到100mg的碳樣品即可完成年齡測定。的碳樣品即可完成年齡測定。 例：測得某古尸例：測得某古尸146C:126C比值為比值為0.51012，計算古尸，計

25、算古尸的年代。的年代。 解：解： 146C0:126C= 1012, 而而 146C:126C=0.51012知：知： 5 . 00NNteNN0代入代入 得：得： yrtt57202ln2/1 動植物通過光合作用利用二氧化碳來補(bǔ)充活體，動植物通過光合作用利用二氧化碳來補(bǔ)充活體， 14C在其活組織內(nèi)是平衡的。在其活組織內(nèi)是平衡的。 當(dāng)動植物死亡后，補(bǔ)充停止，當(dāng)動植物死亡后，補(bǔ)充停止， 14C開始衰變。開始衰變。 直接應(yīng)用衰變公式直接應(yīng)用衰變公式 （放射性測年原理放射性測年原理） 半衰期為半衰期為5720年，只能用于年，只能用于1萬年之內(nèi)的事件測年。萬年之內(nèi)的事件測年。14C測年方法被廣泛用于考

26、古測年。測年方法被廣泛用于考古測年。 母原子核可自發(fā)或誘發(fā)地分裂成兩或三部分，母原子核可自發(fā)或誘發(fā)地分裂成兩或三部分，U238的的裂變產(chǎn)物是高能粒子裂變產(chǎn)物是高能粒子,在穿過晶體時在穿過晶體時,形成寬約形成寬約10nm的的損壞區(qū)。在損壞區(qū)內(nèi)損壞區(qū)。在損壞區(qū)內(nèi),有長達(dá)有長達(dá)1100 m的的“徑跡徑跡”許許多條。徑跡的疏密程度與放射性強(qiáng)弱有關(guān)。若已知徑多條。徑跡的疏密程度與放射性強(qiáng)弱有關(guān)。若已知徑跡體密度跡體密度DF,則：則：)UD1ln(1t238FF其中F是裂變常數(shù), 是包括裂變和衰變的總衰變常數(shù)。 nUUtFiF)(21ln1238235實際上無法測量體密度DF,只能測量表面徑跡密度F。采用

27、熱中子照射樣品的辦法,使其中U235受熱中子作用發(fā)生裂變。這種誘生面密度用i表示。若取n為熱中子通量,為熱中子引起的裂變截面,則有： 上式所給的時間是U238自發(fā)裂變的年齡。對地球巖石, 基本不存在U235的誘生裂變。但對于隕石等樣品,宇宙線中子流引起的誘生裂變是不可忽視的。 樣品加溫到一定程度,徑跡將消失。因此,徑跡法測齡給出的是樣品受最近一次熱事件以來的時間。 估計地球年齡的途徑: 尋找地球最古老巖石的年齡,作地球年齡的下限； 利用同位素周期系的性質(zhì),估計地球元素的年齡,作為地球年齡的上限； 在計算地球上各地質(zhì)時期的礦物或巖石年齡的基礎(chǔ)上,在一定地質(zhì)構(gòu)造學(xué)說的指導(dǎo)下,進(jìn)行合理推測,得出可能

28、的地球年齡； 在計算隕石或月球樣品年齡的基礎(chǔ)上,在一定地球起源學(xué)說的指導(dǎo)下,進(jìn)行合理推測,得出地球年齡。 地球年齡的下限巖石年齡: 從地球起源得知,地球是從原始太陽星云演化而來的,如今所見到的地面巖石,是經(jīng)過地球自身的“改造”得到的。地球上的巖石年齡表示其經(jīng)歷最后一次變質(zhì)的年齡,因此,地球的年齡總不會小于地球上任何巖石的年齡。 表34給出世界上若干地區(qū)的測定結(jié)果,大致在(3042)億年之間,其中以澳大利亞芒特納里爾的42億年為最大。說明地球的年齡至少在42億年以上。l 地球年齡的下限巖石年齡:世界上最古老巖石的年齡世界上最古老巖石的年齡 在地球上最老的巖石在地球上最老的巖石 (1998)(19

29、98)(Acasta(Acasta片麻巖，北加拿大片麻巖，北加拿大) ) - -大約大約40.340.3億億年年 在地球上最老的鋯石在地球上最老的鋯石(zircons)(zircons)礦礦物物 (2001)(2001)(Jack Hills，西澳西澳大利亞大利亞)-大約大約44.4億億年年 由地球鉛的演化過程推算地球年齡由地球鉛的演化過程推算地球年齡: 此方法在鉛法測定原理的整合曲線法中做過介紹。19661968年我國珠峰考察所做的鉛同位素年齡測定,外推地球年齡為(44.945.9)108年。 由隕石鉛的同位素比值推算地球年齡由隕石鉛的同位素比值推算地球年齡: 表35給出根據(jù)隕石所得鉛同位素比值得到的年齡。表中a0=Pb206/Pb204,b0=Pb207/Pb204,c0= Pb208/Pb204,表示原始鉛的同位素成份。我國對1975年吉林隕石雨進(jìn)行同位素年齡測定所得地球年齡也是(45.50.7)108年。隕石鉛所得地球年齡隕石鉛所得地球年齡 含碳含碳球粒隕石球粒隕石鐵隕石鐵隕石 地球年齡測定與地球演化