變質(zhì)巖定年代方法及應(yīng)用ppt課件

1、一、變質(zhì)巖定年方法的探討一、變質(zhì)巖定年方法的探討1.變質(zhì)巖的相關(guān)知識(shí)變質(zhì)巖的相關(guān)知識(shí) 2.變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展 3.變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題二、變質(zhì)巖定年方法及應(yīng)用二、變質(zhì)巖定年方法及應(yīng)用安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年野外的變質(zhì)巖變質(zhì)巖的概念變質(zhì)巖的概念變質(zhì)巖是由原來(lái)的巖石巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖在地殼變質(zhì)巖是由原來(lái)的巖石巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)成分加入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)中受到高溫、高壓及化學(xué)成分加入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化后形成的新的巖石。生礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造變

2、化后形成的新的巖石。一、變質(zhì)巖定年方法的探討一、變質(zhì)巖定年方法的探討1.變質(zhì)巖的相關(guān)知識(shí)變質(zhì)巖的相關(guān)知識(shí)野外的變質(zhì)巖變質(zhì)巖的分布變質(zhì)巖的分布 我國(guó)區(qū)域變質(zhì)巖系十分發(fā)育，時(shí)代自太古宙到中生代均有出露。其變我國(guó)區(qū)域變質(zhì)巖系十分發(fā)育，時(shí)代自太古宙到中生代均有出露。其變質(zhì)巖石類(lèi)型十分復(fù)雜，主要有片麻巖、粒狀巖石變粒巖、淺粒巖）、片質(zhì)巖石類(lèi)型十分復(fù)雜，主要有片麻巖、粒狀巖石變粒巖、淺粒巖）、片巖、千枚巖、變質(zhì)硅鐵質(zhì)巖、大理巖、變質(zhì)鐵鎂質(zhì)巖及區(qū)域混合巖等。有巖、千枚巖、變質(zhì)硅鐵質(zhì)巖、大理巖、變質(zhì)鐵鎂質(zhì)巖及區(qū)域混合巖等。有關(guān)原巖建造主要有超基性到酸性噴出巖包括熔巖、凝灰?guī)r）、硬砂巖、關(guān)原巖建造主要有超基性到

3、酸性噴出巖包括熔巖、凝灰?guī)r）、硬砂巖、各種沉積巖及不同性質(zhì)的侵入巖。上述變質(zhì)巖類(lèi)均屬不同的原巖建成造經(jīng)各種沉積巖及不同性質(zhì)的侵入巖。上述變質(zhì)巖類(lèi)均屬不同的原巖建成造經(jīng)受不同時(shí)期、不同類(lèi)型區(qū)域變質(zhì)作用的結(jié)果。受不同時(shí)期、不同類(lèi)型區(qū)域變質(zhì)作用的結(jié)果。 我國(guó)區(qū)域?qū)訝钭冑|(zhì)巖系按大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可分為我國(guó)區(qū)域?qū)訝钭冑|(zhì)巖系按大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可分為12期，從太古宙遷西期期，從太古宙遷西期新生代喜馬拉期變質(zhì)巖系均有。所以，變質(zhì)巖系的發(fā)生和發(fā)展與大地構(gòu)造新生代喜馬拉期變質(zhì)巖系均有。所以，變質(zhì)巖系的發(fā)生和發(fā)展與大地構(gòu)造環(huán)境和地殼演化有密切的關(guān)系。在全球構(gòu)造位置上，我國(guó)處于歐亞板塊、環(huán)境和地殼演化有密切的關(guān)系。在全球構(gòu)造位

4、置上，我國(guó)處于歐亞板塊、太平洋板塊及度板塊的結(jié)合部位，地質(zhì)環(huán)境差異較大，發(fā)展歷史很不相同，太平洋板塊及度板塊的結(jié)合部位，地質(zhì)環(huán)境差異較大，發(fā)展歷史很不相同，因而區(qū)域地質(zhì)各具特色，造成變質(zhì)巖石類(lèi)型復(fù)雜，巖石相對(duì)難以識(shí)別。因而區(qū)域地質(zhì)各具特色，造成變質(zhì)巖石類(lèi)型復(fù)雜，巖石相對(duì)難以識(shí)別。榴輝巖榴輝巖(eclogite)圖片圖片主要由綠輝石和石榴主要由綠輝石和石榴子石組成的高壓變質(zhì)子石組成的高壓變質(zhì)巖。巖。片巖片巖(schist)圖片圖片 片理主要由片狀或柱狀礦（片理主要由片狀或柱狀礦（云母、綠泥石、滑石、角閃云母、綠泥石、滑石、角閃石等）呈定向排列構(gòu)成。石等）呈定向排列構(gòu)成。 大理巖大理巖(marbl

5、e)圖片圖片主要由方解石、白云石等主要由方解石、白云石等碳酸鹽類(lèi)礦物組成的變質(zhì)碳酸鹽類(lèi)礦物組成的變質(zhì)巖。巖。夕卡巖夕卡巖(skarn)圖片圖片主要由富鈣或富鎂的主要由富鈣或富鎂的硅酸鹽礦物組成的變硅酸鹽礦物組成的變質(zhì)巖。質(zhì)巖。夕卡巖(skarn)圖片夕卡巖(skarn)圖片角巖角巖(hornfels)圖片圖片具有細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)和具有細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)和致密塊狀構(gòu)造的熱接致密塊狀構(gòu)造的熱接觸變質(zhì)巖。又稱(chēng)角頁(yè)觸變質(zhì)巖。又稱(chēng)角頁(yè)巖巖?；疑閹r灰色片麻巖(grey gneiss)圖圖片泛指在太古宙高級(jí)變質(zhì)區(qū)片泛指在太古宙高級(jí)變質(zhì)區(qū)廣泛分布的主要由長(zhǎng)石和石廣泛分布的主要由長(zhǎng)石和石英組成的片麻巖類(lèi)英組成的片麻巖

6、類(lèi)。 自自 20 世紀(jì)世紀(jì) 80 年代末以來(lái)年代末以來(lái), 同位素年代學(xué)家與變質(zhì)巖巖石學(xué)家一同位素年代學(xué)家與變質(zhì)巖巖石學(xué)家一起致力于探索用同位素年代學(xué)解決變質(zhì)作用過(guò)程及其細(xì)節(jié)的地質(zhì)時(shí)間起致力于探索用同位素年代學(xué)解決變質(zhì)作用過(guò)程及其細(xì)節(jié)的地質(zhì)時(shí)間與序列與序列, 取得了如下進(jìn)展。取得了如下進(jìn)展。2. 1變質(zhì)作用頂峰年齡的測(cè)定變質(zhì)作用頂峰年齡的測(cè)定主要運(yùn)用主要運(yùn)用 U- Pb, U-T h-全全 Pb, Lu-Hf 和和Sm-Nd同位素年代計(jì)對(duì)同位素年代計(jì)對(duì)鋯石和獨(dú)居石等鋯石和獨(dú)居石等 含含 U 副礦物、副礦物、 石榴石榴 石及其變質(zhì)頂峰礦石及其變質(zhì)頂峰礦 物組合進(jìn)行定年物組合進(jìn)行定年, 在以在以 麻

7、粒巖為代表的麻粒巖為代表的 高高 級(jí)變質(zhì)巖區(qū)和高級(jí)變質(zhì)巖區(qū)和高 壓壓超高壓榴超高壓榴 輝巖的變質(zhì)輝巖的變質(zhì) 頂峰年齡頂峰年齡) 的測(cè)定方的測(cè)定方 面已取得面已取得 公認(rèn)的成果。公認(rèn)的成果。2.2變質(zhì)頂峰期后變質(zhì)頂峰期后冷卻冷卻剝露速率剝露速率的確定的確定主要是利用礦物主要是利用礦物對(duì)不同同位素體對(duì)不同同位素體系的年齡與封閉系的年齡與封閉溫度的關(guān)系溫度的關(guān)系, 即勻即勻稱(chēng)的同位素?zé)崮攴Q(chēng)的同位素?zé)崮甏?jì)方法代計(jì)方法, 來(lái)確定來(lái)確定變質(zhì)巖變質(zhì)頂峰變質(zhì)巖變質(zhì)頂峰期的冷卻期的冷卻剝露剝露速率。速率。 2.變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展2. 1變質(zhì)作用頂峰年齡的測(cè)定變質(zhì)作用頂峰年齡的測(cè)定主要

8、運(yùn)用主要運(yùn)用 U- Pb, U-T h-全全 Pb, Lu-Hf 和和Sm-Nd同位素年代計(jì)對(duì)同位素年代計(jì)對(duì)鋯石和獨(dú)居石等鋯石和獨(dú)居石等 含含 U 副礦物、副礦物、 石榴石榴 石及其變質(zhì)頂峰礦石及其變質(zhì)頂峰礦 物組合進(jìn)行定年物組合進(jìn)行定年, 在以在以 麻粒巖為代表的麻粒巖為代表的 高高 級(jí)變質(zhì)巖區(qū)和高級(jí)變質(zhì)巖區(qū)和高 壓壓超高壓榴超高壓榴 輝巖的變質(zhì)輝巖的變質(zhì) 頂峰年齡頂峰年齡) 的測(cè)定方的測(cè)定方 面已取得面已取得 公認(rèn)的成果。公認(rèn)的成果。2.變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展2.3 變質(zhì)作用過(guò)程中特定事件的定年變質(zhì)作用過(guò)程中特定事件的定年 峰期變質(zhì)礦物的生長(zhǎng)及其變質(zhì)反應(yīng)年齡的測(cè)定大部

9、峰期變質(zhì)礦物的生長(zhǎng)及其變質(zhì)反應(yīng)年齡的測(cè)定大部分分 等同于峰期變質(zhì)年齡的測(cè)定。等同于峰期變質(zhì)年齡的測(cè)定。Keaya 等應(yīng)用高靈敏度高分辨率離子探針等應(yīng)用高靈敏度高分辨率離子探針( SHRIMP) 測(cè)測(cè)定了代表變質(zhì)峰期深熔作用形成的鋯石邊的定了代表變質(zhì)峰期深熔作用形成的鋯石邊的 U-Pb 年年齡齡,從而確定了深熔作用和變質(zhì)作用的頂峰年齡。從而確定了深熔作用和變質(zhì)作用的頂峰年齡。Bur-ton等等 用特殊手段將基性麻粒巖中的用特殊手段將基性麻粒巖中的 變斑晶石榴變斑晶石榴石后成合晶冠狀石后成合晶冠狀 體礦物分離出來(lái)體礦物分離出來(lái), 然后進(jìn)行了然后進(jìn)行了 U-Pb,Sm-Nd,Rb-Sr 和和O 同位

10、素年齡的測(cè)定同位素年齡的測(cè)定, 得出石榴石分得出石榴石分解為后成合晶的頂峰年齡為解為后成合晶的頂峰年齡為 1 151 Ma, Nd和和Sr 同位素同位素在礦物之間在礦物之間 的交換到的交換到 250 Ma 才終止才終止,是測(cè)定是測(cè)定 后成合晶后成合晶形成年齡的成功范例。形成年齡的成功范例。陳能松等曾將密云麻粒巖中的石榴石鏈分離出來(lái)陳能松等曾將密云麻粒巖中的石榴石鏈分離出來(lái), 測(cè)測(cè)得其得其Sm-Nd年齡為年齡為( 1 75625)Ma。 2.4同位素年代學(xué)技術(shù)同位素年代學(xué)技術(shù)( 特別是微區(qū)原位年齡分析技術(shù)特別是微區(qū)原位年齡分析技術(shù)) 的的完善和改進(jìn)完善和改進(jìn)1. ( LA-ICP-MS)：除二次

11、離子質(zhì)譜：除二次離子質(zhì)譜( SIMS) 和和 SHRIMP 技術(shù)外技術(shù)外,近年來(lái)利用激光剝蝕等離子體質(zhì)譜分析技術(shù)近年來(lái)利用激光剝蝕等離子體質(zhì)譜分析技術(shù)( LA-ICP-MS) 原位原位( in-situ) 測(cè)定鋯石和獨(dú)居石等含測(cè)定鋯石和獨(dú)居石等含 U和含和含T h 副礦物的副礦物的 U-Pb 年齡或年齡或 Th-Pb 年齡，進(jìn)展極快。年齡，進(jìn)展極快。2.電子探針電子探針(EPMA) ：測(cè)定鋯石的：測(cè)定鋯石的T h-U-全全 Pb 化學(xué)等時(shí)線年化學(xué)等時(shí)線年齡方法齡方法(chemicalh-U-total Pb isochron method) 價(jià)格低廉價(jià)格低廉, 不破壞樣品不破壞樣品, 空間分辨

12、率高達(dá)空間分辨率高達(dá) 15 L m, 樣品制備方便樣品制備方便, 分分析快速析快速, 又可進(jìn)行年齡填圖又可進(jìn)行年齡填圖,因而近年來(lái)備受青睞因而近年來(lái)備受青睞, 在鋯石在鋯石和獨(dú)居石等富和獨(dú)居石等富 U 或富或富 T h副礦物的年齡測(cè)定上不斷取得成副礦物的年齡測(cè)定上不斷取得成功。功。3.質(zhì)子探針質(zhì)子探針( PIXE) ：測(cè)定了獨(dú)居石的：測(cè)定了獨(dú)居石的 U-Th-Pb 年齡。對(duì)年齡。對(duì) EPMA 無(wú)能為力的小于無(wú)能為力的小于 100 Ma 的獨(dú)居石年齡的測(cè)定的獨(dú)居石年齡的測(cè)定, PIXE 具有明顯的優(yōu)勢(shì)具有明顯的優(yōu)勢(shì) 。2.變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展變質(zhì)巖年代學(xué)的研究進(jìn)展 現(xiàn)有的常規(guī)定年技術(shù)和方法存在

13、著一定的缺陷現(xiàn)有的常規(guī)定年技術(shù)和方法存在著一定的缺陷, 需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善, 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 3.1造巖礦物中的微量礦物包裹體將影響諸多常規(guī)造巖礦物中的微量礦物包裹體將影響諸多常規(guī)方法的定年結(jié)果。方法的定年結(jié)果。 主要變質(zhì)礦物的主要變質(zhì)礦物的 U, Pb, Sr, Nd, Hf 和和 REE 含量極低含量極低,如果存在微細(xì)的富含以上同位素如果存在微細(xì)的富含以上同位素之一且與寄主礦物未達(dá)到同位素平衡的固之一且與寄主礦物未達(dá)到同位素平衡的固體礦物或流體包裹體體礦物或流體包裹體, 其測(cè)定的年齡結(jié)果其測(cè)定的年齡結(jié)果反映的將是副礦物的年齡而不是主量礦物

14、反映的將是副礦物的年齡而不是主量礦物的變質(zhì)年齡的變質(zhì)年齡, 并將影響到對(duì)主量礦物封閉并將影響到對(duì)主量礦物封閉溫度的正確估計(jì)溫度的正確估計(jì); 通常要對(duì)這些變質(zhì)礦物通常要對(duì)這些變質(zhì)礦物的普通的普通 Pb、普通、普通 Nd、 Hf 作扣除處理作扣除處理, 而而其準(zhǔn)確值通常是難以測(cè)定的其準(zhǔn)確值通常是難以測(cè)定的; 熱力學(xué)平衡熱力學(xué)平衡與同位素平衡通常并不等同。與同位素平衡通常并不等同。3.變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題3.2 富富U 副礦物的復(fù)雜成因與原位定年結(jié)果副礦物的復(fù)雜成因與原位定年結(jié)果的解釋尚不盡人意。的解釋尚不盡人意。無(wú)可置疑無(wú)可置疑, 鋯石和獨(dú)居石等富鋯石和獨(dú)居石等富 U 或富

15、或富 Th 的礦的礦物具有很高的封閉溫度物具有很高的封閉溫度, 是變質(zhì)巖中確定峰是變質(zhì)巖中確定峰期變質(zhì)年齡最合適的首選對(duì)象期變質(zhì)年齡最合適的首選對(duì)象, 但其成因上但其成因上的多樣性和復(fù)雜性是人所共知的。的多樣性和復(fù)雜性是人所共知的。 綜合應(yīng)用綜合應(yīng)用陰極發(fā)光、陰極發(fā)光、 稀土元素配分型式、稀土元素配分型式、 微量元素微量元素含量變化、含量變化、 n( Th) / n( U) 比值和電子背散射比值和電子背散射 圖式圖式( EBSP) 研究并配合主量礦物的生研究并配合主量礦物的生 長(zhǎng)情況長(zhǎng)情況, 來(lái)判斷鋯石或獨(dú)居石的成因類(lèi)來(lái)判斷鋯石或獨(dú)居石的成因類(lèi) 型型, 這有助于正確解釋這有助于正確解釋 U-P

16、b, T h- Pb 同同 位素年齡和位素年齡和 U-Th-全全 Pb 化學(xué)等時(shí)線年化學(xué)等時(shí)線年 齡的地質(zhì)含義齡的地質(zhì)含義 3.變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題3.變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題變質(zhì)巖定年方法存在問(wèn)題3.3常規(guī)的原位測(cè)定對(duì)象與主要變質(zhì)礦物組合的常規(guī)的原位測(cè)定對(duì)象與主要變質(zhì)礦物組合的關(guān)系不明確。關(guān)系不明確。迄今為止迄今為止, 鋯石和獨(dú)居石等富鋯石和獨(dú)居石等富 U 礦物的所謂原礦物的所謂原位年齡測(cè)定絕大多數(shù)是用重砂分離的方法將它位年齡測(cè)定絕大多數(shù)是用重砂分離的方法將它們分離出來(lái)們分離出來(lái), 制成樣品靶制成樣品靶, 置入分析平臺(tái)上進(jìn)行置入分析平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定的,因此因此, 定

17、年對(duì)象與主要變質(zhì)礦物在巖石定年對(duì)象與主要變質(zhì)礦物在巖石中的時(shí)空關(guān)系并不明確。由于基于熱力學(xué)原理中的時(shí)空關(guān)系并不明確。由于基于熱力學(xué)原理設(shè)計(jì)的溫度計(jì)和壓力計(jì)至今還無(wú)法應(yīng)用于這些設(shè)計(jì)的溫度計(jì)和壓力計(jì)至今還無(wú)法應(yīng)用于這些礦物礦物, 無(wú)法將它們精確的定年結(jié)果與特定的變無(wú)法將它們精確的定年結(jié)果與特定的變質(zhì)事件質(zhì)事件( 如低壓、如低壓、 中壓、中壓、 高壓或超高壓變質(zhì)作高壓或超高壓變質(zhì)作用用) 相聯(lián)系相聯(lián)系, 因此因此,必須尋求將兩者聯(lián)系起來(lái)的有必須尋求將兩者聯(lián)系起來(lái)的有效途徑。效途徑。二、變質(zhì)巖定年方法及應(yīng)用二、變質(zhì)巖定年方法及應(yīng)用安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年一、

18、地質(zhì)概況一、地質(zhì)概況 肥東群變質(zhì)巖系分布在肥東縣西肥東群變質(zhì)巖系分布在肥東縣西 山釋一橋山釋一橋頭集一閱集一帶頭集一閱集一帶,北北東向延伸。構(gòu)造上位于郊北北東向延伸。構(gòu)造上位于郊廬斷裂的東側(cè)廬斷裂的東側(cè),與張八嶺群呈斷層接觸與張八嶺群呈斷層接觸,屬揚(yáng)子變屬揚(yáng)子變質(zhì)區(qū)質(zhì)區(qū).肥東群的原始構(gòu)造為一軸向北東肥東群的原始構(gòu)造為一軸向北東3 5度，向度，向南西緩傾的傾伏背斜，背斜核部為俘搓山組、南西緩傾的傾伏背斜，背斜核部為俘搓山組、翼部翼部 由內(nèi)向外依次為大橫山組、雙由內(nèi)向外依次為大橫山組、雙 山組。山組。肥東群肥東群 自下而上為：自下而上為：1. 梓搓山組：主要沿俘搓山西坡分布。下部以梓搓山組：主要沿

19、俘搓山西坡分布。下部以黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主，間夾黑云角閃斜長(zhǎng)片麻黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主，間夾黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖及少量斜長(zhǎng)角巖及少量斜長(zhǎng)角 閃巖。上部為黑閃巖。上部為黑 云斜長(zhǎng)片麻巖云斜長(zhǎng)片麻巖夾薄層斜長(zhǎng)角閃巖及變石英角斑巖夾薄層斜長(zhǎng)角閃巖及變石英角斑巖,局部夾大理局部夾大理巖透鏡體。巖透鏡體。2. 大橫山組：分布于銅山尖山一帶大橫山組：分布于銅山尖山一帶,以角閃斜長(zhǎng)以角閃斜長(zhǎng)片麻巖和黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主片麻巖和黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主,間夾斜長(zhǎng)角閃巖、間夾斜長(zhǎng)角閃巖、黑云片巖及條帶狀磁鐵石英巖。黑云片巖及條帶狀磁鐵石英巖。3. 雙雙 山組山組:以白云質(zhì)大理巖為主以白云質(zhì)大理巖為主,間夾薄層斜長(zhǎng)角間夾薄層斜長(zhǎng)

20、角閃片巖、斜長(zhǎng)角閃巖及透閃石英片巖等。各層閃片巖、斜長(zhǎng)角閃巖及透閃石英片巖等。各層之間彼此成整合接觸之間彼此成整合接觸,且受到不同程度的混合巖且受到不同程度的混合巖化化(見(jiàn)圖見(jiàn)圖1)。圖圖1肥東縣俘模山區(qū)地質(zhì)圈肥東縣俘模山區(qū)地質(zhì)圈(1:2 0 萬(wàn)萬(wàn))1.1安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年原理安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年原理 本文通過(guò)對(duì)肥東群變質(zhì)巖中鋯石單礦物本文通過(guò)對(duì)肥東群變質(zhì)巖中鋯石單礦物U一一P b法法同位素地質(zhì)定年研究肥東群的原巖形成時(shí)間同位素地質(zhì)定年研究肥東群的原巖形成時(shí)間。 鋯石單礦物鋯石單礦物U一一P b法法基本原理（見(jiàn)書(shū)基本原理（見(jiàn)書(shū)39頁(yè)）頁(yè)） （1）鋯石的結(jié)構(gòu)）鋯石的

21、結(jié)構(gòu)單偏光下單偏光下鋯石的結(jié)構(gòu)鋯石的結(jié)構(gòu)正交偏光下正交偏光下常常呈呈礦礦物物包包裹裹體體安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年 同位素定年的基礎(chǔ)是放射性衰變定律，通過(guò)測(cè)定母同位素定年的基礎(chǔ)是放射性衰變定律，通過(guò)測(cè)定母體及其衰變產(chǎn)生的子體同位素含量，就可以利用衰變體及其衰變產(chǎn)生的子體同位素含量，就可以利用衰變定律算出形成以來(lái)的時(shí)間（年齡）。定律算出形成以來(lái)的時(shí)間（年齡）。鋯石相對(duì)富含鋯石相對(duì)富含Th, U等放射性元素，等放射性元素，而而貧普通貧普通Pb，而且，而且其溫度抗后期影響能力強(qiáng)，所以是其溫度抗后期影響能力強(qiáng)，所以是定年的最佳樣品定年的最佳樣品鋯石定年是利用了

22、其中的鋯石定年是利用了其中的U和和Th同位素衰變成同位素衰變成Pb同位素同位素定年原理定年原理235U207Pb, 238U 206Pb, 232Th 208Pb，其，其中間中間壽命壽命短可以忽略，短可以忽略，因此，可將因此，可將206Pb、207Pb、208Pb視為直接由視為直接由238U、235U、232Th形成：形成：它們的等時(shí)線方程：206Pb = 206Pbi + 238U(e238t 1) 207Pb = 207Pbi + 235U(e235t 1) 208Pb = 208Pbi + 232Th(e232t 1)定年基礎(chǔ)定年基礎(chǔ)方程兩邊除于方程兩邊除于非放射成因的穩(wěn)定同位素非放射成

23、因的穩(wěn)定同位素204Pb，得到：，得到：) 1(238204238204206204206tiePbUPbPbPbPb) 1(235204235204207204207tiePbUPbPbPbPb) 1(232204232204208204208tiePbThPbPbPbPb理論上理論上, , 上述等時(shí)線也能象上述等時(shí)線也能象Rb-SrRb-Sr和和Sm-NdSm-Nd體系一樣進(jìn)體系一樣進(jìn)行巖石定年。行巖石定年。但是，但是，U U、ThTh、PbPb的活動(dòng)性相當(dāng)大，的活動(dòng)性相當(dāng)大，使使得得U-PbU-Pb等時(shí)線定年受到很大的限制。等時(shí)線定年受到很大的限制。等時(shí)線方程等時(shí)線方程一致方程一致方程由

24、左式可得：206Pb / 238U = e238t -1207Pb / 235U = e235t -1如果測(cè)定的鋯石在形成后對(duì)U-Pb同位素是封閉的，則可以得到兩個(gè)相同的年齡。在207Pb/235U為橫坐標(biāo)，206Pb/238U為縱坐標(biāo)的二維圖上，不同的年齡點(diǎn)構(gòu)成了一條一致曲線。則前述方程則前述方程206Pb=206Pbi+238U(e 238238t -1)； 207Pb=206Pbi+235U(e 235235t -1)可簡(jiǎn)化為：可簡(jiǎn)化為：206Pb=238U(e 238238t -1)； 207Pb=235U(e 235235t -1)鋯石中含有的U、Th卻很少含Pb，如果假設(shè)鋯石形成時(shí)

25、不含Pb，即測(cè)定的所有Pb為放射成因。諧和圖一致曲線一致曲線Concordia而且鋯石具有非常強(qiáng)的抗侵蝕能力，鋯石中的U-Pb體系封閉溫度750 oC, 形成后Pb的擴(kuò)散封閉溫度可以高達(dá)900 oC，鋯石形成廣，所以鋯石是目前測(cè)定巖漿結(jié)晶和峰期變質(zhì)作用年齡最理想的礦物。鋯石形成時(shí)有少量初始（普通）Pb的存在，在年齡計(jì)算中需要扣除。但由于鋯石中普通Pb很低，則只需測(cè)定204Pb的含量，再根據(jù)地球Pb演化模式獲得206Pb/204Pb、207Pb/204Pb比值，估算出普通Pb并進(jìn)行扣除即可獲得放射成因鉛。鋯石鋯石U-Pb年齡測(cè)定常規(guī)所需的樣品量達(dá)毫克級(jí)以上，在實(shí)際工作中難年齡測(cè)定常規(guī)所需的樣品量

26、達(dá)毫克級(jí)以上，在實(shí)際工作中難免會(huì)將顏色、形狀、元素含量甚至成因不同的鋯石混合測(cè)定，結(jié)果得免會(huì)將顏色、形狀、元素含量甚至成因不同的鋯石混合測(cè)定，結(jié)果得到的只能是混合鋯石的平均年齡。只有單顆粒鋯石晶體或者晶體微區(qū)到的只能是混合鋯石的平均年齡。只有單顆粒鋯石晶體或者晶體微區(qū)的的U-Pb同位素組成，才能給出不同類(lèi)型鋯石的真實(shí)同位素年齡。同位素組成，才能給出不同類(lèi)型鋯石的真實(shí)同位素年齡。鋯石的優(yōu)勢(shì)鋯石的優(yōu)勢(shì)上交點(diǎn)(upper intercept)年齡代表鋯石結(jié)晶年齡；下交點(diǎn)(lower intercept) 年齡或者代表造成鉛丟失的一次熱事件，或者沒(méi)有任何地質(zhì)意義。1. Sensitive High R

27、esolution Ion Microprobe 高靈敏度高分辨率離子探針質(zhì)譜計(jì)(SHRIMP)法2. Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry 激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜計(jì)（LAM ICPMS）3. Isotope dilution thermal ionization mass spectrometry 同位素稀釋熱電離質(zhì)譜儀(ID TIMS)，也稱(chēng)溶液法或稀釋 法。多顆粒，單顆粒，化學(xué)流程，離子交換柱分離4. Single zircon evaporation, using thermal ion mass

28、spectrometry 熱離子質(zhì)譜計(jì)逐級(jí)蒸發(fā)沉積測(cè)定法鋯石鋯石U-Pb定年方法定年方法1. SHRIMP安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年安徽肥東群變質(zhì)巖系的同位素地質(zhì)定年1.2 安徽肥東群變質(zhì)巖系鋯石單礦物的標(biāo)型特征安徽肥東群變質(zhì)巖系鋯石單礦物的標(biāo)型特征: 采采自肥東群俘搓山組下部的黑自肥東群俘搓山組下部的黑 云斜長(zhǎng)片云斜長(zhǎng)片麻巖中麻巖中用于鈾一鉛年齡測(cè)定的鋯石為用于鈾一鉛年齡測(cè)定的鋯石為透透 明細(xì)明細(xì) 粒粒 長(zhǎng)柱長(zhǎng)柱 晶體、晶形較好晶體、晶形較好,以以 1 10、111、3 11組成聚形為主組成聚形為主.呈淺棕色呈淺棕色,透透 明度好明度好,晶面光晶面光滑、無(wú)氣泡和包體滑、無(wú)氣泡和包體,

29、長(zhǎng)寬比約長(zhǎng)寬比約4:l,無(wú)次生加大和無(wú)次生加大和搬運(yùn)磨損現(xiàn)象搬運(yùn)磨損現(xiàn)象,說(shuō)明鋯石是同生的。說(shuō)明鋯石是同生的。表表1是是一塊巖一塊巖石中石中6不同粒不同粒級(jí)的鋯級(jí)的鋯石單礦石單礦物的測(cè)物的測(cè)試結(jié)果。試結(jié)果。1.3鋯石鋯石 鈾一鉛年鈾一鉛年 齡計(jì)算公式和模式年齡齡計(jì)算公式和模式年齡根據(jù)放射性衰變規(guī)律可導(dǎo)根據(jù)放射性衰變規(guī)律可導(dǎo) 出下列方程：出下列方程：利用上面公式和表利用上面公式和表1中數(shù)據(jù)就可以計(jì)算鋯石的模式年齡。中數(shù)據(jù)就可以計(jì)算鋯石的模式年齡。1.3鋯石鋯石 鈾一鉛年鈾一鉛年 齡計(jì)算公式和模式年齡齡計(jì)算公式和模式年齡通過(guò)上列、式計(jì)算的模通過(guò)上列、式計(jì)算的模式年齡是很不一致的式年齡是很不一致的,

30、這種不一這種不一致性表明鋯石致性表明鋯石 已不是一個(gè)封閉已不是一個(gè)封閉體系體系,它的放射成因它的放射成因P b可能在一可能在一次次 熱變質(zhì)幕中丟失熱變質(zhì)幕中丟失,所以表面年所以表面年齡不能代表鋯石的年齡。為此我齡不能代表鋯石的年齡。為此我們用韋瑟里們用韋瑟里 爾一致曲線圖來(lái)進(jìn)爾一致曲線圖來(lái)進(jìn)行處理行處理.1.3鋯石鋯石 鈾一鉛年鈾一鉛年 齡計(jì)算公式和模式年齡齡計(jì)算公式和模式年齡1.4.鋯石的鈾一鉛一致曲線圖解年齡鋯石的鈾一鉛一致曲線圖解年齡1.5.鋯石的鈾一鉛一致曲線圖解年齡鋯石的鈾一鉛一致曲線圖解年齡圖圖2所示的上交點(diǎn)年齡所示的上交點(diǎn)年齡T，為，為 ,該年齡代該年齡代表了肥東群俘搓山組黑云斜長(zhǎng)片麻巖中鋯石最初結(jié)晶表了肥東群俘搓山組黑云斜長(zhǎng)片麻巖中鋯石最初結(jié)晶時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間,也就是說(shuō)代表了該群俘搓山組的原巖也就是說(shuō)代表了該群俘搓山組的原巖形成年齡。肥東群形成年齡。肥東群 自下而上系連續(xù)沉積彼此成整合接自下而上系連續(xù)沉積彼此成整合接觸觸,所以也代表了下元古代期間肥所以也代表了下元古代期間肥 東東 群的群的 基底基底 巖石年巖石年齡。齡。不一致曲線下交點(diǎn)年齡為不一致曲線下交點(diǎn)年齡為 Ma。該年齡代。該年齡代表了在此之前所經(jīng)歷的熱變質(zhì)事件年齡表了在此之前所經(jīng)歷的熱變質(zhì)事件年齡,且與張八嶺群且與張八嶺群發(fā)生在晉寧運(yùn)動(dòng)第一次熱力事件發(fā)生在晉寧運(yùn)動(dòng)第一次熱力事件(