同位素地质年龄测定技术及应用

同位素地质年代学是地球科学、物理学、化学和技术科学相互交叉发展起来的一门新兴学科,是地球系统科学中一个年轻而充满活力的分支学科。它根据放射性同位素衰变规律确定地质体形成和地质事件发生的时代,以研究地球和行星物质的形成历史和演化规律。本文对几种常用的精度比较高的同位素测年方法从理论、实验技术、应用范围、使用的注意事项等方面予以简要总结和介绍,期望为地质同行们提供有益的参考。所涉及的同位素测年方法主要有U-Pb法、Ar-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、Re-Os法、（U-Th）/He法等。①U-Pb法：是最早用来测定地质年龄的放射性方法之一,也是国内目前最重要的同位素测年方法。近10年来,近乎完美的锆石微区U-Pb年龄测定技术的引进对我国的地质科学研究起到了巨大的推动作用,并且其应用领域仍在进一步扩展中。②Ar-Ar法：已经成为同位素地质年代学研究最主要的方法之一。该方法具有以下特点：a.测量的时间域较宽,最老可到3800 Ma（月岩年龄）,最年轻可测到千年级（意大利维苏威火山喷发年龄）;b.测量对象广泛,原则上,所有的含钾矿物、岩石都可以用作Ar-Ar法同位素测年,甚至含有微量钾盐包裹体的非钾矿物如石英、闪锌矿等也有成功测定出Ar-Ar年龄的报道;c.独特的分步加热技术和内部组分的Ar同位素相关图处理技术不仅可以获得高精度的年龄,还可以揭示被测定对象所经历的多期地质演化信息;d.和激光技术配套可以直接在岩石光片上寻找待测矿物进行微区（几十微米—几百微米）Ar-Ar测年,从而能够获得变质岩P-T-t轨迹研究中最精确的时间信息;e.应用领域广泛,几乎所有的地质学分支学科中都有应用;f.是矿床年代学研究的最主要的技术手段;g.是同位素热年代学研究的支柱技术。Ar-Ar法测年也有其局限性：首先是分析技术复杂导致其成本高、分析周期长。其次中子参数测定的准确性直接影响样品年龄测定的准确性。核反冲效应会导致极细粒的粘土矿物Ar-Ar年龄结果偏高。对于古元古代和太古宙古老变质岩样品,由于可能存在K和Ar的自然扩散作用或后期变质、变形等多因素的扰动作用,用Ar-Ar法很难测出早期的变质事件年龄。③Rb-Sr法：是一个应用很广泛的方法,利用等时线技术可以测定侵入岩、火山岩、变质岩和某些沉积岩的同位素地质年龄。在用Rb-Sr同位素系统测定中酸性侵入岩和火山岩的年龄时,如果岩石迅速冷却,无论用全岩等时线法或矿物等时线法得到的年龄都可能