同位素年龄测定

如题所述

1.同位素年龄测定方法

本书总共测定了40个深成岩和火山岩的同位素年龄,其中锆石U-Pb一致线年龄11个,Rb-Sr等时线年龄13个,K-Ar稀释法年龄14个,Ar-Ar年龄2个。年龄测试绝大部分在中国科学院地质地球物理研究所进行,部分在国家地震局和天津地质矿产研究所进行。

(1)U-Pb一致线年龄

取样品20kg,粉碎,挑选出锆石。将锆石筛分成不同粒级,在双目镜下挑选不含有包裹体和连生体的锆石若干颗粒,分别用5NHNO3和3NHCl低温洗涤30min,用H2O洗净、烘干。将形态特征相同的锆石分为一组样品参与测定。每个组分挑选数个颗粒置于干净的聚四氟乙烯高压釜内。精确称量(100mg以上)加入205Pb-235U混合稀释剂。蒸干,加入约0.2mL浓HF,在200℃下加热七昼夜。U、Pb的分离和提纯在AGI×8(200~400目)阴离子树脂上进行,采用氢溴酸体系,U、Pb同位素测定用硅胶作发射剂,在英制VG-354固体源质谱计上进行。实验全流程Pb的空白本底小于0.1ng,U的空白本底为0.01ng。U、Pb同位素比的测定误差为1%。

(2)Rb-Sr同位素年龄

测试所用质谱仪为VG354型,测试方法同乔广生等(1990)。Sr同位素质谱分馏校正采用86Sr/88Sr=0.1194。测试过程中对 Sr同位素标样 NBS987的87Sr/86Sr 测定值为0.710237±14(2σ),对标样NBS607的87Sr/86Sr测定值为1.200296±24(2σ)。分析误差以2σ 给出。实验全流程Sr、Rb的本低为0.2~0.5 ng。等时线年龄计算采用 Ludwig(1995)的ISOPLOT年龄计算程序(2.9 版本),87Rb/86Sr和87Sr/86Sr的输入误差分别为2%和0.01%,年龄计算中所采用的87Rb的衰变常数为0.0142/Ga。

(3)40Ar-39Ar和K-Ar同位素年龄

40Ar-39Ar和K-Ar年龄的测试仪器为英国VSS公司的RGA-10 气体源质谱仪,其灵敏度为2.32×10-14mol/mV。用作40Ar-39Ar同位素年龄测定的斜长石样品在中国原子能科学研究院49-2 反应堆进行快中子照射。快中子瞬时通量为4.22×1010n/cm2s,照射时间为52h 54min,对应的快中子积分通量为8.04×1018n/cm240Ar-39Ar年龄计算使用的J值分别用中国标样ZBH-25 黑云母(132.7±2.8)Ma、ZBJ角闪石(132.8±3.1)Ma和国际标准样BSP-1 角闪石(2060±17.5)Ma标定。K-Ar年龄测试过程中,Ar的提取在超高真空系统中完成。样品在1450~1500℃高温后保持半小时熔融,在熔样结束后的纯化过程中加入38Ar稀释剂。采用氧化铜和海绵钛为纯化剂,最后直接进入质谱仪进行 Ar同位素分析。钾的含量采用火焰光度计测定。年龄计算时采用的常数 λ 均为5.543×10-10/a,40K/K=1.167×10-4,年龄误差按1σ计算。

2.同位素年龄测定结果

作者一共测定了53个同位素年龄,本章展示40个中酸性岩、基性—超基性侵入岩和火山岩同位素年龄,其中锆石U-Pb一致线年龄10个,Rb-Sr等时线年龄13个,ArAr等时线年龄2个,K-Ar稀释法年龄15个;引用前人8个年龄数据,共48个数据(表6-4)。为清晰起见,深成岩和火山岩同位素年龄分别列出。此外还测定了13个堆晶岩和麻粒岩年龄,见第4章。

表6-4 中生代深成岩和火山岩同位素年龄测定结果

续表

注:未注明资料出处的为本书作者提供。大部分由中国科学院地质地球物理研究所乔广生、张任祜、桑海清以及国家地震局地质研究所李大明测定,沈阳地质矿产研究所吴家弘参与了锆石U-Pb法年龄的采样和前处理。*样品由天津地质矿产研究所李惠民测定。部分年龄数据已发表。综合年龄为对比Rb-Sr等时线年龄、40Ar-39Ar及K-Ar年龄后选取的综合年龄(陈义贤等,1997)。表中数据去小数点。

下面将不同方法测定年龄的部分原始数据分别列表和图示(表6-5、表6-6、图6-5、图6-6)。

表6-5 中生代火成岩锆石U-Pb同位素年龄测定数据

续表

注:表中样号同表6-4,由于测试单位不同,数据略有差异,前两个为中国科学院地质地球物理研究所许荣华测试,后者为天津地质矿产研究所李惠民测试。

表6-6 中生代火成岩Rb-Sr同位素年龄测定数据

续表

注:表中样号同表6-4。

图6-5 本区火成岩锆石U-Pb年龄图

样号同表6-4

图6-6 本区火成岩Rb-Sr等时线年龄图

样号同表6-4

为了了解研究区构造格局是何时从东西走向转变成北东走向的,作者在近东西走向的黑里河断裂向北东走向的白城-八里罕断裂转折部位,选取平行断裂的花岗质糜棱岩带中新生的眼球状钾长石测定Ar-Ar年龄(Han Qingjun et al.,2000)。其结果见表6-7和图6-7。

表6-7 花岗质糜棱岩中钾长石的Ar-Ar年龄数据表

注:Ar*为放射性Ar,样品分析者为中国科学院地质地球物理研究所桑海清。m是测量值;下标K表示由K变成的Ar。

图6-7 钾长石的40Ar-39Ar年龄谱(A)和等时线(B)图

本书测定了15个K-Ar稀释法的同位素年龄,表6-8展示岩墙群和火山颈测定的年龄资料。它们的地质意义详见第八章和第五章。

表6-8 K-Ar年龄数据表

注:由中国科学院地质地球物理研究所桑海清测定。

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