地球化学年代学研究

1、陈陈 福福 坤坤办公室电话办公室电话: 3603723电子邮箱电子邮箱: 同位素地质年代学同位素地质年代学？元素与同位素？元素与同位素？放射性与放射成因同位素？放射性与放射成因同位素？元素地球化学性质与分布？元素地球化学性质与分布？同位素组成特征与示踪原理？同位素组成特征与示踪原理？同位素年代学原理？同位素年代学原理？分析测试方法和技术？分析测试方法和技术？同位素示踪和年代学的应用？同位素示踪和年代学的应用？影响范围和应用前景？影响范围和应用前景 同位素基本概念与原理同位素基本概念与原理 地球物质结构和化学组成地球物质结构和化学组成 同位素示踪基本原理同位素示踪基本原理 同位素年代学基本原理同

2、位素年代学基本原理 同位素年代学主要方法同位素年代学主要方法 同位素化学分析同位素化学分析 同位素质谱计测量和数据评价同位素质谱计测量和数据评价 同位素地球化学示踪同位素地球化学示踪 同位素地球化学的应用同位素地球化学的应用 实验室实习实验室实习课程的授课内容课程的授课内容参 考 书Dickin A.P. (1995) Radiogenic Isotope Geology. Cambridge University Press (reprinted in 1997, 2000, 2002)Faure G., Mensing T.M. (2005) Isotopes Principles and

3、 Applications (3th. edition). John Wiley & Sons, INC, 897pWhite W.M. (1998) Isotope Geochemistry. In internet versionFaure Gunter (2001) Origin of Igneous Rocks - The Isotopic Evidence. Springer参参 考考 书书Rollinson H. R. (1993) Using Geochemical Data: Evolution, Presentation, Interpretation. John W

4、iley & SonsBasu A., Hart S. (1996) Earth Processes: Reading the Isotopic Code. Geophysical Monograph 95, AGU陈岳龙，杨忠芳，赵志丹陈岳龙，杨忠芳，赵志丹 (2005) (2005) 同位素地质年代学与地球同位素地质年代学与地球化学化学. . 地质出版社，地质出版社，441p441p中国科学院地球化学研究所中国科学院地球化学研究所 (1998) (1998) 高等地球化学高等地球化学. . 中国科中国科学院研究生教学丛书，科学出版社，学院研究生教学丛书，科学出版社，491p491p

5、宇宙和星系何时形成？宇宙和星系何时形成？地球年龄有多大？地球年龄有多大？大主教大主教Ussher在在1650年宣布，世界是在公元前年宣布，世界是在公元前4004年年创造出来的。所有的沉积岩都是诺亚及其部族遇到的创造出来的。所有的沉积岩都是诺亚及其部族遇到的大洪水期间沉积的大洪水期间沉积的James Hutton在在1785年提出地质作用均变论，认为现年提出地质作用均变论，认为现在所发生的地质过程造成了地球过去的历史；据此，在所发生的地质过程造成了地球过去的历史；据此，Charles Lyell认为，地球很古老，巨厚的沉积岩需要很认为，地球很古老，巨厚的沉积岩需要很长时间才能形成长时间才能形成W

6、illiam Thomson根据太阳发光度、地球的冷却史和月根据太阳发光度、地球的冷却史和月亮潮汐对地球自转速度的影响，于亮潮汐对地球自转速度的影响，于1897年提出地球年年提出地球年龄在龄在20-40百万年百万年(Ma)之间之间对地球年龄认识的演变对地球年龄认识的演变1907年，年，Boltwood B.B.报道报道3个沥青铀矿的个沥青铀矿的U/Th比值，比值，计算出形成年龄在计算出形成年龄在4.10-5.35亿年亿年1913年，年，Holmes A. 在在The Age of the Earth认为太认为太古宙片麻岩的年龄为古宙片麻岩的年龄为13亿年，推断最老的太古宙岩石应亿年，推断最老的

7、太古宙岩石应该在该在16亿年以上亿年以上根据球粒陨石根据球粒陨石Pb-Pb年龄，推断地球应形成于大约年龄，推断地球应形成于大约45.5亿年前（亿年前（Patterson, 1956；Allgre et al., 1995, GCA)目前报道的地球上最老地壳岩石年龄达到目前报道的地球上最老地壳岩石年龄达到44亿年（碎屑亿年（碎屑锆石锆石U-Pb年龄）年龄）澳大利亚澳大利亚Yilgarn克拉通克拉通变质沉积岩中的碎屑锆石变质沉积岩中的碎屑锆石(Wilde et al., 2001, Nature)国际地层金钉子国际地层金钉子地球的历史长河是漫长而复杂的空地球的历史长河是漫长而复杂的空间间- -时间

8、四维地质演化过程。这一时间四维地质演化过程。这一历史被记录保存在岩石或地质体。历史被记录保存在岩石或地质体。如何科学准确地揭示隐藏的历史？如何科学准确地揭示隐藏的历史？地壳演化历史地壳演化历史地壳四维时空演化地壳四维时空演化地体增长地体增长地体聚散地体聚散增生、消亡、再造增生、消亡、再造大陆的聚合与离散大陆的聚合与离散造山带演化历史造山带演化历史地体、微陆块构造拼合作用造山带或构造域增生和消亡变形和变质造山带突出地体现复杂的地壳演化历史造山带突出地体现复杂的地壳演化历史岩石何时形成？如何形成？岩石何时形成？如何形成？物质来源？形成之后演化如何？物质来源？形成之后演化如何？地质体时空四维演化？地

9、质体时空四维演化？地质年代学是地球科学研究的重要领域地质年代学是地球科学研究的重要领域之一，为研究地球演化提供时间参数的之一，为研究地球演化提供时间参数的制约制约同位素定年方法同位素定年方法相对地质年代学相对地质年代学绝对地质年代学绝对地质年代学层序地层对比方法层序地层对比方法古生物对比方法古生物对比方法构造关系对比方法构造关系对比方法地质年代学地质年代学如何获得时间参数的制约？如何获得时间参数的制约？层序地层对比方法层序地层对比方法/古生物对比方法古生物对比方法根据正常的地层层序的上下关系和沉积学原根据正常的地层层序的上下关系和沉积学原理，确定地层或地质事件的时间顺序理，确定地层或地质事件的

10、时间顺序根据地质历史上生物演化或进化规律，通过根据地质历史上生物演化或进化规律，通过地层中生物组合特征，确定地层时间顺序地层中生物组合特征，确定地层时间顺序老地层，低级生物组合老地层，低级生物组合新地层，高级生物组合新地层，高级生物组合时代顺序时代顺序构造关系对比方法构造关系对比方法褶皱褶皱地层地层断裂断裂脉体脉体根据构造作用和岩浆作用等关系的野外观察，根据构造作用和岩浆作用等关系的野外观察，判断地质事件的时间顺序判断地质事件的时间顺序 综合地层、构造和岩浆岩侵位关系等现象综合地层、构造和岩浆岩侵位关系等现象判断地质事件的相对的时间关系判断地质事件的相对的时间关系同位素地球化学如何为研究地球演

11、化同位素地球化学如何为研究地球演化提供时间参数的制约？提供时间参数的制约？同位素地球化学对地球科学领域发展同位素地球化学对地球科学领域发展起何作用？起何作用？同位素地球化学发展与前景？同位素地球化学发展与前景？ 半个多世纪以来，它已经成为地球科学和地球半个多世纪以来，它已经成为地球科学和地球化学的重要领域之一。这一重要性表现在：涉及化学的重要领域之一。这一重要性表现在：涉及很多地学的关键科学问题的解决，将地学从过去很多地学的关键科学问题的解决，将地学从过去定性的、描述性的学科转变为现代的、定量的学定性的、描述性的学科转变为现代的、定量的学科的转变起到重要的作用科的转变起到重要的作用 影响的地领

12、域主要有影响的地领域主要有: : 地壳演化、地幔演化、地壳演化、地幔演化、全球构造、地球动力学、岩石学成因、矿床成因、全球构造、地球动力学、岩石学成因、矿床成因、古气候演化、古生物学、古人类学、大洋循环、古气候演化、古生物学、古人类学、大洋循环、水文学、环境科学，等等水文学、环境科学，等等同位素地球化学在地球科学的重要性同位素地球化学在地球科学的重要性这些影响归功于地球化学理论的发展和完这些影响归功于地球化学理论的发展和完善，归功于现代科技进步和分析测量技术善，归功于现代科技进步和分析测量技术不断的发展，尤其是同位素分析技术和质不断的发展，尤其是同位素分析技术和质谱测量技术的进步及其应用的拓展

13、谱测量技术的进步及其应用的拓展对其它学科的影响对其它学科的影响: : 原子核物理学、化学，原子核物理学、化学，如元素原子量和其它物理常数的准确确定如元素原子量和其它物理常数的准确确定现代分析测量技术如何影响研究思路现代分析测量技术如何影响研究思路和手段的关系？和手段的关系？地球科学研究手段和方法的发展地球科学研究手段和方法的发展锤锤 子子罗罗 盘盘放大镜放大镜锤锤 子子罗罗 盘盘放大镜放大镜现代化的现代化的观察测试观察测试仪器设备仪器设备地球化学，尤其同位素地球化学的研究领地球化学，尤其同位素地球化学的研究领域经常需要使用大型的、现代化的分析测域经常需要使用大型的、现代化的分析测试仪器设备，现代化的超净化化学实验室试仪器设备，现代化的超净化化学实验室野外和室野外和室内观察内观察野外和室野外和室内观察内观察分析测试分析测试和模拟和模拟英国生产的英国生产的IsoProbe-T固体热电离质谱计固体热电离质谱计德国生产的德国生产的Triton固体固体热电离质谱计热电离质谱计英国生产的英国生产的MM5400Ar-Ar质谱计质谱计德国亚生产的多通道德国亚生产的多通道ICP-MS质谱计质谱计(NEPTUNE)法国生产的离子探针法国生产的