u-pb定年方法概论

U－Th－Pb法年龄测定铀和钍的地球化学（一）还原条件，二者具有类似的地球化学性质，四价氧化态，类质同像替代。氧化条件下，铀构成双氧铀（UO2+2），正六价，溶于水；钍只成四价，其化合物一般不溶于水，分离。可地浸砂岩型铀矿：产于疏松透水砂岩层中，可以用地浸法开采的铀矿床。它属于水成后生铀矿，是以含氧含铀的地下水作为成矿溶液，在渗透性砂岩层中渗滤，在具有铀还原剂的情况下沉淀形成。土壤天然热释光测量土壤天然热释光测量是基于土壤矿物晶体能够累积天然辐射场的原理，通过取样测量土壤样品热释光强度进行找矿的方法该方法在可地浸砂岩型铀矿床找矿中是经济而有效的铀和钍的地球化学（二）由于较大的离子半径和高的化合价，U和Th在大多数成岩矿物中为不相容元素。U和Th在球粒陨石中（地幔）的丰度分别为0.01和0.04ppm。U和Th均为极难熔元素，因此Th/U比值在地球中与球粒陨石中相当，大致为4.铀和钍的地球化学（三）岩浆部分熔融和分离结晶过程中，在液相富集，富硅产物。从玄武岩到低钙花岗岩，U、Th、Pb含量增加，而Th/U、U/Pb比值保持恒定。沉积岩的Th/U、U/Pb比值与火成岩相当碳酸岩是个例外，富铀。矿物中的U和Th在岩浆岩和变质岩中，U和

Th要么在主矿物中以分散的微量元素存在，要么在某些副矿物中聚集，如锆石(ZrSiO4）中较为富集U，独居石中([La,Ce,Th]PO4)较为富集Th

。有时也富集在其他副矿物中，如磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))和榍石

(CaTi(SiO4)OH).在沉积岩中有时形成云母铀矿和硅酸钍矿（uraniteandthorite）Pb的地球化学（一）Pb在地球中分布很广，不仅作为U、Th的放射成因子体出现，而且还形成不含U、Th的独立矿物。Pb在所有岩石中呈微量元素。在热液作用、变质作用和风化作用等过程中，U/Pb和Th/Pb比值会发生改变。Pb的地球化学（二）Pb的地球化学行为至今不是很清楚。它是偏于挥发性的元素，同时也是亲铜元素。它在地球中的含量远低于球粒陨石的含量。一种解释是由于挥发而散失，另一种解释是富集于地核内。Pb的地球化学（三）Pb

有两种化合价，+2和+4，主要是前者；后者很少见，仅存在于高碱或氧化溶液中

Pb

的离子半径较大，所以总体上属于不相容元素，但其不相容性低于U和ThPb的地球化学（四）Pb最主要的矿物是方铅矿

(PbS).在硅酸盐中主要替代K，尤其是钾长石中Pb的大多数天然矿物都是难溶于水的，因此在多数情况下属于不活动元素。但在高温低PH条件下，Pb的氯化物和硫络合物略具可溶性，因此可以在热液中迁移（铅矿的形成）。同位素含量，半衰期238U99.2739206Pb45亿年，1.537×10-10235U0.7204207Pb7.1亿年，9.722×10-10232Th100208Pb140亿年，4.990×10-11Pb208207206204,204作为稳定的(微弱放射性1.4×1017年),前三种为放射成因核素.衰变体系23892U

20682Pb+842He+6

-+Q23592U

20782Pb+742He+4

-+Q23290Th

20882Pb+642He+4

-+Q基本公式206/204=（206/204）0+238/204（eλ1t-1）207/204=（207/204）0+235/204（eλ2t-1）208/204=（208/204）0+232/204（eλ3t-1）a0=9.30b0=10.29c0=29.48

207-206年龄235-238两个方程联立,235/238=1/137.8测出(207/206)比值，给定初始值，模式年龄（207-206年龄）。不能直接求解,编制表格U－Th－Pb法的优势四个方程式,测定同位素比值,给定初始值,计算年龄值.同时得到四个年龄值（模式年龄）,应该一致207-206年龄与母体元素无关，而铅的不同同位素的地球化学性质是一致的，因此当某些地质过程能够导致U、Th、Pb的行为不一致，从而出现丢失或过剩时，Pb/Pb比值可能会保持不变，从而放宽了体系封闭性的要求定年矿物用于测年龄的矿物必须对铀、钍、铅及其中间子体有保持力，而且应该在各种岩石中广泛分布。锆石最好。锆石中铀和钍含量较高，铅含量低。磷灰石和榍石次之。U-Pb谐和图206*/238—207*/235坐标图，根据年龄反过来推算比值，投点，得到一条曲线，代表具有一致年龄的U-Pb体系的轨迹，谐和线，谐和图。非谐和线放射成因铅的丢失，使体系沿着一条连接t1点和t2的弦运动；如果放射成因铅全部丢失，返回t2点，失去早期历史的全部纪录，所有这种弦上的点都具有不一致年龄。地质事件，铅丢失，部分丢失。不同锆石晶体可能丢失不同分量的放射成因铅。晶体大小，铀的浓度，晶体的辐射损伤。不同粒级的锆石，一连串的点。得到非谐和线，上交点年龄t1，下交点年龄t2。CrystallizationageMetamorphicage丢失或过剩实际地质过程中，Pb丢失更容易发生。如果发生Pb丢失，其各种同位素将会成比例丢失，与矿物内当时的同位素比例关系一致。U丢失的情况相比要少。Thisistruefortworeasons.First,Uishappyinthezircon,Pbisnot.Second,Pbwilloccupyaradiationdamagedsite,makingdiffusionoutofthissiteeasier.Pb过剩的情况也有发生关于放射性损伤放射性损伤（radiationdamage）是造成锆石年代学不准确的最主要原因，尤其是富铀锆石放射性损伤在显微镜下很容易辨认，并把强烈损伤的晶体叫作蜕晶质体U－Pb谐和图的应用年龄意义不一致年龄上交点年龄，下交点年龄不一致年龄图年龄值地质意义宿松杂岩的U-Pb

锆石年龄分布在古元古代、新元古代、早古生代/个年龄段。它们既反映了宿松杂岩岩石组成的多样性，也反映了宿松杂岩地质作用的复杂性。本文获得的二长花岗片麻岩的2010±38Ma和2018±73Ma两组U-Pb锆石上交点年龄在误差范围内一致，基本确定了宿松杂岩中二长花岗片麻岩形成于古元古代。两者的下交点年龄很不一致，同时误差也大，故年龄可能不准确或没有确切的地质意义，但反映其明显受到后期热事件的影响。这些事件可能是后期变质作用或燕山期岩浆侵入作用。Pb－Pb等时线注：与以往的等时线不同的是，截距在此并无实际意义，它不代表初始值。Pb－Pb等时线的优势地表氧化条件下，由于UO2+2的可溶性会导致U的活化，从而使得U－Pb年龄不可靠。岩浆形成过程中，由于U和Pb的地球化学性质不同，U/Pb(andTh/Pb)比值会发生变化，因此传统的方法不能获得源区物质的年代学信息。而Pb/Pb法至少理论上可以。锆石是最合适的定年矿物硬度大（7.5），抵抗机械风化能力强化学性质稳定，抗化学风化和变质作用能力强，封闭性好富集U（和少量Th），而初始铅含量低，因此具有高的238U/204Pb比值SHRIMPSensitiveHighResolutionIonMicroprobe,高灵敏度高分辨率离子显微探针精确测定锆石晶体不同部位的年龄测定矿物中微量、稀土元素含量测定矿物中S、Pb、Ti、Hf、Mg等具有示踪意义的同位素SHRIMP的特点不是绝对值由二次离子溅射在质量分析器观察到的Pb+/U+比值要比靶中已知年龄锆石的206Pb/238U比值大三倍。通过热离子作用规一化（thermalionizationofnormalization)修正这一歧视现象Pb+/U+观察值和UO+/U+之间存在线性关系。将UO+/U+观察值规一化到一个固定值，相应调整Pb+/U+值，同时测定已知年龄的锆石作为对比标准。锆石阴极发光扫描图像同位素年代学应用新疆东天山土屋斑岩铜矿年代学问题企鹅山群火山岩：基性火山岩（玄武岩）和中酸性火山岩（英安岩）含矿火山岩：闪长玢岩含矿斑岩：斜长花岗斑岩侯广顺，唐红峰，刘丛强，王彦斌.2005.东天山土屋-延东斑岩铜矿围岩的同位素年代和地球化学研究.岩石学报，21（6）：1729-1736陈富文

,李华芹

,陈毓川

,等.2005.东天山土屋—延东斑岩铜矿田成岩时代精确测定及其地质意义.地质学报，79（2）：256-261笔者对土屋和延东斑岩铜矿区的矿化斜长花岗斑岩开展了锆石SHRIMP微区原位U-Pb

定年研究,获得土屋和延东矿区矿化斜长花岗斑岩体的年龄分别为334±3Ma(95%置信度)和333±4Ma(95%置信度)李向民，夏林圻，夏祖春，等.2004.东天山企鹅山群火山岩锆石U-Pb年代学.地质通报，23（12）：1215-1220土屋-延东大型斑岩型铜矿含矿斑岩的围岩为企鹅山群第二组的火山岩系。对该火山岩系组合中的基性火山岩和酸性火山岩进行锆石U-Pb同位素年龄测定，

测得基性火山岩的成岩年龄为322.6±2.0Ma，酸性火山岩的成岩年龄为319.9±1.6Ma热电离质谱（TIMS）同位素化学稀释法P1-292C2-320C1-354李文明，任秉琛，杨兴科，等.2002.东天山中酸性侵入岩浆作用及其地球动力学意义.西北地质，41-64李文明等(2002)测得土屋矿区东部(TC42探槽)斜长花岗斑岩锆石U-Pb谐和线年龄(301±13Ma)和处于同一成矿带上赤湖斑岩铜矿区斜长花岗斑岩锆石U-Pb

和谐曲线年龄(292±4Ma)认为东天山土屋、延东和赤湖斑岩铜矿区斜长花岗斑岩的侵位时代为晚石炭世调查发现，延东、土屋、灵龙、赤湖4个矿区闪长玢岩、斜长花岗斑岩的侵位时代一致，岩石学特点基本相同，分布在同一构造岩浆带上，应属同期同源岩浆演化的产物。国土资源部天津地质矿产研究所同位素实验室芮宗瑶，王龙生，王义天，刘玉琳.2002.东天山土屋和延东斑岩铜矿床时代讨论.矿床地质，21（1）：16-22含矿斑岩（斜长花岗斑岩）的同位素年龄为369-356Ma，（Rb-Sr等时线法和单颗粒锆石U-Pb法），属于泥盆纪末期产物；辉钼矿的同位素年龄为323±2Ma（Re-Os等时线法），属于早石炭世产物含矿火山岩（原定名为闪长玢岩）的同位素年龄变化于416-360Ma（Sm-Nd

等时线法和单颗粒锆石U-Pb法），可归为泥盆纪土屋斜长花岗斑岩1-3号延东斜长花岗斑岩4-7号国土资源部天津地质矿产研究所同位素实验室陈富文的评价：从上述李文明等(2002)和芮宗瑶等(2002)所公开发表的论文来看,两位研究者对同一矿区(土屋)和同一岩体(斜长花岗斑岩)中的锆石,在同一实验室(中国地质调查局天津地质矿产研究所)采用同一定年方法和在同一台仪器上进行的同位素年龄测定，所获得的U-Pb

和谐曲线年龄结果(分别为301±13Ma和361±8Ma)相差达60Ma左右,笔者认为此年龄数据的可靠性及赋予年龄的地质意义值得质疑和商榷土屋铜矿钻孔中选取4件、土屋铜矿11号探槽北端选取1件、延东铜矿钻孔中选取2件斜长花岗斑岩样品，这些样品全为新鲜的含矿斜长花岗斑岩369±69Ma，MSWD=6.4国土资源部地质研究所同位素实验室MAT261质谱仪国土资源部国家地质实验测试中心土屋钻孔中选取4件、在延东钻孔中选取3件辉钼矿样品322.7±2.3Ma，MSWD=0.51含矿火山岩（闪长玢岩）年龄，

国土资源部天津矿产地质研究所测试在含矿富钠质火山岩（闪长玢岩）中，李惠民等测试到了两组锆石：一组锆石粒度稍大，测得同位素年龄值为443±26Ma；另一组锆石粒度稍小，测得同位素年龄值为393Ma。第一组粒度较大的锆石很可能是捕获晶锆石，故含矿火山岩的年龄肯定小于443Ma7件火山岩围岩的Sm-Nd

同位素值，其中只有3件样品具有线性关系，获得等时线年龄为412±120Ma企鹅山群玄武岩SHRIMP年龄刘德权，陈毓川，王登红，等.2003.土屋-延东铜钼矿田与成矿有关问题的讨论.矿床地质，22（4）：334-344铁岭岩体斜长花岗岩的Rb-Sr等时线年龄为315.7Ma（王璧香等，1989），企鹅山岩体石英闪长岩单颗粒锆石U-Pb年龄为308.52Ma（1：20万，2000）赤湖岩体石英闪长岩单颗粒锆石的U-Pb年龄为329.44Ma和330.22Ma（据新疆地质矿产局第一区域地质调查队、新疆地质矿产局第一地质大队等八幅联测）。综合起来看，岩体侵位年龄应在330-300Ma左右。笔者从土屋东48号探槽的斜长花岗斑岩中分离出不同晶形的16颗锆石，进行原位微区定年（北京离子探针中心测试，原始数据将另文发表），测得其加权平均值为（333±2）Ma；以同样技术对采自延东矿床ZK001孔的斜长花岗斑岩中的锆石进行测试，得出不同晶形锆石的年龄为（334±2）Ma，与外围石炭纪花岗岩年龄在误差范围内一致秦克章等(2002)对土屋—延东斑岩铜矿田矿化斜长花岗斑岩和绢英岩作了年龄测定,分别获得锆石U-Pb

年龄356±8Ma和绢云母K-Ar年龄342±5Ma,提出成矿时代为早石炭世;并根据斜长花岗斑岩与含矿火山岩(原定为闪长玢岩)是侵入接触关系,推断企鹅山群地层时代可能为晚泥盆世袁万明，保增宽，董金泉，郭召杰，邓军.2007.新疆土屋-延东斑岩铜矿区成矿时代与构造活动的裂变径迹分析.中国科学，37（10）：1330-1337关于土屋一延东铜矿区成矿时代的看法不仅不同，而且均属于海西期.成功获得9个锆石和7个磷灰石的裂变径迹分析结果，其中锆石年龄为158一289Ma，磷灰石年龄为64-140Ma.区内成矿作用亦是同期构造作用的反映，两者相符鉴于本矿区成矿温度为120一350℃，锆石裂变径迹年龄的封闭温度为250℃，退火带温度为140一30℃，所以，认为锆石裂变径迹年龄可以代表本区的成矿时代.计识别出3个成矿期:289一276，232一200和165一158Ma，表明印支期和燕山期成矿作用的存在.与之相对应，磷灰石裂变径迹年龄为140一132，109一97和64Ma，反映了成矿后100℃左右的时代，3个成矿期从250℃到10℃的持续时间分别为146，108和100Ma左右，具有从早到晚持续时间变小的趋势.裂变径迹模拟表明，具有3阶段地质热历史，其中在白垩纪期间较为稳定.白垩纪之前以及20Ma之后均较快冷却.穿越土屋-延东大型-特大型斑岩铜矿区及其南北两侧的康古尔塔格断裂带和大草滩断裂带，进行区域剖面磷灰石和锆石裂变径迹采样分析，基本垂直区域构造线。样品岩性包括砾岩、片岩、火山岩和花岗斑岩其中7个样集中在200一289Ma，样品锆石年龄亦小于其地层时代，反映它们是受后期热事件影响的结果，断裂带内强片理化片岩亦为222Ma，强劈理化火山岩为220Ma康古尔金矿成矿时代为244-288Ma，说明早二叠世存在成矿作用的可能性.同时，区域上印支期和燕山期岩浆岩体的存在，说明存在与岩浆活动相应的成矿作用亦在情理之中.企鹅山群玄武岩K-Ar年龄样品号样品名称K含量(%)样重(g)放射成因40Ar38Ar10-11moles40Ar/38