~(40)Ar/~(39)Ar热年代学现状与问题

Ar同位素体系定年矿物的封闭温度范围广,并且可以获得650℃～150℃温度段的非线性冷却历史,因此~(40)Ar/~(39)Ar热年代学成为研究地质体热演化历史过程中最有效的工具之一。但是由于矿物中Ar同位素扩散机制还有一些问题没有清楚地被认识,因此在一定程度上制约了~(40)Ar/~(39)Ar热年代学的发展。本文介绍了目前应用最广泛的两种~(40)Ar/~(39)Ar热年代学模式:多重扩散域模式和多路径扩散模式,讨论了它们的发展现状、存在的问题、可能解决的方法以及今后的发展方向。     

~(40)Ar/~(39)Ar年代学数据处理软件ArArCALC简介

ArArCALC是40Ar/39Ar法数据处理专业软件,A.A.P. Koppers以Visual Basic编写的Microsoft Excel"宏",在Windows 95-Vista系统上均可运行.经过不断改进,ArArCALC已经发展成为一种功能强大且使用方便的软件,可全面进行40Ar/39Ar数据计算,包括回归时间零点值、坪年龄、全熔年龄和等时线年龄计算并自动作图,给出分析误差、内部误差和外部误差.更重要的是,ArArCALC能将原始数据、各种参数、计算结果和图件以可编辑的Excel格式给出.ArArCALC交互性强,用户可随时对有关参数进行修改,重新计算,提高了数据处理效率.鉴于上述优点,特此引荐ArArCALC.     

Dating the giant Zhuxi W–Cu deposit (Taqian–Fuchun Ore Belt) in South China using molybdenite Re–Os and muscovite Ar–Ar system

The recently discovered Zhuxi W–Cu ore deposit is located within the Taqian–Fuchun Ore Belt in the southeastern edge of the Yangtze Block, South China. Its inferred tungsten resources, based on new exploration data, are more than 280 Mt by 2016. At least three paragenetic stages of skarn formation and ore deposition have been recognized: prograde skarn stage; retrograde stage; and hydrothermal sulfide stage. Secondly, greisenization, marmorization and hornfels formation are also observed. Scheelite and chalcopyrite are the dominant metal minerals in the Zhuxi deposit and their formation was associated with the emplacement of granite stocks and porphyry dykes intruded into the surrounding Carboniferous carbonate sediments (Huanglong and Chuanshan formations) and the Neoproterozoic slate and phyllites. The scheelite was mostly precipitated during the retrograde stage, whereas the chalcopyrite was widely precipitated during the hydrothermal sulfide stage. A muscovite ⁴⁰Ar/³⁹Ar plateau age of about 150 Ma is interpreted as the time of tungsten mineralization and molybdenite Re–Os model ages ranging from 145.9 ± 2.0 Ma to 148.7 ± 2.2 Ma (for the subsequent hydrothermal sulfide stage of activity) as the time of the copper mineralization. Our new molybdenite Re–Os and muscovite ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating results, along with previous zircon U–Pb age data, indicate that the hydrothermal activity from the retrograde stage to the last hydrothermal sulfide stage lasted up to 5 Myr, from 150.6 ± 1.5 to 145.9 ± 1 Ma, and is approximately coeval or slightly later than the emplacement of the associated granite porphyry and biotite granite. The new ages reported here confirm that the Zhuxi tungsten deposit represents one of the Mesozoic magmatic–hydrothermal mineralization events that took place in South China in a setting of lithospheric extension during the Late Jurassic (160–150 Ma). It is suggested that mantle material played a role in producing the Zhuxi W–Cu mineralization and associated magmatism.     

自动化~(40)Ar/~(39)Ar定年设备研制

自主研发的小型高效气体纯化系统、二氧化碳激光熔样系统、流体包裹体提取系统和空气氩标定系统,与新一代小型高灵敏度多接收稀有气体质谱仪Argus VI联机,建立了激光阶段加热40Ar/39Ar定年、真空击碎流体包裹体40Ar/39Ar定年和空气氩标定等分析测试方法。开放式Qtegra Noble Gas软件和外部设备控制器Peri Con,使用户能够方便地自主增减和控制外部设备,实现计算机自动控制。通过"触点闭合"方式,Qtegra软件触发国产二氧化碳激光加热熔样软件启动,两者协调工作,实现激光阶段加热40Ar/39Ar定年分析的实验流程全自动化。空气氩分析获得了非常稳定的40Ar/36Ar比值,展示了自制空气氩标定系统和小型纯化系统的卓越性能,可资借鉴。新建40Ar/39Ar实验室为开展油气成藏年代学研究提供了一个高精度的测试平台。     

迁安紫苏花岗岩的~(40)Ar/~(39)Ar年龄谱

对采自河北省迁安县水厂地区的紫苏花岗岩中的黑云母和紫苏辉石进行了~(40)Ar/~(39)Ar年龄测定,分别给出了18.7亿年和19.6亿年的~(40)Ar保存年龄。这两种矿物的年龄谱的视年龄的梯度变化表明,紫苏花岗岩形成后是缓慢冷却的。3.9亿年左右的一次热事件,造成了放射成因~(40)Ar的丢失。根据热历史和封闭温度的研究,从27亿年(侵入到该区紫花岗岩中的花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄)到19.6亿年,紫苏花岗岩岩体的抬升速率为6.5m/Ma,但从19.6亿年到18.7亿年,其抬升速率高达111m/Ma,具有明显的构造抬升作用。     

激光显微探针~(40)Ar/~(39)Ar同位素定年

已有 5 0年历史的K Ar定年法 ,由于过剩Ar和Ar丢失的普遍发现 ,使其最广泛的应用面临着严重挑战。40 Ar/ 3 9Ar分步加热释氩法是常规K Ar定年法的发展 ,它克服了常规K Ar定年法的一些局限 ,又可以测定岩浆构造热事件。激光显微探针40 Ar/ 3 9Ar定年法是在 2 0世纪末把聚焦激光束应用在40 Ar/ 3 9Ar分步加热释氩法中而发展起来的一种定年方法。它既具有常规K Ar定年法和40Ar/ 3 9Ar分步加热释氩法的所有优越性 ,又把定年引入微观领域。特别是在 2 0世纪的最后几年 ,以激光显微探针40 Ar/ 3 9Ar定年方法的完善和精度的提高为标志 ,把K Ar年代学研究推向了一个新的里程碑。微区微量高精度高分辨定年 ,把定年时限扩展到人类历史范畴 ,精细的分析技术拓宽了年代学的应用范围 ,使之解决的地质问题更广泛和深入 ,并且开始冲击着地球科学中的某些热点和难点课题。     

Datation 40Ar/39Ar des leucogranites sous couverture du complexe plutonique de Charroux–Civray (Vienne)

⁴⁰Ar/³⁹Ar dating on muscovites, performed on leucogranitic intrusions of Charroux–Civray plutonic complex, points out the existence of two peraluminous magmatic activities, whose equivalents are known in the Limousin: (1) garnet-bearing leucogranitic veins at ca. 340 Ma; (2) a specialised leucogranite associated with W ± Sn deposits at ca 310 Ma. However, available ⁴⁰Ar/³⁹Ar data do not allow us to provide further data concerning the age and the geometry at depth of a large leucogranitic body identified by geophysics. To cite this article: P. Alexandre et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 1141–1148.     

柿竹园多金属矿床成矿作用~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究

石英是热液矿床的常见矿物,分布广泛。石英流体包裹体~(40)Ar/~(39)Ar定年技术为解决矿床年龄测定难题开辟了新的途径,但以前的研究工作缺少共生钾矿物年龄对比验证。本文选择柿竹园多金属矿床共生白云母和石英进行~(40)Ar/~(39)Ar测年分析对比研究。白云母激光阶段加热坪年龄为(153.7±0.9)Ma,代表了成矿年龄。采用真空击碎技术提取石英流体包裹体进行~(40)Ar/~(39)Ar年龄测定,获得了逐渐下降型年龄谱,在反等时线图上数据点构成高度线性相关的等时线,年龄为(152.3±5.7)Ma,代表了原生包裹体的年龄。石英原生流体包裹体等时线年龄与共生白云母年龄一致,表明石英流体包裹体~(40)Ar/~(39)Ar技术是行之有效的矿床定年方法。此外,K-Cl-40Ar图解可以区分石英中的原生、次生包裹体,并获得次生包裹体年龄为~100 Ma,与矿区钾长石脉年龄一致,指示了一次后期热液活动的时间。     

Pre-metamorphic 40Ar/39Ar and U–Pb ages in HP metagranitoids from the Hercynian belt (France)

In most orogenic belts, the age of HP metamorphism and subsequent exhumation events still remain open to debate since geochronology can yield results which appear to conflict with the closure temperature concept [Dodson, M.H., 1973. Contrib. Mineral. Petrol. 40, 259–274], and because the behaviour of daughter radiogenic isotopes under HP to UHP conditions is poorly constrained. To obtain new data on isotope migration under high-pressure conditions, two undeformed HP metagranites with partially preserved magmatic assemblages from the French Variscan belt were investigated using the ⁴⁰Ar/³⁹Ar laser probe and U–Pb ion probe methods. In both cases, ⁴⁰Ar/³⁹Ar biotite and U–Pb zircon ages are consistent and could be related to the emplacement of pre-orogenic granites, despite petrological evidence of a strong metamorphic overprint during the Variscan orogeny. Temperatures experienced by the granites during subduction and exhumation events were more than 400 °C above that normally estimated for argon retention in biotite, but failed to cause significant resetting of the mica ⁴⁰Ar/³⁹Ar chronometer. Only a weak intragrain redistribution of argon is evidenced with the laser probe up to the contact with metamorphic garnet fringing biotite. By contrast, a complete resetting of biotite ages occurs in gneisses enclosing the metagranites. These results suggest that, in these dry undeformed HP metagranites, the thermally activated diffusion was relatively ineffective and that recrystallisation is the main process which controlled isotopic exchanges of Ar and Pb. It is likely that the absence of pervasive deformation and fluid circulation has also exercised some control on the preservation of pre-metamorphic isotopic signature in the studied rocks. The possible influence of several other parameters is also discussed. This example reveals that recovering thermochronological information in high-pressure metamorphic rocks is not straightforward and that great caution must be paid in the use of ages for the reconstruction of P–T–t paths.     

激光显微探针~(40)Ar/~(39)Ar定年方法研究成功

中国地质科学院地质研究所同位素地质研究室以陈文同志为首的课题组,从1991年开始,历经3年时间,于今年11月成功地建成了激光显微探针~(40)Ar/~(39)A~r年代测定实验室。它的建立标志着我国在微区、微量样品~(40)Ar/~(39)Ar定年技术方面已接近国际最先进水平,同时也使我国的Ar法定年技术在历经了从K-Ar稀释法到~(40)Ar/~(39)Ar阶段升温法之后又取得了一次突破性进展。和传统的~(40)Ar/~(39)Ar测年方法相比,激光显微探针~(40)Ar/~(39)Ar定年法的主要进步表现在以下几个方面: 1.样品用量少(2μg):传统的~(40)Ar/~(39)Ar测年过     

望天鹅火山喷发时限的激光~(40)Ar/~(39)Ar年代学

在中国东北地区,望天鹅火山的覆盖范围仅次于长白山,前人测得的K-Ar年龄主要集中在2～3Ma,但其精确的喷发年代一直没有很好的限定。这是因为第四纪以来的火山岩~(40) Ar/~(39) Ar定年与较老的地质样品有显著的不同,测试过程中极其微小的偏差会呈指数方式放大,带来测年结果的极大误差,难以严格限定火山喷发的年代。本文选用的激光~(40)Ar/~(39) Ar年代学方法具有样品用量小、精度高、自动化测试稳定等优点。通过增加测试次数,在数据处理中引入高斯混合模型进行统计分析,可以更准确地判别火山喷发期次。在此基础上,提出符合等时线计算要求的同位素体系"同源、同时、封闭"的数学表达是表观年龄的正态分布,对构成同一正态分布的数据计算等时线年龄,能够实现对望天鹅火山喷发时代的精细限定。结果显示,在测试精度尺度内,望天鹅火山可以看作是一期喷发的结果,喷发时限为2.73±0.18Ma。这一时限可以帮助解释北太平洋深海钻探中同一时期火山凝灰质沉积层的出现,并由此可以把2.73Ma前后的北半球大冰期事件与望天鹅火山喷发联系起来,为研究火山喷发与气候变冷效应提供一个新的实证案例。     

Two–stage Cretaceous Exhumation of Hengshan Complex in Hunan Province,SE China: Constraints Arising from ~(40)Ar–~(39)Ar Geochronology and Cretaceous Tectonic Implications

The Hengshan complex is located in the central part of SE China, which underwent rapid tectonic uplift in the Cretaceous just like many other complexes on the continent. (40)~Ar–(39)~Ar geochronological data from the Hengshan complex suggest that two episodes of crustal cooling/extension took place in this part of the continent during the Cretaceous time. The first stage of exhumation was active during ca. 136–125 Ma, with a cooling rate of 10 °C/Ma. The second stage of exhumation happened at ca. 98–93 Ma, with a cooling rate of 10 °C/Ma. Considering the folding in the Lower Cretaceous sedimentary rocks and the regional unconformity underneath the Upper Cretaceous red beds, it is believed that the Cretaceous crustal extension in SE China was interrupted by a compressional event. The reversion to extension, shortly after this middle Cretaceous compression, led to the rapid cooling/exhumation of the Hengshan complex at ca. 98–93 Ma. The Cretaceous tectonic processes in the hinterland of SE China could be controlled by interactions between the continental margin and the Paleo–pacific plate.     

~(40)Ar/~(39)Ar定年矿物绢云母的提纯研究

绢云母的~(40)Ar/~(39)Ar年龄是研究矿床形成年龄的重要手段,但是~(40)Ar/~(39)Ar定年矿物绢云母的提纯一直是一个难题。现有分离提纯方法得到的绢云母集合体中通常含有微斜长石,如本研究中常规磁选-重液法得到的微斜长石含量在0～28%,常规悬浮液法得到的微斜长石含量在3%～45%。当绢云母集合体中的微斜长石含量超过10%时,会直接影响测年的准确性。为探索一种有效的绢云母提纯方法,本文首先考察了常规磁选-重液法和常规悬浮液法的提纯效果,实验结果表明两种方法得到的绢云母纯度均不高,而且常规悬浮液法的粒度有时很细,不能满足定年要求。进而采用超声波解离-悬浮液法对磁选-重液法得到的含微斜长石的绢云母集合体进行了条件实验,绢云母的纯度从28%提高到77%,微斜长石相对于绢云母的含量从12.5%降为0。绢云母的粒度大于1μm的占比在95%以上,最小粒度大于0.356μm,大于~(39)Ar核反冲丢失的理论估算值0.08μm,该粒度下的绢云母在接受中子照射过程中不会引起明显的核反冲丢失,对中高温阶段的~(40)Ar/~(39)Ar年龄影响不大。研究认为,对于采用磁选-重液法得到的绢云母集合体,当其中的微斜长石含量大于10%时,可以采用超声波解离-悬浮液法进一步富集绢云母,降低微斜长石的含量,保证测年的准确性。     

东喜马拉雅构造结岩体冷却的~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究

对采自东喜马拉雅构造结核心地段雅鲁藏布大峡谷地区的13件标本中的20件矿物样品进行了系统的常规^40Ar／^39Ar年代学研究。数据显示,样品的（^40Ar／^39Ar）i值均接近尼尔值（295．5±5）,且绝大部分样品的坪年龄与其反等时线年龄在误差范围内一致。从数据统计结果来看,所测样品的^40Ar／^39Ar年龄大都集中在1．3Ma和2．5Ma左右,表明南迦巴瓦地区在上新世中期和更新世早期均经历了快速冷却抬升事件。本次测试的样品采自不同的高程及不同的构造单元,且样品原岩的成因及岩性各异,但沿着大峡谷由北向南不同地段的样品的不同矿物（角闪石、黑云母、白云母、钾长石）的^40Ar／^39Ar年龄相近,而同一样品中不同矿物的^40Ar／^39Ar年龄大小又并非完全按照矿物对氩同位素体系的封闭温度高低来分布,表明该地区在上新世以来的岩体冷却速率很大,以致该地区的矿物对氩同位素体系的封闭过程与处于缓慢冷却环境中的封闭过程明显不同。以本文报道的数据估算,南迦巴瓦地区的岩体在最近3Ma以来的冷却速率达120～240℃／Ma,岩体抬升速率达3．4—6．9mm／a。     

表生钾锰矿物~(40)Ar/~(39)Ar年代学及其古气候意义

红土型风化壳和次生锰矿床形成于温暖和潮湿的古气候条件 ,其中含有丰富的表生钾锰矿物。因此 ,对表生钾锰矿物进行精确的40 Ar/ 3 9Ar年龄测定 ,不仅能查明大陆化学风化和矿床次生富集的时间和过程 ,而且可以为区域古气候的反演提供重要的年代学资料。透射电子显微镜、热重分析、离子交换实验和40 Ar/ 3 9Ar同位素分析表明 ,层状结构的黑锌锰矿、锂锰矿和钠水锰矿以及具有 1× 1隧道结构的软锰矿不适合于40 Ar/ 3 9Ar年龄测定 ;而隐钾锰矿、锰钡矿和锰铅矿因具有致密和稳定的 2× 2隧道结构及很强的保存K Ar体系的能力 ,是40 Ar/ 3 9Ar同位素定年的理想对象。硬锰矿和钙锰矿分别具有 2× 3和 3× 3隧道结构 ,由于隧道孔径过大 ,晶体结构的稳定性较差 ,其作为40Ar/ 3 9Ar测年的适用性有待于进一步证实。采用精细的激光阶段加热技术 ,可以有效克服表生钾锰矿物40 Ar/ 3 9Ar测年过程中3 9ArK 的反冲损失、多世代表生钾锰矿物的共生 ,以及表生钾锰矿物中原生矿物的污染和过量大气氩的存在等问题 ,并获得有意义的风化年龄。已有数据表明 ,表生钾锰矿物的形成主要集中在白垩纪末期、始新世末期—渐新世早期、中新世和上新世中期等 4个时期 ,可能记录了地史时期周期性的化学风化及气候的交替演变     

~(36)Ar/~(39)Ar-~(40)Ar/~(39)Ar等时线方法的应用——以新疆查汗萨拉锑、银矿带为例

等时线方法在K Ar年代学中得到广泛应用 ,本文利用一种新的3 6Ar 3 9Ar 4 0 Ar 3 9Ar等时线方法 ,计算查南疆汗萨拉锑、银矿带中石英脉的40 Ar 3 9Ar实验数据 ,并与其他等时线方法进行对比 ,得到非常一致的结果。     

K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年中尼尔值和初始氩比值

K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年中,用以计算囚禁~(40)Ar绝对量的~(40)Ar/~(36)Ar,称为初始氩比值。现代大气中的初始氩比值叫尼尔值,为295.5。K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年的表观年龄都是在假设初始氩比值与现代大气中的尼尔值一致的基础上得到的。事实证明,地球样品的初始氩比值不总是尼尔值,因此这种假定不可靠,尤其在对年轻样品进行K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar定年时,会带来错误的表观年龄结果。对于K-Ar、~(40)Ar/~(39)Ar精细年代学,特别对于年轻样品和低钾含量样品,只有初始氩比值才对定年研究有意义,而初始氩比值只能通过~(40)Ar/~(39)Ar等时线法求得。所以严格地讲,只有等时线年龄才是可靠的。结合实验流程,本文分析了~(40)Ar/~(39)Ar定年中为什么大多数等时线获取的初始氩比值接近尼尔值,一是因为常规~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄的计算方法,二是因为吸附氩的干扰。初始氩比值的一致性,被用来证明样品同位素同源和封闭特性,对年龄数据的精度及可靠性有非常大的影响,尤其是年轻样品。因此,在~(40)Ar/~(39)Ar定年中要选取氩同位素初始比值一致的同源样品,并在实验流程中尽量克服样品吸附气体。本文对传统~(40)Ar/~(39)Ar方法中坪年龄、年龄坪的意义提出了质疑,对提高~(40)Ar/~(39)Ar定年的精度具有重要意义,并使之能够应用到极年轻的火山岩定年中。     

北秦岭二郎坪岩群~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄特征及其地质意义

对来自二郎坪岩群的白云母、角闪石用阶段升温法进行了~(40)Ar/~(39)Ar年龄谱研究,结合二郎坪岩群地质特征,认为白云母近似直线年龄港的评年龄（111．2Ma）及角闪石稳定评年龄（121．5Ma）代表了二郎坪岩群最后一次热事件的时代;角闪石与白云母封闭温度的不同以及角门石的成分与结构环带导致二者坪年龄的差异,二郎坪岩群在121．5～111．2Ma曾发生区域变质作用,整个秦岭造山带在此期间仍处于构造活动期。     

桐柏—大别山地区~(40)Ar/~(39)Ar同位素地质年代学研究取得新进展

桐柏—大别山地区主要出露一套经历多期、代表不同构造环境而形成的复杂变质岩系。由于长期以来对这套变质岩系的地层及其所经历的主要构造热事件的时代都没有得到解决,因而导致对这一地区的地质构造演化及其与秦岭造山带的对比产生不同的认识。本项研究是在基本解决了信阳群的时代,对区内各构造单元进行了初步划分并建立了与秦岭造     

福建龙海—漳浦沿海地区火山岩激光~(40)Ar/~(39)Ar年龄

福建东南沿海龙海—漳浦地区是新生代佛昙群玄武岩的分布区之一。对该区域火山岩而言,前人的研究主要集中在岩石地球化学特征、形成演化方面,对年代学研究较少,玄武岩喷发期次划分仍以20世纪80、90年代测定的K-Ar结果为依据,或通过下覆地层孢粉组合时代推断而来。为了更精确地测定该地区火山作用的时代及进一步确定其喷发期次,选取龙海—漳浦地区4个玄武岩样品,利用激光~(40)Ar/~(39)Ar测年方法进行精细定年。样品年龄为10.1～14.8Ma,明确了龙海-漳浦新生代玄武岩在中新世中晚期存在一次喷发期次。