东喜马拉雅构造结气候构造作用下热史演化的40Ar/39 Ar年代学记录

以喜马拉雅山系为典型实例,究竟是气候作用还是构造作用引起山体隆升的问题已经成为地球系统科学研究中的重要前沿问题.无论是气候因素还是构造因素引起山体隆升,二者都与一个共同的地表过程--剥蚀作用相关,剥蚀作用对山体中地质体的影响可以用岩石矿物经历的热史演化来描述,所以,在造山作用研究中,山体或山脉的热史演化是揭开地质体经历地质过程、山体隆升研究的重要途径.利用河砂组成矿物来研究流域的地质过程和构造演化已经成为现代地质科学的重要手段.本文采集了雅鲁藏布江下游墨脱县以南约50 km处地东河段内的现代河砂,对其中的角闪石、白云母、黑云母及钾长石等四种矿物进行了高精度单颗粒激光40Ar/39Ar年代学测试,并进行了概率统计.地东河段河砂中富钾矿物40Ar/39Ar年代学统计结果显示,大峡谷流域的热史演化可以确定有多个阶段,分别可以识别出70～69、61～60、43～42、35～34、26～25、25～23、22～20、20～18、17～14、12～11、8～6、5～4及＜2Ma等13个热史演化阶段.通过将上述热史信息与印度大陆与欧亚大陆碰撞角度和碰撞速率变化曲线的对比,可以确定70～69、61～60、43～42、35～34、22～20和12～11Ma等6个阶段的年代学信息是两大陆碰撞角度和碰撞速率变化事件在东喜马拉雅构造结热史上的记录;通过与全球深海氧、碳同位素记录曲线的对比,可以认为26～25、25～23、17～14、8～6、5～4和＜2Ma等6个阶段的年代学信息是气候变化在东喜马拉雅构造结热史上的记录.东喜马拉雅构造结地质体热史演化是构造与气候相互作用的结果.     

新疆北部基性岩脉40Ar/39Ar年代学研究

晚古生代以来,新疆北部地区侵入了一系列的基性岩脉,成为了解该地区地壳生长过程的重要窗口.本文采用激光40Ar/39Ar年代学方法,对整个北疆地区出露的基性岩脉进行了精细年代学研究.从数据特征上分析.低本底激光加40Ar/39Ar方法能对低钾含量、极少量样品(0.1mg～5mg)进行精细定年,所以非常适合进行基性岩脉的精细定年.本文展示的基性岩脉激光40Ar/39Ar方法的高质量数据显示新疆北部基性岩脉群的活动时限跨越332～174Ma,为石炭纪-侏罗纪.由数据分析可以看出,新疆北部基性岩脉群在时间上,呈现脉动式侵位特征,在332～174Ma之间,有多达6～7次脉动式活动,时间间隔大致为20～30Ma.从基性岩脉所揭示的大地构造含义来分析,新疆北部地区从石炭纪到侏罗纪处在一个相似的地壳演化阶段.为一个陆壳垂向生长、区域构造应力场显示拉张的构造环境,并在时间、空间上具有相对统一的特征.     

40Ar/39Ar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。     

风化壳40Ar/39Ar年代学研究意义：进展、问题与展望

风化壳是不同地质历史时期风化作用的环境和物质记录,其组成、厚度、成熟度、保存程度等是古气候条件、区域构造活动性及地貌演化的直接反映。风化壳的形成年代是风化壳研究的关键内容,精确的风化壳年龄数据是查明一系列区域甚至全球事件的重要途径。风化壳中次生矿物（主要是钡硬锰矿族矿物和明矾石族矿物）的40Ar/39Ar年代学研究首次实现了对风化壳和风化作用的直接和精确定年,所获得的年龄数据为风化壳的形成演化、区域古气候古环境恢复、化学风化历史与矿床次生富集过程及新构造运动和山脉隆升历史等一系列重大地质问题的解决提供了重要途径。然而,风化壳中次生矿物定年存在的潜在问题及风化壳剖面取样的不完整性,有可能使风化壳的年龄分布变得相当复杂,导致对化学风化历史、风化壳形成过程和形成环境等的认识出现困难。为此,必须开展对风化壳的详细野外地质研究和精细取样,并综合采用多种先进测试手段,才能获得可靠的风化壳年龄数据。在对风化壳年龄数据进行解释时,还需要系统分析多种地质、环境资料（如古生物、盆地沉积物等）,才可能获得有意义的地貌、构造和古气候信息。我国华南地区广泛分布的红色风化壳中含有丰富的钡硬锰矿族矿物,是研究该区新生代以来化学风化、大规模次生富集成矿及古气候古环境演变的理想对象。     

东昆仑造山带后碰撞花岗岩岩石地球化学和40Ar/39Ar同位素年代学约束

野外地质和室内岩相学、岩石地球化学特征研究表明,东昆仑造山带存在大量后造山期花岗岩.在此基础上,对其重要地段的典型样品进行了40Ar/39Ar同位素年龄测定,分别得到142.14±1.98 Ma,207.35±0.86 Ma和223.6±1.3 Ma三个坪年龄.结果表明,本地区印支末期已经进入后造山作用阶段,该阶段延续时间可能较长,一直延续到燕山期--典型的陆内碰撞时期.本文从岩石地球化学和同位素年代学角度对本区酸性岩浆活动的构造环境和时限进行了制约.     

东喜马拉雅构造结气候构造作用下热史演化的40Ar/39Ar年代学记录

以喜马拉雅山系为典型实例,究竟是气候作用还是构造作用引起山体隆升的问题已经成为地球系统科学研究中的重要前沿问题。无论是气候因素还是构造因素引起山体隆升,二者都与一个共同的地表过程——剥蚀作用相关,剥蚀作用对山体中地质体的影响可以用岩石矿物经历的热史演化来描述,所以,在造山作用研究中,山体或山脉的热史演化是揭开地质体经历地质过程、山体隆升研究的重要途径。利用河砂组成矿物来研究流域的地质过程和构造演化已经成为现代地质科学的重要手段。本文采集了雅鲁藏布江下游墨脱县以南约50 km处地东河段内的现代河砂,对其中的角闪石、白云母、黑云母及钾长石等四种矿物进行了高精度单颗粒激光⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学测试,并进行了概率统计。地东河段河砂中富钾矿物⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学统计结果显示,大峡谷流域的热史演化可以确定有多个阶段,分别可以识别出70~69、61~60、43~42、35~34、26~25、25~23、22~20、20~18、17~14、12~11、8~6、5~4及<2Ma等13个热史演化阶段。通过将上述热史信息与印度大陆与欧亚大陆碰撞角度和碰撞速率变化曲线的对比,可以确定70~69、61~60、43~42、35~34、22~20和12~11Ma等6个阶段的年代学信息是两大陆碰撞角度和碰撞速率变化事件在东喜马拉雅构造结热史上的记录;通过与全球深海氧、碳同位素记录曲线的对比,可以认为26~25、25~23、17~14、8~6、5~4和<2Ma等6个阶段的年代学信息是气候变化在东喜马拉雅构造结热史上的记录。东喜马拉雅构造结地质体热史演化是构造与气候相互作用的结果。     

海绿石 K-Ar、40Ar/39Ar 年代学研究

海绿石是与沉积岩同时形成的高钾层状硅酸盐自生矿物，其 K-Ar、40Ar/39Ar 年龄存在失真现象。笔者认为，引起年龄失真的主要原因是由于该矿物结构中含有可膨胀层。通过测量可膨胀层含量及中子活化过程中39Ar的丢失率，使可对海绿石常规 K-Ar、40Ar/39Ar 年龄进行校正，得到其年龄校正公式。     

40Ar/39Ar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.     

喜马拉雅中段哲古拉花岗岩中高压麻粒岩包体及其主岩的^40Ar／^39Ar年代学研究

为了深入了解喜马拉雅构造带的地质演化历史,同时为了探讨作为建立高压变质条件下的同位素年代学方法的重要前提的同位素体系特征,对出露于喜马拉雅中段西藏哲古拉地区的高压麻粒岩包体中的峰期矿物和退变质矿物及其主岩花岗岩中的富钾矿物进行了常规40Ar/39Ar年代学研究.花岗岩中的黑云母坪年龄为11.48±0.18Ma,钾长石坪年龄为12.63±0.19Ma,二者的等时线年龄与之相当,分别为11.63Ma和12.58Ma.高压麻粒岩峰期矿物黑云母的坪年龄为48.5±0.54Ma,等时线年龄为48.95±0.83Ma,(40Ar/39Ar)i为285;退变质矿物角闪石的坪年龄谱呈马鞍形,坪区数据对应的等时线年龄为31.1±5.4Ma,(40Ar/39Ar)i为394,显示有过剩40Ar的存在.结合前人的研究,推定高压麻粒岩经历了一个快速的退变质作用过程,不仅变质作用没有达到平衡,早期与晚期变质矿物之间也没有达成氩同位素交换平衡,在标本尺度上或高压麻粒岩包体与主岩花岗岩之间均是如此.根据40Ar/39Ar年代学结果也可以了解到,在高压麻粒岩的退变质过程中,早期与晚期变质矿物之间的氩同位素体系有明显不同,这种氩同位素体系在不同变质阶段的不平衡记录为帮助建立不同变质地质事件的年代学序列提供了研究途径.依照获得的40Ar/39Ar年代学数据,可以建立喜马拉雅中段高压麻粒岩包体形成和演化的动力学过程推定高压麻粒岩经受了两期变质作用的叠加,峰期变质老于48.5Ma,晚期变质发生在31Ma前后;大约在17Ma前后为其主岩花岗岩捕虏,并在11Ma～12Ma之间被带至地表.文中对前人锆石U-Pb年龄进行了再分析,认为在高压变质作用条件下,由于熔体或流体从变质岩石中被抽提出去而限制了变质锆石的生长,因此,高压麻粒岩包体中的锆石U-Pb年龄没有能够记录高压变质事件.     

40Ar/39Ar 测年法表观年龄计算中的误差分析

除了样品因素外,第四纪地质样品 40Ar/39Ar测年的关键在于测试和年龄计算中的误差控制。信号强度(随测量时刻)的拟合值可以采用最小二乘法进行直线或二次多项式拟合计算,但拟合值的误差不能通过拟合方程系数的误差进行计算,而应选择合适的计算方法以便获得与实测值误差相协调的拟合值误差。减小质量歧视系数D的相对误差并控制36Ar的原始误差,才能有效的降低质量歧视校正带给36Ar的相对误差。40Arrad的相对误差来源于40Ar测量值的相对误差、36Ar测量值的相对误差、36ArCa的相对误差、吸附大气氩36Arair的相对误差以及样品经反应堆辐照后产生的39ArK的相对误差等。当样品极年轻且含有较多吸附大气氩时,40Arrad的相对误差就会变大; 当样品极年轻且受到过度辐照时,39ArK的相对误差对40Arrad相对误差的贡献也会增大; 当反应堆中热中子比例较高且样品辐照过程中没有Cd屏蔽时,校正系数α的相对误差对其贡献也不可忽略。当标样年龄小于100Ma时,J值相对误差等于标样测量值RS的相对误差平方、衰变常数相对误差平方及标样年龄相对误差平方加和的平方根。当标样年龄大于100Ma时,衰变常数相对误差平方及标样年龄相对误差平方将被不同程度的放大(1倍多到几倍)后传递到J值相对误差中,从而增大了这两个来源的误差对J值相对误差的影响。     

雷州半岛中西部第四纪火山岩的40Ar/39Ar年龄及地质意义

雷州半岛地区第四纪火山岩广泛分布,但对火山岩形成的时代还存在争议。文章利用高精度的激光阶段加热40Ar/39Ar法对雷州半岛中西部火山岩的年龄进行了测定,并结合与相邻地层的接触关系,划分了2个火山活动旋回。第Ⅰ旋回火山岩呈夹层产于湛江组内部,仅见于钻孔ZKC12中,岩性为橄榄拉斑玄武岩;第Ⅱ旋回火山岩在区内分布最广,覆盖在湛江组之上,40Ar/39Ar年龄为2.02～0.88 Ma,时代为早更新世早期至早更新世晚期,结合与周围地层的接触关系,进一步划分为4个喷发期。第1喷发期（Ⅱ1）规模最大,出露面积最广,形成2个喷发中心,40Ar/39Ar年龄为2.02±0.03 Ma;第2喷发期（Ⅱ2）主要分布于锅盖岭和北插一带,40Ar/39Ar年龄分别为1.77±0.03 Ma、1.70±0.03 Ma;第3喷发期（Ⅱ3）喷发中心位于火炬农场,40Ar/39Ar年龄为1.51±0.07 Ma;第4喷发期（Ⅱ4）岩性以沿裂隙喷发形成的溢流相的玄武质熔岩为主, 40Ar/39Ar年龄为0.88±0.14 Ma。火山活动明显受北东向和北西向基底断裂的控制。研究成果为雷州半岛地区火山活动时代、期次和活动规律研究提供了重要年龄证据。     

内蒙古锡林郭勒晚新生代熔岩台地40Ar/39Ar年代学研究

内蒙古锡林郭勒盟达里诺尔与阿巴嘎新生代大规模熔岩溢流火山作用形成数千平方千米的熔岩台地。本文利用⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学测试技术以及ALOS-DEM数据研究熔岩台地时空分布规律。达里诺尔与阿巴嘎火山作用早期都有大规模熔岩溢流形成熔岩台地,晚期单成因火山作用形成零散分布的火山渣锥。贝力克牧场平顶山高低两级熔岩台地分别形成于~2.5Ma和~1.1Ma,阿巴嘎火山群熔岩台地形成于约6.2~7.5Ma。本文提出区域剥蚀模型解释在火山群边缘常见的多级熔岩台地的成因。火山作用与当地特殊气候引发的区域剥蚀共同作用造成多级熔岩台地地貌。

     

东太平洋CC区玄武岩岩石成因：39Ar/40Ar年代学与地球化学证据

玄武岩作为地幔岩浆的产物,其岩石地球化学特征在反映地幔组分和深部动力学作用方面有着极其重要的意义。本文对东太平洋CC区西部和魏源海山两个潜次（Dive64和Dive66）的9个玄武岩样品进行了年代学、全岩地球化学和Sr-Nd-Pb同位素研究。结果显示,Dive64与Dive66玄武岩样品³⁹Ar/⁴⁰Ar年龄分别为83.1±0.3 Ma、74.7±0.3 Ma,属于晚白垩世,主体分别为N-MORB和OIB。Dive64为亚碱性玄武岩,REE总体相对平坦,轻重稀土分馏较弱,无明显Eu负异常;Dive66玄武岩为碱性玄武岩,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,无明显Eu、Ce异常,MgO含量与CaO/Al₂O₃比值呈反比,与Cr含量、Sr含量呈略微正相关。Sr-Nd-Pb同位素表明两者的形成可能不止单一源区的贡献,Dive64玄武岩Sr-Nd-Pb同位素比值更靠近DM（亏损地幔）、HIMU（高U/Pb比值地幔）端元,Dive66玄武岩Sr-Nd-Pb同位素比值较接近EMI（I型富集地幔）、HIMU端元。综上所述,Dive64玄武岩起源于尖晶石橄榄岩区,来源于亏损的软流圈地幔（DM）并混合有HIMU组分;Dive66玄武岩起源于石榴石橄榄岩区,岩浆上升过程中主要伴随着橄榄石的结晶分异作用,单斜辉石与斜长石的结晶分异作用相对微弱,岩浆来源于HIMU组分和EMI组分,其形成可能与地幔柱有关。

     

内蒙古大青山逆冲推覆体系中生代逆冲构造活动的40Ar-39Ar定年

内蒙古大青山呼和浩特段北侧发育3条走向北东东、指向北西的逆冲断层,并与被其分割的3个逆冲席体及一个原地系构成大青山逆冲推覆体系。逆冲断层上盘底部发育较深层次的糜棱岩,下盘顶部多发育低温的千糜岩。本研究在构造地质调查基础上,结合宏-微观岩石矿物学分析,采用40Ar-39Ar定年对该逆冲体系的活动时间进行约束。逆冲断层带内3个千糜岩绢云母40Ar-39Ar年龄范围为120~119Ma,另一样品给出了120Ma的概率统计峰值年龄。千糜岩为低温同变形变质产物,细粒绢云母为同变形新生矿物,其40Ar-39Ar年龄可代表变形年龄。侵位在断层内弱变形的花岗闪长岩为同构造晚期侵位,角闪石40Ar-39Ar年龄限定其冷却时间下限为121Ma,概率统计峰值年龄为119Ma。逆冲断层上盘底部发育较高温的糜棱岩,而低温千糜岩的形成时间应属于变形后期。因此,120Ma至119Ma期间,大青山逆冲推覆体系的逆冲作用应已是处于变形晚期。     

氯对40Ar-39Ar定年的制约及数据处理

核反应³⁵Cl(n,γ)³⁶Cl和³⁷Cl(n,γ)³⁸Cl的最终产物³⁶Ar和³⁸Ar,对⁴⁰Ar-³⁹Ar定年影响不可忽视,尤其是在测定某些含K量低的沉积成因矿物时更为重要。本文介绍含Cl样品的⁴⁰Ar-³⁹Ar定年技术及全部数据处理步骤,以及ppm级K、Ca、Cl含量的测定及计算方法。     

无氧铜样品盘异常热本底对激光40Ar/39Ar定年的影响

激光40Ar/39Ar定年方法中扣除的本底是样品测试过程中的系统冷本底。在满足激光加热样品时样品盘升温幅度有限和样品盘已完全脱气两个条件的情况下,这一处理方式的有效性才能得到保证。本文利用具有不同大气暴露史的无氧铜样品盘结合透长石标准样品YBCs,使用相同的脱气及测试流程,对比分析了不同样品盘的冷、热本底以及放置于不同样品盘时YBCs的大气氩含量。分析结果表明,放置于暴露大气14个月的样品盘内时,YBCs透长石大气氩含量高达约34.4%,使用预先激光去气的样品盘此值可降低至约2%;暴露大气约10个月的样品盘,激光加热其两个样品孔时,40Ar脱气量可达约1.6×10−14～3.1×10−14mol;暴露时长约为26个月的样品盘,40Ar含量升高至约0.8×10−13～2.0×10−13mol;它们均远高于系统冷本底3.8×10−16～6.2×10−16mol。两个样品盘热本底40Ar/36Ar值约为310,高于大气氩比值。因此,对于暴露大气时间较长的样品盘,约150℃去气四天的流程不足以使其完全脱气。激光加热样品时会导致样品盘局部升温,脱气不完全的样品盘会释放出大量热本底。模拟以及标准样品测试均显示了这种情况会影响辐照参数J值以及年龄的计算。激光微量年轻样品40Ar/39Ar定年过程中,建议装样后对无氧铜样品盘进行300～400℃至少5h的预脱气,以保证测试数据质量。实验室不具备预脱气条件时,持续使用同一样品盘也可以有效地降低异常热本底对测试结果的影响。