同位素地球化学9课件.ppt

* 然而，即使一些大陆喷发的熔岩随后也发现含有继承氩。McDougall 等(1969)遇到来到新西兰有史可查的大陆玄武岩具可测量出的放射成因的40Ar。该熔岩由14C对其中的木质包体所作的年龄测定小于1ka，然而给出的K-Ar年龄高达465ka。这便导致McDougall等考虑究竟这种继承氩能否测出/或校正。 他们提出原始40Ar信号(未校正大气污染)除以36Ar并对K/Ar比值作图形成一条类似Rb-Sr那样的等时线(图5)。通过将方程[6.1]中的初始Ar项扩展为包括大气和过剩组分，并各项都除以36Ar，而取得成功： [6.5] 该方程的形式为： [6.6] 图5 新西兰Wellington山历史熔岩的K-Ar等时线图 当分析来自一单一完全脱气系统，如熔岩流的一套样品，c项等于0。因此，在等时线上作图，分析点应形成截距为295.5的直线，其斜率就是喷发年龄。事实上，这种排列仅仅是样品与大气氩的混合线。当单一分析校正大气氩，我们有效将295.5作为起始点并测定出年龄。 考虑一种地质上老的既显示继承氩又含有大气污染的一套样品的情形(图6)。只有继承氩和放射成因氩，构成ABC排列，但是如果发生不同比例的大气污染，便产生离散(DEF)。原理上，在K-Ar等时线图上好的线性排列应指示了年龄与初始Ar同位素比值都是有意义的。然而，由于复合的混合过程有可能该线的斜率系统地摆动，因此它便产生好的无意义的排列。然而，等时线图可地测试怀疑有继承Ar的K-Ar数据。 三、氩丢失 在主要放射性定年方法中K-Ar法因有气相子体产物是独特有的特征。这就是说K-Ar系统对热和热液事件的反应不同于象Rb-Sr这类的元素对。因为氩是不起反应的气体，它表现出有限分配进入到流体中，因此K-Ar系统可能比Rb-Sr更能抵抗热液变质作 图6 表示继承氩与放射成因氩混合效应的K-Ar等时线示意图 用。另一方面，当其从原始产生它的矿物中丢失时没有矿物相优先吸收氩。相反，在K-Ar分析中，全岩样品仅起作最小保存相抵抗重启动。结果，当岩石中矿物相作单矿物分离太细的时候，全岩K-Ar分析才作为最后的一种方法。 在热事件中不同矿物氩丢失好的比较是科罗拉多前山(front ranges)中与Eldora岩株有关的接触变质作用。54Ma老的石英二长岩岩株侵入到1350 Ma老的角闪岩与片岩中。从侵入接触带当距离增加时Hart分析了黑云母、角闪石和钾长石(图7)，并发现尽管岩相上蚀变的程度有限，但K-Ar矿物年龄距该岩株的大距离内有启重动。角闪石显示出良好的Ar保存性，氩丢失限于最初的接触带10英尺 (大约3m) 内。然而，粗粒的黑云母距接触带高达1000英尺(300m)仍是严重重启动，而钾长石即使距接触带达2000英尺(6km)仍有大量的氩丢失。后者几乎不能说是在该岩株的热晕内，它可能反映了现在广泛接受的即使有环境温度下钾长石可通过扩散丢失氩的观点。黑云母的Rb-Sr系统仅比K-Ar稍更耐热扰动。 图7 矿物视年龄与接触带向外距离的关系图 §6.2 40Ar-39Ar定年技术 一、照射 39K通过快中子照射在一n,p(捕获中子，放出质子)反应中可被转变为39Ar，从而对K-Ar年龄可以作为氩同位素分析的一部分测定出K： 该方法由Wanke和Konig(1959)利用计数技术探测由39K中子活化产生的39Ar(t1/2=269y)和41Ar(t1/2=2小时) 首先得到应用。然而，该方法并不允许作大气氩校正，因为36Ar不能得到适当测定。 39Ar相当长的半衰期意味着在质谱分析中可将它当作稳定同位素，它首先被Merrihue和Turner(1966)应用于40Ar-39Ar定年。 在照射过程中由39K产生的39Ar表示为： 这里Δt是照射时间，Φe是能量为e的中子通量密度，σe是39K对能量为e的中子捕获截面。产生的39Ar必须在全部中子能量范围内积分，实际上此计算非常困难。因此，正常程序是利用一已知年龄的品作为通量监测体。 采用K-Ar衰变方程[6.2]并且方程两边除以[6.7]，得到： [6.7] [6.8] 然而，大括号内的项对样品和标准是相同的。因此，习惯上将它称为单一量，其倒数，J，可作为常数来评估(Mitchell，1968)。因此，对于标准： 这里t是已知的。对于未知年龄的样品重排方程[6.9]得到： [6.9] [6.10] 对每一未知样品为了获得精确的J值，需要作几个标样，代表在反应堆中心内相对于未知样品的已知空间位置(Mitchell，1968)。因此，对每个样品其J值就可内插出来。 二、校正 在39K的照射过程中，由