第5章4-U-Th-Pb.ppt

U-Th-Pb定年及同位素地球化学示踪 U-Th-Pb定年法 Pb-Pb定年法 普通Pb定年法(common Lead) Pb同位素地球化学示踪 U, Th, Pb 的地球化学特征 U 和Th在自然界常以+4形式存在，U4+的离子半径为1.05?和Th+4的离子半径为1.10 ?，因此它们的地球化学行为一致(Geochemical coherence)。 在氧化条件下，U形成UO22+络合物(U价态为的+6)，易溶于水，此时为活动元素(mobile element)。 U和Th在硅酸盐矿物中的含量很低，含U，Th的主要矿物有：uraninite (沥青铀矿)，thorianite(方钍石)，zircon(锆石)，thorite(硅酸钍矿)，allanite(褐帘石)，monazite(独居石)， apatite(磷灰石)，xenotime(磷钇矿)，sphene(榍石) U, Th, Pb 的地球化学特征 Th(Thorium): Z=90， 原子量＝232；密度＝11.7；熔点＝1750℃，沸点＝4000℃，价态：+4 U (Uranium): Z=92，原子量＝238；密度＝18.7； 熔点＝1132℃，沸点＝3818℃，价态：＋2,+3, +4,+5,+6; Pb(Lead): Z=82, 原子量＝207.2；密度＝11.34；熔点＝327.5，沸点＝1740，价态：+2,+4 各类岩石中U,Th,Pb的平均含量 U, Th, Pb 的地球化学特征 U有三种放射性同位素，它们的相对原子丰度238U为99.2739%，235U为0.7024%，234U为0.0057%； Th只有一个同位素232Th，是放射性同位素； Pb有四种同位素：204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb 238U，235U和232Th的衰变反应为： 适合定年的矿物 Although U and Th occur in a large number of minerals, only a few are suitable for dating by the U, Th-Pb methods. To be useful for dating, a mineral must be retentive with respect to U, Th , Pb and the intermediate daughters, and it should be widely distributed in a variety of rocks. 适合定年的矿物主要有：Zircon(锆石), Baddeleyite(斜锆石), Monazite(独居石), Apatite(磷灰石), Sphene(Titanite)(榍石), Garnet(石榴石), Rutile(金红石), Perovskite(钙钛矿), Ilmenite (钙钛矿), Cassiterite(锡石), Calcite(方解石) 适合定年的矿物 最接近于满足测年条件的矿物是锆石，可以认为其初始铅同位素比值接近0， 因此锆石成为目前用来进行U-Th-Pb年龄测定的主要对象，受到广泛重视。 锆石的成因较复杂，有岩浆成因、变质成因和碎屑锆石等，在进行锆石U-Th-Pb年龄测定前，必须进行矿物形态的研究，区分锆石的成因类型。 岩浆型锆石晶形完好，阴极发光图象具有环带构造，而碎屑成因锆石表面一般有磨蚀现象。只有正确判断锆石的成因类型才能对锆石年龄的地质意义作出合理解释。 U-Th-Pb定年的原理 U-Th-Pb定年的原理 1）the mineral has remained closed to U, Th, Pb, and all intermediate daughters throughout its history; 2) The decay constants of 238U, 235U and 232Th are known accurately; 3) The isotopic composition of U is normal and has not been modified by isotope fractionation or by the occurance of a natural chain reaction based on induced fission of 235U; 4) All analytical results are accurate and free of systematic errors. 难 点 一般情况下，很难得到样品的一致年龄(concordant