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地质年龄测定

SMOW标准：标准平均海洋水(StandardMeanOceanWater)标准。

PDB标准：PDB(PeeDeeBelemnite)是采自美国卡罗莱纳州白垩系皮狄组中美洲拟箭石化

石，碳酸盐岩的碳氧同位素组成通常使用PDB标准。

PDB标准与SMOW标准之间的换算关系(Coplenetal.,1983)：

δ18OSMOW=1.03091δ18OPDB+30.91

δ18OPDB=0.97002δ18OSMOW-21.8

Craig(1965)和Clartonetal.(1965)给出如下换算关系：

δ18OSMOW=1.03037δ18OPDB+30.37

自然界存在很多放射性同位素，但是目前能用于地质年龄测定的仅有少数几种。这是因为利

用天然放射性同位素测定地质年龄，需要满足一系列前提条件。

1)用来测定地质年龄的放射性同位素有合适的半衰期T1/2，与测定对象相比不宜过大，也不

宜过小。一般与地球年龄相比，最好在地球年龄（45.6亿年）的1/10到10倍之间。半衰期

过大，自地球形成以来，放射成因子体增长不明显，目前的技术水平很难做出精确测定。相

反，半衰期过小，自地球形成以来母体衰减很快，至今几乎或已经完全衰减殆尽，这样，在

被测样品中母体含量很少，同样不能被精确测定。

2）放射性同位素的半衰期能够被准确地测定。这个条件十分重要，一旦半衰期得到精确测

定并且获得公认，该方法就会快速发展。这方面例子很多，早期Rb-Sr法是一例，近期Re-Os

法也是一例。至今La-Ce法发展缓慢的原因之一，也是与138Laβ-衰变的半衰期过大（超过

地球年龄60倍），至今没有准确地测定有关。

3）能够准确测定母体同位素组成和每个同位素的相对丰度。无论是在自然界的矿物、岩石

中，还是在人工合成物中，这个相对丰度应该固定不变，是一个常数。

4）母体同位素衰变的最终产物必须是稳定同位素，当前的技术水平能够准确而灵敏地对它

们的含量与同位素组成进行测定。

5）在矿物、岩石形成时，与母体同位素同时进入的还有对应子体同位素，这部分子体不是

在矿物、岩石形成后由其中的母体衰变产生。但是从实验中测出的只能是子体总量。因此，

在计算年龄时必须有办法对混入的这部分初始子体含量进行扣除。在Rb-Sr法发展早期，这

个条件曾制约着它在地质研究中的应用，特别是，对于贫Rb的年轻样品，要得到准确Rb-Sr

年龄相当困难。后来，等时线法的出现，解决了扣除初始子体含量的问题。

6）矿物、岩石形成后，母—子体系有保持封闭状态能力，或者有多阶段模式进行合理的数

据处理。

7）对于铀系、锕系和钍系三个系列衰变来说，还需要满足一个特殊条件，要求系列衰变达

到放射性平衡。即要求衰变系列中，任何一个中间性子体，产生的速度等于衰变的速度，数

学表达式为

N1•λ1=N2•λ2=┈=Nn•λn

式中N1、N2┈Nn分别为相对母、子体同位素的原子数，λ1、λ┈2λn是它们的衰变常数，

正因为这个原因，用U-Pb或Th-Pb法测定地质年龄，存在一个下限。被测对象太年轻（1

Ma），衰变系列尚未达到平衡，测出的年龄可靠性差。当衰变系列达到放射性平衡以后，母

体衰变掉的原子数直接等于最终产生的稳定子体原子数，而与中间衰变过程无关。

一些放射性同位素原来不能满足上述条件，不能应用于地质年龄测定。但是，随着实验技术

发展，不满足的条件可能一一地实现，成为地质年龄测定和地球化学研究中的新方法。近

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20多年里，Sm-Nd法的建立和发展是突出例子。予