南京大學同位素地質(zhì)學-10K-Ar,Ar-Ar同位素年代學(含作業(yè))

1、10、K-Ar法和法和Ar-Ar法法 同位素年代學同位素年代學1、地球化學性質(zhì)、地球化學性質(zhì) K是是IA族堿金屬元素，是地殼中族堿金屬元素，是地殼中8種最豐富的種最豐富的元素之一，是許多造巖礦物（如：云母、鉀長石、元素之一，是許多造巖礦物（如：云母、鉀長石、粘土礦物和某些蒸發(fā)鹽礦物）的主要成分。粘土礦物和某些蒸發(fā)鹽礦物）的主要成分。K有有3個天然出現(xiàn)的同位素，其豐度如下：個天然出現(xiàn)的同位素，其豐度如下：39K 93.2581%（穩(wěn)定）；（輻照可轉(zhuǎn)變?yōu)椋ǚ€(wěn)定）；（輻照可轉(zhuǎn)變?yōu)?9Ar）40K 0.01167%（放射性）（放射性）41K 6.7302% （穩(wěn)定）（穩(wěn)定）由此計算得原子量為由此計算得

2、原子量為39.0983（Garner et al., 1975）。）。Ar是一個惰性氣體元素，原子量為是一個惰性氣體元素，原子量為39.948，Ar在地球大氣中的含量為在地球大氣中的含量為0.93%。根據(jù)。根據(jù)Nier (1950)的測定，地球大氣中的測定，地球大氣中Ar的同位素豐度為：的同位素豐度為：40Ar 99.60%38Ar 0.063%36Ar 0.337%因而大氣因而大氣40Ar/36Ar=295.5。2、K-Ar法定年法定年放射性的放射性的40K 分分支衰變?yōu)橹プ優(yōu)?0Ca和和4 0A r ：4019K（88.84%）4020Ca + - - + + Q =4.962 10-

3、-1 10 0a- -1 1 4019K（11.16%）4018Ar + + Q (電電子子捕捕獲獲) e=0.581 10- -1 10 0a- -1 1 4019K（0.001%）4018Ar + + + + Q 比較：比較： Rb=1.4210-11a-1 Sm=6.5410-12a-140K的相對豐度僅的相對豐度僅0.01167%，40K(中的中的88.84%)衰變形成的衰變形成的40Ca，在大多數(shù)巖石中被非放射成，在大多數(shù)巖石中被非放射成因的因的40Ca所淹沒，故放射成因的所淹沒，故放射成因的40Ca的豐度在的豐度在大多數(shù)巖石中的變化很小。大多數(shù)巖石中的變化很小。加之自然和工業(yè)過程中

4、加之自然和工業(yè)過程中Ca同位素會發(fā)生分餾，同位素會發(fā)生分餾，因此這一衰變母因此這一衰變母-子體定年方法只有很局限的應(yīng)子體定年方法只有很局限的應(yīng)用。本課不擬介紹。用。本課不擬介紹。40K中雖然只有中雖然只有11.16%衰變?yōu)樗プ優(yōu)?0Ar，但由于，但由于Ar是稀有氣體，其中放射成因是稀有氣體，其中放射成因Ar占主導。占主導。故故K-Ar法定年是最早發(fā)展起來并被廣泛應(yīng)法定年是最早發(fā)展起來并被廣泛應(yīng)用的方法之一。用的方法之一。在一個含在一個含K的封閉體系中，放射成因的封閉體系中，放射成因40Ar和和40Ca的增長可表達為：的增長可表達為： 40Ar* + 40Ca* = 40K (e t -1) （

5、1）式中式中 是是40K的總衰變常數(shù)，的總衰變常數(shù)， = e + = 5.543 10-10a-1。衰變?yōu)樗プ優(yōu)?0Ar的那部分的那部分40K原子數(shù)為原子數(shù)為( e/ )40K。因此含因此含K礦物或巖石中總礦物或巖石中總40Ar為：為：40Ar = 40Ari + ( e/ ) 40K (e t -1) （2）40Ar = 40Ari + ( e/ ) 40K (e t -1) (2)如果礦物或巖石形成時完全去氣，不存在初始如果礦物或巖石形成時完全去氣，不存在初始40Ari，即所含氬都為放射成因，即所含氬都為放射成因40Ar*：40Ar* = ( e/ ) 40K (e t -1) (3)式（

6、式（3）即為）即為K-Ar年齡方程。年齡方程。40Ar* = ( e/ ) 40K (e t -1) (3)通過測定含通過測定含K礦物中的礦物中的K含量和放射成因含量和放射成因40Ar的的量，即可從此方程求得量，即可從此方程求得t：1*14040eKArt由此求得的由此求得的t 只有當下述條件滿足下才是有意只有當下述條件滿足下才是有意義的年齡值：義的年齡值：條件條件1： 礦物結(jié)晶后不久即對礦物結(jié)晶后不久即對Ar封閉（礦物結(jié)封閉（礦物結(jié)晶后冷卻很快）；晶后冷卻很快）；條件條件2：礦物在形成時及其以后沒有外來：礦物在形成時及其以后沒有外來40Ar（通常稱為過剩（通常稱為過剩Ar或繼承或繼承Ar）加

7、入，也沒有因）加入，也沒有因擴散等而丟失。擴散等而丟失。條件條件3：礦物也必須對：礦物也必須對K保持封閉，保持封閉，K同位素相對同位素相對豐度的變化只由豐度的變化只由40K衰變引起，而沒有同位素分衰變引起，而沒有同位素分餾作用發(fā)生；餾作用發(fā)生；條件條件4：必須能夠?qū)y定過程中由于儀器內(nèi)部不：必須能夠?qū)y定過程中由于儀器內(nèi)部不可避免地存在的大氣可避免地存在的大氣40Ar進行扣除校正。進行扣除校正。由于由于Ar是惰性氣體，在礦物晶格中不與其它原是惰性氣體，在礦物晶格中不與其它原子鍵合，因此子鍵合，因此Ar丟失是可能發(fā)生的。要使丟失是可能發(fā)生的。要使K-Ar定年結(jié)果有意義，所選礦物和巖石必須含有一定

8、年結(jié)果有意義，所選礦物和巖石必須含有一定量的定量的K并不易發(fā)生化學變化。并不易發(fā)生化學變化?；鹕綆r中的長石、黑云母和角閃石是火山巖中的長石、黑云母和角閃石是K-Ar定年定年最有用的礦物。最有用的礦物。深成巖和變質(zhì)巖中的這些礦物也被用來進行深成巖和變質(zhì)巖中的這些礦物也被用來進行K-Ar定年。定年。Hart（1964）對受新生代巖枝侵入熱影響的前）對受新生代巖枝侵入熱影響的前寒武紀變質(zhì)巖的礦物寒武紀變質(zhì)巖的礦物K-Ar定年研究表明，角閃定年研究表明，角閃石抵御熱擾動而保存石抵御熱擾動而保存Ar的能力最強，黑云母次的能力最強，黑云母次之，鉀長石最差。之，鉀長石最差。沉積巖中最合適的是含有海綠石的巖石

9、。沉積巖中最合適的是含有海綠石的巖石。由于全巖抵御熱擾動保存由于全巖抵御熱擾動保存Ar的能力最差，因此的能力最差，因此K-Ar定年中，只有當所有礦物相都太細而無法定年中，只有當所有礦物相都太細而無法分離時，才采用全巖樣品。分離時，才采用全巖樣品。一般而言，一般而言，K-Ar年齡代表礦物年齡代表礦物/巖石冷卻到巖石冷卻到Ar擴散丟失微乎其微的溫度以來所經(jīng)歷的時間。擴散丟失微乎其微的溫度以來所經(jīng)歷的時間。另一方面，一些含另一方面，一些含K礦物中發(fā)現(xiàn)存在過剩的礦物中發(fā)現(xiàn)存在過剩的40Ar，在在K含量較低或較年輕的礦物中，過剩含量較低或較年輕的礦物中，過剩40Ar的存在的存在對對K-Ar定年的影響最明

10、顯。定年的影響最明顯。堇青石、輝石和電氣石經(jīng)常含有過剩堇青石、輝石和電氣石經(jīng)常含有過剩40Ar，而角閃，而角閃石、長石、金云母、黑云母和方鈉石中較少出現(xiàn)石、長石、金云母、黑云母和方鈉石中較少出現(xiàn)過剩過剩40Ar（York and MacIntyre, 1965; Livingston et al., 1967）。過剩。過剩40Ar也曾經(jīng)在金剛石中發(fā)現(xiàn)也曾經(jīng)在金剛石中發(fā)現(xiàn)（Ozima et al., 1983）。注：所謂過剩注：所謂過剩40Ar或繼承或繼承40Ar，與初始，與初始87Sr等的含等的含義相類似。義相類似。一般而言，受一般而言，受Ar分壓高的區(qū)域變質(zhì)、偉晶巖和分壓高的區(qū)域變質(zhì)、偉晶巖

11、和金伯利巖影響的礦物往往存在過剩金伯利巖影響的礦物往往存在過剩40Ar；Dalrymple and Moore (1968) 在海底玄武巖中在海底玄武巖中也發(fā)現(xiàn)過剩也發(fā)現(xiàn)過剩40Ar，他們認為這是在靜水壓力下噴，他們認為這是在靜水壓力下噴發(fā)的巖漿快速淬火，繼承發(fā)的巖漿快速淬火，繼承40Ar沒有象陸上噴發(fā)巖沒有象陸上噴發(fā)巖那樣完全去氣的緣故。那樣完全去氣的緣故。3、K-Ar等時線等時線針對上述過剩針對上述過剩Ar存在使計算年齡偏老的問題，存在使計算年齡偏老的問題，McDougall et al.(1969) 提出用測定的總提出用測定的總40Ar（未經(jīng)大氣（未經(jīng)大氣Ar校正）除于穩(wěn)定的校正）除于穩(wěn)

12、定的3 6Ar對對40K/36Ar作圖，構(gòu)作與作圖，構(gòu)作與Rb-Sr法類似的等時線。法類似的等時線。方程方程 40Ar = 40Ari + ( e/ ) 40K (e t -1) (2)兩邊除于兩邊除于36Ar，得：，得：該方程具有以下形式：該方程具有以下形式：y = b + xm (5)1364036403640teieArKArArArAr(4)yx把方程把方程(4)中初始中初始(40Ar/36Ar)i一項擴展為包括大一項擴展為包括大氣氣Ar和繼承和繼承Ar兩項：兩項：該方程具有以下形式：該方程具有以下形式：y = 295.5 + c + xm （6）) 1(364036403640364

13、0teeArKArArArArArAr過剩大氣總y = 295.5 + c + xm當所分析的一套的火山巖樣品來自一個已完全當所分析的一套的火山巖樣品來自一個已完全去氣的單一巖漿體系，則去氣的單一巖漿體系，則c項為零。因此分析項為零。因此分析數(shù)據(jù)點構(gòu)成的等時線的截距應(yīng)為數(shù)據(jù)點構(gòu)成的等時線的截距應(yīng)為295.5，從其，從其斜率可以計算出火山巖的噴發(fā)年齡。斜率可以計算出火山巖的噴發(fā)年齡。) 1(3640364036403640teeArKArArArArArAr過剩大氣總事實上，該等時線是樣品和大氣事實上，該等時線是樣品和大氣Ar之間的混合之間的混合線。圖說明地質(zhì)樣品繼承線。圖說明地質(zhì)樣品繼承Ar和

14、分析過程大氣和分析過程大氣Ar混染的情況，混染的情況，250300350400450500 40Ar/36Ar40K/36ArABCDEF在只有繼承在只有繼承Ar和放射成因和放射成因Ar的情況下，數(shù)的情況下，數(shù)據(jù)點組成據(jù)點組成A、B、C排列；排列；但在發(fā)生不同但在發(fā)生不同程度大氣程度大氣Ar混混染的情況下，染的情況下，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)點會產(chǎn)生數(shù)據(jù)點散布（散布（DEF）的結(jié)果。的結(jié)果。原則上，原則上，K-Ar等時線圖上很好的線性分布將給等時線圖上很好的線性分布將給出有意義的年齡和初始出有意義的年齡和初始Ar同位素比值。然而，同位素比值。然而，由于這種復雜的大氣由于這種復雜的大氣Ar混合作用，有時很好的

15、混合作用，有時很好的線性分布的斜率也可能沒有任何實際意義。線性分布的斜率也可能沒有任何實際意義。盡管如此，對懷疑有過剩盡管如此，對懷疑有過剩Ar的體系，尤其是深的體系，尤其是深成巖體系，進行等時線圖處理，仍然是一種很成巖體系，進行等時線圖處理，仍然是一種很好的檢驗方法。好的檢驗方法。K-Ar等時線法定年可應(yīng)用于除了滿足同時形成的條件外，等時線法定年可應(yīng)用于除了滿足同時形成的條件外，還滿足以下兩條件之一的礦物或合適的全巖還滿足以下兩條件之一的礦物或合適的全巖:u進入所分析礦物或巖石的初始進入所分析礦物或巖石的初始Ar具有相同的同位素組成具有相同的同位素組成u所分析的礦物或巖石具有很高的放射成因所

16、分析的礦物或巖石具有很高的放射成因40Ar，以致于，以致于這些礦物或巖石在初始這些礦物或巖石在初始40Ar/36Ar比值方面的差異無關(guān)緊要比值方面的差異無關(guān)緊要K-Ar法最重要的應(yīng)用之一，是用來標定海底磁法最重要的應(yīng)用之一，是用來標定海底磁異常條帶的時標。異常條帶的時標。由于從海底取到可進行由于從海底取到可進行K-Ar定年的新鮮巖石很定年的新鮮巖石很有限，因此多數(shù)研究集中在對陸上具有很好磁有限，因此多數(shù)研究集中在對陸上具有很好磁性地層記錄的玄武質(zhì)熔巖剖面。性地層記錄的玄武質(zhì)熔巖剖面。K-Ar法幾乎是法幾乎是能夠測定年輕玄武巖的唯一方法。能夠測定年輕玄武巖的唯一方法。自從該方法建立以來，磁異常條

17、帶時標被不斷自從該方法建立以來，磁異常條帶時標被不斷地用地用K-Ar法進行修訂。法進行修訂。對于變質(zhì)巖，對于變質(zhì)巖，KAr年齡往往代表最后一期年齡往往代表最后一期變質(zhì)幕的退變質(zhì)作用（變質(zhì)幕的退變質(zhì)作用（ 達到達到Ar封閉溫度）的封閉溫度）的時間時間Ar 丟失事件：科羅拉多一個年齡為丟失事件：科羅拉多一個年齡為 60 Ma的的Eldora二長巖巖枝侵入到二長巖巖枝侵入到 年齡為年齡為1450 Ma的角閃巖和片巖中的角閃巖和片巖中離開巖枝的距離1400 Ma角閃巖和片巖中礦物K-Ar表面年齡與侵入巖枝接觸帶距離圖. After Hart (1964).4、40Ar-39Ar定年定年40Ar-39A

18、r法與法與K-Ar法相比，具有下列特點法相比，具有下列特點/優(yōu)點優(yōu)點:l 能夠克服傳統(tǒng)的能夠克服傳統(tǒng)的K-Ar法因發(fā)生法因發(fā)生Ar丟失而產(chǎn)生偏差丟失而產(chǎn)生偏差的缺點。的缺點。l 只需測定只需測定Ar同位素比值，排除了同位素比值，排除了K-Ar法因需用兩法因需用兩份樣品測定份樣品測定K、Ar的絕對含量、樣品存在不均一的絕對含量、樣品存在不均一性等所產(chǎn)生的誤差。性等所產(chǎn)生的誤差。 因此該方法特別適用于很小或很珍貴的樣品的定年因此該方法特別適用于很小或很珍貴的樣品的定年（1）原理）原理含含K礦物中的穩(wěn)定同位素礦物中的穩(wěn)定同位素39K可通過在核反應(yīng)堆可通過在核反應(yīng)堆中受快中子輻照原位轉(zhuǎn)化為中受快中子輻

19、照原位轉(zhuǎn)化為39Ar：這樣，使這樣，使K-Ar定年中對定年中對K含量的測定轉(zhuǎn)化為對含量的測定轉(zhuǎn)化為對Ar同位素的測定，從而提高精度同位素的測定，從而提高精度（Merrihue and Turner，1966)。K + n (中子中子) = Ar + p (質(zhì)子質(zhì)子) 3918391939Ar是放射性的，但其半衰期是放射性的，但其半衰期 (T1/2=269a)相對相對于質(zhì)譜分析過程而言較長，因此可以當作穩(wěn)定同于質(zhì)譜分析過程而言較長，因此可以當作穩(wěn)定同位素來對待。位素來對待。K + n (中子中子) = Ar + p (質(zhì)子質(zhì)子) 3918391939K通過輻照轉(zhuǎn)化為通過輻照轉(zhuǎn)化為39Ar的產(chǎn)量可

20、表達為：的產(chǎn)量可表達為：式中式中t為輻照時間，為輻照時間， e是能量為是能量為e的中子的通量的中子的通量密度，密度， e為受能量為為受能量為e的中子所輻照的截面。的中子所輻照的截面。計算計算39Ar的產(chǎn)量必須是對整個中子能量范圍進的產(chǎn)量必須是對整個中子能量范圍進行積分，但這是很難實現(xiàn)的。因此一般用已知行積分，但這是很難實現(xiàn)的。因此一般用已知年齡的標樣來監(jiān)測反應(yīng)堆中子通量。年齡的標樣來監(jiān)測反應(yīng)堆中子通量。deteeeemaxmin3939KAr自然衰變方程自然衰變方程 40Ar* = ( e/ ) 40K (e t -1) 兩方程相除得到：兩方程相除得到：) 1(*39403940teeeede

21、tKKArArdeteeeemaxmin3939KAr反應(yīng)堆輻照方程反應(yīng)堆輻照方程中括號內(nèi)的項對于待測樣品和標樣而言，具有相同中括號內(nèi)的項對于待測樣品和標樣而言，具有相同的值。習慣上將該項的倒數(shù)用的值。習慣上將該項的倒數(shù)用J 表示表示) 1(*39403940teeeedetKKArAr對標樣而言，對標樣而言，J可由下式可由下式求得（式中求得（式中t已知）：已知）：ArAreJt3940*/1從而，樣品的年齡從而，樣品的年齡t可由下式求得：可由下式求得：1*ln13940ArArJt(et1)/J為了獲得一起放入反應(yīng)堆的每一個未知樣品的為了獲得一起放入反應(yīng)堆的每一個未知樣品的精確精確J 值，需

22、要同時放置幾個標樣，每一個樣值，需要同時放置幾個標樣，每一個樣品的品的J 值由相對于標樣放置位置進行內(nèi)插獲得值由相對于標樣放置位置進行內(nèi)插獲得（Michell, 1968）。）。矯正消除大氣矯正消除大氣Ar：假定輻照樣品中假定輻照樣品中39Ar由由39K與中子反應(yīng)產(chǎn)生（大氣中沒有與中子反應(yīng)產(chǎn)生（大氣中沒有39Ar）40Ar由從由從40K衰變產(chǎn)生的、以及分析過程中混衰變產(chǎn)生的、以及分析過程中混染的大氣染的大氣Ar兩部分組成，兩部分組成，36Ar完全來自大氣完全來自大氣。則式。則式中的中的40Ar*/39Ar可通過以下大氣可通過以下大氣Ar矯正獲得。矯正獲得。1*ln13940ArArJt 大氣大

23、氣40Ar的矯正：的矯正：測定測定ArArArArArAr3936394039405 .295*對于礦物年齡大于對于礦物年齡大于1Ma 并且并且K/Ca比值大于比值大于1，只需作大氣只需作大氣Ar矯正（矯正（Mitchell，1968)。36Ar完全來自大氣完全來自大氣, 因大氣因大氣40Ar/36Ar=295.5大氣大氣測大氣測測大氣測ArArArArArArArArArArArArArAr36363940394039*403940394039*40但在反應(yīng)堆中輻照但在反應(yīng)堆中輻照39K的過程中，中子與的過程中，中子與Ca的同的同位素反應(yīng)產(chǎn)生一些起干擾作用的位素反應(yīng)產(chǎn)生一些起干擾作用的Ar同

24、位素（同位素（ 36Ar、37Ar、39Ar )。因此，對于年齡小于因此，對于年齡小于1Ma 并且并且K/Ca比值小于比值小于1的的礦物樣品，必須進行干擾礦物樣品，必須進行干擾Ar同位素的矯正同位素的矯正（Brereton , 1970; Dalrymple and Lanphere, 1971)：CaKCaArArArArArArArArArArArArArArArAr373939373940373639373936394039401/5 .2955 .295*式中式中37Ar/39Ar是從樣品中測定的用于監(jiān)測干擾的是從樣品中測定的用于監(jiān)測干擾的Ar同同位素比值，由于位素比值，由于37Ar是

25、放射性的（是放射性的（T1/2=35天），故該天），故該比值必須進行從輻照至質(zhì)譜分析這段時間內(nèi)所發(fā)生的比值必須進行從輻照至質(zhì)譜分析這段時間內(nèi)所發(fā)生的37Ar的衰變校正；的衰變校正；式中式中(36Ar/37Ar)Ca、(39Ar/37Ar)Ca和和(40Ar/39Ar)K 分別是分別是輻照過程中從輻照過程中從Ca和和K所產(chǎn)生的這些同位素的比值，可所產(chǎn)生的這些同位素的比值，可分別用純分別用純Ca鹽和純鹽和純K鹽經(jīng)反應(yīng)堆輻照后測定，它們反鹽經(jīng)反應(yīng)堆輻照后測定，它們反映了反應(yīng)堆中子通量特征。映了反應(yīng)堆中子通量特征。CaKCaArArArArArArArArArArArArArArArAr3739393

26、73940373639373936394039401/5 .2955 .295*(2) 逐級加熱分析技術(shù)逐級加熱分析技術(shù)40Ar-39Ar方法將樣品的方法將樣品的39K原位轉(zhuǎn)化為了原位轉(zhuǎn)化為了39Ar.而礦物或巖石中不同區(qū)域的而礦物或巖石中不同區(qū)域的Ar，有可能被分階，有可能被分階段釋放出來，并且恢復每一階段所包含的年齡段釋放出來，并且恢復每一階段所包含的年齡信息。信息。與傳統(tǒng)的與傳統(tǒng)的“全熔全熔”技術(shù)相比，該技術(shù)的優(yōu)越性在于技術(shù)相比，該技術(shù)的優(yōu)越性在于其逐步去氣可以識別樣品中可能存在的其逐步去氣可以識別樣品中可能存在的異常子系統(tǒng)異常子系統(tǒng)，從而有可能把它們排除在樣品的正常部分以外。從而有可能

27、把它們排除在樣品的正常部分以外。該方法通常用于遭受過該方法通常用于遭受過ArAr丟失的單礦物或全巖樣品，丟失的單礦物或全巖樣品，并且也有助于對存在繼承并且也有助于對存在繼承ArAr的樣品的解釋。的樣品的解釋。在部分遭受擾動的樣品中，最易發(fā)生在部分遭受擾動的樣品中，最易發(fā)生Ar擴散丟擴散丟失的區(qū)域（如礦物晶體的邊部），在較低的溫度失的區(qū)域（如礦物晶體的邊部），在較低的溫度下就釋放下就釋放Ar；而那些對而那些對Ar禁錮較牢的區(qū)域禁錮較牢的區(qū)域 (抵御擾動也較強抵御擾動也較強)，在溫度較高時間才釋放在溫度較高時間才釋放Ar。 為理解受擾動樣品的歷史，對逐級加熱分析為理解受擾動樣品的歷史，對逐級加熱分

28、析的結(jié)果，可用下述兩方式之一來處理的結(jié)果，可用下述兩方式之一來處理/表述：表述：Ar(K)-Ar等時線圖等時線圖（相似于傳統(tǒng)（相似于傳統(tǒng)K-Ar法對一法對一套樣品分析結(jié)果的處理），對研究有繼承套樣品分析結(jié)果的處理），對研究有繼承Ar的樣品很有用的樣品很有用;年齡譜圖：年齡譜圖：對評估對評估Ar丟失更有用。丟失更有用。Ar(K)-Ar等時線圖等時線圖（相似于傳統(tǒng)（相似于傳統(tǒng)K-Ar法對一套法對一套樣品分析結(jié)果的處理），對研究有繼承樣品分析結(jié)果的處理），對研究有繼承Ar的的樣品很有用樣品很有用圖顯示了圖顯示了 Bjurbole 隕石的逐級加熱分析隕石的逐級加熱分析結(jié)果，數(shù)據(jù)點的直線結(jié)果，數(shù)據(jù)點的直

29、線分布顯示了該隕石的分布顯示了該隕石的單階段封閉體系歷史。單階段封閉體系歷史。等時線初始等時線初始40Ar/36Ar比值是初始比值是初始Ar和大氣和大氣Ar的混合體的值。的混合體的值。0.00.51.01.52.005000100001500020000 40Ar/ 36Ar39Ar/ 36Ar（據(jù)（據(jù)Merrihue and Turner, 1966）作業(yè)：推導此公式作業(yè)：推導此公式Jet) 1(ArArArArArAr3639i36403640反轉(zhuǎn)等時線圖設(shè)想一個樣品中的設(shè)想一個樣品中的Ar是是放射成因放射成因Ar和捕獲和捕獲Ar兩兩組分的混合物。這樣逐組分的混合物。這樣逐步釋放的各部分步

30、釋放的各部分Ar應(yīng)該應(yīng)該在左圖上投在一條直線在左圖上投在一條直線上，放射成因上，放射成因Ar組分的組分的 36Ar/40Ar = 0 (因為因為36Ar不是衰變產(chǎn)生的不是衰變產(chǎn)生的), 而捕獲而捕獲Ar即非放射成因即非放射成因Ar可以從可以從39Ar/40Ar 外延外延到到 0而得到而得到 (對應(yīng)于對應(yīng)于39K/40Ar = 0，因為，因為39K 與與 40K正相關(guān)正相關(guān), 因此它也因此它也對應(yīng)于對應(yīng)于40K/40Ar = 0).From White，200039Ar/40Ar*1*ln13940ArArJt(a) 反轉(zhuǎn)等時線揭示存在兩個過剩Ar組分 (b) 同一樣品的Ar坪年齡圖From W

31、hite, 2000年齡譜圖年齡譜圖（對評估對評估Ar丟失更有用）丟失更有用）0.00.20.40.60.81.001020304050 年 齡 ，Ma39Ar釋放分數(shù)為了構(gòu)筑年齡譜圖，每升高一級溫度所釋放的氣體量在為了構(gòu)筑年齡譜圖，每升高一級溫度所釋放的氣體量在質(zhì)譜儀器中用質(zhì)譜儀器中用39Ar離子流的強度來度量。每一級釋放的離子流的強度來度量。每一級釋放的氣體畫作一橫檔（沿氣體畫作一橫檔（沿x軸方向），其長度代表其占樣品軸方向），其長度代表其占樣品釋放釋放39Ar總量的分數(shù)，其在總量的分數(shù)，其在y軸方向上的高度位置等于軸方向上的高度位置等于矯正后的矯正后的40Ar*/39Ar比值（此比值與年

32、齡正相關(guān)）。比值（此比值與年齡正相關(guān)）。圖兩個得克塞斯玻隕石的理想的40Ar/39Ar年齡譜（據(jù)York, 1984）從年齡譜圖上確定可靠的結(jié)晶年齡取決于識別出一個年齡平臺。從年齡譜圖上確定可靠的結(jié)晶年齡取決于識別出一個年齡平臺。年齡平臺的嚴格標準，是一系列連續(xù)逐級釋放具有相似年齡平臺的嚴格標準，是一系列連續(xù)逐級釋放具有相似40Ar*/39Ar比值（在平均值的比值（在平均值的2 標準偏差范圍內(nèi)）的標準偏差范圍內(nèi)）的Ar占總釋放占總釋放Ar量的量的50%以上以上（Dalrymple and Lanphere, 1974; Lee et al., 1991）。但在許多。但在許多情況下，確認年齡平臺

33、沒有那么嚴格。情況下，確認年齡平臺沒有那么嚴格。0.00.20.40.60.81.001020304050 年 齡 ，Ma39Ar釋放分數(shù)沒有受到風化影響的玻隕石能產(chǎn)生完滿的年齡沒有受到風化影響的玻隕石能產(chǎn)生完滿的年齡平臺（如圖）。但平臺（如圖）。但40Ar-39Ar法最有用的應(yīng)用是法最有用的應(yīng)用是研究歷史復雜、有后期研究歷史復雜、有后期Ar丟失的樣品。丟失的樣品。0.00.20.40.60.81.001020304050 年 齡 ，Ma39Ar釋放分數(shù)Ar 丟失事件：科羅拉多一個年齡為 60 Ma的Eldora二長巖巖枝侵入到 年齡為1450 -1600Ma的角閃巖和片巖中離開巖枝的距離14

34、00 Ma角閃巖和片巖中礦物K-Ar表面年齡與侵入巖枝接觸帶距離圖. After Hart (1964).巖枝鄰區(qū)變質(zhì)巖中角閃石、黑云母、長石的坪譜圖， Berger (1975) 得出結(jié)論認為角閃石能夠給出表面上很好而實際無意義的年齡，這使得僅依靠角閃石年齡來進行地質(zhì)解釋是危險的。Berger 認為黑云母的部分重置都產(chǎn)生容易辨認的不規(guī)則坪譜圖 ，因此黑云母的坪年齡比較可靠。Distance (meter)逐步加熱定年的理論前提沒有考慮輻照核反應(yīng)(n, p)過程中質(zhì)子釋放時的后坐力可能至39Ar丟失或再分布的情況 如果有相當一部分39Ar 丟失了, 40Ar/39Ar升高從而定年結(jié)果老于地質(zhì)年齡輻照過程中質(zhì)子釋放至輻照過程中質(zhì)子釋放至39Ar丟失對定年影響丟失對定年影響K + n (中子中子) = Ar + p (質(zhì)子質(zhì)子) 391839191*ln13940ArArJt質(zhì)子釋放后坐力至39Ar丟失效應(yīng)的大小取決于含K礦物顆粒的大小，礦物