[科普中国]-年龄谱

以逐渐升温分阶段测得的40Ar-39Ar表面年龄为纵坐标，Ar析出累积百分比为横坐标作图，得到反映一个样品受热历史全貌的表面年龄变化图称作40Ar-39Ar法年龄谱，它是40Ar-39Ar法表达测定结果的主要形式。年龄谱上与宽而平稳的坪相对应的表面年龄称作坪年龄。1

平坦型平坦型年龄谱是K—Ar体系是保持封闭状态的特征型年龄谱，矿物中的K—Ar体系自进入封闭状态后再没有受到新的热千扰，并且放射成因40Ar与39Ar在晶体中均匀分布，阶段升温期间在各温阶下释放的氩气，其40Ar/39Ar值基本恒定，因此具有相同表面年龄，在年龄谱图上构成了一个宽而稳的年龄坪。在岩体形成后迅速冷却条件下(如火山岩)，这个坪年龄代表矿物结晶年龄，即岩体形成年龄；当深成岩体处在缓慢冷却环境下时，这个坪年龄则代表被测矿物的氩封闭温度年龄，即岩体抬升(或剥蚀)年龄。在这样的年龄谱中，低温阶段2约占39Ar总析出量5%一10%表面年龄常常偏低，这是因为矿物中氩的丢失多出现在低温条件下。高温阶段，在40Ar几乎全部析出情况下，表面年龄可能偏高，这是核反冲所致，这部分大约占39Ar总析出量的5%，可以不加考虑。

阶梯型阶梯型年龄谱是K—Ar封闭体系后期受到热干扰作用的反映。一般来说，矿物在遭受热干扰作用时，最先受到影响并发生氩丢失的是它的边部，在阶段升温期间也是这部分氩在低温阶段最先析出，表现为40Ar/39Ar低、坪年龄低，而晶体内没有受到热干扰影响的部分延迟在较高温阶下析出，表现为较高坪年龄。这样，就形成了年龄谱的阶梯形。如果矿物受到多期热干扰，显然就会出现多级阶梯，多个坪年龄。在一些蚀变矿物中，如果保存有原生矿物的残留相，它们的年龄谱也呈现阶梯形，低温阶坪年龄反映蚀变矿物形成时间，高温阶坪年龄反映原生矿物结晶年龄。被测矿物绿帘石产于一个英云闪长岩体内的断裂蚀变带中，为交代斜长石的产物。在它的年龄谱上，有两个有意义的坪年龄，可以认为其中的217.7Ma是绿帘石矿物结晶年龄，而856.5±2Ma正好与岩体锆石U—Pb年龄833士27Ma在误差范围内一致，故推断为原生矿物斜长石结晶年龄。在这两个坪年龄之间尚有一个坪年龄为544士22Ma，在本地区找不到对应地质事件，可能无任何地质意义。其产生原因或者由于高温下斜长石残留相氩的扩散作用，或者是因为阶段升温期间，温阶划分不细，在这一阶段将低温和高温下释放的氩混合到了一起。
在这样的年龄谱上能代表矿物结晶年龄的坪年龄，应具备下列三个条件：①有3—5个以上连续温阶，它们的表面年龄在2α误差范围内一致，并且39Ar的连续累积释放量占全部39Ar释放量的50%以上；②用与各个温阶对应的40Ar/36Ar和。39Ar/36Ar两组比值可以构成一条线性关系很好的40Ar/36Ar—39Ar/36Ar等时线，该等时线年龄应该与坪年龄在误差范围内一致，而它在y轴上的截距应该在295．5左右，与地现代大气氩的40Ar/36Ar比相近；⑧符合上述条件的较高坪年龄。23

马鞍型一个单斜辉石的马鞍型年龄谱，具体表现为阶段升温期间在初始低温阶段与最后临结束时的高温阶段表面年龄异常升高，两者之间表面年龄明显降低，年龄谱呈现一个凹形。在阶段升温的中温段有时可形成一个有意义的坪年龄，有时因年龄坪很窄而难以有确定地质解释。产生这种年龄谱的原因，一般多用样品中存在过剩氩来解释。除辉石被认为是经常存在过剩氩的矿物之外，因产出地质环境不同，某些黑云母、斜长石、碱性长石和角闪石等矿物也有可能存在过剩氩。目前有很多模式在探讨矿物晶体中过剩氩的分布特征与产生这类马鞍型年龄谱的机理。在缓慢冷却岩石中，所有长石、大多数角闪石和辉石以及某些黑云母，其单矿物看起来纯净，但是由于固溶体分解原因，它们的内部结构实际上相当复杂，常常是一个由多个独立相组成的混合体系。Harrison和McDougall(1981)测定来自澳大放射性同位素地质学方法与进展.单斜辉石年龄谱利亚BrokenHill晚太古代斜长角闪岩中的多个斜长石，它们的40Ar-39Ar年龄谱呈典型马鞍型，在阶段升温初始及最后结束阶段，表面年龄远远超过地球年龄，达到7000Ma左右，39Ar的析出量大约各占总量的20》6，过剩氩存在是明显的。中温阶段坪年龄具有明确地质意义。分别计算阶段升温期间来自K、Ca位置上的。39Ar与’’Ar扩散系数，鉴别出Ar有多种来源。扫描电镜图像显示，单个斜长石晶体是由钙长石(一An88)叶片与钠长石和钙长石之间的复杂调节相相互交替组成。为此，他们断定过剩氩来自0．1Pm宽的钙长石叶片及叶片之间的空隙。同样，Harrison等(1993)测定一个钾长石，发现它的年龄谱在低温阶段呈齿状，而且与Cl/K—39Ar累积释放百分比的齿状变化曲线一致，因此判断过剩氩是来自流体包裹体。一个年龄为367Ma的辉长岩体因邻近白垩纪花岗岩体的侵人而受到热干扰。从接触带选出角闪石，它的年龄谱非常特殊，39Ar最早析出量不到3%的范围内，表面年龄高达3500Ma，以后迅速下降，39Ar累积释放量达20%一100%的范围内，形成了一个宽而平稳的366±4Ma年龄坪，这个年龄与未受到热干扰的辉长岩形成年龄一致。根据氩的这种析出特征Harrison等(1980)推断是，原保存在岩体较下部空隙中的氩在短暂的高温影响下向上扩散迁出后，被凝结在位于上部的角闪石晶体之边缘。这部分氩在室内阶段升温期间于开始时很容易被全部析出，造成表面年龄异常偏高””。Claesson等(1983)和Zeitler等(1986)发现，在钙斜长石或钾长石阶段升温期间，于低温和高温下析出的过剩氩都与。38Ar的析出相伴随，而38Ar起源于Cl-离子。因此他们认为真空系统中高温下析出的过剩40Ar起源于阴离子空穴，马鞍型年龄谱的产生是由于阴离子空穴在晶体内部的转移。从上述例子可见，目前相关方面讨论仍处在探索阶段，需要具体情况具体分析。3

平缓曲线型反映了氩的连续扩散丢失.在新西兰Nelson地区一个泥盆纪角闪辉长岩被白垩纪花岗岩体侵入，样品取自接触带中距侵人体1km处。由于侵人体的热效应，在邻近它的围岩中放射成因氩丢失量最大，但是随着远离岩体，丢失程度快速降低。这一特点也反映在单矿物角闪石中放射成因氩的丢失轨迹上，在岩体刚侵人时，受影响最大，放射成因氩丢失最多，视年龄最小，以后岩体逐渐冷却，角闪石受到的热干扰随着减至最小，视年龄接近角闪辉长岩原始年龄。在阶段升温实验中，如果将每一步温阶进一步变小，测定精度提高，这种视年龄变化将趋近子一条平缓曲线，它们在年龄方面无准确含意。

混合型一些样品是由多个矿物相组成，如页岩和细粒玄武岩因结构细密不可能分选出单矿物，只能用全岩作样品，从同一温阶下不同矿物中析出的氩必然会相互影响；再如在一些角闪石晶体中常包含有不可能完全分离的黑云母包体，黑云母在其中含量虽然不高，但是钾含量高，放射成因氩含量也相对高，反之角闪石却是钾含量低，放射成因氩低，黑云母必然对角闪石年龄谱产生干扰。在这类样品中如果放射成因氩在各个矿物相中分布是均匀的但是因各自封闭温度不同而表面年龄不同，那么可以预计，这类混合样的年龄谱形态与连续扩散丢失年龄谱将十分相似。有这样一个典型例子.希腊Naxos岛的变质岩经受了两次热事件，一次是超高压相对低温的变质作用，一次与热穹隆形成有关。多硅白云母，一个远离热穹隆的多硅白云母样品表现的是一个单调上升型年龄谱，坪年龄大约是43Ma，代表了它的氩封闭温度时间。一个邻近热穹隆的纯自云母样品呈标准平坦型年龄谱，年龄为12Ma，代表受M。事件影响后自云母的氩封闭温度年龄。在这两个样品之问距热穹隆中等距离的一个白色云母样品，是多硅白云母发生部分重结晶作用的产物，其中包含着多硅白云母和自云母两相。该白色云母的年龄谱呈向上的凸形，显然，这个结果反映了它是这两相的混合。采用7j%多硅白云母和25%白云母人工合成一个样品，实测出的年龄谱图形，与它十分相似，因此证明了这个推论。
在这样的混合型年龄谱上，当能区分由不同矿物产生的坪年龄时，这个年龄谱是有用的，1

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张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院