40Ar/39Ar年代學(xué)中幾個(gè)重要問題的討論*

王非 師文貝 朱日祥

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

1 引言

作為最為成熟的年代學(xué)手段之一，40Ar/39Ar年代學(xué)除為地質(zhì)事件標(biāo)定時(shí)間外，它所涉及的元素或同位素的遷移分布和地質(zhì)過程之間的關(guān)系，使得其內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了“年齡測(cè)定”這一概念。

作為重要的同位素定年手段，隨著稀有氣體分析技術(shù)的發(fā)展，可以說，目前40Ar/39Ar法已成為無論在精確度還是在準(zhǔn)確度上均為最可靠的手段之一，廣泛應(yīng)用于重大地質(zhì)事件(如磁極倒轉(zhuǎn)，生物滅絕，地幔柱形成，火山噴發(fā)，隕石撞擊等)、地質(zhì)單元界線的精確定年，并為地質(zhì)年表提供“金釘子”般的年齡制約。作為稀有氣體之一的Ar，其不易和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)使其基本遵守?zé)釘U(kuò)散方程，Ar 的擴(kuò)散與分布與溫度呈函數(shù)關(guān)系，從而記錄了其經(jīng)歷的熱歷史；而巖石圈內(nèi)發(fā)生的地質(zhì)過程總是和熱作用密切相關(guān)，當(dāng)溫度降至一定值時(shí)，礦物中的Ar的分布就“凍結(jié)”了地質(zhì)熱歷史的最后狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)室工作就可以由此“最后狀態(tài)”反演地質(zhì)作用過程。因此，40Ar/39Ar年代學(xué)成為研究地質(zhì)熱歷史的重要手段，建立在其上的定量模型被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)熱歷史的研究，是定量研究巖漿上升速率、造山帶形成、斷層活動(dòng)、結(jié)晶基底剝露等和熱作用相關(guān)的動(dòng)力學(xué)過程的重要手段。此外，由于其定年使用的母體為常量元素鉀，且在質(zhì)譜上實(shí)現(xiàn)分析時(shí)只需測(cè)定同位素比值，因此相比其他在定年中需要測(cè)定元素含量的手段(如U-Pb)而言，40Ar/39Ar年代學(xué)還是測(cè)定年輕(其下限已至數(shù)千年)地質(zhì)體的重要斷代手段，并且?guī)缀跏侵型砀率婪秶鷥?nèi)(30萬至200萬年)唯一可靠的定年方法。……