稀有氣體質譜40Ar-39Ar定年分析技術研究進展

李軍杰，劉漢彬，張 佳，金貴善，張建鋒，韓 娟，石 曉，郭東僑，徐 可，郭冬發

(核工業北京地質研究院，北京 100029)

1948年，Aldrich和Nier首次公開報道40K經過自然衰變可產生子體40Ar[1-4]，由于此衰變體系具有較長的半衰期，且K在地殼含量豐富，是構成主要造巖礦物的常量元素，這使40K和40Ar在地質樣品中均會有相當量的保留。因此，40K-40Ar定年技術成為同位素地質年代學的經典手段之一[5-8]。但是，40K-40Ar定年法需要2份樣品，1份樣品采用原子吸收光譜儀測試K含量，另1份樣品采用質譜儀測試40Ar含量，這對樣品量和樣品的均一性都有較高的要求。此外，對于經歷過后期地質熱事件而被部分改造的地質樣品，40K-40Ar法獲得的全熔年齡結果通常缺乏實際的地質意義。

40Ar-39Ar定年法是在40K-40Ar定年法的基礎上發展起來的。1965年，Merrihue和Turner在采用反應堆輻照技術對隕石樣品進行I-Xe同位素法定年過程中，發現在38Ar和40Ar之間有1個微小的質譜峰，推測是樣品中的39K在輻照過程中產生了39Ar，而自然界中40K/39K被認為是恒定的，因此建立了40Ar-39Ar定年法[9-10]。相比于40K-40Ar定年法，40Ar-39Ar定年僅需1份樣品，且全部測試工作由1臺稀有氣體質譜儀即可完成，顯著提高了40Ar-39Ar定年技術的測試精度。另外，通過階段升溫40Ar-39Ar定年技術獲得的年齡譜圖，可以有效識別樣品后期是否經歷過地質活動改造，為反演后期地質熱事件的發生過程提供了大量有效信息[11-12]，這些優勢使得40Ar-39Ar定年技術在地質年代學乃至地球科學領域發揮的作用日益突出。

40Ar-39Ar定年技術的發展和應用很大程度上依賴于稀有氣體質譜儀分析技術的突破和革新[13-15]。……