同位素地质年龄测
火成岩同位素测年
火成岩同位素测年是一种用于确定火成岩形成时代的地质测年方法。
它基于岩石中放射性同位素的衰变过程，通过测量岩石中不同同位素的比例来计算岩石的年龄。
常用的火成岩同位素测年方法有以下几种：
1. 钾-钒（K-Ar）和氩-氩（Ar-Ar）测年：这种方法基于钾同位素的放射性衰变为氩同位素的过程。
通过测量岩石中的钾和产生的氩同位素的比例，可以计算出岩石的年龄。
2. 铅-铅（Pb-Pb）测年：这种方法利用铅同位素之间的放射性衰变关系来确定岩石的年龄。
通过
测量岩石中不同铅同位素的比例，可以计算出岩石的形成时代。
3. 锆石U-Pb测年：锆石是一种常见的火成岩矿物，其中含有锆石中的铀和钍同位素。
通过测量
岩石中锆石中的铀和钍同位素的比例，可以计算出岩石的年龄。
4. 长寿命同位素测年：长寿命同位素如铀-铅（U-Pb）和钍-铅（Th-Pb）系统，可用于测定较古
老的火成岩，因为它们具有相对长的半衰期。
通过对火成岩中不同同位素的测量和分析，结合各种同位素衰变过程的知识，可以推导出岩石形成的年代。
这些方法在地质学中广泛应用，帮助科学家了解地球历史、构建地质时间尺度以及研究火山活动和构造运动等重要地质事件的发生时间。
Sm-Nd同位素测年
改写成： 同理：
= 238U（e238λt-1） 206Pb*/238U+1= e238λt 207Pb*/235U+1= e235λt
206Pb
t = (1/λ238)ln(206Pb*/238U+1) = (1/λ235)ln(207Pb*/235U+1) 206Pb*/238U+1= (207Pb*/235U+1) λ238/λ235 206Pb*/238U= (207Pb*/235U+1) λ238/λ235-1
• 硅酸盐造岩矿物中，铀和钍的浓度很低， 一般为几个ppm或更少。但这两种元素在 某些副矿物中呈主要组分或者替代别的元 素。这些副矿物包括沥青铀矿、方钍石 (氧化物)；锆石、钍石、褐帘石(硅酸盐)； 独居石、磷灰石、磷钇石(磷酸盐)和榍石 (钛硅酸盐)。
铀主要有235U和238U两种同位素，其丰度比为: 238U/235U=137.88。 钍有一种同位素232Th。这三种同位素通过放射性衰 变都形成稳定的铅同位素: 238U 206Pb十8α十6β 235U 207Pb十7α十4β 232Th 208Pb十6α十4β 衰变常数为：238λ=1.55125×10-10a-1, 235 λ=9.8485×10-10a-1, 232λ=4.975×10-11a-1
143
Nd Sm
144 144
147
Nd
Nd
0 R 0 R
143 147
Nd Sm
144 144
Nd
Nd
0
CHUR 0
CHUR
1
• 式中 t 代表壳-幔分离时间，0代表现今。
143
Nd
同位素地质年龄测定
同位素地质年龄测定同位素地质年龄测定：1. 什么是同位素地质年龄测定？同位素地质年龄测定是一种技术，其主要原理是利用放射性同位素系统衰变这一自然现象研究地质年代或者体系发展历史。
放射性同位素指的是具有一定半衰期的示踪性放射素，如粒子或射线源，而这种特定类型的放射性物质颗粒可能来源于岩石的矿物中，从而可以以一定的速率衰变。
以测年的观点来看，放射性同位素的衰变率可以作为一种记录时间的标志，可以表明某一地质物体的形成时间或某一地质事件发生的时间等。
2. 同位素地质年龄测定的基本步骤(1) 样品取样和分析：样品包括岩石、矿物及其沉积物。
样品取样可以使用活质量突破样本或岩芯钻棒，并进行合理的粉碎、浸提等实验步骤。
按照同位素年龄测定方法，将待测样品中放射性衰变产物与其它样品元素提取出来，然后进行激光和亮度法进行分析。
(2) 同位素校准：放射性同位素的衰变速率以及不同地质物的形成和发展速度都有可能随着环境的不同发生变化，因此，在计算出实际的同位素年龄之前，我们首先要把测试的同位素年龄进行一个校准，把它们校准到以每天8.77微秒为半衰期的放射性同位素系统或者参考标准。
(3) 计算同位素年龄：在同位素校准之后，可以计算出初始浓度和校准后的衰变浓度之间的差异，并利用此差异和衰变系数，从而求出样品的同位素年龄。
3. 同位素地质年龄测定的应用同位素地质年龄测定技术可以用于研究岩石的沉积、流动等地质过程，它可以用来测定多种岩石、矿物、沉积物和流动体中形成、发展和演化的历史，从而对地质年代进行精确测定，为我们对地表历史演化、沉积环境探讨提供有力的支持。
在构造地质学中，它也可以用于研究地壳构造活动、火山喷发活动和地质普遍影响等地质事件的发生时间和发展历史。
同位素地质年龄测定
澄江化石群 澄江化Байду номын сангаас群 5.3亿年前 5.3亿年前
澄江生物化石群 澄江生物化石群
澄江 動物群
中国科学家发现 古老滑翔蜥蜴化石 古老滑翔蜥蜴化石
南京专家发现 6亿岁的“蛋”
进化树
生命进化图
地质年龄确定 地质年龄确定
根据放射性同位素测定： 太阳系化学元素起源70-80亿年以前 太阳系化学元素起源70-80亿年以前 行星（包括地球）形成46亿年以前 行星（包括地球）形成46亿年以前 地球上最古老岩石年龄33亿年 地球上最古老岩石年龄33亿年 地球上第一次出现生命35亿年以前 地球上第一次出现生命35亿年以前 人类出现2 人类出现2百万年以前
eλt － 1）
如果将放射性同位素通过衰变，使原来的原 子数减至一半所经历的时间称为半衰期，则半衰 期（T 期（T）与衰变常数之间存在以下关系： N/No ＝ 1/2 ＝ e-λt
ln2 ＝ λt ∴ T ＝ ln2/λ ＝ 0.692/λ ln2/λ
M Z
X→
M Z+1
Y+ e
0 −1
3.K 层电子捕获 ：原子核从核外 层电子捕获：原子核从核外 K层捕获一个轨道电子，核内一个质 层捕获一个轨道电子， 子与这一电子结合形成一个中子， 子与这一电子结合形成一个中子，并 放出中微子的过程。 放出中微子的过程。
M Z
X+ e →
0 −1
M Z−1
Y
4.γ 衰变 ： γ 射线是从原子核内 衰变： 部放出的一种波长极短的电磁波， 部放出的一种波长极短的电磁波，常 伴随α 伴随α或β衰变产生。γ衰变的母体和 衰变产生。 子体是同种同位素， 子体是同种同位素，只是原子核内部 能量状态不同而已。 能量状态不同而已。γ 衰变亦可称为 同质异能跃迁。 同质异能跃迁。
同位素测年的原理
同位素测年是一种用来确定物质的年龄的方法。
它是基于同位素的原子核性质和衰变过程的原理。
同位素是具有相同的原子序数但质量数不同的原子，它们在核外电子结构上具有相同的化学性质。
同位素测年通过观察同位素的衰变过程和稳定同位素的比例来确定物质的年龄。
同位素是由原子核中的质子和中子组成的。
原子核中的质子数量决定了元素的化学性质，而质子和中子的总数则决定了同位素的质量数。
同一元素的不同同位素具有相同的化学性质，但它们的质量数不同，因此具有不同的核性质。
放射性衰变是指一些核素的原子核在时间的推移中会自发地发生转变，并释放出一定的能量。
放射性衰变过程中，一种原子核通过放射衰变转变为另一种原子核。
这种衰变过程是随机的，但可以用半衰期来描述。
半衰期是指在衰变过程中，一半的原子核会衰变所需的时间。
不同同位素具有不同的半衰期，可以从此推算物质的年龄。
放射性采样是指在地质或化学过程中，自然界中的一些元素与同位素以特定的比例被捕获或固定到固体、液体或气体中。
例如，放射性同位素碳-14（14C）以特定的比例被生物体吸收，然后在生物体死亡后停止吸收。
通过测量样品中14C和稳定碳同位素的比例，可以确定样品的年龄。
同位素分数是指给定同位素的同位素原子核数量占总原子核数量的比例。
同位素分数可以通过质谱仪等仪器测量得出。
在同位素测年中，研究人员会测量样品中稳定同位素和放射性同位素的比例，然后根据已知的半衰期和放射性衰变方程来确定样品的年龄。
同位素测年方法包括放射性碳测年（利用14C的半衰期为5730年测定有机物的年龄）、钾-氩测年（利用40K的衰变产物40Ar的半衰期为1.28亿年测定岩石和矿物的年龄）、铀-铅测年（利用铀系列同位素衰变到铅系列同位素的比例来测定岩石和矿物的年龄）等。
总之，同位素测年是一种重要的地质年代学方法，它利用同位素的核性质和衰变过程来确定物质的年龄。
通过测量同位素的分数和衰变过程，可以推算出物质的年龄，从而深入研究地球历史和生物进化过程。
同位素测年公式
同位素测年公式同位素测年公式啊，这可是个挺有趣的科学玩意儿。
咱先来说说啥是同位素测年。
简单来讲，就是通过测量某种元素的不同同位素的比例，来推算出物体或者地质事件的年龄。
就好像是给时间来了个“大揭秘”！同位素测年的原理，其实就像是一个神秘的时钟。
比如说，碳-14测年法，常用于测定有机物的年代。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，里面就有碳-14。
当植物死亡后，碳-14 就开始衰变，通过测量剩余的碳-14 含量，就能算出这植物死了多久啦。
再来说说同位素测年公式。
这公式就像是一把解开时间谜题的钥匙。
常见的公式通常会涉及到初始同位素的含量、现在同位素的含量以及同位素的衰变常数等。
比如说，对于一个放射性同位素 A 衰变成稳定同位素 B 的过程，测年公式可以大致表示为：t = (1/λ) × ln(N₀/N) 。
这里的 t 就是年龄，λ 是衰变常数，N₀是初始的同位素 A 的原子数，N 是现在同位素 A 的原子数。
给您讲个我曾经的经历，那时候我带着一群学生去地质博物馆参观。
有个小家伙看着一块古老的岩石标本，好奇地问我：“老师，这石头到底有多老呀？”我就趁机跟他们讲起了同位素测年的知识。
看着他们那一双双充满好奇的眼睛，我心里特别有成就感。
在实际应用中，同位素测年可帮了大忙。
考古学家用它来确定文物的年代，地质学家用它来研究地球的演化历史。
比如说，要研究恐龙灭绝的时间，通过测量相关地层中的同位素，就能得到更准确的时间范围。
但是，同位素测年也不是万能的。
它也有一些局限性和误差来源。
比如，样品可能受到污染，或者初始条件难以准确确定。
这就好像是在解题的时候，有些条件给得不太清楚，就容易得出不太准确的答案。
回到咱们的同位素测年公式，要想准确使用它，得对各种参数进行精确测量和分析。
这可需要科学家们的细心和耐心。
而且，不同的同位素测年方法适用于不同的时间范围和物质。
总之，同位素测年公式虽然看起来有点复杂，但它可是我们探索时间秘密的有力工具。
同位素地质年龄测定技术及应用
同位素地质年龄测定技术及应用同位素地质年龄测定技术是判断岩体年龄或地质事件发生时代的常用方法，主要包括U-Pb法、Ar-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法等，各类方法均有其自身的特点，因此其适用范围和注意事项也存一定的区别。
本文以Rb-Sr法为例，对其原理、使用范围、注意事项及其局限性进行了分析讨论，希望能为读者提供参考。
标签：同位素;地质年龄;Rb-Sr法;应用1 概述随着科学技术的不断发展，地质学在帮助人类认识地球方面的作用日渐明显。
同位素地质年龄测定技术是以放射性同位素为基础的测量技术，该技术在地质研究方面的应用，可提高测量结果的有效性，便于人们更好地发现地球演变规律。
本文将对同位素地质年龄测定技术及其相关应用进行探讨。
2 同位素地质年龄测定技术2.1 原理分析测定原理为元素放射性衰变，放射性是指原子核可自发地放射各种粒子，具有自发放射各种射线的同位素称为放射性同位素;而放射出α或β射线后，原子核发生变化的过程可成为放射性衰变;衰变前的放射性同位素称为母体，衰变过程中产生的新同位素则称为子体;若经过一次衰变就可获得稳定子体的为单衰变;若经历若干次连续衰变获得稳定子体的则称为衰变系列。
在衰变过程中，放射性同位素母体同位素原子有一半完成衰变所耗费的时间成为半衰期，较为稳定，不受元素状态、外界环境、元素质量变化的影响;放射性同位素在单位时间内每个原子核的衰变概率成为衰变常数。
利用放射性衰变规律计算地质年代的主要依据就是半衰期和衰变常数。
2.2 放射性同位素测定地质年龄的前提放射性同位素测定岩体年龄的常用技术有U-Pb法、Ar-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、Re-Os法、（U-Th）/He法等，各种方法的使用前提基本相同：①用于测定地质年龄的放射性同位素半衰期与测定对象相匹配，且半衰期和衰变常数能被准确测定;②能准确测定母体同位素组成及各项同位素的相对丰度;③母体衰变产物具有一定的稳定性，便于使用仪器设备对其进行检测;④岩石或矿物处于封闭状态，减少误差;⑤岩石或矿物形成过程中，同位素处于开放状态时间较短，可忽略不计。
同位素地质年代测定原理
同位素地质年代测定原理同位素地质年代测定原理摘要：本文阐述了同位素测年的原理、前提、方法，重点介绍了Rb―Sr法的原理、使用要求、适用范围、原理、结果解释及优缺点。
关键字：同位素测定原理Rb―Sr法 1. 测年原理和前提同位素地质年龄，简称同位素年龄（绝对年龄），指利用放射性同位素衰变定律，测定矿物或岩石在某次地质事件中，从岩浆熔体、流体中结晶或重结晶后，至今时间。
放射性同位素进入其中后，含量随时间作指数衰减，放射成因子体积累。
若化学封闭，无母体、子体与外界交换而带进带出，测定现在岩石或矿物中母子体含量，根据衰变定律得到矿物、岩石同位素地质年龄。
这种年龄测定称做同位素计时或放射性计时。
计时的基本原理就是依据天然放射性同位素的衰变规律，由此测定的地质事件或宇宙事件的年龄，谓之同位素年龄。
应用同位素方法测定地质年龄，必须满足以下前提: (1)放射性同位素的衰变常数须精确地测定，并且衰变的最终产物是稳定的。
(2)样品及其测得的N和D值能代表想要得到年龄的那个体系。
(3)已知母体元素的同位素种类和相应的同位素丰度。
并且无论是在不同时代的地球物质中，还是在人工合成物甚至天体样品中，这些元素的同位素都具有固定的丰度值。
(4)体系形成时不存在稳定子体，即D0= 0(对于衰变系列，也不存在任何初始的中间子体)，或者通过一定的方法能对样品中混人的非放射成因稳定子体的初始含量D0作出准确地扣除或校正。
(5)岩石或矿物形成以来，母体和子体既没有自体系中丢失也没有从休系外获得。
也就是说，岩石或矿物对于母体和子体是封闭体系。
其中(1)和(3)两个前提是基本的，(4)和(5)两个条件则决定了岩石或矿物地质历史的一个模式。
2. 同位素测年主要方法在同位素年代学上，除了利用天然放射性的衰变定律直接进行年龄侧定外，还可以根据衰变射线和裂变碎片对周围物质作用所产生的次生现象来计时。
因此，总体上可将同位素年龄测定方法分为两大类: 第一类为直接法，它们是基于放射性同位素自发地进行衰变，按照衰变定律来测定年龄。
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同位素地质年龄测定 钾-氩法
方法 1、体积法 2、同位素稀释法 40 3、快中子活化法(又称内标稀释法或 Ar39 Ar法) 该钾-氩法是上世纪末发展建立的，是 40 基于岩石和矿物中的 K经快中子照射后产 39 40 生 Ar，这样可不必测定样品中的 K含量， 40 39 而是根据 Ar/ Ar含量值，按有关公式算 得岩石、矿物形成年龄。
同位素地质年龄测定 钾-氩法
样品要求
②样品重量取决于样品地质年龄的大小，样 品中母、子同位素含量和测试方法灵敏度 （表） 40 39 单矿物纯度应高于98%（ Ar/ Ar法单 矿物样品纯度要求100%，其中不应含其它钾 矿物包裹体）
同位素地质年龄测定 钾-氩法
样品要求 ③试样粒度为0.25-0.63mm；伟晶岩中的云母 可剪成宽3-5mm的细条；全岩样品粒度0.40.6mm。 测量时要求样品中40Ar在矿物形成后就成 为封闭体系，没有逸出过。同时，矿物形 成后对钾也是封闭的，矿物中钾的同位素 组成正常。
40
39
同位素地质年龄测定 钾-氩法
钾-氩法缺点
被测定的岩石或矿物易受后期各种叠加地质作用的影 响,使其中放射成因的氩逸失,导致年龄测定值偏低(在这 种情况下,年龄测定值可视为实际年龄值上限)。所以，不 宜用钾-氩法测定古生代及古生代以前的地质样品。 氩是气体，它可以在变质期间从矿物和岩石中丢失。 由于这个原因，钾－氩法提供的是花岗质岩石最后一次热 事件的年龄，变质岩最后一次变质的年龄，或者一个地区 最后一次重要上升和剥蚀的年龄。因为氩丢失的可能性大， 所以一般认为钾－氩法得出的数据，代表着岩石的最低限 年龄，然而有的情况用钾氩法测得的年龄又太老。如果变 质作用期间它不完全丢失，Ar40可以从沉积岩里原先的矿 物继承下来，变质岩测出的年龄就比真正变质作用的时代 要老。在测定浅变质岩（如板岩）时，会有这种问题。此 外，有些矿物可以吸附外来的氩，对这种矿物用钾氩法测 得的年龄数据一般偏大。
体积法
角闪石 辉石
全岩
同位素地质年龄测定 钾-氩法
测定方法 样品名称 地质时代 太古代 元古代 古生代 中生代 新生代 太古代 元古代 古生代 中生代 新生代 中生代 送样重量（g） 0.5 1 2 2-3 3-4 1-2 2-3 4-6 6-8 8-10 ＞10
云母类 钾长石类
同位素稀释 法
角闪石 辉石
同位素地质年龄测定 钾-氩法
主要地质应用 1、原则上可测定新生代至古生代的三大岩类岩石的 成岩年龄、变质年龄，尤其适用于测定新生代、 中生代的各类地质样品。经改进后，钾-氩法可测 年龄上限达 2 25×10 a（精度约25%），用以研究第四系沉积物； 2、测定月岩、陨石等球外物质形成年龄； 3、测定变质岩最后一次变质年龄； 40 39 4、用 Ar- Ar法测定矿物形成年龄和热事件年龄， 研究矿物的受热历史；测质时代 云母类、钾长石类 太古代--新生代 样品名称 送样重量（g） 0.5
氩-氩法
角闪石、辉石 太古代--新生代 0.5
全岩
中生代、新生代
0.5
同位素地质年龄测定 钾-氩法
测定方法 样品名称 地质时代 太古代 元古代 古生代 中生代 新生代 太古代 元古代 古生代 中生代 新生代 中生代 新生代 送样重量（g） 4-5 6-8 10-15 15-20 25-30 9-10 15-20 30-40 ＞40 ＞50 ＞50 ＞50
云母类 钾长石类
同位素地质年龄测定 钾-氩法
原理
在自然界钾有三个同位素： K、 K、 41 K。钾-氩法测定同位素地质年龄的原理， 40 是基于 K通过K层电子俘获而衰变成稳定的 40 40 Ar，因此，只要准确地测得试样中的 K 、 40 Ar 含量，既可按有关公式计算试样形成 年龄。
39 40
测量范围
K 的半衰期是13亿年,因此很老的岩石年代可 以用钾氩法测定，40，000年以前的岩石仍可以用 这个方法测定。 目前，钾氩法测年主要用于测定早更新世火山 活动区的地质事件年代。此外，从年轻火山岩中 导出的钾氩年龄已被用于编制地磁极性倒转年表； 火山岩和变质岩中的黑云母、白云母的钾氩年龄 在编制加拿大地盾区的前寒武纪年表中曾起到重 要作用；钾氩法测年经改进后还可提供中、晚更 新世的年代数据。黑云母、白云母、角闪石、透 长石、海绿石和兰闪石等含钾矿物，以及全岩都 可用K－Ar法测定。由于含钾矿物在多数岩石里 较丰富，因此这一方法被广泛应用。矿物或岩石 内钾的含量可由化学分析得知，氩的百分数由质
同位素地质年龄测定 钾-氩法
特点
快中子活化法(又称内标稀释法或 Ar- Ar法)扩 大了钾-氩法测定同位素地质年龄的范围（可测定宇 宙物质及最年轻的洋中脊玄武岩），提高了它的测 定准确度。 钾-氩法优点 1、地壳中各类含钾岩石、矿物分布广泛，它们 均可作钾-氩法的测定对象，尤其这类单矿物较易选 取； 2、钾-氩法测定过程较迅速，成本低廉。
同位素地质年龄测定 钾-氩法
样品要求 ①钾-氩法测定对象为云母类矿物（白云母、 黑云 母、铁锂云母、金云母）、高温长石（尤其是透 长石、歪长石）角闪石、海绿石、霞石、伊利石、 辉石、火山玻璃、钾盐、杂卤石、无水钾镁矾以 及含钾的沉积岩、变质岩、火成岩、月岩、陨石 等 不同矿物对放射成因的氩的保存性能是不同， 例如钾长石测得的钾-氩法年龄值常偏低（≥1030%）故不宜取用。角闪石……、和近地表结晶 的斜长石对氩的保存较好，这些矿物是理想的测 定对象。