同位素地质年龄测定
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。
同位素地质年代测定原理[权威资料]
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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。
同位素地质年龄测
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。
地球化学研究中的同位素测年技术
地球化学研究中的同位素测年技术地球化学研究中的同位素测年技术被广泛应用于地质学、地球科学、考古学等领域，为我们揭示了地球历史的面纱。
同位素测年技术是通过分析地质物质中不同同位素的比例来确定物质的年龄，其原理基于同位素在自然界中的稳定性和放射性衰变的特性。
本文将介绍同位素测年技术的原理、应用领域及其在地球化学研究中的重要性。
一、同位素测年技术的原理同位素是同一个元素中具有相同原子序数但质量数不同的核素。
同位素的稳定性是同位素测年技术有效应用的基础，而放射性同位素的衰变性质则被用于测定物质的年龄。
同位素测年技术的核心原理是根据衰变速率和父母同位素与子女同位素之间的比例关系来计算样品的年龄。
放射性同位素的衰变速率是稳定的，衰变过程中父母同位素的逐渐减少，而子女同位素的比例逐渐增加。
通过测量样品中父母同位素和子女同位素的含量，可以计算出样品的年龄。
二、同位素测年技术的应用领域同位素测年技术广泛应用于地质学、地球科学和考古学等领域，为研究地球历史和人类活动提供了重要的依据。
在地质学中，同位素测年技术可以用于确定岩石和矿石的形成时间，揭示地球地质演化的过程。
例如，铀系同位素测年方法可以用于测定岩石的年龄，帮助我们了解地球各个时期的构造变化和地球表面的历史。
在地球科学中，同位素测年技术被用于研究地球大气和海洋的循环过程，揭示气候变化的规律。
通过分析大气和海洋中的同位素比例，可以推断过去的气候环境，为预测未来的气候变化提供参考依据。
在考古学中，同位素测年技术被用于确定考古遗址中文物和生物化石的年代，揭示人类活动的发展历程。
通过测定遗址中的有机物的同位素比例，可以推断人类定居和活动的时间，帮助我们了解古代文明的兴衰和民族迁徙的历史。
三、同位素测年技术在地球化学研究中的重要性同位素测年技术在地球化学研究中具有重要的地位和作用。
首先，同位素测年技术是地球化学研究的重要方法之一，通过分析样品中同位素的比例，可以确定样品的年龄和形成过程，从而揭示地球的演化历史。
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。
测定地球年龄的方法
测定地球年龄的方法地球的年龄一直以来都是科学界关注的焦点之一。
科学家们通过多种方法和技术，探索和推测地球的年龄。
本文将介绍一些常用的测定地球年龄的方法，并简要说明它们的原理和应用。
一、地球年龄的测定方法1. 放射性同位素测年法放射性同位素测年法是测定地球年龄的主要方法之一。
它基于放射性同位素的衰变过程，通过测量样品中同位素的衰变产物相对于稳定同位素的比值，来推算样品的年龄。
常用的放射性同位素包括铀、锶、钾等元素，它们的衰变速率是稳定的，因此可以用来测定地球岩石和矿物的年龄。
2. 树轮年代学树轮年代学是一种通过分析树木年轮的方法来测定地球年龄的方法。
树木的年轮是由树木每年的生长环境变化所形成的，每年的年轮都有明显的特征，如厚度、颜色等。
通过对树木的年轮进行观察和分析，可以确定树木的生长年限，从而推算出地球的年龄。
树轮年代学在测定地球年龄方面具有较高的精确度和可靠性。
3. 岩石磁性测年法岩石磁性测年法是一种通过分析岩石中的磁性粒子来测定地球年龄的方法。
地球的磁场在不同的时期会发生翻转，形成不同的磁性方向。
当岩石形成时，其中的磁性粒子会根据当时的磁场方向进行定向，并在岩石中留下相应的磁性记录。
通过测量岩石中的磁性记录，可以推算出岩石的形成时间和地球的年龄。
4. 地质剖面分析地质剖面分析是一种通过对地质剖面的观察和分析来测定地球年龄的方法。
地质剖面是指地球表面的不同地质层次和构造的剖面图。
通过分析地质剖面中的岩石类型、构造特征和化石分布等信息，可以推断出地球各个时期的地质历史和年代顺序，从而间接测定地球的年龄。
二、测定地球年龄的应用1. 推进地球科学研究测定地球年龄的方法为地球科学研究提供了重要的时限和背景，帮助科学家们更好地理解地球形成和演化的过程。
通过测定地球年龄，科学家们可以推断出地球的起源、地壳运动和大陆漂移等地球科学问题的答案，进一步完善地球科学的理论体系。
2. 确定地质资源的形成时期测定地球年龄的方法也可以用于确定地质资源的形成时期，如矿产资源和石油资源等。
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。
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人类出现2百万年以前
同位素（isotope）——质子数相同， 中子数不同的原子。
稳定同位素：质量数A﹤209，除C14、 K40、Rb87 （273种）
放射性同位素：质量数A﹥209 （60多种）
放射性衰变形式
1.α-衰变：原子核自发
地放射出α粒子（2He4）的 衰变过程。
2.β-衰变：原子核放射
同位素地质年龄测定
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
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
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
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
地球上第一次出现生命35亿年以前
λ — 衰变常数（单位时间内放射性同位素的
原子衰变数目
•精品课件
！
•精品课件
！
出β粒子（正、负电子）的
衰变过程。放出正电子的称
β+衰变，放出负电子的为β−
衰变。
3.K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
子与这一电子结合形成一个中子，并
放出中微子的过程。
4.γ衰变：γ射线是从原子核内
部放出的一种波长极短的电磁波，常
伴随α或β衰变产生。γ衰变的母体和
子体是同种同位素，只是原子核内部
能量状态不同而已。γ衰变亦可称为
同质异能跃迁。
每种放射性同位素都有固定的衰变概率 或衰变速度。
它们不受温度（T）、压力（P）、电 磁和离心加速等因素的影响，也与同位素 的地质历史、年龄和所处的化学状态无关 。
放射性衰变的基本定律
N ＝ Noe-λt
No — to时的原子数；
N — 经t时间后所剩原子数；