锆石U-Pb定年 ppt课件

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一致曲线Concordia
谐和图
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锆石的优势
而且具有非常强的抗侵蚀能力，锆石中的U-Pb体系 封闭温度>750 oC, 形成后Pb的扩散封闭温度可以高 达900 oC，锆石形成广，所以锆石是目前测定岩浆结 晶和峰期变质作用年龄最理想的矿物。
锆石形成时有少量初始（普通）Pb的存在，在年龄计算 中需要扣除。但由于锆石中普通Pb很低，则只需测定 204Pb的含量，再根据地球Pb演化模式获得206Pb/204Pb、 207Pb/204Pb比值，估算出普通Pb并进行扣除即可获得放 射成因铅。
则前述方程 206Pb=206Pbi+238U(e238t -1)； 207Pb=206Pbi+235U(e235t -1) 可简化为： 206Pb=238U(e238t -1)； 207Pb=235U(e235t -1)
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一致方程
206Pb=238U(e238t -1)； 207Pb=235U(e235t -1)
4. Single zircon evaporation, using thermal ion mass
spectrometry 热离子质谱计逐级蒸发－沉积测定法
Pb Pb



206 204
Pb Pb

i

238
U (e238t 204 Pb
1)

207Pb 204Pb


207Pb 204Pb
i

235U 204Pb
(e235t
1)

208Pb 204Pb



208Pb 204Pb
锆石相对富含Th, U等放射性元素，而贫普通Pb，而 且其温度抗后期影响能力强，所以是定年的最佳样品
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定年基础
235U→207Pb, 238U → 206Pb, 232Th → 208Pb，其中间 字体寿命短可以忽略，因此，可将206Pb、207Pb、 208Pb视为直接由238U、235U、232Th形成：
Inherited overgrowth
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Alteration zircon
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蜕晶化锆石 (metamict zircon)
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定年原理
同位素定年的基础是放射性衰变定律，通过测定 母体及其衰变产生的子体同位素含量，就可以利用衰 变定律算出形成以来的时间（年龄）。
锆石定年是利用了其中的U和Th同位素衰变成Pb同位素
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Pb loss and Discordia
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来自百度文库
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上交点(upper intercept)年龄代表锆石结 晶年龄； 下交点(lower intercept) 年龄或者代表造 成铅丢失的一次热事件，或者没有任何地 质意义。
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锆石U-Pb定年方法
1. Sensitive High Resolution Ion Microprobe 高灵敏度高分辨率离子探针质谱计(SHRIMP)法
它们的等时线方程：
206Pb = 206Pbi + 238U(eλ238t – 1) 207Pb = 207Pbi + 235U(eλ235t – 1) 208Pb = 208Pbi + 232Th(eλ232t – 1)
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方程两边除于非放射成因的稳定同位素204Pb，得到：

206 204
由上式可得：
206Pb / 238U = e238t -1 207Pb / 235U = e235t -1
如果测定的锆石在形成后对U-Pb同位素是封闭的， 则可以得到两个相同的年龄。
在207Pb/235U为横坐标，206Pb/238U为纵坐标的二 维图上，不同的年龄点构成了一条一致曲线。
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Zircon typological classification Pupin (1980)
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锆石的形成
岩浆结晶形成：超基性－酸性，形成温度 很广，（锆石饱和温度计）。
变质作用： • 深熔锆石； • 变质重结晶； • 变质增生； • 热液沉淀锆石； • 热液蚀变锆石。
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锆石内部结构的观察
Smiling zircon 背散射电子图像（BSE imaging)
HF酸蚀刻法
阴极发光电子成相（CL imaging)
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岩浆成因锆石
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变质成因
岩浆结晶的
变质结晶的
岩浆结晶的
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双层内部结构－两期
深熔锆石
magmatic
Inherited overgrowth
i

232Th 204Pb
(e232t
1)
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等时线方程
理论上, 上述等时线也能象Rb-Sr和Sm-Nd体系一样 进行岩石定年。但是，U、Th、Pb的活动性相当大， 使得U-Pb等时线定年受到很大的限制。
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锆石的优势
锆石中含有的U、Th却很少含Pb，如果假设锆石形 成时不含Pb，即测定的所有Pb为放射成因。
2. Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱计（LAM
ICPMS）
3. Isotope dilution thermal ionization mass spectrometry 同位素稀释热电离质谱仪(ID TIMS)，也称溶液法或稀释 法。多颗粒，单颗粒，化学流程，离子交换柱分离
锆石一般无色透明，但常具浅棕，粉红，
有时深棕色。一般颜色深成因复杂，多为
老锆石或U、Th含量高的。其比重达 4.5-
4.6，无磁性，是分选的有利条件。
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锆石的结构
锆石是四方晶系矿物
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单偏光下
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正交偏光下
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常 呈 矿 物 包 裹 体
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锆 石 的 晶 面
锆石年代学 Zircon Geochronology
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锆石的组成
锆石(zircon)是一个极其常见的副矿物。 它的化学成分是ZrSiO4，在Zr位置会有Hf, U, Th, Y等置换，Si位置会有少量P的置换。
一般锆石中含ZrO2 = 65.9%, SiO2 = 32%, HfO2 =1.0 2.0%, Th, U, HREE, P微量。