同位素地质年代测定原理——以Rb-Sr法为例
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Ｒ Ｓ Ｅ ＯＵＲ Ｅ Ｃ Ｓ／１ ７ ４
（体系形成时不存在稳定子体 ， Ｄ ＝０ ４ ） 即 Ｏ
耐 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 Ｄ Ｏ作 出准 确地扣除或校正。
第二类为间接法 ， 是依据放射 Ｉ 生衰变时的
些元素的同位素都具有固定的丰度值 。
ｆ ３ ）利用由于天然放射性衰变而引起某些 稳定同位素组成的变化来测定年龄。 如铀 一铅
法 中的 ￣ｐ ｐ６ｂ法、 ｂ￣ ｐ 普通铅法等。
量值 ） 为纵坐表 、 以 Ｒ ／Ｓ 为横坐标 的一 条 ｂＳ ｒ ａ
直线上 ， ＝ ＋ 该直线便称为等时线 ，斜率 Ｙ ｂ Ｍｘ 是年龄 ｔ 的函数 ， 截距为初始锶同位素组成即 ｍ ｔ１ｂ ｒ６ｒ。 ＝ｅ 一 ，＝（Ｓ／ ）等时线斜率是年龄 ｔ Ｓ Ｓ 函数 ， 截距为初始锶同位素组成。 等时线法给出一组 同源岩石年龄 ， 提供初 始 比信息 ， 等时线数据点拟合成直线度检验样
射线（ 主要是 射线） 和裂变碎片对周围物质 作用的程度来测定年龄。如裂变径迹法、 反 冲径迹法 、 热释光法 、 电子 自旋共振法 、 多色晕
（岩石或矿物形成 以来 ， ５ ） 母体和子体既没
《 文天地 Ｉ 论
从 这 田ｌ 解 西Байду номын сангаас部 资 源 Ｉ 了 从这 里了 解 西部 经 济
（ 品及其测得 的 Ｎ和 Ｄ值能代表想要 ２ 烊
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
重要 的计时方法 。
（通过测定放射 ｆ母体何 以是衰变系列 ２ ） 生
中的某一中间产物） 的现存含量和合理假设它 的初始含量 ， 然后根据方程来计算年龄。如碳
一
同初始（ｓ 盯
１８ ４
品是否母子体封闭。为构筑等时线 ， 尽可能
（ １ ）放射 陛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。
出。—个化学和同位素组成均一的岩浆 ， 晶 结 分异 、 结晶固相 和残余熔体相分离结 晶 ， 形成
化学成分不同火成岩 ； 岩浆冷却过程和存在时
间相 比短 ， 浆 生成 的 不 同化 学组 成 岩石 有 相 岩
法 、 一铈法 、 一 法等 。 镧 钐 钕 这些 大 多是 目前 最
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 ：
其计时公式为 ： ｌ ｌ￣ ｒＴｂ １ ｔ ／ ｎ Ｓ／Ｒ ＋） ＝ Ｓ 。
３ ． 一锶等时线 ２铷
铷 一锶等 时线 法 由 Ｎ ｃｌｙｅ （９ １提 ｉ ａｓｎ １６ ） ｏ
《 论文天地 』
同位素地质年代测定原理
以 Ｒ — Ｓ 法为例 ｂ ｒ
徐 向辉 ’ 查道 函
１ ．内蒙 古矿 业开 发有 限责 任公 司 呼和 浩特 ０ ０ ２ １０ ０ ２ ．中南大 学 有色 金属 成矿 预测 教育 部 重点 实验 室 长沙 ４ ０ ８ １０３
摘要 ： 本文阐述了同位素测年的原理、 前提 、 方法 ， 重点介绍了 Ｒ —Ｓ 法的原理 、 ｂ ｒ 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 Ｒ — ｓ 法 ｂ ｒ
１ 测 年原 理和 前提 ．
有 自体系中丢失也没有从休系外获得。 也就是
法、 辐射损伤法 、 氧化法等。
３ Ｒ ． ｂ—Ｓ 法 ｒ
同位素地质年龄 ， 简称 同位素年龄（ 绝对
年龄 ）指利用放射 ｌ ， 生同位素衰变定律 ，４ 钡定矿 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
铷 一锶法年龄测定是基 于 自然界 中 Ｒ ｂ 经过 Ｂ一 衰变形成稳定同位素 ｓ 即 ｒ ８ ｂ ÷Ｓ＋ｐ一 ＋ ７ —８ ｒ Ｒ ７ ＋ｖ Ｑ 式中衰变能 Ｑ为 ０ ７ Ｍｅ 。 ． ５ Ｖ ２
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 ：
计时。 计时的基本原理就是依据天然放射 ｌ 生同
位素的衰变规律 ， 由此测定的地质事件或宇宙
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 。这类方法又分三种 ｆ ： 青况 （ １ ）通过测定岩石或矿物中天然放射 胜母 体及其衰变 的最终子体的含量 ， 利用方程来计 算年龄。如钾一氩法 、 铷一锶法 、 一钍一铅 铀
说， 岩石或矿物对于母体和子体是封闭体系。
其中（和（两个前提是基本的 ， ） ５ １ ３ ） ） （和（两 ４ ） 个条件则决定 了岩石或矿 物地质历史的一个
模式 。
Ｒ — ｒ 时线法在应用 于成矿 时代研 究 ｂ Ｓ等
时 ，多测定全岩 、矿物 和石英包裹体 。全岩
Ｒ —ｒ ｂ Ｓ 等时线法多解决成矿围岩 的时代 ， 是间
） ， 不同母 子体 Ｒ ／ｒ ｂＳ 比形成后
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
保持母子体同位素封闭，除衰变外没有得失 ，
岩浆 形 成 各 样 品 落 在 以 （Ｓ／Ｓ ） ｍ 表示 测 ｒ￣ｒ Ｓ ｍ（
１法、 ４ 铀系法 、 沉降核类法等。
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 Ｊ 生
接应用于成矿 时代的研究方法 ，而蚀变矿物 、
蚀变带或矿体中石英包裹体的 Ｒ — ｒ ｂ Ｓ 等时线
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
法则是直接的测定成矿时代的方法 。 ３ 原理和年龄计算 ． １
（体系形成时不存在稳定子体 ， Ｄ ＝０ ４ ） 即 Ｏ
耐 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 Ｄ Ｏ作 出准 确地扣除或校正。
第二类为间接法 ， 是依据放射 Ｉ 生衰变时的
些元素的同位素都具有固定的丰度值 。
ｆ ３ ）利用由于天然放射性衰变而引起某些 稳定同位素组成的变化来测定年龄。 如铀 一铅
法 中的 ￣ｐ ｐ６ｂ法、 ｂ￣ ｐ 普通铅法等。
量值 ） 为纵坐表 、 以 Ｒ ／Ｓ 为横坐标 的一 条 ｂＳ ｒ ａ
直线上 ， ＝ ＋ 该直线便称为等时线 ，斜率 Ｙ ｂ Ｍｘ 是年龄 ｔ 的函数 ， 截距为初始锶同位素组成即 ｍ ｔ１ｂ ｒ６ｒ。 ＝ｅ 一 ，＝（Ｓ／ ）等时线斜率是年龄 ｔ Ｓ Ｓ 函数 ， 截距为初始锶同位素组成。 等时线法给出一组 同源岩石年龄 ， 提供初 始 比信息 ， 等时线数据点拟合成直线度检验样
射线（ 主要是 射线） 和裂变碎片对周围物质 作用的程度来测定年龄。如裂变径迹法、 反 冲径迹法 、 热释光法 、 电子 自旋共振法 、 多色晕
（岩石或矿物形成 以来 ， ５ ） 母体和子体既没
《 文天地 Ｉ 论
从 这 田ｌ 解 西Байду номын сангаас部 资 源 Ｉ 了 从这 里了 解 西部 经 济
（ 品及其测得 的 Ｎ和 Ｄ值能代表想要 ２ 烊
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
重要 的计时方法 。
（通过测定放射 ｆ母体何 以是衰变系列 ２ ） 生
中的某一中间产物） 的现存含量和合理假设它 的初始含量 ， 然后根据方程来计算年龄。如碳
一
同初始（ｓ 盯
１８ ４
品是否母子体封闭。为构筑等时线 ， 尽可能
（ １ ）放射 陛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。
出。—个化学和同位素组成均一的岩浆 ， 晶 结 分异 、 结晶固相 和残余熔体相分离结 晶 ， 形成
化学成分不同火成岩 ； 岩浆冷却过程和存在时
间相 比短 ， 浆 生成 的 不 同化 学组 成 岩石 有 相 岩
法 、 一铈法 、 一 法等 。 镧 钐 钕 这些 大 多是 目前 最
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 ：
其计时公式为 ： ｌ ｌ￣ ｒＴｂ １ ｔ ／ ｎ Ｓ／Ｒ ＋） ＝ Ｓ 。
３ ． 一锶等时线 ２铷
铷 一锶等 时线 法 由 Ｎ ｃｌｙｅ （９ １提 ｉ ａｓｎ １６ ） ｏ
《 论文天地 』
同位素地质年代测定原理
以 Ｒ — Ｓ 法为例 ｂ ｒ
徐 向辉 ’ 查道 函
１ ．内蒙 古矿 业开 发有 限责 任公 司 呼和 浩特 ０ ０ ２ １０ ０ ２ ．中南大 学 有色 金属 成矿 预测 教育 部 重点 实验 室 长沙 ４ ０ ８ １０３
摘要 ： 本文阐述了同位素测年的原理、 前提 、 方法 ， 重点介绍了 Ｒ —Ｓ 法的原理 、 ｂ ｒ 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 Ｒ — ｓ 法 ｂ ｒ
１ 测 年原 理和 前提 ．
有 自体系中丢失也没有从休系外获得。 也就是
法、 辐射损伤法 、 氧化法等。
３ Ｒ ． ｂ—Ｓ 法 ｒ
同位素地质年龄 ， 简称 同位素年龄（ 绝对
年龄 ）指利用放射 ｌ ， 生同位素衰变定律 ，４ 钡定矿 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
铷 一锶法年龄测定是基 于 自然界 中 Ｒ ｂ 经过 Ｂ一 衰变形成稳定同位素 ｓ 即 ｒ ８ ｂ ÷Ｓ＋ｐ一 ＋ ７ —８ ｒ Ｒ ７ ＋ｖ Ｑ 式中衰变能 Ｑ为 ０ ７ Ｍｅ 。 ． ５ Ｖ ２
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 ：
计时。 计时的基本原理就是依据天然放射 ｌ 生同
位素的衰变规律 ， 由此测定的地质事件或宇宙
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 。这类方法又分三种 ｆ ： 青况 （ １ ）通过测定岩石或矿物中天然放射 胜母 体及其衰变 的最终子体的含量 ， 利用方程来计 算年龄。如钾一氩法 、 铷一锶法 、 一钍一铅 铀
说， 岩石或矿物对于母体和子体是封闭体系。
其中（和（两个前提是基本的 ， ） ５ １ ３ ） ） （和（两 ４ ） 个条件则决定 了岩石或矿 物地质历史的一个
模式 。
Ｒ — ｒ 时线法在应用 于成矿 时代研 究 ｂ Ｓ等
时 ，多测定全岩 、矿物 和石英包裹体 。全岩
Ｒ —ｒ ｂ Ｓ 等时线法多解决成矿围岩 的时代 ， 是间
） ， 不同母 子体 Ｒ ／ｒ ｂＳ 比形成后
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
保持母子体同位素封闭，除衰变外没有得失 ，
岩浆 形 成 各 样 品 落 在 以 （Ｓ／Ｓ ） ｍ 表示 测 ｒ￣ｒ Ｓ ｍ（
１法、 ４ 铀系法 、 沉降核类法等。
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 Ｊ 生
接应用于成矿 时代的研究方法 ，而蚀变矿物 、
蚀变带或矿体中石英包裹体的 Ｒ — ｒ ｂ Ｓ 等时线
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
法则是直接的测定成矿时代的方法 。 ３ 原理和年龄计算 ． １