放射性同位素(作业)

一、利用衰变定律来测定岩石、矿物的年龄，应满足的哪些前提条件？

答：1)用来测定地质年龄的放射性同位素有适宜的半衰期T 1。与测定的对象年龄相比, 不宜过大,也不宜过小。如果半衰期太长，就是经过漫长的地质历史也积累不起显著数量的子核；如果半衰期太短，没有多久母核几乎衰变完了。且半衰期和衰变常数能被准确测定，所测定同位素的衰变常数的精度能满足要求。

2)能够准确测定母体同位素组成和每个同位素的相对丰度。无论是在自然界的矿物、岩石中, 还是在人工合成物中, 这个相对丰度应该是固定不变的, 即是一个常数。

3)放射性同位素应具有较高的地壳丰度，母体同位素衰变的最终产物必须是稳定同位素, 用当前的仪器设备和技术水平能准确测定出母子体含量及同位素组成。

4)矿物、岩石结晶时，只含某种放射性同位素，而不含与之有蜕变关系的子体或虽含部分子体，其数量亦是可以估计的。

5)保存放射性同位素的矿物或岩石自形成以后一直保持封闭系统，即没有增加或丢失放射性同位素及其衰变产物。

6）在岩石或矿物形成过程中和形成以后, 同位素体系从开放体系过渡到封闭体系, 所经历的时间相对于封闭体系所维持的时间是短暂的, 从部分封闭到完全封闭所经历的时间可忽略不计。

上述的5 个方面, 既是作为同位素地质年龄测定的基本假设前提, 也是放射性同位素体系定年方法的限制条件。根据不同的地质背

景和年代学研究目的, 选择适宜的方法, 是保证取得可靠年龄信息的重要前提。

二、以Rb-Sr等时线法为例说明同位素测年的样品采集过程中应注意的事项。

答：用于Rb-Sr 等时线测年的样品( 全岩和矿物) 需要满足4 个条件:①具有相同的初始Sr 同位素比值( 87Sr/ 86 Sr) , 即地质作用已使所研究的对象在Sr 同位素组成上完全/ 均匀化; ②形成年龄相同, 或在测年误差范围内年龄相同; ③形成后未受到后期地质作用改造, 同位素体系仍保持封闭。④用于等时年龄测定的一组样品的Rb、Sr 含量必须有足够的分异, Rb/ Sr 比值有足够的差别。

适合于Rb-Sr同位素年代学方法的样品包括全岩和矿物，全岩样品包括侵入岩、火山岩、变质岩和某些沉积岩。其中，超镁铁质和镁铁质岩石中Rb含量低，且Rb/Sr比变化相对狭小，而容易蚀变、像这类基性-超基性岩石不适宜Rb-Sr同位素方法定年。

对样品的要求是：

1、在岩石和矿物形成时，锶同位素曾经历过均一化，随后处于封闭体系，对铷和锶来说即不丢失也没有获得。

2、样品具有合适的Rb/Sr比值、以保证样品在等时线上的各点合理分布。这对准确确定岩石年龄和(87Sr/86Sr)0 初始比值是很重要的。

3、同一组样品中既要选择Rb/Sr比值低的样品，控制（87Sr/86Sr）0 的位置；又要选择Rb/Sr比值高的样品，以便精确测定年龄。对一组样品来说，应尽可能选择Rb/Sr比值变化均匀及总变化范围较大的样

品。

4、选择富钾的矿物，如黑云母、白云母。它们是Rb-Sr法中最常用的矿物。通常黑云母比白云母易受变质作用和蚀变作用的影响，易发生Rb、Sr的得失。另外还有钾长石，其Rb/Sr比值较低，但这类矿物受到扰动时，对Rb-Sr的保留能力较强。

5、样品要有代表性，即具有一定地质事件的代表性。

6、样品新鲜，未经风化和蚀变。具体而言，云母没有绿泥石化和蛭石化，长石没有高岭土化、条纹长石化等。海绿石应为深绿色，不应有褐、棕等杂色。放射性矿物没有放射晕和非晶质化。采样位置应尽量远离围岩接触带、蚀变带以及断裂破碎带和岩体中后期侵入的岩脉，以免放射性平衡遭到破坏。

7、适用于Rb-Sr法年龄测定的样品有：黑云母、白云母、锂云母、钾长石、微斜长石和海绿石等单矿物。样品纯度应在98％以上。样品数量随时代不同而异，如云母类、长石类、海绿石样品，前寒武纪约1～2g，古生代2～3g，中生代4～8g。等时线样品数要求5～10个。样品粒度应粉碎至0.076mm。花岗岩、酸性火山岩、变质岩和沉积岩（页岩、泥质粉砂岩、粘土）等全岩样品量5g。

Rb Sr 等时线法主要适用于测定基性、中性和中酸性岩浆岩的形成年龄。变质作用过程变质岩原岩的Rb Sr 同位素系统被改造, 因此等时线年龄往往不能提供变质岩原岩形成年龄的信息, 只代表变质事件的年龄或无意义的年龄信息。Rb Sr 全岩等时线法很少用于沉积岩年龄测定, 如采用该方法, 应采集其中的自生粘土矿物而尽

可能避免使用全岩样品, 因为全岩样品含有较多的碎屑矿物( 如云母和长石等) , 会对测定年龄值产生明显影响, 为了合理解释粘土矿物Rb Sr 年龄数据的意义, 还必须对矿物进行详细研究。

参考文献：

[1]张宏飞、高山，《地球化学》地质出版社2012 第一版

[2]韩吟文，《地球化学》地质出版社

[3] 教学课件

[4]陈文、万渝生、李华芹,同位素地质年龄测定技术及应用地质

学报2 0 1 1 年1 1 月

[5]百度文库《不同同位素年代学测试方法的技术要求》

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