年齡譜

以逐漸升溫分階段測得的⁴⁰Ar-³⁹Ar表面年齡為縱坐標，Ar析出累積百分比為橫坐標作圖，得到反映一個樣品受熱歷史全貌的表面年齡變化圖稱作⁴⁰Ar-³⁹Ar法年齡譜，它是⁴⁰Ar-³⁹Ar法表達測定結果的主要形式。年齡譜上與寬而平穩的坪相對應的表面年齡稱作坪年齡。

基本介紹

• 中文名：年齡譜
• 外文名：agespectrum
• 學科：Ar-Ar地質年代學

平坦型

平坦型年齡譜是K—Ar體系是保持封閉狀態的特徵型年齡譜，礦物中的K—Ar體系自進入封閉狀態後再沒有受到新的熱千擾，並且放射成因⁴⁰Ar與³⁹Ar在晶體中均勻分布，階段升溫期間在各溫階下釋放的氬氣，其⁴⁰Ar/³⁹Ar值基本恆定，因此具有相同表面年齡，在年齡譜圖上構成了一個寬而穩的年齡坪。在岩體形成後迅速冷卻條件下(如火山岩)，這個坪年齡代表礦物結晶年齡，即岩體形成年齡；當深成岩體處在緩慢冷卻環境下時，這個坪年齡則代表被測礦物的氬封閉溫度年齡，即岩體抬升(或剝蝕)年齡。在這樣的年齡譜中，低溫階段約占³⁹Ar總析出量5%一10%表面年齡常常偏低，這是因為礦物中氬的丟失多出現在低溫條件下。高溫階段，在⁴⁰Ar幾乎全部析出情況下，表面年齡可能偏高，這是核反衝所致，這部分大約占³⁹Ar總析出量的5%，可以不加考慮。

平坦型

階梯型

階梯型年齡譜是K—Ar封閉體系後期受到熱干擾作用的反映。一般來說，礦物在遭受熱干擾作用時，最先受到影響並發生氬丟失的是它的邊部，在階段升溫期間也是這部分氬在低溫階段最先析出，表現為⁴⁰Ar/³⁹Ar低、坪年齡低，而晶體內沒有受到熱干擾影響的部分延遲在較高溫階下析出，表現為較高坪年齡。這樣，就形成了年齡譜的階梯形。如果礦物受到多期熱干擾，顯然就會出現多級階梯，多個坪年齡。在一些蝕變礦物中，如果保存有原生礦物的殘留相，它們的年齡譜也呈現階梯形，低溫階坪年齡反映蝕變礦物形成時間，高溫階坪年齡反映原生礦物結晶年齡。被測礦物綠簾石產於一個英雲閃長岩體內的斷裂蝕變帶中，為交代斜長石的產物。在它的年齡譜上，有兩個有意義的坪年齡，可以認為其中的217.7Ma是綠簾石礦物結晶年齡，而856.5±2Ma正好與岩體鋯石U—Pb年齡833士27Ma在誤差範圍內一致，故推斷為原生礦物斜長石結晶年齡。在這兩個坪年齡之間尚有一個坪年齡為544士22Ma，在本地區找不到對應地質事件，可能無任何地質意義。其產生原因或者由於高溫下斜長石殘留相氬的擴散作用，或者是因為階段升溫期間，溫階劃分不細，在這一階段將低溫和高溫下釋放的氬混合到了一起。
在這樣的年齡譜上能代表礦物結晶年齡的坪年齡，應具備下列三個條件：①有3—5個以上連續溫階，它們的表面年齡在2α誤差範圍內一致，並且³⁹Ar的連續累積釋放量占全部³⁹Ar釋放量的50%以上；②用與各個溫階對應的⁴⁰Ar/³⁶Ar和。³⁹Ar/³⁶Ar兩組比值可以構成一條線性關係很好的⁴⁰Ar/³⁶Ar—³⁹Ar/³⁶Ar等時線，該等時線年齡應該與坪年齡在誤差範圍內一致，而它在y軸上的截距應該在295．5左右，與地現代大氣氬的⁴⁰Ar/³⁶Ar比相近；⑧符合上述條件的較高坪年齡。

馬鞍型

一個單斜輝石的馬鞍型年齡譜，具體表現為階段升溫期間在初始低溫階段與最後臨結束時的高溫階段表面年齡異常升高，兩者之間表面年齡明顯降低，年齡譜呈現一個凹形。在階段升溫的中溫段有時可形成一個有意義的坪年齡，有時因年齡坪很窄而難以有確定地質解釋。產生這種年齡譜的原因，一般多用樣品中存在過剩氬來解釋。除輝石被認為是經常存在過剩氬的礦物之外，因產出地質環境不同，某些黑雲母、斜長石、鹼性長石和角閃石等礦物也有可能存在過剩氬。目前有很多模式在探討礦物晶體中過剩氬的分布特徵與產生這類馬鞍型年齡譜的機理。在緩慢冷卻岩石中，所有長石、大多數角閃石和輝石以及某些黑雲母，其單礦物看起來純淨，但是由於固溶體分解原因，它們的內部結構實際上相當複雜，常常是一個由多個獨立相組成的混合體系。Harrison和McDougall(1981)測定來自澳大放射性同位素地質學方法與進展.單斜輝石年齡譜利亞BrokenHill晚太古代斜長角閃岩中的多個斜長石，它們的⁴⁰Ar-³⁹Ar年齡譜呈典型馬鞍型，在階段升溫初始及最後結束階段，表面年齡遠遠超過地球年齡，達到7000Ma左右，³⁹Ar的析出量大約各占總量的20》6，過剩氬存在是明顯的。中溫階段坪年齡具有明確地質意義。分別計算階段升溫期間來自K、Ca位置上的。39Ar與’’Ar擴散係數，鑑別出Ar有多種來源。掃描電鏡圖像顯示，單個斜長石晶體是由鈣長石(一An₈₈)葉片與鈉長石和鈣長石之間的複雜調節相相互交替組成。為此，他們斷定過剩氬來自0．1Pm寬的鈣長石葉片及葉片之間的空隙。同樣，Harrison等(1993)測定一個鉀長石，發現它的年齡譜在低溫階段呈齒狀，而且與Cl/K—³⁹Ar累積釋放百分比的齒狀變化曲線一致，因此判斷過剩氬是來自流體包裹體。一個年齡為367Ma的輝長岩體因鄰近白堊紀花崗岩體的侵人而受到熱干擾。從接觸帶選出角閃石，它的年齡譜非常特殊，³⁹Ar最早析出量不到3%的範圍內，表面年齡高達3500Ma，以後迅速下降，³⁹Ar累積釋放量達20%一100%的範圍內，形成了一個寬而平穩的366±4Ma年齡坪，這個年齡與未受到熱干擾的輝長岩形成年齡一致。根據氬的這種析出特徵Harrison等(1980)推斷是，原保存在岩體較下部空隙中的氬在短暫的高溫影響下向上擴散遷出後，被凝結在位於上部的角閃石晶體之邊緣。這部分氬在室內階段升溫期間於開始時很容易被全部析出，造成表面年齡異常偏高””。Claesson等(1983)和Zeitler等(1986)發現，在鈣斜長石或鉀長石階段升溫期間，於低溫和高溫下析出的過剩氬都與。³⁸Ar的析出相伴隨，而³⁸Ar起源於Cl^-離子。因此他們認為真空系統中高溫下析出的過剩⁴⁰Ar起源於陰離子空穴，馬鞍型年齡譜的產生是由於陰離子空穴在晶體內部的轉移。從上述例子可見，目前相關方面討論仍處在探索階段，需要具體情況具體分析。

平緩曲線型

反映了氬的連續擴散丟失.在紐西蘭Nelson地區一個泥盆紀角閃輝長岩被白堊紀花崗岩體侵入，樣品取自接觸帶中距侵人體1km處。由於侵人體的熱效應，在鄰近它的圍岩中放射成因氬丟失量最大，但是隨著遠離岩體，丟失程度快速降低。這一特點也反映在單礦物角閃石中放射成因氬的丟失軌跡上，在岩體剛侵人時，受影響最大，放射成因氬丟失最多，視年齡最小，以後岩體逐漸冷卻，角閃石受到的熱干擾隨著減至最小，視年齡接近角閃輝長岩原始年齡。在階段升溫實驗中，如果將每一步溫階進一步變小，測定精度提高，這種視年齡變化將趨近子一條平緩曲線，它們在年齡方面無準確含意。

混合型

一些樣品是由多個礦物相組成，如頁岩和細粒玄武岩因結構細密不可能分選出單礦物，只能用全岩作樣品，從同一溫階下不同礦物中析出的氬必然會相互影響；再如在一些角閃石晶體中常包含有不可能完全分離的黑雲母包體，黑雲母在其中含量雖然不高，但是鉀含量高，放射成因氬含量也相對高，反之角閃石卻是鉀含量低，放射成因氬低，黑雲母必然對角閃石年齡譜產生干擾。在這類樣品中如果放射成因氬在各個礦物相中分布是均勻的但是因各自封閉溫度不同而表面年齡不同，那么可以預計，這類混合樣的年齡譜形態與連續擴散丟失年齡譜將十分相似。有這樣一個典型例子.希臘Naxos島的變質岩經受了兩次熱事件，一次是超高壓相對低溫的變質作用，一次與熱穹隆形成有關。多矽白雲母，一個遠離熱穹隆的多矽白雲母樣品表現的是一個單調上升型年齡譜，坪年齡大約是43Ma，代表了它的氬封閉溫度時間。一個鄰近熱穹隆的純自雲母樣品呈標準平坦型年齡譜，年齡為12Ma，代表受M。事件影響後自雲母的氬封閉溫度年齡。在這兩個樣品之問距熱穹隆中等距離的一個白色雲母樣品，是多矽白雲母發生部分重結晶作用的產物，其中包含著多矽白雲母和自雲母兩相。該白色雲母的年齡譜呈向上的凸形，顯然，這個結果反映了它是這兩相的混合。採用7j%多矽白雲母和25%白雲母人工合成一個樣品，實測出的年齡譜圖形，與它十分相似，因此證明了這個推論。
在這樣的混合型年齡譜上，當能區分由不同礦物產生的坪年齡時，這個年齡譜是有用的，