激光阶段加热40Ar/39Ar法在年轻火山岩上的应用

年轻火山岩的定年一直是年代学研究中的一个难题. 由于样品中极低的放射性成因⁴⁰Ar^*的含量, 因此以往这类样品的定年多采用K-Ar法. 但K-Ar法本身的局限使其难以判断过剩Ar对测年结果的影响, 对于年轻样品来说, 这一影响是致命的. 本文应用CO₂激光阶段加热⁴⁰Ar/³⁹Ar法对腾冲晚更新世玄武岩基质(DF-2)的年龄进行了测定. 在14个加热阶段中, 有13个阶段的结果组成了一条较好的反等时线(MSWD=1.4), 确定了该玄武岩基质的年龄为32.2±7.1 ka(2σ ). 反等时线结果也表明该样品的初始Ar同位素组成为297.1±2.0(2σ ), 在误差范围内和大气Ar的同位素组成相同. 这一结果表明CO₂激光阶段加热⁴⁰Ar/³⁹Ar法是测定低钾含量的年轻火山岩基质的有效手段.     

甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩的40Ar/39Ar同位素定年及其地质意义

提供了从西秦岭6个钾霞橄黄长岩岩筒中分离出的金云母单矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素定年数据, 确定甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩的喷发时限主体集中在22~23 Ma之间, 结合对青藏高原及其周边地区新生代火山岩同位素年代学资料的综合分析, 论证了金云母单矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素定年的地质意义, 指出甘肃西秦岭钾霞橄黄长岩与高原及其周边地区其他新生代钾质-超钾质火山岩一样, 属于后碰撞火山作用产物. 西秦岭新生代火山岩的喷发时代与冈底斯带钾质火山岩的喷发时间有部分重叠, 因此西秦岭新生代火山作用是紧随高原腹地之后, 后碰撞火山作用向高原东北方向迁移的反映. 同位素定年数据不仅进一步证明青藏高原后碰撞火山作用具有时空迁移特征, 而且也为探讨和研究西秦岭地区自新近纪以来地质构造演化的深部动力学背景和机制提供了同位素年代学约束.     

微细浸染型金矿激光微区40Ar/39Ar等时年龄测定:以长坑大型金矿为例

采用激光微区⁴⁰Ar/³⁹Ar定年技术, 对粤中长坑微细浸染型金矿主成矿期热液蚀变黏土矿物进行了测定, 得出该矿金的主成矿年龄为109.9±1.4 ~ 110.1±1.3 Ma, 较银的主成矿年龄早30~50 Ma. 金和银的成矿均与该区隐伏花岗岩体无关, 而可能都是沉积盆地演化的产物. 研究表明激光微区40Ar/39Ar定年方法十分适用于微细浸染型金矿成矿时代的厘定.     

大青山逆冲推覆构造形成时代的40Ar/39Ar年龄证据

大青山逆冲推覆构造发育在石拐中生代沉积盆地南侧, 由一系列由南向北逆冲推覆的构造岩片相互叠置构成的复杂逆冲推覆体系, 具有多期逆冲推覆变形演化历史. 为了确定构造变形时代, 对断层带内同构造黑云母和白云母分别进行了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar和激光微区⁴⁰Ar/³⁹Ar测年研究, 获得了193.7±3.9 Ma和121.6±1.6 Ma两个等时线年龄, 表明了大青山逆冲推覆构造具有两期逆冲推覆变形作用, 早期发生在印支期, 晚期发生在燕山期. 同位素测年结果与野外地质关系符合一致, 印支期逆冲推覆变形作用是由南向北推覆, 并且形成了一系列东西方向展布的大型逆冲断层和褶皱构造, 晚期燕山期逆冲推覆变形向北北西方向推覆, 叠加改造了印支期逆冲推覆构造.     

白垩纪超静磁带期间一个短极性事件ISEA: 40Ar/39Ar定年和古地磁结果

为进一步确定白垩纪超静磁带(CNS)期间短极性事件ISEA的年代, 对辽宁北票三宝营采石场白垩纪火山岩进行了较为详细的岩石磁学和古地磁研究以及⁴⁰Ar/³⁹Ar定年. 岩石磁学实验表明三宝营火山岩的载磁矿物以似单畴的贫钛的磁铁矿为主; 系统热退磁结果表明, 在400℃/450℃之后可分离出特征剩磁分量, 且记录了反极性的古地磁场. ⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果表明, 三宝营火山岩的喷发年龄为116.0±0.3 Ma. 综合古地磁与⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果可知, 上述火山熔岩流记录的反极性地磁事件对应于白垩纪超静磁带期间的ISEA. 对白垩纪超静磁带期间短极性事件ISEA发生时间的确定, 为研究白垩纪全球地质事件的发生与地球内部动力学过程的相关性提供了年代学依据.     

阿尔金断裂带构造活动的40Ar/39Ar年龄证据

通过对阿尔金山阿克塞和当金山地区出露的元古代、早古生代变质岩样品中云母、角闪石和钾长石单矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素测年研究, 获得了4组年龄数据, 其中远离阿尔金中部剪切带的样品给出461~445.2和414.9~342.8 Ma的坪年龄, 这两组年龄分别代表了被阿尔金断裂错移的岩块在晚奥陶世~早志留世和泥盆纪发生构造热事件的记录, 应同南北祁连洋槽的闭合相关. 在北部构造带中受变形作用改造的花岗片麻岩样品给出178.4~137.5 Ma的坪年龄, 可以解释为阿尔金断裂带在中晚侏罗世~早白垩世发生构造活动的年龄记录, 这一构造热事件与拉萨地块向北拼贴碰撞有关. 在阿尔金中部剪切带中的样品给出了36.4和26.3 Ma的两个坪年龄, 说明阿尔金中部剪切带在始新世末发生明显的走滑活动, 并且伴有强烈的绿片岩相变质作用, 这一事件在青藏高原北部的大部分地区都有所表现, 与印度-欧亚板块碰撞后的陆内俯冲有关. 该研究表明阿尔金断裂带在印度-欧亚板块汇聚的大陆构造背景下具有多次脉冲式活动的特征.     

郯庐断裂带同造山走滑运动的40Ar/39Ar年代学证据

大别造山带东缘的郯庐断裂带, 具有两期左旋走滑韧性剪切带. 最近从3处早期韧性剪切带糜棱岩中, 获得了3个白云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄, 分别为192.5±0.7, 189.7±0.6, 188.7±0.7 Ma, 认为代表了早期左旋走滑变形的冷却年龄. 这表明郯庐断裂带的左行平移起源于华北、华南板块沿大别-苏鲁造山带碰撞造山过程的后期, 属于同造山走滑构造. 而其在早白垩世滨太平洋构造活动时又被利用而再次发生左行平移. 认为该断裂带在造山期可能是以转换断层型式出现的.     

西藏林周盆地林子宗火山岩40Ar/39Ar年代格架

在详细的地质填图和地层层序研究基础上, 系统采集西藏林周盆地林子宗火山岩底部、近顶部以及各组不同层位的样品, 测定了其阶段升温⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄. 由此建立了林子宗火山岩各组的年代学框架, 确定林子宗火山岩活动时期为古新世~始新世中期(64.43~43.93 Ma). 其中, 帕那组: 48.73~43.93 Ma; 年波组: 54.07 Ma; 典中组: 64.43~60 Ma. 通过火山岩地球化学特征及西藏南部地层综合研究对比, 认为不整合于晚白垩世设兴组之上的林子宗火山岩典中组最底部火山岩的形成年龄可能最接近西藏南部印度-亚洲大陆碰撞开始的时间.     

火山碎屑岩激光40Ar/39Ar定年研究: 以浙东磨石山群为例

火山碎屑岩由于其复杂的物源使得诸多年代学方法难于适用. 透长石激光单颗粒熔融⁴⁰Ar//³⁹Ar法可以有效地区分混入的老物质和遭受后期蚀变的矿物, 因而使得年龄测定更为准确和精确. 侧重碎屑岩激光⁴⁰Ar/³⁹Ar定年方法探讨, 对浙江东部磨石山群的火山碎屑岩进行了测定, 获得一些初步结论, 其中茶湾组底部的年龄为(113.7±0.3) Ma, 西山头组下部为(116.4±0.4) Ma, 高坞组底部为(118.4±0.4) Ma. 这些年龄结果比原来认识的要年轻, 并且这些巨厚的火山沉积地层是在较短的时间段内形成的.     

北祁连山九个泉硬柱石蓝片岩40Ar-39Ar年龄及其地质意义

应用激光⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素定年方法, 对北祁连九个泉绿帘石蓝片岩和硬柱石蓝片岩中的蓝闪石和白云母单矿物进行了多颗粒一次性熔蚀的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄测定, 所获得的硬柱石蓝片岩⁴⁰Ar/³⁹Ar等时线年龄为(413±5) Ma, 绿帘石蓝片岩⁴⁰Ar/³⁹Ar等时线年龄为 (415 ±7) Ma. 结合变质作用峰期温压条件计算, 区域大地构造背景分析, 413～415 Ma的年龄应代表北祁连低温蓝片岩带由硬柱石蓝片岩相向绿帘石蓝片岩相转化的递进变质作用年代的下限. 该研究进一步表明, 北祁连山九个泉硬柱石蓝片岩可能是在冷俯冲带中角流作用下形成的, 代表了古祁连山洋残留洋盆最后闭合的时间, 即华北板块和柴达木板块聚合在一起的时代.     

锡石40Ar/39Ar 法直接定年探讨

赣南漂塘钨矿共生白云母和锡石⁴⁰Ar/³⁹Ar 定年对比研究, 前者采用激光阶段加热分析,后者采用真空击碎法提取流体包裹体. 白云母形成平坦的年龄谱, 坪年龄为159.3±1.5 Ma(2σ). 锡石形成下降型年龄谱, 最初6 个阶段表观年龄明显偏老且迅速下降, 从3954 Ma 降至196 Ma, 表明锡石中次生包裹体含有过剩氩; 第7~18 阶段形成了年龄坪, 坪年龄为159.1±1.8Ma, 对应的数据点构成高度线性相关的等时线, 等时年龄为158.6±2.9 Ma, 代表了原生包裹体的年龄. 锡石原生包裹体年龄与白云母年龄一致, 代表了漂塘钨矿的形成年龄. 研究结果表明锡石是⁴⁰Ar/³⁹Ar 真空击碎分析理想的定年对象, 其原生包裹体年龄代表了成矿年龄. 继闪锌矿之后, 再次拓展了流体包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 法应用于矿石矿物直接定年测试对象.     

风蚀土壤剖面137Cs的分布及侵蚀速率的估算

研究¹³⁷Cs在土壤剖面上的分布是应用¹³⁷Cs方法定量评价土壤风力侵蚀的基础. 以内蒙古太仆寺旗为研究区, 采集了4个样点、共62个土壤样本; 使用伽马能谱仪测定了各土壤样本的¹³⁷Cs活度, 计算得到各样点的¹³⁷Cs总量. 研究发现不同土地利用类型/土地覆盖等级的¹³⁷Cs剖面分布特征差异明显. 在低覆盖草地和中覆盖草地土壤剖面中, ¹³⁷Cs活度分布形态为负指数分布; 在高覆盖草地土壤剖面中, ¹³⁷Cs活度分布形态在剖面上部为单峰状, 单峰后继续为负指数分布; 在耕地剖面中, ¹³⁷Cs集中在犁底层以上, 且均匀分布. 对耕地和草地样点分别使用质量平衡模型和剖面分布模型, 可以估算得到农耕地、低覆盖草地、中等覆盖草地等3处样点的侵蚀速率分别为7990, 4270和1808 Mg/km²·a, 分别属于强度侵蚀、中度侵蚀和轻度侵蚀, 风力侵蚀强度与地面植被覆盖度呈负相关关系.     

210Pbex在土壤中的深度分布和通过210Pbex法求算土壤侵蚀速率模型

中国和英国的3个土壤剖面给出了非农耕地和农耕地土壤中²¹⁰Pb_ex和¹³⁷Cs的深度分布, 这两种核素的深度分布非常相似, 非农耕地核素的最大浓度出现在土壤表层, 向下浓度呈指数急剧降低; 农耕地核素基本均匀分布于犁耕层深度内. 中国黄土高原的²¹⁰Pb_ex本底值为573 mBq/cm², 略高于英国的520 mBq/cm². 20世纪50~70年代核试验产生的¹³⁷Cs在土壤中呈非稳定态分布, 而土壤中的天然核素²¹⁰Pb在土壤环境和侵蚀过程长期不变的情况下, 呈稳定态分布. 因此, 土壤中²¹⁰Pb_ex的质量平衡不同于¹³⁷Cs. 根据²¹⁰Pb_ex连续沉降、衰变和流失的过程, 推导出非农耕地和农耕地土壤中²¹⁰Pb_ex稳定态分布的质量平衡模型, 用以计算土壤侵蚀速率. 此外, 还给出了通过无侵蚀草地土壤中²¹⁰Pb_ex的深度分布, 求算农耕地²¹⁰Pb_ex表层富集系数的方法.     

瓦里关山近地面气溶胶中7Be和210Pb的观测及其对臭氧浓度变化的示踪

2002年10月到2004年1月在青海省瓦里关山全球大气本底观象台开展了以周频次的近地面气溶胶中同位素⁷Be和²¹⁰Pb比活度采样分析, 并与同期近地面臭氧浓度的变化进行比较. 研究表明: 瓦里关山地区⁷Be和²¹⁰Pb比活度具有天气时间尺度的短期振荡特征, ²¹⁰Pb在夏季有明显的低值而7Be的季节性特征并不是很明显, 与全球其他高山站点已测的结果相比, 瓦里关地区⁷Be, ²¹⁰Pb比活度值高; 近地面臭氧与⁷Be比活度的变化趋势一致, 臭氧与⁷Be/²¹⁰Pb之间比臭氧与⁷Be之间有更高的相关性. 从同位素测定可以看出, 垂直输送对该地区近地面臭氧的收支平衡有显著的贡献.     

南秦岭关家沟组砾岩的时代、成因环境及其构造意义

关家沟组地层位于南秦岭造山带, 因缺乏化石证据, 其地层时代长期悬而未决, 该套地层在南秦岭地区地质演化过程中构造含义始终模糊不清. 关家沟组砾岩厚度约为2050 m, 为一套向上变粗、变浅的进积层序, 结构和物质组成上表现为不成熟海相浊积砂岩和砾岩. 虽然南北两侧为断层所限, 但关家沟组变质变形很弱. 北侧为泥盆系三河群, 南侧为新元古界横丹群, 关家沟组中含有大量花岗岩和火山岩碎屑. 对采自其中的花岗岩和火山岩砾石进行了单矿物(斜长石和钾长石)⁴⁰Ar/³⁹Ar热年代学研究. 两个测年结果分别给出了花岗岩和火山岩砾石的冷却年龄为219.69±0.49和216.46±0.59 Ma, 与早中生代秦岭全面碰撞作用时期(240~220 Ma)的构造岩浆活动的时代大体一致, 暗示关家沟组可能沉积于晚三叠世Norian期, 约220 Ma. 沉积学分析和热年代学研究表明: 关家沟组可能是残余洋盆的沉积充填物. 区域上, 该残余洋盆为晚古生代-早中生代阿尼玛卿洋与勉略洋或中央造山带南侧特提斯洋的一部分.     

中扬子地块南缘半坑古油藏成藏期及破坏期的 40Ar/39Ar 年代学约束

因为与油气成藏作用相关的矿物种类较少, 传统同位素测年法很难在油气成藏期方面展开应用, 油气成藏年代的直接、定量研究是同位素年代学和石油地质研究面临的重大科学问题. 本次研究对中扬子地块南缘(江南-雪峰隆起北缘)半坑古油藏断裂带内沥青伴生石英脉进行的包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 同位素真空击碎法测年实验, 获得了两条截然不同的、线性相关均良好的反等时线, 对应两个年龄坪, 两期年龄分别对应228 Ma 左右的原生包裹体和149 Ma 左右的次生包裹体, 代表了两期不同性质的流体行为. 古油藏断裂带内沥青及伴生的石英脉体是构造作用和成藏及改造作用过程中的一体化产物, 与构造作用和烃类运聚具有着非常严格的响应关系, 可以约束多期复杂构造作用下油气成藏、改造和破坏的时间, 据此将半坑古油藏成藏演化过程划分为晚印支期(228 Ma 左右)原生油气藏形成阶段和早燕山期(149 Ma 左右)油气藏改造阶段. 本次研究重建了多期复杂构造作用控制下的中扬子地块南缘(江南-雪峰隆起北缘)巨型油气成藏带内油气聚集与改造/破坏的年代学格架, 是江南-雪峰隆起北缘特殊大陆构造属性对海相油气巨量富集与改造/破坏的控制作用在时间链条上的体现. 展示了流体包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 定年技术在油气成藏年代学方面, 特别是在中国南方地层时代老、烃类演化程度高、多旋回构造作用背景下的海相油气成藏地区应用的可行性与良好前景.     

锰氧化物的氩去气行为: 来自40Ar/39Ar激光阶段加热分析的证据

采用^40Ar/^39Ar激光阶段加热分析技术，对采自澳大利亚昆士兰中部某风化剖面中的钡硬锰矿和隐钾锰矿进行同位素年龄测定，获得可靠的坪年龄和等时线年龄，再次证明可以用^40Ar/^39Ar测年技术对极细小的表生锰氧化物进行年代学研究。发现Ar同位素在钡硬锰矿和隐钾锰矿中主要赋存于两种不同的位置，第1种位置（晶间空隙）主要赋存大气成因Ar，在激光功率为0.2～0.4W时释放出来，包括^40Aratm,^38Aratm和^36Aratm，第2种位置（即隧道结构或晶内位置）主要赋存放射性成因Ar(^40Ar*）和核反应成因Ar(^39ArK,^38ArK)，其去气的激光功率主要在0.5～1.0W之间，当激光功率大于1.0W时，已很少有Ar气从锰氧化物中释放出来，说明赋存放射性成因和核反应成因Ar的隧道结构因持续受热而崩塌、解体、^40Ar*，^39ArK和^38ArK的近于完全一致的去气行为意味着它们不仅在锰氧化物中占有相同或相当的晶体位置，同时证明^39ArK在样品接受同位素分析之前的中子照射及实验室预热过程中没有反冲出矿物晶体结构，结果表明，尽管表生锰氧化物中含有大量的大气Ar，且这些氧化物的晶体十分细小，但应用^40Ar/^39Ar激光阶段加热分析技术可以获得有意义的风化年代学信息。     

川中丘陵区小流域泥沙来源的137Cs和210Pb双同位素法研究

在2002年开展的川中丘陵区武家沟小流域泥沙来源的调查中, ¹³⁷Cs和²¹⁰Pb双同位素示踪法得到了应用, 流域内陡坡林地、缓坡农台地和裸坡地表层土壤的¹³⁷Cs和²¹⁰Pb平均含量分别为(7.15±0.40)和(162.01±3.86) Bq·kg^−1; (4.01±0.31)和(70.96±2.65) Bq·kg^−1; 0和(15.12±1.22) Bq·kg^−1. 近期水库淤积泥沙的¹³⁷Cs和²¹⁰Pb含量分别为(3.06±0.23)和(72.66±1.61) Bq·kg^−1. 运用混合模型求得林地、农地和裸坡地(含沟岸)的相对来沙量分别为18%, 46%和36%. 农台地和裸坡地(含沟岸)是流域内最重要和次重要的泥沙来源. 根据1956年以来水库的泥沙淤积量, 流域输沙模数为642 t·(km²·a)^−1, 占流域面积约2/3的林地和1/3的农地的侵蚀模数分别为173和886 t·(km²·a)^−1.     

新型光催化氧化体系UV/Fe2+/空气降解4-CP废水

报道了新型光催化氧化体系UV/Fe²⁺/空气对4-CP废水的降解. 该体系利用廉价空气为氧化剂, 在紫外光照过程中产生H₂O₂, 与溶液中存在的Fe²⁺形成Fenton反应, 使污染物得到快速彻底的降解. 反应40 min时, 溶液中几乎检测不到4-CP. 和初始H₂O₂浓度为22 mg/L的UV/Fenton相比, UV/Fe²⁺/空气体系能更快速彻底地降解4-CP. 因此, 对于能受紫外光激发的污染物, UV/Fe/空气是一种廉价有效的光催化氧化处理方法.     

四川盐边高家村镁铁-超镁铁质杂岩体的形成时代:单颗粒锆石U-Pb和角闪石40Ar/39Ar年代学制约

四川盐边高家村镁铁-超镁铁质杂岩体是一个分异良好的似层状侵入体, 该岩体可以分为两个堆积旋回. 对高家村杂岩体主体岩相的角闪辉长岩进行系统的单颗粒锆石U-Pb定年以及单矿物角闪石⁴⁰Ar/³⁹Ar定年的研究, 表明高家村杂岩体的主体岩相形成年龄为840±5 Ma. 对“盐边蛇绿岩”的提法提出了质疑, 认为高家村杂岩体的形成很可能与Rodinia超级大陆下的一个超级地幔柱活动有关. 以上的研究成果有助于重新认识盐边地区新元古代构造演化特征.