第七届青年地学论坛

U-Pb体系毫无疑问是同位素地质年代学研究中应用最多的体系，但因为²³⁸U衰变到²⁰⁶Pb的过程存在多个中间子体，尤其是²³⁰Th半衰期可达75.4 ka，在5个半衰期之内（大体约400 ka）U-Pb体系处于可检测的不平衡状态，也即在这段时间内²³⁸U瞬时衰变量并不等同于最终子体²⁰⁶Pb增加量。前人对400 ka以来的年轻锆石定年通常采用²³⁸U-²³⁰Th体系。受方法的局限性，在2个半衰期过后，(²³⁸U/²³⁰Th)活度比趋于平稳，误差放大效应极其明显。我们根据理论推导，在²³⁸U-²³⁰Th体系测试误差明显放大的范围，正是放射成因²⁰⁶Pb开始显著增加之时，因此本工作从理论上建立起一套U系不平衡年龄尺度内的²³⁸U-²⁰⁶Pb定年的校正方法。为检验该方法的可靠性，我们选择印尼苏门达腊岛北部多巴湖的7.4万年左右喷发形成的凝灰岩样品，从中分选出锆石进行离子探针²³⁸U-²⁰⁶Pb定年分析，经过普通铅校正和²³⁰Th不平衡校正之后，得到了~665 ka到~75 ka范围的年龄结果。该年龄范围与前人通过²³⁸U-²³⁰Th和²³⁸U-²⁰⁶Pb体系获得的年龄范围一致，但在单点年龄精度方面平均提高了3倍以上。理论计算和实验结果表明，对U系不平衡年龄尺度内的锆石定年， ²³⁸U-²⁰⁶Pb和²³⁸U-²³⁰Th两种定年方法在不同年龄范围内优势和问题并存。²³⁸U-²³⁰Th方法更适合对小于150 ka的样品定年，需要锆石结晶时与母岩浆之间存在较大Th/U分馏且较高的U含量。而年龄在150 ka以上的样品，就可以考虑²³⁸U-²⁰⁶Pb法，但需要样品具有较高的U含量以及低普通铅。本工作在U系不平衡年龄范围的锆石微区定年方面在数据精度上得到显著提升，该方法可以大幅推进通过年轻火山岩锆石定年来限定岩浆房中的岩浆演化的研究。

 

离子探针,U系不平衡,U-Pb定年,普通铅定年,多巴火山