第四纪年代学.pptx

一、物理年代学方法一、物理年代学方法 概念：概念：利用矿物岩石的物理性质利用矿物岩石的物理性质（如热、电、磁性等）测定沉积物（如热、电、磁性等）测定沉积物的年龄的方法。的年龄的方法。种类种类：古地磁法、热释光（古地磁法、热释光（TL）、）、光释光光释光(OSL)、电子自旋共振、电子自旋共振（ESR）、裂变径迹法等。）、裂变径迹法等。1、古地磁学方法、古地磁学方法概念：概念：古地磁学方法是利用岩石古地磁学方法是利用岩石天然剩余天然剩余磁性磁性的的极性极性正反方向变化，与标准极性年正反方向变化，与标准极性年表对比，间接测量岩石年龄的方法。表对比，间接测量岩石年龄的方法。1、古地磁学方法、古地磁学方法u实实质质：相相对对年年代代学学和和绝绝对对年年代代学学方方法法的的结结合合运运用用古古地地磁磁数数据据建建立立极极性性时时（世世、期期）和和极极性性亚亚时时（事事件件）的的相相对对顺顺序序，再再运运用用同同位位素素（主主要要是是KAr法法）测测定定他他们们各各自自的的年年代代，继继而建立统一的磁性年表。而建立统一的磁性年表。1、古地磁学方法、古地磁学方法（1）基本原理）基本原理 A A过过过过去去去去地地地地质质质质历历历历史史史史时时时时期期期期与与与与现现现现代代代代一一一一样样样样，地地地地球球球球是是是是一一一一个个个个地地地地心心心心轴轴轴轴偶极子磁场。偶极子磁场。偶极子磁场。偶极子磁场。B.B.含含含含有有有有铁铁铁铁磁磁磁磁性性性性矿矿矿矿物物物物的的的的岩岩岩岩石石石石，在在在在形形形形成成成成过过过过程程程程中中中中受受受受到到到到地地地地磁磁磁磁场场场场的作用而被磁化，磁化方向与当时的磁场方向一致。的作用而被磁化，磁化方向与当时的磁场方向一致。的作用而被磁化，磁化方向与当时的磁场方向一致。的作用而被磁化，磁化方向与当时的磁场方向一致。a.a.沉积岩：沉积剩余磁性。沉积岩：沉积剩余磁性。沉积岩：沉积剩余磁性。沉积岩：沉积剩余磁性。b.b.火火火火成成成成岩岩岩岩：居居居居里里里里点点点点之之之之下下下下，称称称称为为为为热热热热剩剩剩剩磁磁磁磁。居居居居里里里里点点点点温温温温度度度度一般在一般在一般在一般在500650500650（表）（表）（表）（表）C.C.不不不不同同同同时时时时期期期期磁磁磁磁场场场场是是是是变变变变化化化化的的的的,因因因因此此此此保保保保存存存存在在在在沉沉沉沉积积积积物物物物中中中中的的的的磁磁磁磁场场场场特特特特征征征征也也也也是是是是变变变变化化化化的的的的：变变变变化化化化包包包包括括括括磁磁磁磁极极极极移移移移动动动动（10106 610109 9年年年年）和和和和磁场倒转（磁场倒转（磁场倒转（磁场倒转（10104 4-10-106 6）。）。）。）。地磁场图载有剩磁的天然矿物的居里温度oo矿物矿物矿物矿物 组成组成组成组成 居里温度居里温度居里温度居里温度()()()()oo磁铁矿磁铁矿磁铁矿磁铁矿FeFeFeFe3 3 3 3O O O O4 4 4 4 585585585585oo赤铁矿赤铁矿赤铁矿赤铁矿 FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3 675675675675oo磁赤铁矿磁赤铁矿磁赤铁矿磁赤铁矿 FeFeFeFe2 2 2 2O O O O3 3 3 3 740 740 740 740oo磁黄铁矿磁黄铁矿磁黄铁矿磁黄铁矿 FeFeFeFe7 7 7 7O O O O8 8 8 8 300 300 300 300oo铁铁铁铁 FeFeFeFe 780 780 780 780 oo镁铁矿镁铁矿镁铁矿镁铁矿 MgFeMgFeMgFeMgFe2 2 2 2O O O O4 4 4 4 440440440440oo锰尖晶石锰尖晶石锰尖晶石锰尖晶石 Mn FeMn FeMn FeMn Fe2 2 2 2O O O O4 4 4 4 310 310 310 310oo针铁矿针铁矿针铁矿针铁矿 FeOOH 120FeOOH 120FeOOH 120FeOOH 120oo钛尖晶石钛尖晶石钛尖晶石钛尖晶石 FeFeFeFe2 2 2 2TiOTiOTiOTiO4 4 4 4 -153 -153 -153 -153 oo纤铁矿纤铁矿纤铁矿纤铁矿 FeOOH -196 FeOOH -196 FeOOH -196 FeOOH -196 oo钛铁矿钛铁矿钛铁矿钛铁矿 FeTiOFeTiOFeTiOFeTiO3 3 3 3 -218 -218 -218 -2181 1、古地磁学方法、古地磁学方法vv 正极性：正极性：指岩石剩磁的极性方向与现代地球极性指岩石剩磁的极性方向与现代地球极性指岩石剩磁的极性方向与现代地球极性指岩石剩磁的极性方向与现代地球极性方向相同，其磁倾角为正值，磁偏角接近方向相同，其磁倾角为正值，磁偏角接近方向相同，其磁倾角为正值，磁偏角接近方向相同，其磁倾角为正值，磁偏角接近00。vv 反极性：反极性：是指岩石剩磁的极性方向与现代地球极是指岩石剩磁的极性方向与现代地球极是指岩石剩磁的极性方向与现代地球极是指岩石剩磁的极性方向与现代地球极性方向相反，其磁倾角为负值，磁偏角接近性方向相反，其磁倾角为负值，磁偏角接近性方向相反，其磁倾角为负值，磁偏角接近性方向相反，其磁倾角为负值，磁偏角接近180180。vv 极性时（世、期）：极性时（世、期）：指以某种极性占优势、持指以某种极性占优势、持指以某种极性占优势、持指以某种极性占优势、持续时间较长的时间单位，一般在续时间较长的时间单位，一般在续时间较长的时间单位，一般在续时间较长的时间单位，一般在100100万年左右。万年左右。万年左右。万年左右。vv 极性亚时（事件）：极性亚时（事件）：极性时中短暂的（极性时中短暂的（极性时中短暂的（极性时中短暂的（1 1万年万年万年万年 十几万年）极性倒转时期。十几万年）极性倒转时期。十几万年）极性倒转时期。十几万年）极性倒转时期。1 1、古地磁学方法、古地磁学方法v（2）古地磁极性年表（古地磁极性年表（A.Cox）古古古古地地地地磁磁磁磁极极极极性性性性年年年年表表表表是是是是根根根根据据据据一一一一系系系系列列列列主主主主要要要要用用用用K-ArK-Ar法法法法测测测测定定定定年年年年龄龄龄龄的的的的不不不不同同同同时时时时间间间间尺尺尺尺度度度度的的的的极极极极性性性性变变变变化化化化事事事事件件件件编编编编制制制制的的的的地磁极性时间表地磁极性时间表地磁极性时间表地磁极性时间表。目目目目前前前前用用用用于于于于第第第第四四四四纪纪纪纪研研研研究究究究的的的的极极极极性性性性年年年年表表表表是是是是A.Cox A.Cox 等等等等19691969年年年年根根根根据据据据陆陆陆陆地地地地和和和和大大大大洋洋洋洋已已已已有有有有的的的的140140多多多多个个个个数数数数据据据据拟拟拟拟定定定定的的的的5MaB.P.5MaB.P.以以以以来来来来的的的的地地地地磁磁磁磁极极极极性性性性时时时时间间间间表表表表，后后后后经经经经许许许许多多多多研研研研究者补充修正，综合成表。究者补充修正，综合成表。究者补充修正，综合成表。究者补充修正，综合成表。用用于于第第四四纪纪的的古古地地磁磁极极性性年年表表 据据A.Cox，1 9 6 9等等资资料料综综合合 黑黑色色为为正正极极性性；白白色色为为反反极极性性1 1、古地磁学方法、古地磁学方法v (3)测年范围及应用条件测年范围及应用条件无时间限制，整个第四纪都可以。无时间限制，整个第四纪都可以。无时间限制，整个第四纪都可以。无时间限制，整个第四纪都可以。剖面沉积连续、厚度巨大的细粒沉积层。剖面沉积连续、厚度巨大的细粒沉积层。剖面沉积连续、厚度巨大的细粒沉积层。剖面沉积连续、厚度巨大的细粒沉积层。v (4)应用情况应用情况方法成熟，广泛应用。方法成熟，广泛应用。方法成熟，广泛应用。方法成熟，广泛应用。1、古地磁学方法v (5)采样要求采样要求 岩石必须含有铁磁性物质，但后期岩脉岩石必须含有铁磁性物质，但后期岩脉岩石必须含有铁磁性物质，但后期岩脉岩石必须含有铁磁性物质，但后期岩脉穿插的岩石样品不行。穿插的岩石样品不行。穿插的岩石样品不行。穿插的岩石样品不行。取定向标本：产状要素法、自然方位法取定向标本：产状要素法、自然方位法取定向标本：产状要素法、自然方位法取定向标本：产状要素法、自然方位法 采样间距及大小：垂直间距采样间距及大小：垂直间距采样间距及大小：垂直间距采样间距及大小：垂直间距1m1m，大小，大小，大小，大小2cm*2cm*2cm2cm*2cm*2cm。v 古地磁方法综述古地磁方法综述 综上所述，一些岩石中固有的这种剩余磁性是揭示综上所述，一些岩石中固有的这种剩余磁性是揭示综上所述，一些岩石中固有的这种剩余磁性是揭示综上所述，一些岩石中固有的这种剩余磁性是揭示过去地球磁场历史的信息，类似于过去地球磁场历史的信息，类似于过去地球磁场历史的信息，类似于过去地球磁场历史的信息，类似于化石化石化石化石一样地能保存一样地能保存一样地能保存一样地能保存到现在。我们通过分析岩石中的天然剩余磁性，可以到现在。我们通过分析岩石中的天然剩余磁性，可以到现在。我们通过分析岩石中的天然剩余磁性，可以到现在。我们通过分析岩石中的天然剩余磁性，可以了解岩石形成时的地磁极性。通过其它同位素测年确了解岩石形成时的地磁极性。通过其它同位素测年确了解岩石形成时的地磁极性。通过其它同位素测年确了解岩石形成时的地磁极性。通过其它同位素测年确定每次地磁场变化的年代，建立古地磁极性年表，以定每次地磁场变化的年代，建立古地磁极性年表，以定每次地磁场变化的年代，建立古地磁极性年表，以定每次地磁场变化的年代，建立古地磁极性年表，以此为标准，将研究区岩石磁性的变化与之对比，从而此为标准，将研究区岩石磁性的变化与之对比，从而此为标准，将研究区岩石磁性的变化与之对比，从而此为标准，将研究区岩石磁性的变化与之对比，从而可以确沉积物的年代。可以确沉积物的年代。可以确沉积物的年代。可以确沉积物的年代。古地磁法的不足之处在于：退磁困难；难以判断古地磁法的不足之处在于：退磁困难；难以判断古地磁法的不足之处在于：退磁困难；难以判断古地磁法的不足之处在于：退磁困难；难以判断不同层位相同极性所属时代。不同层位相同极性所属时代。不同层位相同极性所属时代。不同层位相同极性所属时代。1 1、古地磁学方法、古地磁学方法古古地地磁磁对对比比图图河河北北平平原原肃肃河河北北平平原原肃肃宁宁县县东东官官亭亭宁宁县县东东官官亭亭村村厚厚达达村村厚厚达达500m500m的的第第四四纪纪沉沉的的第第四四纪纪沉沉积积物物的的古古地地积积物物的的古古地地磁磁极极性性变变化化磁磁极极性性变变化化（据据李李素素珍珍，（据据李李素素珍珍，19761976）1.1.亚亚砂砂土土；亚亚砂砂土土；2.2.亚亚亚亚粘粘土土；粘粘土土；3.3.砂砂层层；砂砂层层；4 4正正 向向 极极 性性；正正 向向 极极 性性；5.5.反反向向极极性性；反反向向极极性性；6.6.正正正正向向倾倾角角；向向倾倾角角；7.7.反反向向反反向向倾角倾角倾角倾角q这是基本原理相似而测试对象不同的这是基本原理相似而测试对象不同的3 3种年代学方法。种年代学方法。n基本原理：基本原理：n三种方法不同之处在于：三种方法不同之处在于：TD是通过不同的激活手是通过不同的激活手段（加热、光照、加磁场）使其释放出来的。段（加热、光照、加磁场）使其释放出来的。2 2、热释光（热释光（TLTL）、光释光）、光释光(OSL)(OSL)、电子自电子自旋共振（旋共振（ESRESR）法）法 TDIDADt=（1 1）热释光）热释光（ThermoluminescenceThermoluminescence）A.基本原理基本原理非金属绝缘矿物非金属绝缘矿物 发光发光（释放储（释放储 存的存的辐射能量）辐射能量）发光强度发光强度吸收的辐射能量吸收的辐射能量时间（时间（t）发光强度发光强度时间（时间（t）热发光现象可分为二个阶段：贮集阶段、发光阶段热发光现象可分为二个阶段：贮集阶段、发光阶段（图）（图）计算公式计算公式加热至红外温度加热至红外温度A=PD（1 1）热释光）热释光（ThermoluminescenceThermoluminescence）B.基本假设条件基本假设条件a、所测样品经历了一次彻底的所测样品经历了一次彻底的“零化零化”(热热)事件，事件，重新启动时间钟。重新启动时间钟。b、被测样品具有足够高的热稳定性被测样品具有足够高的热稳定性.c、样品经过、样品经过“零化零化”事件后事件后,必须埋藏在铀、钍和必须埋藏在铀、钍和钾封闭体系或动态平衡环境中，辐射计量率为常数钾封闭体系或动态平衡环境中，辐射计量率为常数。（1 1）热释光）热释光（ThermoluminescenceThermoluminescence）C、测量对象及测年范围、测量对象及测年范围a.对象对象受热样品：古陶片、古砖瓦、古窑壁、烤受热样品：古陶片、古砖瓦、古窑壁、烤过的燧石石器、方解石脉、断层泥等。过的燧石石器、方解石脉、断层泥等。充分暴露的样品：黄土、沙漠砂、沙丘砂、充分暴露的样品：黄土、沙漠砂、沙丘砂、海岸沙丘砂。海岸沙丘砂。（1 1）热释光）热释光（ThermoluminescenceThermoluminescence）C、测量对象及测年范围、测量对象及测年范围b.测年范围测年范围决定于样品的环境计量率和被测矿物。决定于样品的环境计量率和被测矿物。一般在一般在1.0Ma以内。当环境计量率为以内。当环境计量率为1Gy/Ka时，时，石英石英可测可测1K 年年-10万年或万年或50万年；万年；钾长钾长石石可测可测2K 年年-50万年。万年。不同样品的热发光年龄的计时起点不同：年不同样品的热发光年龄的计时起点不同：年龄值是最后一次光照晒后埋藏之日起至测量龄值是最后一次光照晒后埋藏之日起至测量之日所经历的时间之日所经历的时间。（1 1）热释光）热释光（ThermoluminescenceThermoluminescence）D D.取样注意事项取样注意事项a a.注意注意避光：避光：开挖新鲜露头，样品要及时用黑布开挖新鲜露头，样品要及时用黑布或不透光的容器包装，避免阳光照射或不透光的容器包装，避免阳光照射。b b.采集埋藏稳定、岩性均一的细粒部分的样品，采集埋藏稳定、岩性均一的细粒部分的样品，对于陶瓷样品同时采取周围的土样，保证得出准确对于陶瓷样品同时采取周围的土样，保证得出准确的环境剂量的环境剂量。C C.少样品水分的丢失，含水状态对计算环境剂量少样品水分的丢失，含水状态对计算环境剂量率有影响。率有影响。d.d.断层样品的采取：最新一次活动的断层泥，并同断层样品的采取：最新一次活动的断层泥，并同时取断层两盘的的围岩样，供校准环境剂量。时取断层两盘的的围岩样，供校准环境剂量。e.e.样品量：除陶瓷样品外，其它样品需样品量：除陶瓷样品外，其它样品需200-250200-250克克。（2 2）光释光光释光(OSL(OSL）法法光释光法（光释光法（Optically Stimulated Luminescence）是）是1985年由年由D.J Huntley等等提出和建立的一种新的第四纪沉积物年龄测提出和建立的一种新的第四纪沉积物年龄测定方法。它是在热释光基础上建立起来的，定方法。它是在热释光基础上建立起来的，近年来获得迅猛发展。不少专家认为，光释近年来获得迅猛发展。不少专家认为，光释光法进一步发展可能成为一种可与光法进一步发展可能成为一种可与14C法媲法媲美的第四纪测年方法。我国是美的第四纪测年方法。我国是1990年由中科年由中科院地质所卢演俦开始做工作院地质所卢演俦开始做工作，1994年建立实年建立实验室验室。光释光法与热释光法不同之处在于：光释光法与热释光法不同之处在于：被测矿物由于辐射储存的电离辐射能是通过不同被测矿物由于辐射储存的电离辐射能是通过不同被测矿物由于辐射储存的电离辐射能是通过不同被测矿物由于辐射储存的电离辐射能是通过不同波段的光波激发释放的。波段的光波激发释放的。波段的光波激发释放的。波段的光波激发释放的。利用不同的光源可获得不同碎屑矿物的利用不同的光源可获得不同碎屑矿物的利用不同的光源可获得不同碎屑矿物的利用不同的光源可获得不同碎屑矿物的OSLOSL信号，信号，信号，信号，可进行单矿物测年。可进行单矿物测年。可进行单矿物测年。可进行单矿物测年。不存在困扰沉积物不存在困扰沉积物不存在困扰沉积物不存在困扰沉积物TLTL测年的残留测年的残留测年的残留测年的残留TLTL水平问题。水平问题。水平问题。水平问题。因为因为因为因为OSLOSL信号只与光敏陷电子有关。信号只与光敏陷电子有关。信号只与光敏陷电子有关。信号只与光敏陷电子有关。可用于曾在搬运、沉积过程中短暂暴露于日光下可用于曾在搬运、沉积过程中短暂暴露于日光下可用于曾在搬运、沉积过程中短暂暴露于日光下可用于曾在搬运、沉积过程中短暂暴露于日光下的沉积物年龄的测定。的沉积物年龄的测定。的沉积物年龄的测定。的沉积物年龄的测定。取样时必须绝对避光，用黑雨伞或黑布避光取样。取样时必须绝对避光，用黑雨伞或黑布避光取样。取样时必须绝对避光，用黑雨伞或黑布避光取样。取样时必须绝对避光，用黑雨伞或黑布避光取样。(2)光光 释释 光光 法法(OSL)（）电子自旋共振（）电子自旋共振（ESRESR）法法1）原理）原理 顺磁中心顺磁中心非金属绝缘矿物非金属绝缘矿物 游离电子游离电子 杂质心杂质心 跃移跃移 ESR累积信号累积信号（Al.Fe.MnAl.Fe.Mn）Si-O键断裂键断裂 自由电子中心自由电子中心ESR累积信号累积信号吸收的辐射能量吸收的辐射能量时间（时间（t）ESR累积信号累积信号时间（时间（t）t=应用条件与热发光法相同，但样品可以重复利用应用条件与热发光法相同，但样品可以重复利用。辐射辐射磁场磁场TD-IDAD（）电子自旋共振（）电子自旋共振（ESRESR）法法2）测试对象测试对象沉积和淀积形成的样品：碳酸盐类、磷酸岩类沉积和淀积形成的样品：碳酸盐类、磷酸岩类（牙齿、动物骨头牙齿、动物骨头）、硫酸盐类、硅酸盐类样品。）、硫酸盐类、硅酸盐类样品。受热样品：火山物质、古代人们烧烤过的材料。受热样品：火山物质、古代人们烧烤过的材料。受压力作用的样品：断层活动影响的样品。受压力作用的样品：断层活动影响的样品。经过太阳照射的样品经过太阳照射的样品：3）测年范围测年范围视不同样品和环境剂量率大小而定，一般可以测视不同样品和环境剂量率大小而定，一般可以测距今几百年到几百万年时间段的年龄距今几百年到几百万年时间段的年龄。（）电子自旋共振（）电子自旋共振（ESRESR）法法4）样品的采集量）样品的采集量A.A.石笋、石膏、钙华等样品及牙齿、动物骨头等生物石笋、石膏、钙华等样品及牙齿、动物骨头等生物化石：克。化石：克。B B.含石英颗粒（松散沉积物）样品的采集量视待测样含石英颗粒（松散沉积物）样品的采集量视待测样品中石英含量而定，一般需要品中石英含量而定，一般需要克克。、裂变径迹法（、裂变径迹法（Fission TrackFission Track）(1)基本原理基本原理238238U U 原子核碎片原子核碎片 绝缘矿物损伤绝缘矿物损伤 痕迹痕迹裂变径迹密度裂变径迹密度t tt t的计算法的计算法:(:(公式公式,备注备注)可以利用径迹密度和长度的变化特征，恢复样品的受可以利用径迹密度和长度的变化特征，恢复样品的受热历史，因此该方法广泛应用于古地温及构造热史、热历史，因此该方法广泛应用于古地温及构造热史、抬升速率方面的研究抬升速率方面的研究。裂变裂变v（2 2）测量对象）测量对象磷灰石、锆石、榍石、云母、火山玻璃、陨磷灰石、锆石、榍石、云母、火山玻璃、陨石等。对沉积岩来说，则为代表岩石形成以石等。对沉积岩来说，则为代表岩石形成以来的自生矿物（磷灰石等）来的自生矿物（磷灰石等）。v（3 3）测年范围）测年范围：几百年几百万年，尤宜用于测几百年几百万年，尤宜用于测MaBP以以来的样品来的样品。、裂变径迹法（、裂变径迹法（Fission TrackFission Track）v（4 4）取样注意事项）取样注意事项岩石新鲜岩石新鲜矿物结晶程度高，不含或少含杂质矿物结晶程度高，不含或少含杂质。样品量确保足以遴选出几十个或更多的测试样品量确保足以遴选出几十个或更多的测试矿物颗粒，要求选单矿物颗，矿物颗粒，要求选单矿物颗，送岩石样品一般需送岩石样品一般需KgKg。、裂变径迹法（、裂变径迹法（Fission TrackFission Track）二、放射性同位素年代法二、放射性同位素年代法基本原理基本原理利用矿物和岩石中含有微量放射性同位素的利用矿物和岩石中含有微量放射性同位素的自行衰变计算年龄的一大类方法。自行衰变计算年龄的一大类方法。计算公式计算公式：N=NN=N0 0e t=lne t=ln D D=N N0 0(1-e(1-e t t)分类分类：按照放射性同位素来源不同，可分为按照放射性同位素来源不同，可分为3 3类类：1 1、宇宙成因同位素法（、宇宙成因同位素法（1414C C法）、法）、2 2、非宇宙成因同位素法：、非宇宙成因同位素法：K-ArK-Ar法、法、U U系法系法3 3、人工核放射性沉降法。、人工核放射性沉降法。-t1N N0 0 N N1、14C法法（1）基本原理）基本原理放射性碳的形成与衰变放射性碳的形成与衰变(图图)14C的半衰期的半衰期:5730a(或或5568a)14C的衰变常数的衰变常数:1.2 10-4 a计算公式计算公式:I=I0e-t t=log 18.5 103(a)I。I1、14C法法基本假设条件：基本假设条件：a.近几万年来宇宙射线强度不变；近几万年来宇宙射线强度不变；b.在交换库中在交换库中14C处于动态平衡，处于动态平衡，14C含含量一定；量一定；c.样品被埋藏后处于封闭体系，样品被埋藏后处于封闭体系，无无14C的的加入，加入，14C按衰变规律自然减少。按衰变规律自然减少。1、14C法法（2）测量对象和测量时限）测量对象和测量时限测量时限：可精确测定五万年以来的含碳样品的年龄。（时限的测量时限：可精确测定五万年以来的含碳样品的年龄。（时限的计算）计算）测量对象：所有含碳物质和水测量对象：所有含碳物质和水。（3）取样要求）取样要求注意事项注意事项a.不要不要采集受污染的样品；避开污染源采集受污染的样品；避开污染源b.不要让样品受污染：防止标签和包装袋污染样品不要让样品受污染：防止标签和包装袋污染样品采集量（表）采集量（表）（4）对对1414C C法的评价法的评价精度最高、用途最广、方法最成熟的第四纪年代学方法。精度最高、用途最广、方法最成熟的第四纪年代学方法。14C样品采集量样品采集量木炭木炭 3090g干燥木头干燥木头 60g 和其他植物遗体干燥泥炭、古树根和其他植物遗体干燥泥炭、古树根 150300g草、皮、毛、蹄、鹿和其他动物的角草、皮、毛、蹄、鹿和其他动物的角 5002200g火烧骨火烧骨 2200g贝壳贝壳 2200g对于年龄大于对于年龄大于36000年或有特殊较高要求的样品，年或有特殊较高要求的样品，样品的采集量应为要求量的样品的采集量应为要求量的2倍。倍。2、K-Ar法法（1）基本原理（图）基本原理（图）（2）基本假设条件（）基本假设条件（非宇宙成因放射性同位素法都相同非宇宙成因放射性同位素法都相同）放射性元素的半衰期准确知道放射性元素的半衰期准确知道 t=0时时,无放射成因的无放射成因的4040ArAr,即即4040Ar/Ar/3636ArAr为大气比值为大气比值 t时段内时段内,K与与Ar处于一个封闭体系处于一个封闭体系。（3）测量对象）测量对象单矿物：长石、云母、角闪石、海绿石（含钾矿物）单矿物：长石、云母、角闪石、海绿石（含钾矿物）全岩类：玄武岩、辉绿岩、粗面岩等全岩类：玄武岩、辉绿岩、粗面岩等（4）测年范围）测年范围：10万年万年10亿年（亿年（Q3以前）以前）2、K-Ar法（5 5）取样要求取样要求 样品有一定的地质意义；样品有一定的地质意义；有良好的保护环境，样品无蚀变；有良好的保护环境，样品无蚀变；粘土样品应选取细粒部分粘土样品应选取细粒部分(2u(2u或或1u),1u),并作并作X X光衍光衍射和电子显微镜分析，判断是否射和电子显微镜分析，判断是否1MD1MD伊利石。伊利石。2Ma5 0.5-25 0.5-2 1 12、K-Ar法（6 6）方法评价方法评价：比较成熟、广泛使用（古地磁年表）；比较成熟、广泛使用（古地磁年表）；优点：优点：K的衰变常数适中，的衰变常数适中，K-ArK-Ar分析灵敏度高。分析灵敏度高。但主要用于侵入岩但主要用于侵入岩、火山岩有关的岩石测年。、火山岩有关的岩石测年。海绿石可提供沉积岩的最小年龄值。海绿石可提供沉积岩的最小年龄值。中子活化法中子活化法（Merrihue,1965）：39K 39Ar ,39Ar=J 40K 这样可以利用这样可以利用40Ar/39Ar计算年龄值计算年龄值。母、子体同位素同。母、子体同位素同时在质谱仪上分析，克服了样品不均匀性造成的影响。时在质谱仪上分析，克服了样品不均匀性造成的影响。快速中子照射快速中子照射3 3、铀系法（铀系不平、铀系法（铀系不平 衡法）衡法）（1）基本原理）基本原理238U、235 U、232Th 非平衡状态 平衡状态衰变过程服从 N=N0e-t,t=ln 放射性积累：t=0时：231Pa.230Th=0,238U有一定的含量 t时段内：238U衰变引起231Pa.230Th积累 230Th/234U、231Pa/235U比值的变化放射性衰减：t=0时：234U、230U、230Th、231Pa过剩，t时段内：上述同位素作为母核衰变 234U/238U、226Ra/230Th、230Th/232Th、231Pa/230Th比值的变化。因此有两种方法：中间产物积累法、中间产物衰减法。同位素分馏效应物理、化学、生物作用衰变t t1N0N3 3、铀系法（铀系不平衡法）、铀系法（铀系不平衡法）(2)(2)假设条件假设条件：母体和子体的半衰期应准确知道（表）。母体和子体的半衰期应准确知道（表）。在时间为零的初始点，系统中用于测年的子体同位素在时间为零的初始点，系统中用于测年的子体同位素放射性为零或可忽略不计或已知。放射性为零或可忽略不计或已知。系统一旦形成，必须封闭，即不再获得或丢失子、母系统一旦形成，必须封闭，即不再获得或丢失子、母体核素，只有这样，系统的放射性平衡才能回复。体核素，只有这样，系统的放射性平衡才能回复。3 3、铀系法（铀系不平衡法）、铀系法（铀系不平衡法）230Th-234U法（锾法（锾-铀法）铀法）利用沉积物中母核利用沉积物中母核238U放射性衰变系列中放射性衰变系列中234U过剩和过剩和238U及及234U/238U与与230Th/234U放射性不平衡来计算样品的年龄。放射性不平衡来计算样品的年龄。衰变链衰变链238U 234Th 234Pa 234U 230Th半衰期半衰期 4.99Ga 4.99Ga 24.1d 1.18min 24.1d 1.18min 2.48*102.48*105 5 75ka75ka3 3、铀系法（铀系不平衡法）、铀系法（铀系不平衡法）（3）测量对象）测量对象沉积物、碳酸盐（纯碳酸盐和不纯碳酸盐）、火山沉积物、碳酸盐（纯碳酸盐和不纯碳酸盐）、火山岩等。岩等。沉积物：海洋沉积、锰结核、湖泊沉积、盐类等；沉积物：海洋沉积、锰结核、湖泊沉积、盐类等；碳酸盐：珊瑚、钟乳石、石笋（纯碳酸盐）碳酸盐：珊瑚、钟乳石、石笋（纯碳酸盐）钙质层、钙结核、灰华、骨头（纯碳酸盐）钙质层、钙结核、灰华、骨头（纯碳酸盐）（4）测年范围）测年范围几百年万年，最佳范围在万年万年几百年万年，最佳范围在万年万年之间之间。3 3、铀系法（铀系不平衡法）、铀系法（铀系不平衡法）(5)(5)取样要求取样要求碳酸盐和火山岩样品应取没有风化的新鲜样品碳酸盐和火山岩样品应取没有风化的新鲜样品.碳酸盐样品应是致密的、不透水的、无风化痕迹。碳酸盐样品应是致密的、不透水的、无风化痕迹。这样的样品才可能来自封闭体系这样的样品才可能来自封闭体系。送样时应附有样品的地质环境概况说明，利于判断送样时应附有样品的地质环境概况说明，利于判断是否是封闭体系。是否是封闭体系。一般样品送样量一般样品送样量10100g。珊瑚化石、锰结核等海。珊瑚化石、锰结核等海相纯碳酸盐样品量不得低于几克。相纯碳酸盐样品量不得低于几克。样品装入布袋中送交实验室。样品装入布袋中送交实验室。4 4、人工核放射性沉降法、人工核放射性沉降法（1 1）原理：与放射性同位素方法相同。）原理：与放射性同位素方法相同。）原理：与放射性同位素方法相同。）原理：与放射性同位素方法相同。（2 2）测试对象：近几十年来人工核爆炸后沉降到）测试对象：近几十年来人工核爆炸后沉降到）测试对象：近几十年来人工核爆炸后沉降到）测试对象：近几十年来人工核爆炸后沉降到海、湖、冰雪上的核沉降物。海、湖、冰雪上的核沉降物。海、湖、冰雪上的核沉降物。海、湖、冰雪上的核沉降物。（3 3）测年范围：）测年范围：）测年范围：）测年范围：100100年的环境污染和沉降速率等。年的环境污染和沉降速率等。年的环境污染和沉降速率等。年的环境污染和沉降速率等。v 沉降速率计算公式的推导：沉降速率计算公式的推导：沉降速率计算公式的推导：沉降速率计算公式的推导：v 该方法处于探索阶段该方法处于探索阶段。4 4、人工核放射性沉降法、人工核放射性沉降法三、其它方法三、其它方法n n历史考古法历史考古法n n沉积学方法沉积学方法n n树木年轮法树木年轮法测测 年年 数数 据据 的的 评评 价价 测年数据可分为三个等级测年数据可分为三个等级:可信可信:2 2种以上测年方法的结果接近并符种以上测年方法的结果接近并符种以上测年方法的结果接近并符种以上测年方法的结果接近并符合地层层序律合地层层序律合地层层序律合地层层序律。参考：参考：只有只有只有只有1 1种年代学数据，也符合地层种年代学数据，也符合地层种年代学数据，也符合地层种年代学数据，也符合地层层序律。层序律。层序律。层序律。不可信：不可信：只有只有只有只有1 1种年代学数据且违反地层种年代学数据且违反地层种年代学数据且违反地层种年代学数据且违反地层层序律，则数据不可信。层序律，则数据不可信。层序律，则数据不可信。层序律，则数据不可信。不可信问题产生的原因：不可信问题产生的原因：本身方法就不本身方法就不本身方法就不本身方法就不成熟；方法成熟但操作有误；标本受污染或成熟；方法成熟但操作有误；标本受污染或成熟；方法成熟但操作有误；标本受污染或成熟；方法成熟但操作有误；标本受污染或无代表性无代表性无代表性无代表性。测年时应同时做的工作测年时应同时做的工作论证方法前提的合理性；论证方法前提的合理性；测定年龄样品的适应代表性；测定年龄样品的适应代表性；元素地球化学性质和元素的迁移、富元素地球化学性质和元素的迁移、富集规律。集规律。