同位素年龄

同位素年龄测定的常用同位素测年方法~

有些同位素是不稳定的，随时间将衰变成一种或多种同位素，每种同位素放射衰变的速率是恒定的。同位素衰变为最初总量的一半所需要的时间称为该同位素的半衰期。累积的衰变产物与原始同位素剩余量的比值，可用来测定含有放射性矿物的岩石年龄。计算公式为：D*=N（eλt-1）或t=1/λ*ln（1+D*/N）

一、已有数据

豫-皖陆块的两个变质地体，自1976年以来前人曾进行过大量同位素年龄测试，但在地区上很不平衡，方法上比较单一，以单矿物钾氩和Rb-Sr全岩测定为主，另有少量Pb-Pb法。80年代后，才开始Sm-Nd、U-Pb等时线法和单颗粒岩石U-Pb法等的测定，但数量不多。

太华-鲁山-霍丘变质地体中以太华-鲁山-舞阳段的太华岩群中所测年龄为最多，东段的霍丘岩群和五河岩群也有个别数据。登封-许昌变质地体中年龄数据较多，集中于登封地区，应用的方法也较多，两个变质地体中花岗杂岩的同位素年龄数据较少。

现将上述两个变质地体中已获得的同位素年龄数据分别列于表7—8和表7—9。

表7—8　太华-鲁山-霍丘变质地体有关年龄数据

二、讨论

（一）太华-鲁山-霍丘变质地体中几个岩群的形成时代

1．太华岩群的形成时代

太华岩群中获得四个可信度较高的同位素年龄数据（表7—8的1,2,3,4），两个是鲁山地区太华岩群荡泽河组中黑云角闪斜长片麻岩中锆石U-Th-Pb年龄，分别为2620Ma和2560Ma，第三个是舞阳赵案庄太华岩群赵案庄组蛇纹石磁铁矿中磷灰石的U-Th-Pb年龄，为2580Ma，另一个是陕西潼关太华岩群大月坪组和板石山组岩石全岩的Rb-Sr年龄，为2549±269Ma，其原岩性质未见报道。作为Rb-Sr年龄，应小于U-Th-Pb年龄，但现有数据十分相近。看来以2560～2620Ma作为太华岩群的形成时代是可信的。胡受奚等（1988）采自鲁山太华岩群下亚群耐庄组中斜长角闪岩的全岩Rb-Sr同位素年龄为2667Ma，比前述数据为大，但在等时线图上，样品点分布比较分散，并不是一条好的等时线，可信度较差，尚难以应用。

表7—9　登封-许昌变质地体中登封岩群和有关岩石的代表性同位素年龄数据

2．霍丘岩群的形成时代

至目前为止，霍丘岩群只有两个Rb-Sr年龄数据，都比较大，以往文献都依此作为霍丘岩群的形成时代，但仔细分析了原有的等时线图样品点位的分布，样品的代表性以及测定的相关系数，初始比值和误差等综合考虑后，认为尚不足以代表它的形成时代。

表7—8中的12数据为（2758±530）Ma，误差太大，不足以参考。表7—8中的13号数据为2744±64Ma，相关系数为0.996，似乎精度较高，但采用的8个样品共有三种不同类型岩石，它们并非同源，按理不能放在同一条等时线上，而且样品点也比较分散，其中5个样品点虽然位于同一直线上，但它们也不是同源样品。另外，获得的初始比值较高（0.7072±12），按演化曲线，2700Ma左右的初始比应约为0.702左右。因此说明2700Ma尚存在问题。

3．五河岩群的形成时代

70年代末所测的K-Ar年龄数据，大都难以应用，目前只有一个U-Pb锆石年龄2650Ma，作为五河岩群形成时代的代表。锆石采自黑云斜长片麻岩，原测定曾获得²⁰⁶Pb/²³⁵U（2724）和²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb（2656）三组数据，采用了最后一个数据也未经校正。对锆石的特征是否已经详细研究，未见报道。因此这一数据也只是一个重要参考数据，而不是一个确定的数据。根据区域地质概况和已有同位素年龄数据的综合分析，太华-鲁山-霍丘变质地体中的几个岩群的形成时代为新太古代，应有一定依据。

（二）登封-许昌变质地体主要表壳岩登封岩群的形成时代

从表7—9中所列全部登封岩群的同位素年龄数据看，大于2000Ma的大体可分为三组，即2200～2380Ma,2509～2576Ma和2945Ma，其中能代表其形成时代的主要为第二组年龄，其中有U-Pb法测得的锆石年龄为2510Ma（张国伟），有变基性岩等用Sm-Nd法测得的2509±16Ma（李曙光，1987），以及英安岩中碎屑锆石边部用蒸发法测得的年龄（2512±12）Ma（Kroner,1988）、（2502±0.7）Ma（薛良伟等，1996）和2514Ma（Sm-Nd，薛良伟等，1996）。用Rb-Sr法测得许昌登封岩群武庄组（相当金家

组）4个锆石样品年龄为（2562±170）Ma（陈好寿，1980），当时采用的87Rb衰变常数A=1.39×10^-11/年，如换为87Rb新衰变常数λ＝1.42×10^-11/年计算，年龄应修正为（2506±165）Ma。变英安岩中单颗粒锆石用蒸发法得的（2576±9）Ma的年龄值，Kroner等（1988）认为是残余锆石的年龄。值得注意的是明显侵入于登封岩群的“变闪长岩体”中锆石用U-Pb法曾测得其一致线年龄为（2520±17）Ma（王泽九等，1987）。由此推论，2509～2512Ma作为登封岩群的形成年龄可能偏小，至少应大于2520Ma。其下限有待进一步确定。胡受奚等（1988）根据“变闪长岩”的Rb-Sr年龄为（2986±180）Ma和（3060±300）Ma而在登封岩群郭家窑组之下另行分出石牌河群，作为重要证据之一，以往Rb-Sr年龄精确度差，现在已有精确的锆石年龄。因此Rb-Sr同位素证据，尚难以证明。分出更老的石牌河群，尚缺乏依据。

（三）太华岩群与登封岩群的时代对比问题

从区域地层层序和岩性组合特点的对比看，这两个岩群既有较多的相似性，也有一些差别。太华岩群的下亚群和登封岩群的中下部的岩性组合、火山岩特征可以对比，均属火山喷发-沉积建造。太华群上亚群为陆源碎屑-碳酸盐建造，而登封岩群为快速堆积的磨拉石建造，沉积环境不完全相同。太华岩群的变质程度高于登封岩群。从两个岩群的现有同位素年龄看，总体上都属于新太古代，当无问题，但太华岩群形成的时间似稍早于登封岩群，太华岩群中现有较多同位素年龄稍大于登封岩群，可为证明。

（四）两个岩群的变质时代探讨

以太华岩群和登封岩群为代表的两个变质地体的变质时代是一个重要的地质事件。据现有的部分变质矿物的K-Ar年龄和全岩的Rb-Sr等时线年龄大致有两个区间，一个为2200～2380Ma，另一个为2506～2549Ma。由于本区有许多元古代末变质的花岗质岩石和伟晶岩脉均穿入这两个岩群，有的已有一些年龄数据，正在第一个年龄区间。因此，难以作为变质作用的时代。而侵入登封岩群的“变闪长岩”的锆石U-Pb年龄为（2520±17）Ma（表7—9之11），在“变闪长岩”中见有登封岩群岩石的残留体。由此推知，在此之前，主期区域变质作用也应发生于新太古时期。

（五）花岗杂岩体的同位素年代

据Kroner（1988）在河南登封岩群上部的变英安岩中采得具火成岩特征的锆石，用蒸发法测得其核心的同位素年龄为（2945±44）Ma（表7—9之10），他认为这是登封岩群（绿岩带）形成前硅铝壳大陆的残晶。另外，他在河南鲁山太华岩群分布区出露的英云闪长质片麻岩中所选出的单颗粒锆石，用同样方法亦测得四种较大年龄值（2806～2841Ma），见表7—8，因此认为这是登封岩群（绿岩带）发育于靠近古大陆壳环境的又一证据。在登封地区出露的“变闪长岩”，其中选出的锆石用U-Pb法测得一致线年龄为（2520±17）Ma，基本代表“变闪长岩”的侵入时代。该区奥长花岗质和英云闪长质片麻岩被“变闪长岩”侵入，故它们的形成时代应老于2520Ma，但其确切年代尚待确定。

侵入于“变闪长岩”以及其它TTG岩石中的尚有许多钾质花岗岩和伟晶岩，它们的K-Ar年龄大都在2200～2380Ma间，主要是古元古代的产物。另外尚有细条状辉长岩等基性岩脉，时代更晚，目前尚缺乏这方面的年龄资料。

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