超细矿物氩-氩同位素定年技术研究

The study of chronology is an important part for the study of mineral deposit and tectonic geology. The 40Ar/39Ar dating on the neogenic potassium-bearing mineral forming during the metallization and the ductile shearing is an ideal method for determing the age of the mineralization and the tectonic event. However, the nuclear recoil loss of the 39Ar produced in these ultrafine minerals during the fast-neutron radiation can cause the relatively older age than that of the real, which limits its use in these area. This project aims to establish the argon dating method on these ultrfine minerals which can solve the problem caused by the 39Ar recoil loss. It includes the study on the relationship between the age and the grain size then to determine the lower limit on the grain size suitable for the argon dating. It also includes the study on the related device， the modification of the existing system and optimizing the experiment procedure. This project will provide a reliable method for the study of mineral deposit and tectonic geology.

年代学研究是矿床学和构造地质学研究的重要内容。金属矿床成矿作用过程产生的同成矿期细粒含钾矿物和韧性剪切作用等构造作用过程产生的新生同构造含钾矿物，对其进行氩-氩法同位素测年是确定相关成矿和构造事件时代的理想途径。但在对这些超细矿物进行快中子打击诱发39K39Ar核反应时由于核反冲效应的影响会导致39Ar移位丢失导致年龄偏高，从而长期以来限制了氩-氩同位素测年法在相关领域的应用。本项目拟通过核反冲显著影响测年精度粒级范围研究（地质样品用于Ar-Ar测年分析的粒级边界下限研究）、硬件配置、实验室改装、实验流程探索和优化等研究工作，建立超细矿物氩-氩同位素年龄测定方法，解除核反冲效应对超细矿物氩-氩定年的负面制约作用，为矿床学研究和构造地质学研究提供可靠的定年技术支撑。

年代学研究是矿床学和构造地质学研究的重要内容。金属矿床成矿作用过程产生的同成矿期细粒含钾矿物和韧性剪切作用等构造作用过程产生的新生同构造含钾矿物，对其进行40Ar/39Ar同位素测年是确定相关成矿和构造事件时代的理想途径。但在对这些超细矿物进行快中子照射时，由于核反冲效应的影响会导致39Ar移位丢失导致年龄偏高，从而长期以来限制了40Ar/39Ar同位素测年法在相关领域的应用。. 超细矿物40Ar/39Ar定年的关键是超细矿物的分离提纯。本项研究主要对最常用到的与成矿作用有关的超细矿物绢云母进行了分离提纯研究及核反冲显著影响40Ar/39Ar测年准确度粒级范围研究。通过不同粒级与年龄关系实验研究认为，对于结晶度完好的含钾矿物，如绢云母矿物，核反冲显著影响40Ar/39Ar测年准确度粒级为小于0.1μm。由于绢云母鳞片的小粒度与石英、碳酸盐、硫化物以及被它交代的长石残余的最紧密交生, 使得绢云母在单矿物分离时存在着很大的困难。此外，40Ar/39Ar测年法要求样品的粒度不能太细，否则在样品接受中子照射的过程中会导致39Ar的核反冲丢失，使测得的40Ar/39Ar年龄偏老。因此分离提纯的粒度不能太细。为了保证绢云母的粒度，本项研究提出用倒选法选出含绢云母矿物的集合体，粒度60~80目，最细不超过100目（149μm），但该方法得到的绢云母集合体中有时会含有微斜长石，当微斜长石相对于绢云母的含量超过10%时，会显著影响测年的准确性，因此又进行了进一步的分离提纯研究，建立了超声波解离-悬浮液法。该方法可以大幅提高绢云母的纯度，降低微斜长石的含量，有的甚至可以降到0，而且绢云母的粒度也不是太细，不会引起明显的核反冲丢失，不会导致年龄偏老。该方法可以作为倒选法的补充，当倒选法得到的绢云母集合体中微斜长石相对于绢云母的含量超过10%时，可以采用超声波解离-悬浮液法进一步富集绢云母，提高测年的准确性。目前倒选法已推广到国内大部分实验室使用，超声波解离-悬浮液法今后会推广使用。.