同位素测年采样和方法选择规则

同位素地质年代测定原理作者：徐向辉查道函来源：《西部资源》2012年第02期摘要：本文阐述了同位素测年的原理、前提、方法，重点介绍了Rb—Sr法的原理、使用要求、适用范围、原理、结果解释及优缺点。

关键字：同位素测定原理 Rb—Sr法1. 测年原理和前提同位素地质年龄，简称同位素年龄（绝对年龄），指利用放射性同位素衰变定律，测定矿物或岩石在某次地质事件中，从岩浆熔体、流体中结晶或重结晶后，至今时间。

放射性同位素进入其中后，含量随时间作指数衰减，放射成因子体积累。

若化学封闭，无母体、子体与外界交换而带进带出，测定现在岩石或矿物中母子体含量，根据衰变定律得到矿物、岩石同位素地质年龄。

这种年龄测定称做同位素计时或放射性计时。

计时的基本原理就是依据天然放射性同位素的衰变规律，由此测定的地质事件或宇宙事件的年龄，谓之同位素年龄。

应用同位素方法测定地质年龄，必须满足以下前提:(1)放射性同位素的衰变常数须精确地测定，并且衰变的最终产物是稳定的。

(2)样品及其测得的N和D值能代表想要得到年龄的那个体系。

(3)已知母体元素的同位素种类和相应的同位素丰度。

并且无论是在不同时代的地球物质中，还是在人工合成物甚至天体样品中，这些元素的同位素都具有固定的丰度值。

(4)体系形成时不存在稳定子体，即D0= 0(对于衰变系列，也不存在任何初始的中间子体)，或者通过一定的方法能对样品中混人的非放射成因稳定子体的初始含量D0作出准确地扣除或校正。

(5)岩石或矿物形成以来，母体和子体既没有自体系中丢失也没有从休系外获得。

也就是说，岩石或矿物对于母体和子体是封闭体系。

其中(1)和(3)两个前提是基本的，(4)和(5)两个条件则决定了岩石或矿物地质历史的一个模式。

2. 同位素测年主要方法在同位素年代学上，除了利用天然放射性的衰变定律直接进行年龄侧定外，还可以根据衰变射线和裂变碎片对周围物质作用所产生的次生现象来计时。

因此，总体上可将同位素年龄测定方法分为两大类:第一类为直接法，它们是基于放射性同位素自发地进行衰变，按照衰变定律来测定年龄。

第三节不同同位素年代学测试方法的技术要求一、采样的要求样品选择的好坏，直接影响到年龄测定的准确性和可靠性。

因此，野外采样是获得可靠同位素地质年龄的基础，是关系到整个研究工作成败的首要环节。

如果选择的样品不当，不具清晰的地质目的或根本不符合年龄测定要求，虽然有先进的测试仪器设备和采用先进的测年技术，也不可能得到真正反映某一地质事件的信息。

为此，在采样之前，对研究区的地层、构造、岩浆活动、变质作用及伴随的成矿作用等方面应尽可能有个全面的了解，把矿床成矿时代研究与区域或成矿区的地质事件紧密联系起来，只有在仔细观察矿区内岩体、脉体和矿体之间的穿插、切割关系、围岩蚀变和构造特征之后，才能制定出正确的采样方案。

（一）、岩体或矿床定年样品采集的基本原则1、不同类型岩石和矿物是不同地质作用的产物，有着不同的地质历史，因而必须根据拟解决的地质问题，有目的性采样。

采样地段必须避开后期侵入体、混合岩化、断层或其他动力变质作用、热液蚀变以及近代风化、淋湿等作用干扰；2、具有多期次和多阶段的矿床或岩体，必须按不同期次和不同成矿阶段分别采样；3、同一成矿期或同一成矿阶段的测年样品，最好采自不同中段的空间部位；4、样品必须新鲜，风化或受后期地质事件影响强烈的样品，不宜采用；5、研究一个复杂地质体的同位素年龄时，应注意使用多种不同测年方法，要采集适合多种测年方法的岩石或矿物样品。

（二）、不同类型矿床等时线定年的具体要求1、金矿床年龄测定的样品采集不同成因类型金矿的测年对象是不同的，当用Rb-Sr、Sm-Nd、40Ar/39Ar和普通铅法（主要指金属硫化物）测年时，可采集不同成矿阶段或同一成矿阶段不同空间分布的脉石矿物（如石英、方解石、绢云母等）或矿石矿物（如金属硫化物、钨酸盐矿物等）样品。

一般来说，石英脉型金矿，采集含金石英脉；蚀变岩型（韧性剪切带型）金矿及卡林型金矿可采集与成矿作用密切相关的富含绢云母的蚀变岩石（如黄铁绢云岩、千糜岩等）和富含毒砂、黄铁矿及绢云母的矿石；块状硫化物型金矿（伴生金矿），采集含金的硫化物矿石及与金矿化同时形成的脉石矿物；绿岩型金矿，可采集含金石英脉及伴生的白钨矿和与石英脉同时形成的低温锆石(水锆石)等，但要特别注意区分石英脉形成时有可能捕获围岩老锆石的影响。

地质年代学中的放射性同位素测年法地质年代学是一门研究地球历史发展的学科，它涉及到许多的技术手段，其中放射性同位素测年法就是其中非常重要的一项技术。

这种技术是利用一些天然放射性元素的代谢特性进行的，这些放射性元素的代谢特性是有规律的，可以通过这种规律来推算物质的年龄。

下面我们就来了解一下地质年代学中放射性同位素测年法的具体内容。

一、放射性元素的性质放射性元素是指具有不稳定原子核的元素。

它们会在分解的时候释放出放射性粒子，从而变成另一种元素。

放射性元素的变化过程是非常稳定的，每秒钟分解的数量是固定的。

放射性元素分为天然放射性元素和人工放射性元素。

天然放射性元素是指自然界中存在的放射性元素，如铀、钾、钍等，它们分解的过程是可以用来测定物质年龄的。

而人工放射性元素是指人工合成的放射性元素，如碳14、锶90等，它们的分解速度常常是非常快的，可以用来测定各种的物质。

二、测定物质年龄的原理测定物质年龄主要是利用放射性元素在分解的过程中会释放出特定的放射性粒子，这些放射性粒子可以导致物质中的其他原子发生电离，并与其它的原子重新组合成同位素。

放射性元素的分解速度是随时间推移而变化的，而且是一个可以预测的过程。

利用这个规律，地质学家可以推测出物质从形成之初到现在所经历的时间，并以此测定物质的年龄。

三、放射性同位素的分类放射性同位素可以从不同的分类角度来进行分类。

一种常见的分类方式是根据放射性元素的衰变方式进行分类。

衰变方式常常分为α衰变、β衰变、γ衰变和正电子衰变。

α衰变是指放射性同位素释放出α粒子，α粒子是二价锕元素核中的一个粒子。

β衰变是指放射性同位素释放出β粒子，β粒子是电子的一种。

γ衰变是指放射性同位素释放出γ光线，γ光线是能量很高的光线。

而正电子衰变是指放射性同位素释放出正电子，正电子是与电子具有相同的质量，但是带有相反的电荷的粒子。

四、放射性同位素测年法的具体测定方法放射性同位素测年法是利用放射性同位素的分解过程来推算物质的年龄的方法。

文物鉴定中的放射性同位素测年方法概述：文物鉴定是一项重要的文化遗产保护工作，而放射性同位素测年方法在文物鉴定领域有着十分重要的地位。

本文将介绍放射性同位素测年方法在文物鉴定中的应用与原理，并探讨其在鉴定中的局限性和前景。

通过对放射性同位素测年方法的深入了解，我们可以更好地保护和研究珍贵的文化遗产。

一、放射性同位素测年方法的原理放射性同位素测年方法是基于放射性同位素的衰变过程来推断物质年代的一种方法，主要分为碳-14测年和铀系列测年两种。

1. 碳-14测年碳-14测年是通过测量文物中的碳-14同位素含量与稳定碳同位素的比值来确定年代。

该方法主要适用于有机物质的测年，如木材、纸张等。

原理是利用地球上不断变化的大气中碳-14同位素的比例，并结合其半衰期来计算样本的年龄。

2. 铀系列测年铀系列测年是通过测量文物中铀系列同位素的衰变情况来推算年代。

常用的铀系列元素有铀、钍和铅等，因其衰变速率稳定且适用范围广，所以在文物鉴定中得到广泛应用。

通过测量样本中铀系列元素与其衰变产物之间的比值，可以计算出样本的相对年龄。

二、放射性同位素测年方法在文物鉴定中的应用放射性同位素测年方法在文物鉴定中有着广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 确定文物的年代通过测定文物中含有的放射性同位素的比例，可以推算出文物的年代。

这对于无法准确判断年代的文物非常有帮助，有助于研究者更好地理解文物的历史背景和文化价值。

2. 推断文物的制作时间和历史变迁放射性同位素测年方法可以帮助研究者确定文物的制作时间和历史变迁，从而揭示文物所蕴含的历史信息。

比如，通过测定陶器中的碳-14含量，可以确定陶器的年代，了解不同年代陶器的制作工艺和风格差异。

3. 辅助文物的鉴定和鉴别在文物鉴定的过程中，有时难以准确判断文物的真伪和年代。

而放射性同位素测年方法可以提供一种客观、科学的手段，帮助鉴定者更准确地判定文物的真实性和年代。

4. 建立文物数据库和年代序列通过对大量文物进行放射性同位素测年，可以建立文物数据库和年代序列，为文物鉴定和历史研究提供良好的参考依据。

稳定同位素样品取样方法稳定同位素样品取样是研究地球和宇宙中元素的质量的重要方法之一、稳定同位素是指除氢、碳、氮和氧等元素外，不发生放射性衰变的同位素。

在地球科学、环境科学、生物科学等领域，稳定同位素样品取样方法的选择和正确操作对保证数据质量至关重要。

本文将就稳定同位素样品取样的一般原则、常见方法和注意事项进行详细阐述。

一、稳定同位素样品取样的一般原则：1.样品应代表性：选取的样品应具有代表性，能够准确反映研究对象的性质和变化趋势。

一般采样时要选择较大的样品量，另外要注意避免污染和混杂。

2.注意样品的保存：稳定同位素样品的保存很重要，可以使用密封的容器或干燥剂保存，以防止样品受潮、分解或发生化学反应。

同时注意避免与大气中的水分和CO2接触。

3.确保样品的完整性：在取样过程中要避免对样品产生损伤或损失，避免外界干扰和人为错误。

4.控制实验条件：在实验过程中要严格控制条件，避免外部干扰因素对结果的影响。

温度、湿度等变量要控制稳定。

二、常见的稳定同位素样品取样方法：1.土壤样品取样：在野外采样时，可以选择合适的探针或者铁锹、铲子等工具进行采样。

应保持样品的原始状态，避免受到空气、湿度等环境因素的干扰，同时还要避免样品与金属等容器接触。

2.植物组织样品取样：可根据所研究的植物类型选择合适的取样方法。

对于树木，可以选取树干中的心材，避免表皮的受污染；对于草本植物，可以选择新鲜的叶片或者根部进行采样。

3.水样取样：在采样过程中要注意避免水样中的气泡，并确保取样器具的干净与无污染。

可以选择合适的容器，如聚乙烯瓶或玻璃瓶，并在取样后及时密封保存。

4.大气样品取样：在大气样品的取样过程中，要避免样品受到雨水、灰尘等的污染。

可以使用大气采样器进行采样，注意采样时要测量各种气象因素的值。

三、稳定同位素样品取样的注意事项：1.避免污染：在采样前要清洗手部和采样工具，避免手部的污染；对于容器，要选择无污染的、干净的容器，并在使用前处理或煮沸消毒。

放射性同位素的放射性测年放射性同位素的放射性测年是一种常见的古地理学和古生物学研究方法，通过测量岩石、土壤或化石中放射性同位素的浓度来确定它们的年龄。

这种方法是基于放射性同位素的半衰期而建立的，这是其放射性衰变至一半所需的时间。

下面将详细介绍放射性测年的原理、应用以及一些常见的放射性同位素。

一、放射性测年的原理放射性测年是利用放射性同位素的衰变过程来计算样品的年龄。

在自然界中，某些元素存在不稳定同位素，这些不稳定同位素经过一系列放射性衰变逐渐转变为稳定同位素。

放射性衰变的速率是以半衰期来描述的，半衰期是指放射性同位素衰变至一半所需的时间。

通过测量岩石或化石中的稳定同位素和相应的放射性同位素的比值，可以推断样品的年龄。

二、放射性测年的应用放射性测年广泛应用于地质学、考古学和古生物学等领域，可以帮助科学家确定地层的年龄、重建生物演化史和研究古气候变化等。

以下是一些常见的应用例子：1. 钾- 钍法测年：钾- 钍法适用于测定较古老的岩石和矿石的年龄。

该方法基于钾同位素的衰变过程，通过测量钍同位素与钾同位素的比值来计算样品的年龄。

2. 铀-铅法测年：铀-铅法是一种可用于测年岩石、矿石和地质事件的方法。

通过测量岩石中铀同位素与其衰变产物的比值，可以计算样品的年龄。

3. 碳-14测年法：碳-14测年法是一种常用于考古学和古生物学研究的方法。

碳-14同位素是一种放射性同位素，可以通过测量化石中碳-14与稳定碳同位素的比值来确定样品的年龄。

4. 铀-钍法测年：铀-钍法适用于测定一些相对年轻的样品，如珊瑚、骨骼和牙齿等。

通过测量样品中钍同位素与铀同位素的比值，可以推断样品的年龄。

三、常见的放射性同位素放射性测年方法涉及的放射性同位素有很多，其中一些常见的放射性同位素包括：1. 钾-40：钾-40同位素可用于钾-钍法测年。

2. 铀-238：铀-238同位素经过一系列衰变产生铅同位素，可应用于铀-铅法测年。

3. 钡-232：钡-232同位素衰变为铅同位素，可用于一些讲究精确度的测年分析。

原位u-pb定年测试标准U-Pb定年测试是一种常用的地质学方法，用于确定岩石和矿物样品的年龄。

在这种测试中，我们利用铀-铅同位素的衰变过程，以及锆石中的铀和铅元素含量，来计算样品的形成时间。

为了确保测试结果的准确性和可靠性，需要遵循一系列标准和操作步骤。

1. 样品选择与准备：选择适当的样品是确保测试成功的第一步。

在选择样品时，应优先考虑含有锆石的岩石或矿物，因为锆石是U-Pb定年的理想材料。

样品准备包括将样品切割成适当大小的块状，并将其表面抛光，以消除任何可能影响测试结果的污染或损伤。

2. 样品前处理：在进行U-Pb定年测试之前，样品需要经过一系列的前处理步骤，以去除可能存在的干扰元素和污染物。

常见的前处理方法包括化学溶解、磁选和重液分离等。

这些步骤可以有效去除可能干扰测试结果的杂质，从而提高测试的准确性。

3. 分析仪器和测量：U-Pb定年测试通常使用质谱仪进行测量。

在测试过程中，样品被装入质谱仪中，并通过激光或电子束来激发样品中的锆石，使其释放出铀和铅元素。

质谱仪会测量样品中铀和铅元素的丰度，然后根据衰变速率来计算样品的年龄。

为了确保测试结果的准确性，应该校准仪器并进行反应计数器的监测。

4. 数据处理与解释：得到测试结果后，需要对数据进行处理和解释。

这通常包括利用专业软件绘制等时线图、计算各种同位素比值和衰变常数等。

根据不同样品的特征和测试目的，可以选择不同的统计方法和模型来进行数据解释，并确定样品的年龄范围。

5. 质量控制与验证：为确保测试结果的可靠性和准确性，必须进行质量控制和验证。

这包括测试多个独立样品，重复测试同一样品，并与其他同位素定年方法进行比较。

同时，还应该测试包含已知年龄样本的标准物质，以确保仪器和测试方法的准确性。

6. 结果报告与解读：最后，根据测试结果撰写报告并进行结果的解读。

报告应包括样品的详细信息、测试方法和参数设置、测试结果和误差范围等。

结果的解读需要结合地质背景知识，对样品的年龄意义进行分析和解释，以及可能的地质过程和事件。

甲烷碳同位素检测标准甲烷碳同位素检测标准是指在甲烷样品的测量过程中，确保结果的准确性和可比性的一系列规定和要求。

这些标准主要涉及样品采集、样品预处理、仪器分析、结果计算和质量控制等方面。

以下是甲烷碳同位素检测标准的相关参考内容。

1. 样品采集甲烷碳同位素检测的首要步骤是正确采集样品，并确保样品不受外界污染影响。

采集过程中需要注意以下几点：- 选择合适的采样位置，避免受到人为或自然源污染。

- 使用干燥无污染的容器采集样品，并尽量避免氧气的接触。

- 确保样品采集过程中不受温度和压力变化的影响。

- 实施密封措施，以防止样品中甲烷的氧化和泄漏。

2. 样品预处理在样品采集后，需要对样品进行一系列的预处理以提高分析的准确性和灵敏度。

常见的预处理步骤包括：- 样品过滤：通过滤膜过滤样品中的杂质和固体颗粒，避免对仪器造成破坏。

- 样品干燥：使用干燥剂或其他适用方法将样品中的水分去除，以减少对仪器分析的影响。

- 样品净化：使用合适的化学试剂去除样品中的杂质，如硫化物、硝酸盐等，以消除干扰。

3. 仪器分析甲烷碳同位素检测通常使用质谱仪进行，具体的仪器分析参数和操作要求如下：- 仪器选择：选择具备高分辨率和高灵敏度的质谱仪，以获得准确和可靠的测量结果。

- 温度和压力条件：确定合适的仪器运行温度和压力条件，以确保样品可被完全分解和离子化。

- 仪器校准：定期进行仪器校准，使用已知含量的标准物质进行校准，确保测量结果的准确性和可溯源性。

- 仪器盲样：随机选择一些未知含量的样品作为盲样进行测试，以评估仪器的准确性和稳定性。

4. 结果计算和质量控制在甲烷碳同位素检测过程中，需要进行结果的计算和质量控制，以保证结果的准确性和可比性：- 同位素比值计算：根据测量结果，计算甲烷碳同位素的比值。

- 标准物质校准曲线：建立甲烷碳同位素的标准物质校准曲线，用于定量分析和结果校正。

- 重复性和精确度：对同一样品进行重复测量，评估结果的重现性和精确度，并确保其在一定范围内。

同位素地质样品送样须知同位素地质样品包括同位素年龄测定和稳定同位素研究样品两部分。

为了提高同位素测定数据的地质应用效果，除加强质量管理以保证测定数据的可靠性和精度外，送测样品（特别是年龄样品）是否满足各种测定方法的要求，即样品适应性问题已成了关键。

为此我们总结了一套同位素地质样品送样须知和要求，仅供参考。

一总要求1．明确目的性同位素地质样品的测定是为了解决地质研究中提出的问题。

2．正确选择方法与样品在同位素地质年龄测定中，每一种方法都不是万能的，各有局限性。

不同的岩石和矿物对各种方法的适应性也互不相同。

因此应根据客观地质条件选择合适样品与合适方法。

总体上，当前各种测年方法比较适用于与内生地质作用相关的产物，如岩浆岩、内生矿床和某些正变质岩，而不适应于副变质岩，特别是浅变质沉积岩。

显生宙沉积岩的一些测年方法还在探索中。

当然，不同测定方法的适应性研究是个永久性课题，目前认为不适宜测定的对象，随着技术发展将来很可能变得非常有意义，因此也需大胆探索。

3．正确选择采样地点无论年龄样还是稳定同位素样，采样点附近必须避免后期干扰。

这些干扰包括后期侵入体、混合岩化、断层或其它动力变质带、蚀变带，以及近代风化、淋滤等。

4．综合性研究要求在综合性地质研究基础上选择和采集同位素样品，送样前最好先进行光、薄片鉴定，保证一组样品满足等时线条件，剔除遭受蚀变的样品，或者在出现意外年龄时有足够地质依据予以解释。

在稳定同位素测定中，这样做可了解被测矿物之间的共生关系。

此外，在进行同位素研究时最好有岩石化学和微量元素的配套资料，利于综合分析。

在有条件情况下尽可能对一个样品采用多种方法进行测年,便于测定结果之间的相互比较与验证。

5．送样单主要内容为便于信息交流、集中建立数据库，要求送样时附带内容详实的送样单，其中包括送样单位、送样人、送样日期、原始编号、样品名称（岩石或矿物全名）、采样地理位置（省、县、乡、村，经纬度）、所在区调图幅、采样点地质位置（文字和示意图）、测定方法、单矿物样选矿方法，以及其它一些相关地质和地球化学资料。

交叉定年原理
交叉定年原理是利用两个或多个不同的放射性同位素体系来进行定年的方法。

这种方法可以应用于不同的地质、考古和生态领域，用于确定样品的年龄。

交叉定年原理基于两个基本假设：一是同位素体系的衰变规律是已知的，二是样品中两个或多个同位素体系之间的初始比值是已知的。

交叉定年原理的主要步骤如下：
1. 选择合适的同位素体系：首先需要选择两个或多个适合的放射性同位素体系，这些体系应该具有不同的衰变链和衰变常数，以便进行交叉定年。

2. 测定样品中的同位素比值：利用质谱仪等设备，测定样品中各个同位素体系之间的同位素比值。

3. 计算样品的年龄：根据所测定的同位素比值和各个同位素体系的衰变规律，利用交叉定年公式计算出样品的年龄。

交叉定年原理的优点是能够减小单一定年方法可能存在的误差，提高定年结果的准确性。

同时，这种方法可以应用于多种不同类型的样品，具有较高的适用性。

然而，交叉定年原理也存在一定的局限性，如对于某些古老或封闭体系，可能会出现同位素体系不平衡的问题，影响定年结果的准确性。