锆石测年基本原理一、基本原理 1、锆石的物理性质 锆石的主要成分是硅酸锆，化学分子式为Zr[SiO4]，除主要含锆外，还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等由于锆石常含有Th、U，故测定锆石中的Th/U的含量的由它们脱变而成的几种铅同位素间的比值以及它们与U的比值，可测定锆石及其母岩的绝对年龄由于Pb同位素很难进入锆石晶格，锆石结晶时的U与Pb发生强烈分馏，因此锆石是良好的U-Pb同位素定年此外，越来越多的研究表明，锆石环带状增生的形象十分普遍，结合微区定年法就可以反映与锆石生长历史相对应的地质演化过程锆石同时还是很可靠的“压力仓”，能够保存来自其母岩或早期变质作用的包裹物 锆石晶体呈四方双锥状、柱状、板状锆石颜色多变，与其成分多变有关；玻璃至金刚光泽，断口油脂光泽；透明至半透明解理不完全；断口不平坦或贝壳状硬度7.5-8相对密度4.4-4.8，性脆当锆石含有较高量的Th、U等放射性元素时，据放射性，常引起非晶质化，与普通锆石相比，透明度下降；光泽较暗淡；相对密度和相对硬度降低；折射率下降且呈均质体状态锆石按成因分为高型锆石和低型锆石宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为“高型”、“中间型”、“低型”三种。
锆石属四方晶系晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形，集合体呈粒状 强的晶格能和对Pb的良好保存性，丰富的、可精确分析的U含量和低的、可忽略的普通Pb含量是其特点锆石U-Pb体系是目前已知矿物同位素体系封闭温度最高的，锆石中Pb的扩散封闭温度高达900℃，是确定各种高级变质作用峰期年龄和岩浆岩结晶年龄的理想对象另外，锆石中含有较高的Hf含量，大多数锆石中含有0.5－2%的Hf，而Lu的含量较低，由176Lu衰变成的176Hf极少因此，锆石的176Hf/176Lu可以代表锆石形成时的176Hf/177Hf初始比值，从而为讨论其成因提供重要信息 2、锆石U-Pb定年原理 自然界U具有3个放射同位素，其质量和丰度分别是：238U（99.275%），235U（0.720%），234234238U(0.005%)U是238U衰变的中间产物U和235U通过一系列中间子体产物的衰变，最后转变成稳定同位素206Pb和207PbTh只有一个同位素232Th,属放射性同位素自然界存在的其他U、Th同位素都是短寿命的放射性同位素，数量极微238U、235U、232Th衰变反应如下： 238 →206Pb+8α+6β +EU →207Pb+7α+4β +EU →208Pb+6α+4β +ETh 235232 206Pb和207Pb的衰变常数分别为λ238 =1.55125_10-10a-1， λ235=9.8485_10-10a-1。
Pb有四种同位素：204Pb、206Pb、207Pb、208Pb ，都是稳定同位素，其中仅204Pb是非放射成因铅，其余3个同位素既有放射成因组分，又有非放射成因组分，它们分别是238U、235U、232Th竟一系列衰变后的最终产物U-Pb年龄测定基于238U和235U放射同位素的衰变过程，其年龄可以用下面公式计算： t=1206 λ238 1ln[(Pb_U238+1] （1） 207 t=λ235ln[(Pb_U235+1] （2）。