锆石带久了会退色吗

皓石带久了不会褪色。锆石又称“锡兰石”和“风信子石”。硬度75-8，有无色和红、蓝、紫、黄等各种颜色。由于它具有高折光率和高色散，无色的锆石具有类似钻石那样闪烁的彩色光芒，因此成为昂贵钻石的代用品。

锆石是12月诞生石，象征抱负远大和事业成功在西方人看来，佩带红锆石可以起到催眠作用，可以驱走瘟疫，战胜邪恶。现今有些国家把锆石和绿松石一起作amp;ldquo;十二月诞生石”，象征成功和必胜。

高型锆石是岩浆早期结晶的矿物，不含或少含放射性元素，对人体无害。世界上最著名的蓝色锆石，重208克拉，现珍藏于美国纽约自然历史博物馆。锆石是属于宝石级的。所以价格方面比普通的水晶之类要高上很多。锆石稳定性好，晶体结构可以轻易锁住铀原子。

扩展资料：

锆石在各种火成岩中作为副矿物产出。锆石的化学性质稳定，因而经常保存与漂砂中，并作为碎屑物出现与沉积岩和沉积变质岩中，并且真正有开采价值的锆石是沙型锆石矿床。在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿，著名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。

锆石也常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级的锆石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆石。锆石是提取锆和铪的最重要的矿物原料，也用于国防和航天工业。

锆石是硅酸盐类矿物，按其物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。结晶完整的晶体多为“高型”；晶体极差或无晶者为“低型”。由于放射性元素，使得锆石的内部结构遭到破坏，根据内部结构特点，分为高型锆石、中型锆石和低型锆石三种。但就宝石价值来说，高型锆石价值较高。

锆石是天然宝石中折射率仅次于钻石、色散值很高的宝石，无色透明的锆石酷似钻石，是钻石很好的代用品。常用的锆石多呈无色、红褐色、褐红色、绿色等。但最流行的颜色是蓝色和无色两种，其中以蓝色价值较高，且一般都经过优化热处理改色。

市场上的许多锆石，都是经过热处理之后再拿出来销售。锆石经常用热处理以提高其质量，或改变颜色或改变锆石的类型，因其在优化过程中未添加任何其他物质，故在珠宝鉴定上，仍旧将其认定为天然宝石。经过优化处理，锆石会变得更漂亮、易于销售。

-皓石

-天然锆石

　锆石是天然宝石中折射率仅次于钻石、色散值很高的宝石，无色透明的锆石酷似钻石，是钻石很好的代用品。常用的锆石多呈无色、红褐色、褐红色、绿色等。那么，接下来 生辰石 看看锆石的结构形态如何？

　结构形态

锆石在各种火成岩中作为副矿物产出；锆石的化学性质稳定，因而经常保存与漂砂中，并作为碎屑物出现与沉积岩和沉积变质岩中，并且真正有开采价值的锆石是沙型锆石矿床。在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿，着名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。锆石也常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级的锆石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆石。锆石是提取锆和铪的最重要的矿物原料，也用于国防和航天工业。

　锆石是硅酸盐类矿物，按其物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。结晶完整的晶体多为“高型”；晶体极差或无晶者为“低型”。由于放射性元素，使得锆石的内部结构遭到破坏，根据内部结构特点，分为高型锆石、中型锆石和低型锆石三种。但就宝石价值来说，高型锆石价值较高。

　锆石是天然宝石中折射率仅次于钻石、色散值很高的宝石，无色透明的锆石酷似钻石，是钻石很好的代用品。常用的锆石多呈无色、红褐色、褐红色、绿色等。但最流行的颜色是蓝色和无色两种，其中以蓝色价值较高，且一般都经过优化热处理改色。市场上的许多锆石，都是经过热处理之后再拿出来销售。锆石经常用热处理以提高其质量，或改变颜色或改变锆石的类型，因其在优化过程中未添加任何其他物质，故在珠宝鉴定上，仍旧将其认定为天然宝石。经过优化处理，锆石会变得更漂亮、易于销售。

　锆石的晶体属四方晶系，a0=0662nm，c0=0602nm；Z=4。结构中Zr与Si沿c轴相间排列成四方体心晶胞。晶体结构可视为由[SiO4]四面体和[ZrO8]三角十二面体联结而成。[ZrO8]三角十二面体在b轴方向以共棱方式紧密连接。

　复四方双锥晶类，D4h-4/mmm（L44L25PC）。晶体呈四方双锥状、柱状、板状，且形态与成分密切有关。主要单形：四方柱m、a，四方双锥p、u，复四方双锥x。可依成膝状双晶。可与磷钇矿成规则连生。

　锆石的成分中含有放射性元素铀（U）和钍（Th）。但含量很低，远低于安全系数。所以大家可以放心地佩戴锆石装饰品。

　锆石是一种性质特殊的宝石。它有较高的折光率和较强的色散，无色或淡蓝色的品种加工后，象钻石一样有较强的出火现象。由于它在外观上与钻石很相似，因而被誉为可与钻石媲美的宝石。

其来源一说可能是在阿拉伯文“Zarkun“的基础上演变而来的，原意是“辰砂及银朱”；另一说认为是来源于古波斯语“Zargun”，意即“金**”。第一次正式使用“Zircon”是在1783年，用来形容来自斯里兰卡的绿色锆石晶体。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。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。质纯者无色，含杂质者颜色为红、黄、蓝、紫、褐色等，最佳的颜色是无色透明的红色和蓝色。具金刚光泽，透明至半透明，条痕白色。折光率“高型”1925-1984，“低型”1780-1815。双折射率“高型”0059，“低型”0005。“高型”色散较强，为004。硬度“高型”7-75，“低型”6。密度“高型”46-48克/立方厘米，“低型“39-41克/立方厘米。具较强的脆性。紫外线照射下，“高型”锆石呈红色荧光。按颜色可将高型锆石进一步划分为：无色、蓝色、红色、棕色、**、绿色锆石等。由于锆石的光泽强，色散度高，硬度较大，常用于制作钻石的代用品。已成为中低档宝石的佼佼者。锆石与相似宝石的区别。锆石易与钻石、榍石、人造金红石相混。它们的区别是：钻石是均质体，在偏光镜中黑暗，硬度大；榍石、人造金红石的双折射率、色散度均比锆石高，往往出现“火彩”。锆石的评价与选购。主要依据因素是颜色、净度、切磨的款式和重量。锆石的最为流行的颜色为无色和蓝色，以蓝色者价值较高。无色锆石：是宝石级锆石的最优质品种，因其色散度高，透明无色，常用做钻石的代用品。蓝色锆石：是锆石的优质品种，价值最高，以鲜艳的蓝色，透明无暇和高的色散倍受人喜爱。锆石性脆，硬度比钻石低的多，当做饰品佩带时必须小心。在西方人看来，佩带红锆石可以起到催眠作用，可以驱走瘟疫，战胜邪恶。现今有些国家把锆石和绿松石一起作为“十二月诞生石”，象征成功和必胜。高型锆石是岩浆早期结晶的矿物，不含或少含放射性元素，对人体无害。世界上最著名的蓝色锆石，重208克拉，现珍藏于美国纽约自然历史博物馆。宝石级锆石多产于变质岩、玄武岩中。世界上宝石级锆石主要产于斯里兰卡、缅甸、柬埔寨、澳大利亚等国。我国的华南、华北、华东也有产出。锆石化学组成为Zr[SiO4]，晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。晶体呈短柱状，通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。锆石颜色多样，有无色、紫红、黄褐、淡黄、淡红、绿等，金刚光泽。无解理。摩氏硬度75-8，比重大，达44-48。以无色最着名，因为极像钻石，一直有意无意地被当成钻石。尽管质纯的锆石是无色的，杂质却可产生黄、橙、蓝、红、棕及绿色等变种。产於泰国、越南和高棉的棕色宝石经过热处理，可以变成受青睐的无色或蓝色宝石。变回棕色的蓝锆石再重新加热又可变成蓝色。在氧气中重新加热的蓝锆石则会变成金**。有别於钻石的地方在於具有双折射现象，并可从刻面边缘的磨损情况鉴别。有些锆石具有放射性的钍和铀，会使晶体结构分解；衰变的锆石称为「低质」锆石，带有「辐射变晶」结构；没有受损的则称为「高质」锆石。水钻是一种俗称，其主要成为是水晶玻璃，是将人造水晶玻璃切割成钻石刻面得到的一种饰品辅件，这种材质因为较经济，同时视觉效果上又有钻石般的夺目感觉。因此很受人们的欢迎，水钻一般用于中档的饰品设计中。由于目前全球人造水晶玻璃制造地，位于莱茵河的南北两岸，所以又叫莱茵石。产于北岸的最做奥地利施华洛钻，简称奥钻。它吸引阳光很充足，光泽度很好，南岸的叫捷克钻。吸收的阳光不是很充足，光泽不如奥钻。我们大部分的产品都是奥钻，少部分是捷克钻。现在一些盗版的厂家采用国产的公斤钻，由玻璃制成以公斤议价。水钻的分类：按颜色分可分为：白钻，色钻（如粉色、红色、蓝色等），彩钻（也中AB钻）、彩AB钻（如红AB，蓝AB等）。按形状分类可分为：普通钻，异形钻，异形钻又可以分为菱形钻（马眼石），梯形钻，卫星石，无底钻。水钻的切面：一般的水钻有八个切面，水钻背面是镀上的一层水银皮。通过切面的聚光，使它有很好的亮度，切面越多，亮度就越好，施华洛世奇是第一个发现水晶玻璃切面的人。锆石是天然形成的，水钻是人工合成的。

对九岭花岗岩系统的年代学研究对建立华南构造-岩浆事件的年代学框架具有重要意义。前人曾对该岩体进行了一些地质学、地质年代学的初步研究，认为该复式岩基由晋宁、海西、燕山三个不同时代的花岗岩组成。但总体而言，对年龄测定还不系统，不同人在不同地点取样、采用不同方法测年，得出的结果也有明显差别，如晋宁期的九岭岩体，胡世玲(1985)测得黑云母40Ar-39Ar年龄为(936±15)Ma;高安县下观乡测得九岭岩体的黑云母K-Ar年龄为805Ma。甘坊岩体的白云母K-Ar年龄为257Ma;古阳寨岩体的黑云母K-Ar年龄为177Ma。因而，尚未建立起九岭地区花岗岩类形成的构造-岩浆年代学骨架。

锆石是各类岩石中常见的副矿物，其物理、化学性质稳定，抗高温扩散能力强，具有较强的抵抗化学反应的能力并且耐熔，因而在风化和淋滤过程以及高温变质和深熔作用中都可得以保存下来，同时，锆石具有富含U和Th、普通铅含量低及封闭温度高的特征，是U-Pb法确定地质事件时代最理想的矿物。随着离子探针开发以来，人们逐渐认识到同一地质体的不同锆石颗粒以及同一锆石颗粒内部的不同区域，均可能具有不同的成因，因此对锆石的不同部位进行微区原位分析方可揭示锆石复杂的发展历史。

近十几年发展起来的高精度、高灵敏度离子探针质谱法(SHRIMP)已被证实为锆石U-Pb定年的最有效的手段，分辨率可高达8μm，快速、简便，可在较短的时间内提供精度可达1%～2%的U/Pb和207Pb/206Pb值，该方法最大优点在于可对单颗粒锆石进行原位微区定年，从而揭示出复杂的锆石内部年龄信息。

前人测年中采用的部分方法存在一些问题，如K-Ar法一般不适于测定年龄较老的花岗岩，甘坊岩体用于测年的白云母有可能不是岩浆成因的，单颗粒锆石TIMS法有可能给出没有地质意义的混合年龄等等。因此，在本研究中，采用先进的SHRIMP方法对九岭不同类型的花岗岩中的锆石进行定年，就显得非常必要。

(一)锆石阴极荧光成像(CL)观察

1样品描述及分析方法

在详细的野外工作、显微镜观察的基础上，选择了原来认为分别代表晋宁期的一个样品、海西期甘坊(上富)岩体的两个样品挑选锆石，岩性和采样点位置及样品特征见表1-2。每个样品破碎后过60目的筛，经淘洗及电磁选分选出锆石，并在双目显微镜下挑选出晶形较完好，纯净透明的颗粒用于测试。

表1-2 采样位置及锆石形态特征

将待测的锆石置于环氧树脂样品座中，然后磨光至一半，抛光，暴露出颗粒内部并镀金，然后在北京地质矿床所先进行阴极发光(CL)照相，以确定锆石颗粒的内部结构，供SHRIMP测定。锆石的U、Th和Pb同位素组成分析在北京离子探针中心SHRIMPⅡ离子探针上进行，详细的实验流程参见宋彪等(2002)的文章。所用的标准锆石是SL13和TEM，前者用于标定铀和钍的含量，后者用于年龄校正。年龄计算中，采用Steiger和Jger(1977)给出的衰变常数，普通铅校正采用204Pb直接测定法，年龄置信度为1δ(95%置信水平)。数据处理采用Squid和Isoplot程序。

2锆石的CL图像特征

在阴极荧光相中，锆石具有清晰的振荡环带，部分锆石中间具有核，核部较圆，透明度差，边部具有环带的部分应为岩浆结晶形成的锆石，中间的核为继承锆石。少量锆石具有薄的增生边(图1-3)。

(二)锆石SHRIMP测定结果及地质意义

1J39号样

对该样中的16颗锆石进行了20次分析，结果见表1-3。其中的14次分析均在环带状岩浆锆石上进行，U的含量为(167～693)×10－6，Th的含量为(30～183)×10－6，Th/U比为009～068，U、Th含量变化较大，它们在谐和线上构成一致的年龄组(图1-4b)，其206Pb/238U加权平均年龄为(8288±8)Ma(95%置信水平)，该年龄应代表岩体主体的形成年龄。这与LiXH et al(2003)发表的年龄数据(819±9Ma)是非常接近的。

图1-3 九岭新元古代花岗岩锆石背散射及阴极发光图像及年龄测点位置

表1-3 J39锆石SHRIMPU-Pb年龄测定结果

续表

图1-4 J39锆石SHRIMPU-Pb一致线图解

62、101和141分析点在形态自形的锆石的环带部位进行，给出近一致的206Pb/238U年龄分别为(910±16)Ma，(881±16)Ma，(869±15)Ma。这三颗锆石可能是捕虏晶，也可能是先形成的岩浆锆石。

61、81、111在锆石的核部上进行分析，分别给出了(1654±6)Ma、(1459±11)Ma和(1719±6)Ma近一致的Pb-Pb谐和年龄值(图1-4a)。这些继承核毫无疑问是花岗岩形成过程中的熔融残余，它们的Th/U比较高，其年龄值为继承锆石核形成的年龄。

2J52分析结果

J52号样取自甘坊岩体，对其进行了14颗锆石的共17次分析(表1-4)。其中14个分析点打在具有环带构造的岩浆锆石上，U的含量为(140～346)×10－6，Th的含量为(32～249)×10－6，Th/U比为011～073，普遍比J39高，它们的一致、近一致的年龄的加权平均值为(831±8)Ma(图1-5b)，代表岩石形成的年龄，这一结果与原来的研究结果有很大的差别。前人认为岩性为浅灰色粗粒二云母或含黑云母花岗岩形成于海西期，从而单独划分出海西期的甘坊花岗岩体。由于原来定年时用的是白云母K-Ar法，该方法不适于测定年龄较老的岩石，因此所得年龄并不能代表花岗岩的形成年龄。

表1-4 J52锆石SHRIMPU-Pb年龄测定结果

此外，分析点141、52和131打在锆石的继承核上，给出(1056±21)Ma(Th/U=043)、(1474±18)Ma(Th/U=071)两个Pb-Pb谐和年龄和一个(1927±16)Ma(Th/U=047)近一致Pb-Pb年龄(图1-5a)。这些继承锆石与J39中的继承锆石的成因后面再进行讨论。

3JX03-13号样

对JX03-13号样共进行了13颗锆石的13次分析。分析点均打在具有环带构造的岩浆锆石上，大部分锆石的U的含量为(258～376)×10－6，Th的含量为(40～587)×10－6，有一颗锆石的U的含量高达2492×10－6，其Th的含量为1139×10－6，12个分析点的Th/U比为009～098，普遍比J39高(见表1-5)，它们的一致、近一致的年龄的加权平均值为(831±8)Ma(图1-6)。分析点41的Th/U比为052，明显低于其他的分析点，其对应的U-Th年龄为(955±20)Ma，这一颗锆石可能为捕虏晶。

图1-5 J52锆石SHRIMPU-Pb一致线图解

表1-5 JX03-13锆石SHRIMPU-Pb年龄测定结果

由于原定年时所用的矿物是白云母，而本次研究发现有相当一部分白云母是非岩浆成因的，而且K-Ar法不适于测定较老岩石的年龄。由此看来，原来在九岭地区的花岗岩中划分出的海西期甘坊岩体实际上是新元古代岩浆活动的产物。在上富以西见二者呈截然的接触关系;在古阳寨西面见到岩性与甘坊岩体粗粒的花岗闪长岩一致的岩脉穿插于石花尖岩体中，说明粗粒的花岗闪长岩体(甘坊岩体)形成于石花尖岩体之后，但它与前人认为的九岭岩体第三次侵入的岩体之间的先后关系无法判断，因为如果都进行测年的话，它们的年龄可能在同位素年龄误差范围内是一致的，而且它们之间不直接接触，无野外相互接触关系的证据。

图1-6 Jx03-13锆石U-Pb一致线图

通过以上研究，认为九岭晋宁期岩体是一个多次侵入的岩体，是由4次岩浆脉动侵入形成。

本次研究在九岭新元古代花岗岩中获得了869～910Ma的锆石年龄，LiXH et al(2003)也在九岭花岗岩中获得了206Pb/238U年龄为891Ma和896Ma的年龄，并在安徽许村花岗岩中获得了206Pb/238U年龄为864Ma和873Ma的锆石年龄，LiXH et al把这些锆石解释为捕虏晶。吴荣新等(2004)对皖南新元古代的花岗岩的锆石年代学研究中获得了年龄为877～892Ma的继承锆石，与周新民等(1992)报道的浙北双溪坞火山岩单颗粒锆石U-Pb年龄(904±4)～(875±4)Ma一致。此外，在李献华等(2004)在扬子板块的西北缘金川超镁铁岩中也获得了3颗Th/U比为11～33，U/Pb年龄集中在880Ma的锆石。扬子板块东南缘和西北缘出现的860～910Ma的锆石年龄，表明在约825Ma大规模岩浆活动之前，这些地区曾出现小规模的岩浆活动。

江西西湾一带从蛇绿岩套中识别出了年龄为(968±23)Ma的埃达克质花岗岩，LiWX(2003)解释为俯冲洋壳低度熔融的产物，并认为该年龄代表俯冲洋壳的年龄，而被认为是蛇绿岩的一部分的樟树墩堆晶辉长岩的矿物内部Sm-Nd等时年龄为(1034±24)Ma，该年龄可能代表蛇绿岩的形成年龄。在湖南九嶷山至广西十万大山一带，均发现有约900～1000Ma的继承锆石。扬子板块东南缘锆石年龄为900～1000Ma(付建民，2002)沿皖南—九岭—湖南郴州—广西一线的分布，可能暗示该带为新元古代扬子和华夏板块的拼合带。一些同位素年代学资料表明华夏和扬子间的碰撞变质高峰发生于约870Ma(舒良树等，1993;徐备等，1992;ZhaoandCawood，1999)。但扬子板块和华夏板块碰撞的具体时间目前仍需进一步研究。因此，860～910Ma这一时段的岩浆活动与扬子板块和华夏板块的拼合有关还是地幔柱引起的Rodinia裂解的前奏这一问题有待于进一步探讨。

新元古代花岗岩中的残余锆石年龄集中在14～19Ga，这些继承锆石的Th/U比较高，其年龄可代表锆石结晶的年龄，可能代表晋宁期九岭岩体源岩的年龄。

虽然甘坊岩体与传统的九岭岩体形成于同一时期，但二者在岩石矿物特征上有较大差别，由于地质工作者长期以来已习惯把该区过去认为是新元古代形成的花岗岩(包括九岭Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期)统称为九岭岩体，尽管本次研究结果表明甘坊岩体也形成于新元古代，但为了论述的方便，并不把甘坊岩体归入九岭岩体中，以下在提及该岩体时仍用甘坊岩体这一称谓。

稍低一些，极易脆，刻面棱边易被损坏，甚至会因与

的摩擦碰撞而损伤，因此

包装时需用软纸包裹。平时注意单独存放，避免与其他宝石共戴。银子变黄这也正常现像，是金属在空气中都会氧化的，空气中的水，硫和氯原素是加快它氧化的原凶，而硫是使银变黑的主要因素，银接触含硫的物质就会发生强烈的反应。这就是为什么平时洗过硫磺皂泡过温泉银饰会变得黑黑的原因。一般银饰变黄了用擦银布或洗银水简单的处理一下就又能回复原本的银白光亮。但是如果是经过硫反应变黑的了银饰就难有效果了，这时就须去首饰店清洗了。所以平时保养时要注意保持银饰的干燥，别戴着游泳，切勿接近温泉，海水含有硫和氯的物质。每次佩带完毕以后可用擦银布轻拭表面，清除水分和污垢，收藏于密封袋中，避光保存；

银饰的最佳保养方法是天天佩戴，因为人体的油脂可以让银饰产生自然温润的光泽

会。

锆石是常见的宝石用矿物，但是锆石往往含有放射性元素，故而有些锆石有放射性，特别是绿色的锆石，最好不要作为首饰佩戴，这样的锆石很可能有放射性。而且如果是首饰用的锆石，低型锆石也是不能接受的，低型锆石是由于放射性而晶体变为非晶体的锆石，也是有放射性的。

锆石的评价主要依据因素是颜色、净度、切磨的款式和重量。锆石的最为流行的颜色为无色和蓝色，以蓝色者价值较高。

扩展资料：

注意事项：

1、在做剧烈运动和粗重工作时，请不要佩戴宝石和首饰。虽然用于镶嵌首饰中的宝石硬度都很高，可以抵抗日常佩戴中一般情况下的磨蚀，但大多数单晶体宝石性脆，在受到强力冲击时会沿一定的方向裂开或出现崩口，所以还需小心佩戴。

2、不要将各种首饰胡乱放置在抽屉或首饰箱内。由于各种彩色宝石和首饰的硬度不同，他们会互相摩擦而损耗。同类的宝石亦可因为方向性的硬度不同而相互磨损。

3、经常佩戴的珠宝首饰最好每月检查一次，查看宝石磨损的程度和金属爪端的松脱现象。

-锆石

一些矿物在形成时强烈地吸收铀但不吸收铅,那么通过去掉方程式 (6-36)中初始206 Pb。这一项,简化得到:

地球化学

将238 U移到方程左边,得到:

地球化学

这里Pb仅代表放射成因铅。类似的方程也可从式 (6-37)推导出来:

地球化学

对U和Pb 保持封闭系统的矿物,当它们的同位素组成代入到方程式 (6-43)、式(6-44)左边,给出一致的t值。这样的一致性年龄作图便形成了一致性曲线 (图6-16)。

图6-16 U-Pb 一致线图解

各点间的时间间隔为 100Ma,最高点为4200Ma

晶质铀矿 (沥青铀矿)和独居石是首先用于U-Pb 地质年代学的两种矿物,因为它们趋于吸收大量的铀但几乎没有初始 (非放射成因)铅。然而,它们的有限分布限制了它们的适用性。锆石是一种分布更为广泛的富铀矿物,存在于大多数中性到酸性岩中,因此已成为 U-Pb 定年方法中的主要对象。更近的发展使用斜锆石成为基性岩定年的重要对象。

锆石中存在少量初始 (“普通”)铅,其扣除方法是通过测定该矿物中 (初始)204 Pb 的量并利用全岩或其中钾长石的206 Pb/204 Pb 与207 Pb/204 Pb 比值来估计进入到锆石中的初始206 Pb与207 Pb 的量,再从现今测得的206 Pb 与207 Pb 扣除普通铅后得到放射成因部分。锆石具有非常低的普通铅含量,从一般地球铅演化模式 (如 Stacey et al, 1975)来估计普通铅作适当校正是可行的,而不分析全岩样品。Stacey et al(1975)使用迪亚布洛大峡谷陨硫铁铅同位素组成代表地球的初始铅 (表6-3)和平均的现代铅 (锰结核、海洋沉积物及岛弧岩石的混合物)来定义地球铅演化模式。这是由两个具有不同μ值 (μ1和μ2)的封闭系统产生的,时间上由世界范围的分异事件将其分离。该封闭系统由上地幔与上地壳的相结合构成 (下地壳、下地幔和地核孤立)。对所选的整合方铅矿 (模式年龄与地层年龄相吻合)该模式给出的最佳拟合是当μ1=72,μ2=97,从μ1转化到μ2系统的年龄为37Ga (图6-17),ω1≈32,ω2≈4074。

表6-3 地球原始 Pb 同位素组成

图6-17 地球铅同位素组成的两阶段演化模式

(据Dickin,1995)

这样,地球任一时间铅同位素组成由以下方程计算:

地球化学

地球化学

式中:T为地球年龄455Ga;t1 从μ1体系到μ2体系转变的时间为37Ga。

1铅丢失模式

早期对富铀矿物的定年工作开展后不久,便发现大多数样品具不一致的206 Pb/238 U和207 Pb/235 U年龄。这种不一致性被归结为铅丢失。此后,许多U-Pb 定年研究致力于铅丢失机制和遭受铅丢失样品的精确年龄测定。

来自津巴布韦罗得西亚的独居石与晶质铀矿得到不一致的 U-Pb年龄,然而在一致线图上形成一条线性排列 (图6-18),这种排列称为不一致线。不一致线与一致线的上交点对应于这些矿物的形成时间 (t1 ),一致线与不一致线的下交点 (t2 )也有年龄意义,代表着引起铅从矿物中丢失的热事件的时间。对于罗得西亚的这些矿物,这两个事件分别发生于2700Ma和 500Ma。

图6-18 津巴布韦富 U 矿物的不一致线图解

(据Dickin,1995)

位于不一致线上的点具有不同程度的Pb丢失

已经证明完全未蚀变的锆石一般具一致性年龄。在质谱计中,当铅从锆石颗粒中就地蒸发时,不一致的Pb 在低的灯丝温度时 (低于1350℃)可被释放出来,而一致铅部分通常在 1400～1500℃间发射。这些高发射温度的一致性放射成因铅部分替代进入到了锆石晶格中,而不是充填缺陷和空隙。Pb2+离子半径 (118～129Å)太大,不能替代 Zr4+(072～084Å)、Hf4+(071～083Å)。然而,Pb4+的离子半径仅为 078～094Å,使得它有可能进入晶格。在放射性衰变中,β-粒子的发射及发射的 He2+(α粒子)转变成中性He时,能促进铅的氧化。未蚀变的锆石晶格铅的丢失非常少或没有铅丢失,而蚀变的锆石 (由蜕晶化推动)非常容易丢失铅。任何锆石晶体可能包含两类物质。蚀变锆石中铅丢失的机制在不同的环境中可能是不同的,因此,锆石 U-Pb 不一致线与一致线的下交点年龄如果能得到其他地质证据的支持才具地质意义。

2上交点年龄

独居石常常紧靠一致线 (罗得西亚例外),但锆石更经常形成不一致线。为了获得最佳的不一致线与一致线的交点,应该分析具有不同铅丢失量的不同部分的锆石并对结果进行线性回归。该回归线不能用代数法解出上、下交点年龄,因此,这些通常是由计算机进行迭代解出。

研究表明,粒度大的锆石比小的锆石丢失的铅较少 (因为后者具较大的表面积/体积比),并且铀含量低的锆石比铀含量高的锆石丢失的铅少。这可能是富铀颗粒具有较大的辐射损伤。除了丢失铅,蜕晶锆石趋向吸收杂质,如铁。因此,锆石的电磁分离可使不同铅丢失比例部分分开。

如果在一个锆石的历史中不同时间发生了铅丢失,产生的不一致线将可能形成从上交点出发的扇形散布的点。这将在上交点产生相当小的误差,但下交点误差大。最好是在分析前从样品中去掉不一致的铅,方法之一是使用高通量的磁分离器,它可去掉所有最严重蜕晶化的颗粒;另一种方法是在气磨中磨锆石,以去掉这些晶体的外层,它们通常是最富铀且是蜕晶的。以此方式可使一致性显著增加,该技术已成为常规锆石分析中的标准程序。

3离子探针分析

获得一致线U-Pb年龄的另一种完全不同的方法就是用离子探针就地分析锆石颗粒中的Pb 同位素组成和U/Pb 比值。作为定年工具,灵敏高分辨离子探针 (SHRIMP)应用的一个重要实例是寻找非常老的岩石。由 36Ga老的片麻岩包围的太古宙石英岩建造中选出的锆石 (西澳大利亚,Narryer 山)以确定该变沉积岩究竟是否来自 36Ga以前的源区。单颗粒锆石的不同域由离子探针分析,得到了非常一致的结果。许多颗粒年龄在3～38Ga的范围内,但有几个颗粒给出的年龄为41～42Ga (图6-19)。

图6-19 由离子探针分析的西澳大利亚 Narryer 石英岩中的锆石 U-Pb 一致线图解

(据Dickin,1995)

■为非常老的锆石 (误差椭圆如右下角所示),图中伊苏阿锆石作为校正检查

Narryer山锆石中一些点位于一致线之上,显示为所谓的“反不一致性”,通常是由于铀丢失造成的。理论上,在新太古代变质事件中,从 37 Ga 老的锆石中丢失铀能引起点向一致线右上移动,同时,近代的Pb 丢失有可能将数据点返回到一致线上。

4 207 Pb/206 Pb年龄

在显生宙岩石的定年中,独居石与锆石可能非常紧靠一致线,有时呈一簇,以致不能产生好的一致年龄。在此情形下,有必要假定现在发生铅丢失迫使不一致线通过原点。用方程式 (6-44)除以方程式 (6-43),便可得到207 Pb/206 Pb 年龄。207 Pb/206 Pb 年龄正常情况下是最小年龄,因为定义的不一致线通常由于其斜率太小而不能通过原点。然而,如果数据显示反不一致性 (数据点位于一致线之上),那么207 Pb/206 Pb 年龄是最大年龄。一种新的锆石定年方法是铅直接在质谱计中从锆石晶体蒸发,将锆石包裹在一多灯丝的边灯丝上,增高该灯丝的温度直到Pb 直接从锆石蒸发出来。这种铅部分再沉积于中央灯丝上,在其沉积 5～10 分钟后,将边灯丝关闭、加热中央灯丝,发射再沉积的铅。不一致的铅出现于相对低的温度,在 1400℃以上,一般认为所有的铅都是一致性铅。

207Pb/206Pb定年中另一个新发展是将激光剥蚀与电感耦合等离子质谱(ICP-MS)相结合。激光探针以类似于离子探针的方式来熔化单颗粒锆石内的圆柱状坑。然而,激光熔化是在大气压下完成的,由氩气携带所产生的分子蒸气到等离子炬。等离子体内几千度的温度引起样品有效原子化,破坏Pb 的其他可能结合态的干扰。然后引入到四极杆质谱计分析207 Pb/206 Pb 比值。LA-ICP-MS在单颗粒锆石定年研究在沉积岩源区研究中具有非常重要的意义。对于 1000Ma以上的谐和锆石通常采用207 Pb/206 Pb年龄,低于 1000Ma 的更多地采用206 Pb/238 U年龄。

无论是单颗粒蒸发还是激光剥蚀等离子体质谱、离子探针分析锆石 U-Pb 同位素组成,都必须先仔细研究所测定锆石的结构,尤其是地壳岩石中的锆石常具多期生长历史。这些结构的研究常用透射光、反射光显微镜及阴极射线或电子背散射图像来观察。

5 U-Pb 数据其他图示法

在经典的一致线图中,由于数据分析中所采用的方式,其变量是强相关的。207 Pb/235 U,根据235 U/238 U比值与测定的207 Pb/206 Pb比值,由206 Pb/238 U比值计算而来。众所周知,它比U/Pb比值要精确得多。当拟合不一致回归线时,误差的相关性也需考虑进去,但是由Tera et al(1974)提出U-Pb 数据的另一种表示法,他们将238 U/206 Pb 直接对207 Pb/206 Pb 作图,称为Tera-Wasserburg图。该一致线与常规表示法相比具有不同的曲率,并且是测定年轻岩石年龄的首选表示法,因为它显示的不一致线比常规图更清楚 (图6-20)。

6继承锆石

如果一岩浆是由地壳部分熔融产生的,或同化了地壳物质,老的锆石可能被捕获进入岩浆。这些“继承”锆石可能在过碱性岩浆中发生熔解,过碱性岩浆具有高的 Zr 饱和水平。然而,在过铝质岩浆中它们可被保存下来,尤其如果它们是低温和无水的,由于这类岩浆具低的Zr饱和水平 (Watson et al,1983)。继承锆石巨晶趋于丢失其中许多的古老Pb,并且其上可能增生新的锆石晶体。图6-21 是对四川康定杂岩中所分选出的一锆石阴极发光结构,该杂岩中,主体锆石由离子探针测定出的年龄在 721～773Ma,但所示核心的继承锆石年龄为2468Ma,可能是新元古代杂岩形成时所继承的扬子陆壳基底组分 (陈岳龙等,2004)。

图6-20 207 Pb/ 206 Pb 对 238 U/ 206 Pb 坐标上的 Tera-Wasserburg 一致线图解

(据Dickin,1995)

图中所示数据为喜马拉雅花岗岩年龄,其中 910Ma和 320Ma代表上交点年龄

图6-21 阴极射线观察的康定杂岩中继承锆石核

核心部分三点所测平均年龄为 2468Ma