同位素年龄的测定法

人们很早就在探索测定绝对年代的方法，然而直到20世纪30年代发现了元素的放射性以后，科学的测年方法才告诞生。其原理是基于放射性元素都具有固定的衰变常数λ(decay constant)，且矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素(parent isotope)含量(N)与蜕变而成的子体同位素(daughter isotope)含量(D)可以测出，这样根据公式:

就可计算出该放射性同位素的年龄(t)。它若包含该放射性元素的矿物形成年龄，称为“矿物的同位素年龄”(isotope age)，它相当于包含该矿物并和该矿物同时形成的岩石的绝对年龄。

放射性同位素种类很多，然而能够用来测定地质年代的必须具备以下条件。

(1)具有较长的半衰期，那些在几天或几年内就蜕变殆尽的同位素是不能使用的。

(2)该同位素在岩石中有足够的含量，可以分离出来并加以测定。

(3)其子体同位素易于富集并保存下来。

通常用来测定地质年代的放射性同位素如表2-1所示。在上述放射性同位素中，钾-氩(K-Ar)(potassium-argon)，铷-锶(Rb-Sr)(rubidium-strontium)和铀-铅(U-Pb)(uranium-lead)等，主要用以测定较古老岩石的地质年龄，而碳-14的半衰期短，专用于测定最新的地质事件和大部分考古材料的年代。

表2-1 用于测定地质年代的放射性同位素

同位素年龄测定方法的原理是科学的，但是在运用中存在若干问题。如母体同位素含量与子体同位素含量有时不易精确测定，因为子体同位素可以因后来的地质作用而部分丢失，母体同位素也可能因各种地质作用而被混杂。且在一般矿物中上述放射性同位素的含量均很低，对测定的精度要求很高，故测定难度很大，测量时可能有人为的误差。此外，有些沉积岩不含有与沉积作用同时形成的放射性同位素，因而还不能用这种方法求其同位素年龄。因而，人们还在不断开拓新的技术与方法以确保同位素测年的准确性。

利用古地磁的方法测年是新近发展起来的技术。地质历史中地磁场的南北极是不断变换的，而且每一磁性时期的延续时间也不相同。因此，测定岩石的极性，确定该极性的延续时间，并通过与已知的标准值对比，就可以推算该岩石的形成年代。这就是古地磁测年法的基本原理。这一方法目前只限于测定中生代以来的岩石年代，因为对更老年代的岩石测定尚未建立起可以比较的“标准”。有关古地磁法原理还将在其他教材中做较详细介绍。