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近年来随着同位素定年技术的发展,独居石电子探针Th-U-Pb定年越来越受到地质学家的关注。独居石富含Th、U,尤以Th的含量比较高,几乎不含有非放射性成因Pb,是最适合于进行化学法Th-U-Pb电子探针定年的矿物。与其它定年方法相比,电子探针定年的最大特点是可以做到岩石薄片下原位定年,空间分辨率极高,最小可达1μm,两者结合构成了独居石电子探针定年的基础。
根据化学法独居石电子探针定年的原理,结合Suzuki的年龄计算公式,我们利用全微分和最大误差原理确定了计算年龄误差的公式,并总结了计算表观年龄、ThO2*、等时线年龄等所有公式。以这些公式和matlab软件为基础,用matlab语言(即C语言)在Windows平台下编制出独居石电子探针定年的计算机程序。运用此程序对前人公开发表的分析资料和年龄以及年龄误差等数据进行了重新计算,验证了本文给出的误差公式和计算程序的可靠性。
同时,利用北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室JXA-810电子探针仪,在合适的条件下,对取自山西省吕梁山变质杂岩、五台山变质杂岩以及新疆东天山变质沉积岩样品中的独居石进行了电子探针微区Th-U-Pb成分分析。吕梁变质杂岩所取的样品IL003-2、L002-4和IL023-7中的四颗独居石晶体和五台杂岩所取样品S2010-2中的两颗独居石晶体所给出的ThO2*/PbO等时线年龄划定了中部带和华北陆块古元古代五个构造热事件的范围:(1)早期1938Ma到1893Ma的岩浆活动;(2)东部陆块和西部陆块碰撞所产生的1867Ma到1844Ma的变质高峰期;(3)1840Ma到1805Ma碰撞后构造剥蚀和上升冷却;(4)1784Ma到1712Ma造山后塌陷、伸张和基性岩浆侵入;(5)1675Ma到1647Ma前进的地壳拉张和热液流体活动。这也支持了Kroneretal.(2005)和Wangetal.(2004)提出的古元古代构造演化模式。
取自新疆天山的样品DK2107-2中的独居石记录了两期变质作用,峰期年龄分别是359±29Ma和258±7Ma,并且最主要的变质峰期年龄为359±29Ma,该期的矿物组合为Ky+St+Bt+Pl+Q+/-Or,指示该变质作用发生在中压中温变质条件下,可能代表了南天山洋闭合的事件。258±7Ma和样品KM2127-5记录的变质峰期年龄285±33Ma为次要变质峰期年龄,代表了古生代末一次高温低压变质作用,该期矿物组合是Cord+Bt+Pl+Or+Q,与华力西末期大规模的花岗质岩浆事件一致。分析结果与前人用40Ar-39Ar法得到的结果相吻合。表明独居石电子探针定年技术是一种可靠有效的测年方法。