钾氩等时线

一般说来，由于氩是气体，在矿物中容易扩散丢失，使年龄偏低。但有时矿物中存在过剩氩，使年龄明显偏高。过剩氩的产生有二种方式，一是矿物形成时从成矿介质获取的原始氩或矿物形成后扩散进入矿物中的非大气氩。它们均和矿物中钾的衰变无关。如金伯利岩岩筒侵位期间氩的高分压、矿物内流体包裹体以及地壳和地幔中较古老含钾矿物的去气作用都可导致过剩氩的产生。另一种是岩石矿物形成时从先前岩石中继承下来的氩，也称继

承氩。例如在变质或重结晶作用时保留下来的变质前放射成因氩、交代作用时形成的钾矿物中残存下来的原岩矿物的部分放射成因氩等。过剩氩对低钾年青样品的影响尤为显著。当矿物中出现过剩氩时，为求得真实年龄和初始氩同位素组成就必需使用等时线。

1.40K-39Ar 等时线

对于有过剩氩的样品：

40Ar=40Ar+40Ar+40Ar* （6.18）

式中 m，e，a，*分别表示测定值、过剩氩、大气氩和放射成因氩。令：

40Ar=40Arm-40Ara

即指样品中扣除大气氩之后的 40Ar 量，它包括了放射成因氩和过剩氩。将上式代入式（6.19），得

40

−

40 Ar =40 Ar + K K（eλt − 1） （6.19）

e λ

这是一个以 40K 和 39Ar 为坐标的直线方程，若一组同成因样品的数据点能拟合成一条直线，则根据直线的斜率和截距，就可求得样品的真实年龄和初始过剩氩的同位素含量。事实上许多样品并不存在过剩氩，而有氩的丢失，如果一组样品的氩丢失量相等，则上述等时线仍有效。

图（6.6）表示了一组同成因样品的 40K-40Ar 等时线和单个样品年龄（视年龄、表面年龄）之间的关系。若等时线通过原点，样品既无过剩氩，亦无放射成因氩丢失，等时年龄和视年龄一致。若等时线有负截距，截距表示放射成因 40Ar*的丢失量，单个样品的视年龄小于等时年龄。若等时线有正截距，则表示有初始过剩氩，这时，单个样品的视年龄大于等时年龄或真实年龄。

40K-40Ar 等时线法在火山岩和区域变质岩中用得较广，对于变质岩，等时年龄可看作是变质作用的年龄。

2.40K/36Ar-40Ar/36Ar 等时线

将式（6.19）除以 36Ar，并令 40Ar=40Ar40 +40Ara，可得

 40 Ar  40 Ar

λ K−

40 K

  =   +

  • (eλt − 1)

（6.20）

36 Ar

36 Ar λ

m e

36 Ar

该式构成了以（40Ar/36Ar）m 和（40K/36Ar）为坐标的等时线方程。如果实验是在超高真空系统下进行，大气氩的混入降低到最低限度，以致可以忽略， 则等时线的截距表示了初始氩的同位素比。该等时线要求各样品有相同的初始（过剩）40Ar/36Ar 比值，并保持母子体的封闭。等时线的拟合程度反映了样品对钾氩保持封闭及具有相同初始氩比值的符合程度。初始氩的存在不影响真实年龄的获得，若等时线截距大于 295.55，说明样品有过剩 40Ar，若截距小于 295.55，说明样品有过剩 36Ar。前者使视年龄增大，后者则视年龄变小。

这二种等时线在形式上和其他等时线法相似，但它们有更大的局限性， 40K-40Ar 等时线多用来处理放射成因氩的丢失，40K/36Ar-40Ar/36Ar 等时线多用来处理过剩氩样品。它们使用的条件比较苛刻，因此处理和解释需格外谨

慎。

3.40Ar/36Ar-39Ar/36Ar 等时线

这是用于 40Ar-39Ar 计时的一种等时线，其方法和原理类似于40Ar/36Ar-40K/36Ar 等时线。该等时线不需要对大气氩校正。数据点对等时线的拟合程度反映了样品是否遭受过后期热扰动，对于那些具有不一致年龄谱的样品，如果把低温馏份或异常的数据摒弃，只用高温馏份或坪区（年龄不随温度和 39Ar 累积量改变的一组年龄区域）的同位素比值来拟合等时线，同样可以得到有意义的等时年龄。