為什麼通過鋯石可以看出時間
A. 顆粒鋯石U-Pb年齡測定
本方法原則上適用於各種類型岩漿岩中的鋯石，但是用於測定酸性岩漿岩和前寒武紀變質岩中的粗粒鋯石效果更好、更穩定(因為它們的鈾和放射成因鉛含量較高)。由於試樣質量少至μg級，測定對象常常是一粒或少數幾粒鋯石，加上經過仔細挑選，被測鋯石類型及其包含的時間信息比較單一，因而同時獲得的一個試樣的兩個U-Pb年齡和一個Pb-Pb年齡彼此之間一致性常常很好，能夠比較真實地反映一次地質作用發生的時間。因為在一次測定中鋯石用量很少，不僅節省了選礦工作量，而且如果能將一個岩石樣中不同成因類型的鋯石一一進行測定，則能為地質學研究提供更豐富、更系統的時間信息。該方法對質譜分析精度與靈敏度以及鉛的全流程本底要求更高。它的不足之處在於測定放射成因鉛含量很低的鋯石(一般是鈾濃度低或非常年輕)效果較差，年齡測定精度降低，此時由於本底鉛在總鉛量中的比例大大提高，本底鉛校正程序對年齡計算影響很大，這種情況下容易帶入人為因素。
方法提要
鋯石經稀酸超聲波下處理，氫氟酸封閉溶樣後轉化成鹽酸體系，用陰離子樹脂交換法分離鈾和鉛，熱電離質譜計上測定鉛同位素比值，同位素稀釋法測定鈾、鉛含量，使用稀釋劑最理想的是205Pb和233U。直接計算或採用U-Pb一致曲線圖解法，計算礦物中的U-Pb體系自進入封閉狀態以來至今的時間，即礦物結晶年齡。由於鉛污染無處不在，因此整個實驗流程除測定精度等共性要求外，降低鉛的全流程本底是關鍵。
本方法測定鈾、鉛含量誤差允許限為±1.5%，鉛同位素比值測定精度對於207Pb/206Pb應好於0.05%，當被測試樣年齡在100～1000Ma時，在95%置信水平下年齡值的相對偏差應小於±5%。
器皿與設備
熱電離質譜計MAT260、MAT261、MAT262、VG354、TRITON等相當類型。
鋯石空氣磨損器。
聚四氟乙烯燒杯3mL。
高壓釜包括30mL容積聚四氟乙烯悶罐、氟塑料熱縮套、不銹鋼外套。悶罐內部置有帶插孔的聚四氟乙烯底墊，便於穩定地放置0.3mLPFA溶樣器。
氟塑料(PFA)溶樣器0.3mL。
離子交換柱用石英管或氟塑料熱縮管製作，下部嵌有石英篩板或聚丙烯篩板，保證裝在上面的樹脂不泄漏，規格:內徑2～2.5mm，高10～15mm。
石英燒杯10mL。
其他設備器皿同86.1.2微量鋯石U-Pb年齡測定。
器皿清洗
所有使用過的氟塑料器皿在(1+1)優級純硝酸中浸泡過夜，然後在電爐上煮沸60min，再換成(1+1)優級純鹽酸煮沸60min，超純水沖洗後又浸泡在超純水中煮沸60min，重復用超純水煮一次，再逐個用超純水沖洗，低溫下烤乾。溶樣器在經過上述程序後還要再做下面3次清洗:第一次加入0.2mL6mol/L超純HCl，第二次加入0.15mL超純HF和0.05mL7mol/L超純HNO3，第三次再用0.18mL超純HF和0.02mL7mol/L超純HNO3，依次在不銹鋼烘箱中於180±5℃恆溫下至少加熱12h，每次取出後都用超純水沖洗，最後烤乾備用。對於初次使用的全新氟塑料器皿，在完成上述清洗步驟前還需要先經過洗滌劑浸泡清洗。
試劑與材料
205Pb或208Pb稀釋劑，固體為硝酸鉛Pb(NO3)2，溶於3mol/LHCl中，濃度標定見附錄86.1A。
233U或235U稀釋劑，固體是硝酸鈾醯UO2(NO3)2·6H2O，溶於3mol/LHCl中，濃度標定見附錄86.1A。
其他試劑同86.1.2。
陰離子樹脂交換柱准備同86.1.2，樹脂床內徑2～2.5mm，高10～15mm，用6mol/L超純鹽酸和超純水動態淋洗後，用0.2mL3mol/LHCl平衡，待用。
礦物挑選與預處理
鋯石從岩石大樣中挑選，需要採集岩石樣的質量少於微量鋯石U-Pb法，一般1～xkg即可。
碎樣間清潔要求及岩石破碎、鋯石選礦程序同86.1.2。經過搖床分選和電磁選後的鋯石樣在雙目顯微鏡下觀察研究，盡力挑選出符合研究目的、礦物學特徵相同、不含或盡量少含包體、無裂隙和無蛻晶現象、成因類型單一的鋯石。將選出鋯石置於空氣磨損器中磨損1～4h(具體時間視鋯石粒度而定)。磨損後的鋯石置於4mol/LHNO3中，於110℃溫度下加熱10～30min，倒出硝酸重復一次，以清除粘在磨損面上的粉塵，然後依次用超純水、優級純丙酮在超聲波作用下交替清洗兩次，烘乾，待測。在有條件情況下，應在試樣處理前首先進行陰極發光和背散射電子圖像分析，研究鋯石內部結構。
U-Pb化學分離流程
1)溶樣。將選好的顆粒鋯石小心移入0.3mL溶樣器中，大致稱量(通常一粒鋯石約10-7～10-6g)。加入0.01～0.1g205Pb+233U混合稀釋劑(或205Pb+235U混合稀釋劑)，電熱板上蒸干。在加入0.18mL超純HF和0.02mL7mol/L超純HNO3後，將此微型溶樣器穩定在盛有少量(約2mL)氫氟酸的聚四氟乙烯悶罐中，將悶罐蓋子蓋上並裝進不銹鋼鋼套中，整體置於不銹鋼烘箱中，於180℃±5℃恆溫下至少加熱48h。打開溶樣器，確認試樣完全分解後，蒸干溶液趕盡多餘氫氟酸，再加入0.1mL3mol/LHCl，將溶樣器重新置於溶樣裝置中，放進烘箱於180℃±5℃恆溫下至少加熱12h，使試樣轉化成氯化物准備上交換柱分離。
當採用208Pb+235U混合稀釋劑時，操作步驟略有區別。主要是鋯石樣經稱量後，在溶樣前不加稀釋劑，待試樣完全分解後再按1∶2比例，將溶液分成ID和IC兩份，分別轉入3mL聚四氟乙烯燒杯中，並分別准確稱出兩份溶液的質量。然後再在ID分液中加入0.01～0.1g208Pb+235U混合稀釋劑並稱量，兩份溶液分別蒸干趕盡氫氟酸。以後的操作與採用205Pb+233U稀釋劑的程序相同。採用208Pb+235U混合稀釋劑是較落後的方法，因為增加了全流程本底，降低了質譜分析中鉛離子流的強度，從而影響測定精度。
2)U-Pb分離。將試樣溶液用微量取樣器移至准備好的陰離子樹脂交換柱中，0.1mL3mol/LHCl清洗溶樣器(或燒杯)並轉入離子交換柱內，再用0.2mL3mol/LHCl分兩次淋洗交換柱，進一步洗去鋯和其他雜質。最後用0.2mL6mol/LHCl解析鉛，用3mL聚四氟乙烯燒杯承接;再用0.2mL超純水解析鈾，與鉛同接收於一個燒杯中，加入0.02mL(一滴)0.2mol/LH3PO4，加熱蒸干，薄膜封蓋，待質譜分析。
3)省去化學分離程序的流程。本流程加205Pb+235U混合稀釋劑和溶樣步驟與前完全相同，不同點在於中間省去了化學分離步驟。當試樣完全分解並轉換成氯化物後，直接將未經化學分離的試樣溶液裝到錸帶上完成質譜分析，試樣中未分離的硅起著發射劑作用。實踐證明這樣的流程同樣可靠。
U、Pb同位素分析
操作過程以MAT261質譜計為例，其他類型質譜計大同小異。
1)裝樣。U、Pb同位素分析採用單帶源。操作同86.1.2中鉛同位素分析。
2)U、Pb同位素數據採集。鉛同位素測定及數據採集同86.1.2中的鉛同位素分析。採集(205Pb/206Pb)m、(207Pb/206Pb)m、(208Pb/206Pb)m、(204Pb/206Pb)m4組鉛同位素比值數據後，升高帶電流將蒸發帶溫度升至1500℃以上，在1500～1800℃左右，在測量系統處於手動狀態下，於質量數267～270范圍內尋找UO2+離子流。採集(238U/233U)m或(238U/235U)m的鈾同位素比值數據，其步驟同鉛同位素。
根據使用的質譜計類型不同，分析採用多接收極同時接收鉛同位素離子流或採用單接收極跳峰掃描。每個試樣每次測定採集4～6個數據塊(Block)數據，每個數據塊由8～10次掃描組成，由計算機自動處理數據，給出各同位素比值平均值與相對偏差。
3)質量分餾校正。測定國際鈾、鉛標准物質，求出實測值與標准值之間的偏差系數，然後對試樣相應比值進行修正。
分析結果計算
本節僅涉及205Pb+233U稀釋法結果的計算，僅提及它的基本計算公式和程序。
208Pb+235U稀釋法結果的計算同微量鋯石U-Pb法。
1)Pb含量計算。
A.試樣中鉛同位素的量:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:206Pbp、207Pbp、208Pbp、204Pbp分別為試樣中鉛同位素量的實測值，mol;c205t、c206t、c207t、c208t、c204t分別為205Pb稀釋劑中205Pb、206Pb、207Pb、208Pb、204Pb的質量摩爾濃度，mol/g;m205t為稱取稀釋劑溶液的質量，g;右下角標m代表試樣與稀釋劑混合物。
B.扣除本底後試樣中鉛同位素的量。扣除本底後試樣中鉛同位素的量(mol)206Pbs、207Pbs、208Pbs和204Pbs的計算見式(86.18)～式(86.21)。
C.扣除本底鉛後試樣鉛的質量分數。扣除本底後試樣中鉛的質量分數(μg/g)的計算見公式(86.22)。
D.扣除普通鉛後試樣中放射成因鉛的量。扣除普通鉛後試樣中放射成因鉛的量(206Pbγ、207Pbγ、208Pbγ，mol)的計算見公式(86.23)～式(86.25)。
試樣中放射成因鉛總量(Pbγ，mol)的計算見公式(86.26)。
2)U含量計算。
A.試樣中238U與235U的量:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:238Us、235Us分別代表試樣中238U、235U物質的量，mol;右下角標s、t、m分別代表試樣、233U稀釋劑及兩者的混合物;c233t為稀釋劑溶液中233U的量濃度，mol/g;m233t為稱取稀釋劑溶液的重量，g。
B.試樣的鈾質量分數(wU，μg/g)的計算見公式(86.29)。
年齡計算
根據 三個同位素比值計算出t206/238、t207/235、t207/2063個年齡，具體計算程序見86.1.2中的年齡計算。
測定結果表述
微量鋯石與顆粒鋯石U-Pb年齡測定報告內容基本相似，包括每個試樣的鈾、鉛含量(μg/g或10-6)、普通鉛含量(ng)、實測的206Pb/204Pb比值，以及 3個同位素比值(即原子比)和對應年齡。其中206Pb/204Pb比值精度以σ= 形式表示。Pb/U和Pb/Pb同位素比值誤差是通過累積誤差計算，一致曲線圖解法的上、下兩個交點年齡以t±u形式給出，其中u為不確定度，u= 為95%置信度下的t分布值;s為交點年齡誤差;n為參加曲線擬合的試樣個數)。
B. 為什麼用鋯石來計算地球最古老岩石的年齡
放射性現象的發現不僅推翻了此前物理學家對地球年齡的低估，而且讓准確測定地球年齡成為可能。
盧瑟福和索迪（1877-1956）一起為放射性年齡測定奠定了理論基礎。他們發現放射性現象是由於元素的自發衰變造成的。在衰變過程中，一種元素變成了另一種較輕的元素，同時發射出射線。一種放射性元素的衰變速率是固定的。這樣，如果知道了某種放射性元素的衰變速率和衰變產物，就可以根據衰變產物的量計算出用了多長的時間產生這些產物。
盧瑟福在1905年首先想到了可以用這種辦法來測定岩石的年齡。當時，他已經知道鈾、鐳發射出的阿爾法射線其實就是氦，那麼，通過測量岩石中鈾和氦的比例，以及鈾產生氦的速率，就可以知道岩石的年齡。用這個辦法，他測定兩塊岩石的年齡大約是5億年。盧瑟福謹慎地指出，這只是下限，因為有一部分氦可能從岩石中逃逸了，導致測定的氦含量比實際的要少，測定的岩石年齡也就偏小。
在同一年，美國化學家波爾特伍德（1870-1927）注意到鉛總是出現在含鈾和釷的礦石中，推測鉛是鈾和釷衰變的最終產物。在盧瑟福的建議下，波爾特伍德開始通過測量鈾礦石中的鉛含量來計算岩石的年齡。他測了26份岩石樣本，發現它們的年齡在4億到22億年之間。這表明地球的年齡至少是22億年。
波爾特伍德的結果於1907年發表在地質學雜志上。盡管這個測定結果符合地質學家的預想，他們卻對此沒有什麼興趣。地質學家對物理學家、化學家闖入他們的領域的舉動仍保持戒心。波爾特伍德沒有做進一步的研究，後來患了抑鬱症，自殺身亡。盧瑟福的興趣也轉移到其他方面。
在其他人都放棄的時候，只有英國地質學家霍姆斯（1890-1965）堅持了下來。早在1911年霍姆斯還是一名本科生時，就開始用鈾－鉛法測定岩石的年齡，並測出最古老岩石的年齡是16億年。此後，隨著對放射性現象、放射性同位素的研究的深入，霍姆斯一直在改進其測量結果。但是直到進入20年代，霍姆斯的工作才逐漸受到重視。此時，地質學家已發現地層的沉積速度並不是恆定的，因此想根據現在地質變化的速率來精確地算出地球的年齡是不可能的，只能藉助放射性方法。1931年，美國科學院指定一個委員會專門研究地球年齡的測定問題，由霍姆斯執筆的委員會報告認定放射性年齡測定法是測定地球年齡的唯一可靠的方法。
有關放射性測定法的爭議消失了，接下來就是如何盡可能准確地測定地球的年齡。岩石越古老，當然就越接近地球的年齡。目前測定的最古老的岩石年齡大約是38億-39億年，其中有的是沉積岩，含有更古老的礦石晶體。已知最古老的礦石晶體是在澳大利亞發現的鋯石小晶體，年齡至少為44億年。但是用地球岩石無法直接測定地球形成的年齡。這是因為地球由地殼、地幔、地心幾部分組成，由於板塊運動，新的地殼持續地產生，然後又被循環，岩石始終處於變化之中，其結果是，地球最早形成的岩石已不存在。
整個太陽系是由同一片星雲形成的，形成太陽系各個天體的過程所花的時間相對來說比較短，可能不到1億年。太陽系其他天體的年齡也就基本等於地球的年齡。因此，有關地球年齡的最好證據反而不是來自地球，而是來自月球和降落到地球上的天外來客——隕石。月球上不存在板塊運動，可以在上面找到月球剛形成時就有的岩石。對阿波羅號帶回來的月球岩石的測定結果表明，最古老的月球岩石大約是44-45億年。對許多隕石的測定結果，年齡也都在45億年左右。現在被普遍接受的地球年齡45.4億年（1％誤差），根據的是美國地質化學家帕特森（1922-1995）在1956年發表的測定結果，測的是一塊在美國亞利桑那州惡魔谷發現的隕石。
地球年齡大約45億年，科學界對此已無異議，它作為一個科學事實已有50多年的歷史。但是在科學界之外，仍然有許多人不能接受這一事實。這主要是基督教原教旨主義者，他們堅信地球的年齡只有大約1萬年。這些「年輕地球論者」的依據是基督教《聖經》，但是卻給自己披上科學的外衣，試圖動搖放射性測定法的科學基礎。
簡單的放射性測定法有兩個假設：一、在岩石剛剛形成時，只有母元素（例如鈾），子元素（例如鉛）都是後來由母元素衰變形成的。二、自岩石形成以後，沒有母元素、子元素逃逸出去，也沒有母元素、子元素從外界滲透進來。顯然，這兩條假設如果有一條不成立，就會影響到測定結果，因此就受到了「年輕地球論」的質疑。
但是存在這兩個假設並不會讓放射性測定法變得毫無價值。在許多情形下，有足夠的依據可以認定這樣的假設是完全合理的，而且也可以通過對同一個樣本用不同的同位素、不同的測定方法進行核對。實際上，現代放射性測定法普遍採用的是等時線法，通過測量同一種元素的不同同位素的量，以及通過測量在同一時間形成的不同物體
（例如岩石中的不同礦石晶體），取消了這兩個假設。因此，「年輕地球論者」對此的質疑是沒有道理的。
放射性測定法還有一個基本假設，某種放射性元素的衰變速率是恆定不變的。如果這個假設不成立，測定的結果當然就靠不住。因此「年輕地球論者」最喜歡攻擊這一假設。但是這一假設有充分的量子力學理論依據，攻擊它也就是在攻擊量子力學。這個假設也被實驗所證實：物理學家做了很多試圖改變衰變率的實驗，對放射性同位素施加不同的溫度（高達2000攝氏度，低達零下186攝氏度），不同的氣壓（從真空到幾千個大氣壓），不同的引力場和磁場，都未能顯著改變衰變率。
而且放射性測定法的結果已被別的方法所獨立驗證，例如日震年齡測定法。上個世紀60年代，天文學家發現太陽表面在有規律地振盪，稱為日震。日震波的傳播與太陽的組成，特別是太陽中心的氦和氫的相對含量有關。自太陽誕生以來，其內部就一直在進行著把氫聚合成氦的核聚變。因此，通過日震測定太陽中心氦的含量，就可以計算出太陽的年齡。用這個方法測出的太陽年齡大約為45.7億年，與用放射性測定法測出的吻合得很好。
當代「年輕地球論者」對地球年齡的質疑沒有任何科學含量，不能算是科學爭論，也無法通過學術爭論獲得解決。這是宗教與科學的沖突，這些偏執的信徒還生活在17世紀烏瑟主教的時代。
C. 科學家是怎麼判斷石頭的年齡
科學家可以選擇合適的礦物，利用合理的同位素衰變體系給各式各樣的岩石測定年齡。
地學家測定岩石年齡經常使用的同位素衰變體系有鈾—釷—鉛、釤—釹、銣—鍶、鉀—氬和碳-14等。
不同的放射性同位素衰變的時間常數有長有短，比如鈾—釷衰變體系的半衰期很長，適合用來測定有數億年歷史的古老岩石；碳-14的半衰期只有5000多年，就被用來測定比較年輕的岩石的年齡。
(3)為什麼通過鋯石可以看出時間擴展閱讀
絕對地質年代學本質上就是放射性同位素年代學。同位素是指同一元素原子核內質子數相同而中子數不同的一類原子，它們在元素周期表中共同占據一個位置。有的同位素不穩定，能夠自發地放射出各種射線，被稱為放射性同位素。
在射出各種射線的同時，這些同位素衰變成其他同位素，例如鉀衰變成氬。所有的放射性同位素都遵循一個定律：衰變前的放射性同位素轉變為新同位素的速率，只和原來的原子數目成正比。
更直觀地說，某種放射性元素的原子核發生衰變，無論有多少原子，只要衰變到只剩一半數量，所需要的時間（半衰期）是不變的。
岩石和礦物中含有的化學元素中就存在著微量的放射性同位素，如果知道了樣品中某種放射性同位素及其衰變產生的新同位素的含量，根據它們的比例和已知的半衰期時間，就相當於看到了「同位素時鍾」顯示的時間，可藉此精確計算出岩石形成的年齡。
原理看似簡單，但是有一個基本前提要保證——在漫長的地質歷史時期，岩石、礦物中的該同位素只通過衰變自然變化，而沒有任何丟失和加入。
換句話說，地質學家必須在岩石中找到一個封閉性非常好的「盒子」，來確保裡面的放射性同位素在漫長的歷史時期不受任何外界影響。
科學家找到了一些封閉性好的礦物，它們能夠很好地保存岩石中的放射性同位素信息，又大量存在於各個時期形成的岩漿岩和變質岩中，比如鋯石、獨居石、黑雲母等。
D. 鋯石SHRIMP定年
5.1.1 定年方法
分別採集白芒山（AJGS6）、舒家店（SYSZK03）、雞冠山（JGZ1）、大團山（ADTS1）、胡村（鑽孔岩心，HCZK683）、湖城澗（鑽孔岩心，HCJZK1）、鳳凰山（鑽孔岩心，FHZ2）、瑤山（鑽孔岩心，YSZ3）、南洪沖（07CL505）、銅官山（07CL507）、天鵝抱蛋（07CL512）、新橋頭（07CL516）、沙灘腳（07CL519）、繆家（07CL521）等岩體樣品各約2 kg，破碎至40～80目，用水淘洗粉塵後，先用磁鐵除去磁鐵礦等磁性礦物，再用重液選出鋯石，最後在雙目鏡下人工挑出鋯石。鋯石的分選由河北省地調院完成。將鋯石和標樣一起粘在玻璃板上，用環氧樹膠澆鑄，製成薄片、拋光，並拍照反射光和陰極發光照片，最後在離子探針SHRIMP-RG上測定鋯石的U、Th、Pb同位素含量及定年。樣品制備、反射光和陰極發光照像以及SHRIMP定年均由作者在美國斯坦福大學離子探針實驗室完成。實驗選擇的標樣為R33［（419.0±1.1）Ma］（Black et al.，2004），數據的誤差范圍±1σ，數據處理使用美國Berkeley地質年代學中心Kenneth R.Ludwig編制的計算程序（Ludwig，2001；2003）。
5.1.2 鋯石SHRIMP定年結果
橄欖安粗岩系列侵入岩的白芒山、舒家店輝石二長閃長岩，高鉀鈣鹼性系列的湖城澗輝長閃長岩，雞冠山、大團山、銅官山、天鵝抱蛋石英二長閃長岩，繆家石英二長閃長玢岩，胡村、南洪沖、鳳凰山、沙灘腳花崗閃長岩，瑤山、新橋頭花崗閃長斑岩的鋯石SHRIMP定年結果見表5.2，各測點的定年數據見附表1，各岩體地質特徵見第3章。
表5.2 銅陵地區中酸性侵入岩鋯石SHRIMP U-Pb定年結果
註：MSWD—平均重量離差平方；n—參加計算的測點數。
Note：MSWD—Meansquare weighted deviation；n—Number of calculated measure points.
各定年樣品鋯石特徵及SHRIMP U-Pb定年結果分述如下：
（1）樣品AJGS6（白芒山輝石二長閃長岩）
鋯石為淺黃色，呈短柱狀、粒狀，粒度大小為0.04～0.20 mm，大多數鋯石柱面（110）比（100）發育，錐面（101）比（211）發育，主要為Pupin（1980）的J4、J5、S24、S25、D、P5晶型，鹼度指數（I.A）和溫度指數（I.T）分別為458和643（吳才來等，1994）。鋯石具有明顯的振盪環帶（圖5.1），部分鋯石含有細小的礦物包裹體，顯然，這是典型的岩漿結晶鋯石（Pidgeon et al.，1998）。12顆鋯石的測定結果表明，除10號鋯石的U、Th含量較低外（分別為83×10-6和53×10-6），其餘鋯石的U、Th含量較高，且變化范圍也較大 ［U：（600～2345）×10-6，Th：（1167～7588）×10-6］，表現在CL圖像上顏色較深。206Pb/237U年齡變化於142.9±0.8 Ma～133.2±0.7 Ma，平均年齡為138.21±0.82 Ma（MSWD=0.6，n=5）（圖5.2）。
圖5.1 橄欖安粗岩系列侵入岩的鋯石陰極發光圖像
（2）樣品SYSZK03（舒家店輝石二長閃長岩）
該樣品取自橄欖安粗岩系列舒家店輝石二長閃長岩的鑽孔岩心（ZK03）。該岩體呈北東向不規則狀岩牆產出，岩體中間出露面積約2500 m2石榴子石矽卡岩。岩體中含有豐富的、大小為1 ～3 cm的輝石和角閃石斑晶，其圍岩是志留紀粉砂岩，具有細脈浸染狀銅礦化現象。岩石呈灰黑色，自形—半自形粒狀結構，主要礦物為斜長石（An =45～55，70%～75%）、透輝石（13%～15%），其次為黑雲母（7% ～8%）、鉀長石（3% ～4%）以及少量的石英（2%～3%）。該樣品鋯石為柱狀，長寬比為1：1～2：1之間，大多數鋯石的CL圖像為均勻的灰色，部分鋯石具有振盪環帶結構（如6號鋯石）或條帶狀結構（如7號和11號鋯石）（圖5.1）。鋯石的U、Th含量分別為（189～1086）×10-6和（133～1705）×10-6，Th/U比值為0.73～1.84（附表1），Th、U之間的相關系數為0.71。11顆鋯石的U-Pb年齡變化於145.8±1.2 Ma～138.1±1.0 Ma之間，除去高U的鋯石測點，得出平均年齡為142.4±0.7 Ma（MSWD=0.6，n=6），該年齡為岩漿結晶的時代（圖5.2）。
圖5.2 橄欖安粗岩系列侵入岩的鋯石238U/206Pb-207Pb/206Pb諧和曲線和平均年齡
（3）樣品HCJZK1（湖城澗輝長閃長岩）
該樣品取自高鉀鈣鹼性系列湖城澗輝長閃長岩的鑽孔岩心（ZK1）。岩石為灰黑色，具似斑狀結構，斑晶為輝石和斜長石，兩者粒度相近；基質由長條狀斜長岩和細粒填隙狀的輝石和磁鐵礦組成。該樣品鋯石的長寬比為1：1和2：1，陰極發光圖像（CL圖像）表現為均勻的灰色（圖5.3）。鋯石U的含量變化於（524～1545）×10-6之間，Th變化於（661～2752）×10-6之間，U、Th之間具有較好的相關性（相關系數為0.81）。Th/U比值一般>1，變化於1.3～2.66之間（附表1）。所有鋯石年齡變化范圍較窄，在146.4±0.6 Ma～139.5±0.7 Ma之間，平均年齡為142.7±0.6 Ma（MSWD=1.8，n=8）（圖5.4）。
（4）樣品JGZ1（雞冠山石英二長閃長岩）
鋯石為短柱狀，一般長寬比為1.5：1，個別為2：1。鋯石晶形統計結果表明，錐面（211）和（101）發育程度相近，但柱面（110）比（100）發育（吳才來等，1994）。從鋯石的陰極發光圖像可以看出，大多數鋯石具有較寬的振盪環帶（圖5.3），但部分鋯石含有不規則的核（如2號，8號和10號鋯石）。根據其形狀特徵推測，它們可能是後來流體改造所致。12顆鋯石的SHRIMP U-Pb測定結果表明，鋯石的U、Th含量變化不大，分別為（136～676）×10-6、（101～777）× 10-6；Th/U比值變化於0.77～1.41之間，且大多數都>1；206Pb/238U年齡的變化范圍也不大，為143.0±0.9 Ma～131.3±1.6 Ma。其中，1號、8號和11號鋯石的年齡偏小，結合陰極發光圖像特徵可以看出，這些鋯石可能受到了後期流體的改造，發生了Pb的丟失，測點的位置跨入了Pb丟失的部位。因此，在計算平均年齡時予以捨去，其餘鋯石的平均年齡為139.9±1.1 Ma（MSWD=0.9，n =8），與238U/206Pb-207Pb/206Pb得出的諧和年齡（138.5±2.6 Ma）在誤差范圍內一致（圖5.4）。
（5）樣品ADTS1（大團山石英二長閃長岩）
鋯石為長柱狀，長寬比為2：1～3：1，錐面（101）稍比（211）發育，而柱面（100）比（110）發育，平均溫度指數（I.T）和平均鹼度指數（I.A）分別為359、426（吳才來等，1994）。CL圖像顯示，鋯石具有明顯的環帶結構，且環帶的條紋非常細（圖5.3）。測定結果表明，該樣品的鋯石U、Th含量分別為（119～462）×10-6和（48～435）×10-，Th/U比值變化於0.36～1.19之間（大多數>0.5），206Pb/238U年齡變化於227.1±1.4 Ma～136.4±1.2 Ma之間，平均年齡為139.3±1.2 Ma（MSWD=1.2，n=8），與238U/206Pb-207Pb/206Pb得出的諧和年齡（139.7±2.4 Ma）幾乎一致（圖5.4）。
圖5.3 高鉀鈣鹼性系列侵入岩的鋯石陰極發光圖像
圖5.4 銅陵高鉀鈣鹼性系列侵入岩的鋯石238U/206Pb-207Pb/206Pb諧和曲線和平均年齡
（6）樣品07CL507（銅官山石英二長閃長岩）
鋯石為柱狀，長寬比在2：1～4：1之間。大多數鋯石的CL圖像顯示振盪環帶結構（圖5.3），這是典型的岩漿結晶鋯石（Pidgeon et al.，1998）。部分鋯石含有老的繼承性核，如5號和7號鋯石。鋯石的U、Th含量分別為（57～737）×10-6和（40～569）×10-6，Th/U比值為0.35～1.32（附表1），其中1號、8.1號和8.2號鋯石分別為0.35、0.41和0.41，其餘鋯石均>0.5。Th、U之間的相關系數為0.83。12顆鋯石14個測點的U-Pb年齡變化於2461±15Ma～133.0±1.2 Ma之間，除去老的繼承性鋯石測點，其餘測點得出的年齡平均為141.7±1.4 Ma（MSWD =1.0，n =9），代表岩漿結晶的年齡（圖5.4）。鋯石的238U/206Pb -207Pb/206Pb比值得出諧和線上交點年齡為2467±120 Ma，下交點年齡為143.1±3.9 Ma（圖5.4）。上交點年齡可解釋為繼承性鋯石的時代，而下交點年齡可解釋為岩漿的結晶時代，並與平均年齡（141.7±1.4 Ma）在誤差范圍內基本一致（圖5.4）。
（7）樣品07CL512（天鵝抱蛋石英二長閃長岩）
鋯石具有較好的柱面和錐面，長寬比為2：1～3：1，具有明顯的振盪環帶，部分鋯石具有老的繼承性核，如3號、8號和11號鋯石（圖5.5）。12顆鋯石14個測點結果表明，鋯石的U、Th含量分別為（75～284）×10-6和（29～603）×10-6，鋯石的Th/U比值變化於0.41 ～2.19之間（附表1），Th、U之間的相關系數為0.58。14個測點得出的206Pb/238U年齡變化於2606±7 Ma～134.3±2.7 Ma之間，除3號、4號、8.1號和11.1號鋯石外，其餘鋯石得出平均年齡為141.3±1.3 Ma（MSWD =1.8，n=8）（圖5.4）。鋯石3號、8.1號、11.1號測點為老的繼承性鋯石核，年齡分別為837.6±6.3 Ma、2606±7 Ma和936.6±6.2 Ma；4號測點橫跨在老的核和幔部之間，年齡為778.7±4.7 Ma。鋯石的238U/206Pb -207Pb/206Pb比值得出諧和線上交點年齡為2612±75 Ma，下交點年齡為139.5±2.8 Ma（圖5.4）。上交點年齡可解釋為老的繼承性鋯石的時代，而下交點年齡可解釋為岩漿的結晶時代，並與平均年齡（141.3±1.3 Ma）在誤差范圍內基本一致（圖5.4）。
（8）樣品07CL521（繆家石英二長閃長玢岩）
鋯石為短柱狀，長寬比為1：1～1.5：1，具有較好的振盪環帶（圖5.5）。10顆鋯石的定年結果表明，鋯石的U、Th含量分別為（88～457）×10-6和（50～588）×10-6，鋯石的Th/U比值變化於0.56～1.33之間（附表1），Th、U之間的相關性較好，相關系數為0.91 ，206Pb/238U年齡變化於164.1±1.1 Ma～133.7±1.8 Ma之間，除去不諧和的測點後，得出平均年齡為142.8±1.6 Ma（MSWD=1.8，n=8）。鋯石的238U/206Pb-207Pb/206Pb比值得出諧和線年齡為146.0±3.0 Ma（MSWD =0.99）（圖5.4），與平均年齡（142.8±1.6 Ma）在誤差范圍內基本一致（圖5.4）。
（9）樣品HCZK683（胡村花崗閃長岩）
鋯石為自形柱狀，長寬比為2：1 ～3：1，晶形特徵與大團山岩體中的類似，但平均溫度指數（I.T）和平均鹼度指數（I.A）略高於大團山岩體，分別為418和440，反映岩漿的溫度和鹼度略高於大團山岩體（吳才來等，1994）。CL圖像顯示，鋯石內部具有明顯的環帶結構（圖5.5），部分鋯石含有針狀的礦物包裹體，如6號鋯石。測定結果表明，鋯石的U、Th含量分別為（161～614）×10-6和（86～813）×10-6，Th/U比值變化於0.37～1.52之間，除8號鋯石為0.37外，其餘鋯石均>0.60（附表1）。Pb/U年齡變化於142.8±1.3 Ma～133.6±1.5 Ma，平均年齡為140.9±1.2 Ma（MSWD =0.6，n =6），與238U/206 Pb-207Pb/206Pb得出的諧和年齡（141.6±3.5 Ma）在誤差范圍內一致（圖5.6）。
圖5.5 高鉀鈣鹼性系列侵入岩的鋯石陰極發光圖像
（10）樣品07CL505（南洪沖花崗閃長岩）
該樣品鋯石的長寬比變化較大，為1：1和4：1，陰極發光圖像顯示出明顯的環帶結構（圖5.5）。鋯石U的含量變化於（79～521）×10-6之間，Th變化於（50～397）×10-6之間，U、Th之間具有較好的相關性（相關系數為0.97）。Th/U比值一般>0.5，變化於0.57～0.99之間（附表1）。鋯石年齡變化范圍為722.7±4.8 Ma～123.3±2.1 Ma，其中，2號和6號鋯石的年齡分別為577.9±5.8 Ma和722.7±4.8 Ma，2號鋯石可能為一捕獲的老的鋯石，核部似乎發生了不完全熔融，6號鋯石核部與幔部之間以及中間部位均有黑色的CL影像，放射性206Pb的含量（20×10-6）遠遠高於其他鋯石［（1.5～9.9）×10-6］，可能反映該鋯石受到了後期流體的改造，有Pb的加入或帶出（Cherniak et al.，2000）。去除這兩顆鋯石，其餘鋯石的平均年齡為138.8±1.3 Ma（MSWD=1.1，n =12）（圖5.6）。鋯石的238U/206Pb-207Pb/206Pb比值得出諧和線上交點年齡為841±74 Ma，下交點年齡為137±13 Ma（MSWD =1.5）（圖5.6）。上交點年齡可解釋為花崗閃長岩的繼承性鋯石時代，而下交點年齡可解釋為岩漿的結晶時代，但誤差較大，與平均年齡（138.8±1.3 Ma）基本一致（圖5.6）。
（11）樣品FHS2（鳳凰山花崗閃長岩）
鋯石呈長柱狀，長寬比為2：1～3：1，具有較好的振盪環帶，部分含有礦物包裹體（圖5.7）。這些鋯石的U、Th含量分別為（225～573）×10-6和（79～481）×10-6，除1號鋯石的Th/U比值為0.27外，其餘的均>0.5（變化於0.59～1.13之間）（附表1），Th、U之間具有較好的相關性（相關系數為0.83）。11顆鋯石定年得出的206Pb/238U年齡變化於690.8±4.1 Ma～140.0±1.2 Ma之間，除1號、3號和11號鋯石外，其餘鋯石得出平均年齡為142.0±0.8 Ma（MSWD=1.0，n=8）。1號和3號鋯石具有老的繼承性核，測點位置橫跨了核部和幔部，產生的混合年齡分別為531.4±2.8 Ma和690.8±4.1 Ma，與1號和3號鋯石不同，11號鋯石的核部與幔部之間具有一圈形狀不規則的黑圈（圖5.7），表明鋯石受後期流體的改造發生了Pb的加入或帶出（Cheriak et al.，2000），核部年齡為234.8±1.9 Ma。鋯石的238U/206Pb-207Pb/206Pb比值得出諧和線上交點年齡為837±53 Ma，下交點年齡為148.5±9.5 Ma（圖5.6）。上交點年齡可解釋為花崗閃長岩繼承性鋯石的時代，而下交點年齡可解釋為岩漿的結晶時代，並與平均年齡（142.0±0.8 Ma）在誤差范圍內基本一致（圖5.6）。
（12）樣品07CL519（沙灘腳花崗閃長岩）
鋯石為柱狀，長寬比為2：1 ～3：1，具有較好的振盪環帶，部分鋯石具有老的繼承性核，如5號、8號、9號和10號鋯石（圖5.7）。14顆鋯石定年結果表明，鋯石的U、Th含量分別為（85～408）×10-6和（42～203）×10-6，鋯石的232Th/238U比值變化於0.22～0.72之間（附表1），Th、U之間的相關系數為0.52。除5號、8號、9號和10號鋯石的年齡分別為844±4 Ma、1994±14 Ma、1801±11 Ma和2403±8 Ma外，其餘鋯石年齡變化於147.2±1.5 Ma～135.3±1.1 Ma之間，平均年齡為144.1±1.2 Ma（MSWD=0.92，n=9）。鋯石的238U/206Pb-207Pb/206Pb比值得出諧和線上交點年齡為1995±29 Ma，下交點年齡為144.3±2.3 Ma（MSWD=0.9，n=9）（圖5.6）。上交點年齡可解釋為花崗閃長岩的繼承性鋯石的時代，而下交點年齡可解釋為岩漿的結晶時代，並與平均年齡（144.1±1.2Ma）非常一致（圖5.6）。
圖5.6 銅陵高鉀鈣鹼性系列侵入岩的鋯石238U/206Pb-207Pb/206Pb諧和曲線和平均年齡
圖5.7 高鉀鈣鹼性系列侵入岩的鋯石陰極發光圖像
（13）樣品YSZ3（瑤山花崗閃長斑岩）
鋯石為自形的長柱狀，長寬比值為2：1 ～4：1。CL圖像顯示，鋯石具有非常好的振盪環帶，並含有礦物包裹體（圖5.7），如鋯石1、5和7。鋯石的U和Th含量較低，分別為（242～386）×10-6和（18～93）×10-6，Th/U比值較低，為0.06～0.53（附表1），Th和U之間的相關系數較低（僅為0.48）。5號和7號鋯石含有老的繼承性核，測得年齡分別為2330±12 Ma和2104±13 Ma。其餘鋯石得出206Pb/238U年齡變化於155.6±1.3 Ma～143.6±1.1 Ma之間，平均年齡為146.0±0.9 Ma（MSWD =0.8，n=8）。238U/206Pb-207Pb/206Pb比值得出諧和線上交點年齡為2476±12 Ma，下交點年齡為148.1±1.9 Ma（圖5.6）。上交點年齡反映了花崗閃長斑岩繼承性鋯石的時代，而下交點年齡代表岩漿結晶的時代，且在誤差范圍內與平均年齡（146.0±0.9 Ma）一致。
（14）樣品07CL516（新橋頭花崗閃長斑岩）
鋯石為自形的長柱狀，長寬比為2：1 ～5：1。CL圖像顯示，鋯石具有非常好的振盪環帶（圖5.7）。鋯石U的含量為（137～497）×10-6，Th的含量非常低，為（5～85）×10-6，Th/U比值較低，除12號鋯石為0.64以外，其餘的變化於0.03～0.10之間（附表1），Th和U之間的相關系數為0.63。除12號鋯石為老的繼承性核（年齡為2484±10 Ma）外，其餘鋯石的年齡變化范圍不大（206Pb/238U年齡變化於152.3±1.0 Ma～144.0±1.1 Ma之間），平均年齡為147.2±1.5 Ma（MSWD =0.7，n=6）。238U/206Pb-207Pb/206Pb比值得出諧和線上交點年齡為2483±65 Ma，下交點年齡為147.9±2.3 Ma（MSWD =2.5）（圖5.6）。上交點年齡反映了花崗閃長斑岩繼承性鋯石的時代，而下交點年齡代表岩漿結晶的時代，這一年齡在誤差范圍內與平均年齡（147.2±1.5 Ma）一致。
E. 為什麼說鋯石可能是自然界最佳的地質時鍾
鋯石是一種硅酸鹽礦物，含有鉿、釷、鈾等元素。鋯石廣泛存在於酸性火成岩，也產於變質岩和其他沉積物中。
鋯石的化學性質很穩定，晶體結構可以輕易鎖住鈾等放射性原子。因此在熔融的岩漿中形成的這種晶體已設定好放射性時鍾的指針，而鈾衰變產生的鉛可提供精確的時間，而且鋯石晶體一旦形成就無比堅硬，因而成為同位素地質年代學最重要的定年礦物，被稱為自然界最佳的地質時鍾。
最早的鋯石發現於澳大利亞，年齡達44億年。是地球上最古老的岩石成分之一。
F. 鋯石U-Pb定年
一些礦物在形成時強烈地吸收鈾但不吸收鉛,那麼通過去掉方程式 (6-36)中初始206 Pb。這一項,簡化得到:
地球化學
將238 U移到方程左邊,得到:
地球化學
這里Pb*僅代表放射成因鉛。類似的方程也可從式 (6-37)推導出來:
地球化學
對U和Pb 保持封閉系統的礦物,當它們的同位素組成代入到方程式 (6-43)、式(6-44)左邊,給出一致的t值。這樣的一致性年齡作圖便形成了一致性曲線 (圖6-16)。
圖6-16 U-Pb 一致線圖解
各點間的時間間隔為 100Ma,最高點為4200Ma
晶質鈾礦 (瀝青鈾礦)和獨居石是首先用於U-Pb 地質年代學的兩種礦物,因為它們趨於吸收大量的鈾但幾乎沒有初始 (非放射成因)鉛。然而,它們的有限分布限制了它們的適用性。鋯石是一種分布更為廣泛的富鈾礦物,存在於大多數中性到酸性岩中,因此已成為 U-Pb 定年方法中的主要對象。更近的發展使用斜鋯石成為基性岩定年的重要對象。
鋯石中存在少量初始 (「普通」)鉛,其扣除方法是通過測定該礦物中 (初始)204 Pb 的量並利用全岩或其中鉀長石的206 Pb/204 Pb 與207 Pb/204 Pb 比值來估計進入到鋯石中的初始206 Pb與207 Pb 的量,再從現今測得的206 Pb 與207 Pb 扣除普通鉛後得到放射成因部分。鋯石具有非常低的普通鉛含量,從一般地球鉛演化模式 (如 Stacey et al., 1975)來估計普通鉛作適當校正是可行的,而不分析全岩樣品。Stacey et al.(1975)使用迪亞布洛大峽谷隕硫鐵鉛同位素組成代表地球的初始鉛 (表6-3)和平均的現代鉛 (錳結核、海洋沉積物及島弧岩石的混合物)來定義地球鉛演化模式。這是由兩個具有不同μ值 (μ1和μ2)的封閉系統產生的,時間上由世界范圍的分異事件將其分離。該封閉系統由上地幔與上地殼的相結合構成 (下地殼、下地幔和地核孤立)。對所選的整合方鉛礦 (模式年齡與地層年齡相吻合)該模式給出的最佳擬合是當μ1=7.2,μ2=9.7,從μ1轉化到μ2系統的年齡為3.7Ga (圖6-17),ω1≈32,ω2≈40.74。
表6-3 地球原始 Pb 同位素組成
圖6-17 地球鉛同位素組成的兩階段演化模式
(據Dickin,1995)
這樣,地球任一時間鉛同位素組成由以下方程計算:
地球化學
地球化學
式中:T為地球年齡4.55Ga;t1 從μ1體繫到μ2體系轉變的時間為3.7Ga。
1.鉛丟失模式
早期對富鈾礦物的定年工作開展後不久,便發現大多數樣品具不一致的206 Pb/238 U和207 Pb/235 U年齡。這種不一致性被歸結為鉛丟失。此後,許多U-Pb 定年研究致力於鉛丟失機制和遭受鉛丟失樣品的精確年齡測定。
來自辛巴威羅得西亞的獨居石與晶質鈾礦得到不一致的 U-Pb年齡,然而在一致線圖上形成一條線性排列 (圖6-18),這種排列稱為不一致線。不一致線與一致線的上交點對應於這些礦物的形成時間 (t1 ),一致線與不一致線的下交點 (t2 )也有年齡意義,代表著引起鉛從礦物中丟失的熱事件的時間。對於羅得西亞的這些礦物,這兩個事件分別發生於2700Ma和 500Ma。
圖6-18 辛巴威富 U 礦物的不一致線圖解
(據Dickin,1995)
位於不一致線上的點具有不同程度的Pb丟失
已經證明完全未蝕變的鋯石一般具一致性年齡。在質譜計中,當鉛從鋯石顆粒中就地蒸發時,不一致的Pb 在低的燈絲溫度時 (低於1350℃)可被釋放出來,而一致鉛部分通常在 1400～1500℃間發射。這些高發射溫度的一致性放射成因鉛部分替代進入到了鋯石晶格中,而不是充填缺陷和空隙。Pb2+離子半徑 (1.18～1.29Å)太大,不能替代 Zr4+(0.72～0.84Å)、Hf4+(0.71～0.83Å)。然而,Pb4+的離子半徑僅為 0.78～0.94Å,使得它有可能進入晶格。在放射性衰變中,β-粒子的發射及發射的 He2+(α粒子)轉變成中性He時,能促進鉛的氧化。未蝕變的鋯石晶格鉛的丟失非常少或沒有鉛丟失,而蝕變的鋯石 (由蛻晶化推動)非常容易丟失鉛。任何鋯石晶體可能包含兩類物質。蝕變鋯石中鉛丟失的機制在不同的環境中可能是不同的,因此,鋯石 U-Pb 不一致線與一致線的下交點年齡如果能得到其他地質證據的支持才具地質意義。
2.上交點年齡
獨居石常常緊靠一致線 (羅得西亞例外),但鋯石更經常形成不一致線。為了獲得最佳的不一致線與一致線的交點,應該分析具有不同鉛丟失量的不同部分的鋯石並對結果進行線性回歸。該回歸線不能用代數法解出上、下交點年齡,因此,這些通常是由計算機進行迭代解出。
研究表明,粒度大的鋯石比小的鋯石丟失的鉛較少 (因為後者具較大的表面積/體積比),並且鈾含量低的鋯石比鈾含量高的鋯石丟失的鉛少。這可能是富鈾顆粒具有較大的輻射損傷。除了丟失鉛,蛻晶鋯石趨向吸收雜質,如鐵。因此,鋯石的電磁分離可使不同鉛丟失比例部分分開。
如果在一個鋯石的歷史中不同時間發生了鉛丟失,產生的不一致線將可能形成從上交點出發的扇形散布的點。這將在上交點產生相當小的誤差,但下交點誤差大。最好是在分析前從樣品中去掉不一致的鉛,方法之一是使用高通量的磁分離器,它可去掉所有最嚴重蛻晶化的顆粒;另一種方法是在氣磨中磨鋯石,以去掉這些晶體的外層,它們通常是最富鈾且是蛻晶的。以此方式可使一致性顯著增加,該技術已成為常規鋯石分析中的標准程序。
3.離子探針分析
獲得一致線U-Pb年齡的另一種完全不同的方法就是用離子探針就地分析鋯石顆粒中的Pb 同位素組成和U/Pb 比值。作為定年工具,靈敏高分辨離子探針 (SHRIMP)應用的一個重要實例是尋找非常老的岩石。由 3.6Ga老的片麻岩包圍的太古宙石英岩建造中選出的鋯石 (西澳大利亞,Narryer 山)以確定該變沉積岩究竟是否來自 3.6Ga以前的源區。單顆粒鋯石的不同域由離子探針分析,得到了非常一致的結果。許多顆粒年齡在3～3.8Ga的范圍內,但有幾個顆粒給出的年齡為4.1～4.2Ga (圖6-19)。
圖6-19 由離子探針分析的西澳大利亞 Narryer 石英岩中的鋯石 U-Pb 一致線圖解
(據Dickin,1995)
■為非常老的鋯石 (誤差橢圓如右下角所示),圖中伊蘇阿鋯石作為校正檢查
Narryer山鋯石中一些點位於一致線之上,顯示為所謂的「反不一致性」,通常是由於鈾丟失造成的。理論上,在新太古代變質事件中,從 3.7 Ga 老的鋯石中丟失鈾能引起點向一致線右上移動,同時,近代的Pb 丟失有可能將數據點返回到一致線上。
4. 207 Pb/206 Pb年齡
在顯生宙岩石的定年中,獨居石與鋯石可能非常緊靠一致線,有時呈一簇,以致不能產生好的一致年齡。在此情形下,有必要假定現在發生鉛丟失迫使不一致線通過原點。用方程式 (6-44)除以方程式 (6-43),便可得到207 Pb/206 Pb 年齡。207 Pb/206 Pb 年齡正常情況下是最小年齡,因為定義的不一致線通常由於其斜率太小而不能通過原點。然而,如果數據顯示反不一致性 (數據點位於一致線之上),那麼207 Pb/206 Pb 年齡是最大年齡。一種新的鋯石定年方法是鉛直接在質譜計中從鋯石晶體蒸發,將鋯石包裹在一多燈絲的邊燈絲上,增高該燈絲的溫度直到Pb 直接從鋯石蒸發出來。這種鉛部分再沉積於中央燈絲上,在其沉積 5～10 分鍾後,將邊燈絲關閉、加熱中央燈絲,發射再沉積的鉛。不一致的鉛出現於相對低的溫度,在 1400℃以上,一般認為所有的鉛都是一致性鉛。
207Pb/206Pb定年中另一個新發展是將激光剝蝕與電感耦合等離子質譜(ICP-MS)相結合。激光探針以類似於離子探針的方式來熔化單顆粒鋯石內的圓柱狀坑。然而,激光熔化是在大氣壓下完成的,由氬氣攜帶所產生的分子蒸氣到等離子炬。等離子體內幾千度的溫度引起樣品有效原子化,破壞Pb 的其他可能結合態的干擾。然後引入到四極桿質譜計分析207 Pb/206 Pb 比值。LA-ICP-MS在單顆粒鋯石定年研究在沉積岩源區研究中具有非常重要的意義。對於 1000Ma以上的諧和鋯石通常採用207 Pb/206 Pb年齡,低於 1000Ma 的更多地採用206 Pb/238 U年齡。
無論是單顆粒蒸發還是激光剝蝕等離子體質譜、離子探針分析鋯石 U-Pb 同位素組成,都必須先仔細研究所測定鋯石的結構,尤其是地殼岩石中的鋯石常具多期生長歷史。這些結構的研究常用透射光、反射光顯微鏡及陰極射線或電子背散射圖像來觀察。
5. U-Pb 數據其他圖示法
在經典的一致線圖中,由於數據分析中所採用的方式,其變數是強相關的。207 Pb/235 U,根據235 U/238 U比值與測定的207 Pb/206 Pb比值,由206 Pb/238 U比值計算而來。眾所周知,它比U/Pb比值要精確得多。當擬合不一致回歸線時,誤差的相關性也需考慮進去,但是由Tera et al.(1974)提出U-Pb 數據的另一種表示法,他們將238 U/206 Pb 直接對207 Pb/206 Pb 作圖,稱為Tera-Wasserburg圖。該一致線與常規表示法相比具有不同的曲率,並且是測定年輕岩石年齡的首選表示法,因為它顯示的不一致線比常規圖更清楚 (圖6-20)。
6.繼承鋯石
如果一岩漿是由地殼部分熔融產生的,或同化了地殼物質,老的鋯石可能被捕獲進入岩漿。這些「繼承」鋯石可能在過鹼性岩漿中發生熔解,過鹼性岩漿具有高的 Zr 飽和水平。然而,在過鋁質岩漿中它們可被保存下來,尤其如果它們是低溫和無水的,由於這類岩漿具低的Zr飽和水平 (Watson et al.,1983)。繼承鋯石巨晶趨於丟失其中許多的古老Pb,並且其上可能增生新的鋯石晶體。圖6-21 是對四川康定雜岩中所分選出的一鋯石陰極發光結構,該雜岩中,主體鋯石由離子探針測定出的年齡在 721～773Ma,但所示核心的繼承鋯石年齡為2468Ma,可能是新元古代雜岩形成時所繼承的揚子陸殼基底組分 (陳岳龍等,2004)。
圖6-20 207 Pb/ 206 Pb 對 238 U/ 206 Pb 坐標上的 Tera-Wasserburg 一致線圖解
(據Dickin,1995)
圖中所示數據為喜馬拉雅花崗岩年齡,其中 910Ma和 320Ma代表上交點年齡
圖6-21 陰極射線觀察的康定雜岩中繼承鋯石核
核心部分三點所測平均年齡為 2468Ma
G. 怎樣鑒別鋯石
什麼是鋯石 如何鑒定鋯石真假
來源：佐卡伊 編輯時間：2014-07-03
> 什麼是鋯石
> 如何鑒定鋯石真假
什麼是鋯石
鋯石（英文名稱：zircon）是一種硅酸鹽礦物，它是提煉金屬鋯的主要礦石。鋯石廣泛存在於酸性火成岩，也產於變質岩和其他沉積物中。
鋯石的化學性質很穩定，所以在河流的砂礫中也可以見到寶石級的鋯石。鋯石有很多種，不同的鋯石會有不同的顏色，如黑、白、橙、褐、綠或無色透明等等。經過切割後的寶石級鋯石很像是鑽石。鋯石過去還被叫作鋯英石。
鋯石又稱鋯英石，日本稱之為「風信子石」，它是十二月生辰石，象徵成功。（十二月生辰石還有綠松石、青金石）它的英文名字是Zircon ，是地球上形成最古老的礦物之一。
鋯石為礦物名稱，舊稱鋯英石，風信子石，透明者作為寶石，稱鋯石寶石。
鋯石是天然寶石中折射率僅次於鑽石、色散值很高的寶石，無色透明的鋯石酷似鑽石，是鑽石很好的代用品。常用的鋯石多呈無色、紅褐色、褐紅色、綠色等。但最流行的顏色是藍色和無色兩種，其中以藍色價值較高，且一般都經過優化熱處理改色。
鋯石
如何鑒定鋯石真假
鋯石主要鑒定特徵有：高折射率、強光澤、高雙折射率、高密度、高色散和典型的光譜特徵等。
由於鋯石色彩豐富，而且顏色深淺程度變化較大，因此，鋯石可與任何顏色、透明度的寶石相混。最易於相混的寶石有鑽石、尖晶石、金綠寶石、藍寶石、紅寶石、石榴子石、托拍石等。鑒定最簡便的方法是：
用偏光儀：可將均質體寶石的鑽石、尖晶石、石榴子石等區分開來，因為，鋯石是非均質寶石，在偏光鏡下呈四明四暗的消光現象，而均體寶石為全消光或斑狀消光。
測折射率、密度、光譜、觀察刻面邊棱重影以及包裹體等，易將鋯石與其餘相似寶石區分來。
硬度法:用寶石的稜角在玻璃的表面輕輕劃過如能在玻璃表面輕易劃出痕跡的是鋯石反之則是贗品。
放大檢測法:用十倍放大鏡從不同方向觀看寶石,透過寶石觀察寶石另一面如發現另一面的交角線條變成了雙影,那就是鋯石,如果還是單線則是贗品。
H. 鋯石和鑽石，一般人在肉眼直接觀看，不藉助其它方法，能分辨嗎
如果是鋯石的話還是很容易看出來不同的，特別是戴了一段時間後就會更容易看出一種朦朧感，並且磨損嚴重。
不過我很欣賞你們節省的態度，個人推薦你們去買一個牌子叫「美神來」。他們的鑽戒用的仿製品叫「莫桑石」，是現今最接近鑽石的仿製品，無論從硬度、比重、還是折射率上都非常接近鑽石，並且價格上要低很多，鑲嵌後一般人用肉眼幾乎無法分辨。
具體的你可以自己去網路上搜索，最後祝你新婚快樂！
I. 鋯石的形成時間與鑽石的形成時間哪個更久
從自然界元素形成的先後順序來看，應該是鑽石。因為鑽石只是簡單地C元素。
有一個例子說，科學家發現鋯石晶體里存在的鑽石包裹體，經測年判斷有42億年，稱為地球上最古老的鑽石，接近地球形成年代。由此可看出the鑽石至少不會比the鋯石形成時間晚。
如果這個鋯石是指立方氧化鋯(人工合成物)那就沒得比了，呵呵!
J. 人類是根據什麼測出地球的年齡，是45億年的呢
長久以來，人們相信地球有一個起源時間。但直到19世紀，隨著地質學的發展，人類才對地球的年齡有了科學的估計。
開爾文的估算
在1862年，著名物理學家開爾文估算出了地球的年齡。開爾文假設地球是從一種完全熔融的狀態開始的，通過估算地表溫度的冷卻時間，就能知道地球形成於何時。根據開爾文的計算，地球應該形成於2000萬至4億年前。
由於地球持續經歷地質變遷，所以很難基於地球上的物質來精確測定它的年齡。但整個太陽系（包括行星、小行星）都是從同一團星雲中形成的，小行星在形成之後迅速冷卻，它們保留了早期太陽系的信息。如果這些小行星墜落到地球上，我們就能通過它們知道地球的形成時間。
由於隕石中主要包含鉛元素，通過鉛鉛測年法，可以准備計算出地球的年齡。在上個世紀50年代，地質學家測量了5萬年前墜落地球的一顆隕石的鉛同位素比值，由此首次得出的地球年齡為45.5億年，這與目前基於多種方法測出的地球年齡相一致。現如今，科學家對地球年齡的最精確估計為45.4億年，不確定度不超過1%。