t
177
Hf
0 CHUR 0 CHUR
1
0
对锆石：

176
Lu/
177
Hf

0 z
0
Hf Hf 177 177 Hf Hf z z
176 176
锆石单阶段 CHUR 模式年龄
176 177 0.28286 Hf/ Hf 1 t ln 0.0334
一个超基性岩（60％橄榄石、30％斜方辉石
和10％单斜辉石）发生5－50％的部分熔融，
则Hf在熔体中的富集因子是Lu的2.3倍。
元素 离子半径（Å）
Sm3+ 1.04
Nd3+ 1.08
Lu3＋ 0.93
Hf4+ 0.81
石榴石具有强烈的亲Lu性，在地幔部分熔融过
程中发挥了重要作用，即石榴石阻止Lu进入部
176

t (176 Hf/177 Hf)R
176
Hf/ Hf
பைடு நூலகம்
177

t
CHUR or P
1 104
Hf t 对CHUR： [ 0 . 28286 0 . 0334 ( e 1)]CHUR 177 Hf CHUR
Present-day Bulk Earth (176Hf/177Hf)p=0.28295
T=4.55Ga 或
现在CHUR
(176Hf/177Hf)0CHUR=0.282772 (BLichert-Toft & Albarede,1997)
(176Lu/177Hf)0CHUR=0.0332
T=4.56Ga
(176Hf/177Hf)TCHUR=0.279742
Hf ( t )
某些稀土氧化物（如黑稀金矿）、
碳酸盐（如氟碳铈矿）、 磷酸盐（如磷钇矿和独居石）、
硅酸盐（如硅铍钇矿和褐帘石）。
这些矿物相对稀有，出现在复杂伟晶岩、富碱
侵入体和岩浆碳酸岩中。虽然它们作为副矿物
存在将使得全岩的Lu/Hf比值升高，但这些稀土
矿物对于Lu－Hf定年并不重要。
主要造岩矿物、副矿物和岩石中Lu、Hf的平均含量
7. Lu-Hf同位素年代学
7.1 Lu-Hf的地球化学性质
Lu（Z＝71）
Hf（Z＝72）
Lu和Hf的离子分别呈三价和四价。
Lu3＋的离子半径（0.93Å）与Ca2＋（0.93Å）
相似，故在晶体中可置换Ca2＋。
Hf4+的离子半径（0.81Å）几乎与Zr （0.80Å）
相等，故Hf常常出现在含Zr矿物（如斜锆石、
Hf (0)
现在CHUR

Hf/177 Hf 4 1 10 176 177 Hf/ Hf CHUR
176

(176Hf/177Hf)0CHUR=0.28286 (Patchett & Tatsumoto,1980) (176Lu/177Hf)0CHUR=0.0334 (176Hf/177Hf)TCHUR=0.27978±9
Hf的最高含量出现在含Zr矿物中：
如锆石（15200ppm）、斜锆石（13340ppm）
钛锆钍矿（4700ppm）、异性石（1740ppm）
这些矿物的Lu含量也较高，变化于：
锆石25ppm——斜锆石和异性石70ppm
但这些矿物的Lu/Hf比值很低（0.0016-0.034）
Lu的最高含量出现于：
176 176
t
0

(176 Hf/177 Hf)tZ Hf/ Hf
177
176

t
CHUR or P
1 104
CHUR模式年龄
1 t ln

176
Hf/ Hf Lu/177
177
176
Hf
0 R 0 R
176 176
Hf/ Hf Lu/177
钙长辉长无球粒陨石
Patchett et al. (1981) Tatsumoto et al. (1981)
已知陨石年龄4.55Ga，测得
176 Lu = (1.94±0.07)×10-11 /y
初始176Hf/177Hf = 0.27978 9
初始176Hf/177Hf = 0.279742 29
Lu-Hf system
T1/2 ＝
37.1109 y
vs
Sm-Nd system
T1/2 ＝
106109 y
Anczkiewic et al/ (2004) 加州Franciscan杂岩高级变质岩
沉积岩定年
55.3±1.4 Ma
南英格兰早始新统London Clay组中鲨鱼牙齿化石 Barfod et al. (2003)
Lu-Hf同位素体系对高级变质岩（含 石榴子石）和沉积岩（含磷灰石） 定年具有非常重要的应用前景。
沉积岩定年
贵州地区陡山沱组磷块岩
Barfod et al. (2002)
ε Hf (0)

176
Hf/177 Hf
176
Hf/177
Hf
测定 0 CHUR
1 104
ε Hf (t)


176
Hf/177 Hf
177
176
Hf/ Hf


i
t
CHUR
1 104
式中(176Hf/177Hf)测定为岩石的测定值 (176Hf/177Hf)0CHUR为CHUR的现代值(0.28286) (176Hf/177Hf)i为岩石的初始值，由全岩等时线确定 (176Hf/177Hf)tCHUR为岩石形成时CHUR的值 此外， (176Lu/177Hf) 0CHUR=0.0334
确定衰变常数
= (1.867±0.008)×10-11/y
辉绿岩
MC-ICPMS (Soderlund et al., 2004)
辉绿岩
变质岩定年
西格陵兰Amitsoq片麻岩全岩和锆石Lu－Hf等时 线（Pettingill et al., 1981), 与Rb－Sr等时线吻合
Lu-Hf定年 的优势


z
1
一般不用
式中=1.94×10-11y-1
锆石 两阶段DM模式年龄
两阶段DM 模式年龄结构图
某地地壳演化图，证实计算 理由和局限性 Allegre, 2008
源自 亏损地幔
Hf (t)
陆壳
(t) εHf vs. εNd for Mn nodules (open up-triangles), Fe–Mn crusts (open diamonds), oceanic basalts (open circles) and continental material (solid circles). David et al., 2001
岩石和矿物
60.0 70.0
锆 石 23.7 1 5177 Lu/Hf 变化范围： 0.0016~2.7 异性石 斜锆石
Sm/Nd变化范围：0.1~0.5
地幔橄榄岩 拉斑玄武岩 碱性玄武岩 流纹岩 花岗岩 碳酸岩
(据Faure & Mensing, 2005)
1736 13340
0.039 0.50 0.65 1.66 1.43 2.4
锆石、钛锆钍矿）中。
因此Lu和Hf是分散元素，不形成独立矿物。
Lu、Hf的地球化学性质与Sm、Nd相似：
在地幔部分熔融形成的硅酸盐岩浆中， Hf相
对于Lu发生富集，因此幔源玄武岩浆的Lu/Hf 比值一般低于地幔源区，而部分熔融残余固体 物质的Lu/Hf比值则高于地幔源区.
Patchett et al. (1981) 得出结论：
0 CHUR 0 CHUR
1
式中t代表壳-幔分离时间，0代表现在。

176 176
Hf/
177 177
Hf
Lu/
Hf
0 CHUR 0
= 0.28286, = 0.0334
CHUR
对锆石：

176
Lu/ 177 Hf

0 z
0
Hf ( t )
Hf Hf 177 Hf 177 Hf z z
分熔融岩浆，从而使得残余固体物质的Lu/Hf比 值升高。
由于石榴石具有高的Lu/Hf比值，并且具有强的
抵抗蚀变的性能，因此石榴石对Lu－Hf定年比
较有用。
一般造岩矿物中Lu和Hf的含量低（富碱矿物
如钠角闪石和霓石除外）
榍石、铬尖晶石和钛铁矿具有较高的Hf含量 （10-25ppm， Erlank et al., 1978).
174Hf 176Hf 177Hf 178Hf 179Hf
(0.162%)
(5.206%) (18.606%) (27.297%) (13.629%)
180Hf
(35.100%)
由于176Lu衰变形成176Hf，故Hf同位素丰度是 变化的
176Lu
－decay
176Hf
T1/2 ＝ 37.1109 year、
Lu (ppm)
斜长石 辉 石 角闪石 透辉石 石榴石 黑云母 钠角闪石 0.062 0.46 1.07 0.60 2.2 2.7 6.8
Hf (ppm)
0.31 3.6 0.61 2.9 2.34 1.0 33
Lu/Hf
0.20 0.13 1.75 0.21 0.94 2.7 0.21 0.0016 0.034 0.005