两阶段年龄计算表
二 具有多阶段演化的异常铅
自然界大多数矿床都不符合单阶段演化正常铅的模式， 属于异常铅。 异常铅的特点：
• (1) 铅同位素组成的变化一般很明显，而 且以富含放射成因铅为特征。 • (2) 在 207Pb/204Pb—206Pb/204Pb 和 208Pb/204Pb—206Pb/204Pb 图上呈线性排列。 • (3) 采用单阶段演化模式所计算的模式年 龄与用其他方法测定的年龄是不一致的， 有时甚至是负值。
– J型铅（异常铅）——模式年龄小于矿床 （或岩石）年龄。 – B型铅（异常铅）——模式年龄大于矿床 （或岩石）年龄。
铅同位素研究中使用的参数和 符号：
• t0=45.7108a a0=206Pb/204Pb • b0=207Pb/204Pb c0=208Pb/204Pb • =238U/204Pb V=235U/204Pb W=232Th/204Pb =238U/235U=137.88 K=W/
• 普通铅——不含U、Th及其衰变系列中 的放射性同位素的矿物或岩石中的铅， 由原始铅+放射成因铅组成，其中放射 成因的铅是矿物或岩石形成以前由放射 性母体的衰变所形成的。
• 正常铅——符合单阶段演化模式，能给 出有意义模式年龄的普通铅。 • 异常铅——不符合单阶段演化模式，模 式年龄无意义的普通铅。
206
把1、2式联立，可以消去：
Pb ( 204 )t b0 5T 5t 1 e e Pb [ 8T ] 206 8t Pb 137.88 e e ( 204 )t a0 Pb
207
• 上式在已知t0(或T)、a0、b0和样品比值的 情况下可以求得t（成矿或成岩）年龄。
蒙库
铅同位素在找矿方面的应用
• 由于铀异常将造成明显铅同位素异常， 因此铅同位素方法较早就被应用于铀矿 床的找矿评价。 • 澳大利亚学者Gulson,1986)的研究表明， 铅同位素方法应用于铅锌矿床与金矿床 的化探评价也是行之有效的。
• 朱炳泉在新疆阿尔泰南缘多金属矿带评 价铁帽与化探异常，寻找铅、锌、铜、 金等矿种方而取得了一些成功的经验， 在华北与华南根据铅同位素特征进行金 矿床的找矿评价的研究中也发现具有广 阔的应用前景。
铅同位素对比法
• 1、关于全岩样品的校正 • 岩石或矿石中含有一定量的U和Th，他 们在形成之后的放射成因铅加在了原有 的组成上，将岩石的分析数据直接与矿 石对比，在有些情况下会有明显的偏差， 需要进行校正。
2、校正方法如下：
• 先计算出岩石样品的μ值和w值，他们分别代 表U、Th与Pb的关系 • (206Pb／204Pb)t＝ (206Pb／204Pb)sam－ μ(eλt－1) • (207Pb／204Pb)t＝ (207Pb／204Pb)sam－ μ／ 137.88(eλt－1) • (208Pb／204Pb)t＝ (208Pb／204Pb)sam－ w(eλt－1) • t是成矿（成岩）年龄，需用其他方法求得。
• 如果在t年以前铅从没有同位素分馏的体 系中分离出来, 则
Pb 8T 8t ( 204 )t a0 (e e ) Pb 207 Pb 5T 5t ( 204 )t b0 (e e ) • Pb 137.88 208 Pb 5T 5t ( 204 )t c0 k (e e ) Pb
• 地质体中的206Pb、207Pb、208Pb含量随时 间而变化（增长）。 • 用204Pb作基准，用206Pb/204Pb、 207Pb/204Pb、208Pb/204Pb来表述铅的变化 规律。
几个概念：
• 放射性成因铅——岩石矿物形成以后， 由其中的238U 、235U、232Th衰变所产生的 那部分206Pb、207Pb、 208 Pb。
1 e e m [ 8T ] 8t 137.88 e e
• m是等时线的斜率。当t=0时，称为地球 年龄线，等时线通过地球原始铅同位素组 成点。
5T
5t
• 前述方程式是一个超越方程，不能用代 数方法来求解，可用作图或制表的办法 来求解，同样可以得到很好的精度。
• 求解模式年龄的步骤： • 用斜率公式，按一定的时间间隔代入到 斜率公式中的t，计算出相应的斜率值， 制成表格。 • 用样品的比值求出等时线的斜率，再用 插值法求出年龄值——模式年龄
Stacey-Krasters两阶段正常铅演化 • 该模式假定，普通铅的演化从地球形成时 (45.7×108a)开始直到37×108a前为第一演化阶 段，其238U/204Pb为7.19，232Th/204Pb为32.2l， Th/U为4.62。 • 大约在37×108a前，由于发生分离事件，正常 铅的演化进入第二阶段，即地壳阶段。 • 由于地壳比地幔富含铀和钍，所以第二阶段的 238U/204Pb为9.74，232Th/204Pb为37.19，Th/U为 3.78。 • 在上述两个阶段中，铅同位素都是在封闭的系 统内演化的。
异常铅有多种可能的形成方式：
1. 两种不同时代的正常铅的混合； 2. 一种正常铅受到了放射成因铅源 的污染；
3. 源区中获得或丢失Th、U或Pb；
4. 可能经历多次的放射成因铅的污 染，即经历过多个U-Th-Pb系统的 演化。 • 见下图
异常铅的年龄计算
( 207 Pb 1 e 5t2 e 5t2 [ 8t1 ] 206 204 206 204 8t 2 ( Pb/ Pb) t2 ( Pb/ Pb) t1 137.88 e e 这是一个二次等时线公式，其斜率R为:
•
(4) 化学沉积型矿床铅。 ∆β 值与上地壳和俯 冲带铅相当，但 ∆γ 值明显偏高。如湘西西安 的白钨矿、白云鄂博的重晶石矿床、黑龙江 小西林的铅锌矿、江苏南部石炭 — 二叠系地 层中的层控矿床等等。 • (5) 海底热水作用矿床铅。 ∆β 值与地慢和俯 冲带铅相当，但 ∆γ 值则明显偏高。如新疆阿 尔泰南缘多金属矿床与内蒙古查尔泰群中的 铜铅锌矿床。
208
• 严格符合单阶段演化模式的矿床或岩石 是比较少的，有一些矿床接近于单阶段 演化模式，如与拉斑玄武岩有关的块状 硫化物矿床、海底火山喷气沉积矿床以 及一些层控矿床等。
• Stanton and Russell（1959）选定了9个整 合型矿床，他们认为这些矿床是地幔物 质在没有受到地壳物质污染的环境中， 通过沉积作用形成的，应该具有单阶段 演化的特点。结果拟合出一条生长线， =8.99。见下图。
•
(4) 在增长曲线图中，异常铅的数据点 或是沿某一原始等时线分布，但落在不 同μ值的演化线上； • 或是落在不同的原始等时线上，但μ值差 别不大，数据点都位于增长曲线的弦上， 不超出增长曲线; • 或落在具有不同μ值的增长曲线和不同年 龄的原始等时线上。
•
(5) 在异常铅的源区中，通过计算所获 得的U/Pb或Th/Pb变化明显。 • (6) 在很多具有异常铅的矿床中，铅同 位素组成的变化具有一定的规律性。如 在横山岭铅锌矿床中，206Pb/204Pb或 208Pb/204Pb随矿体埋藏深度增加而有升高 的趋势 (据陈好寿，1979) ??
•
(6) 中等程度变质成因矿床铅。 ∆β 均大于零 (与沉积作用有关的矿床 ∆β 值更高 ) ，而∆γ＜ 8， 或为负值。有时 ∆β 与 ∆γ 之间常具有正截距的 线性相关。如陕西破山、银洞沟的金矿，夹 皮沟的金矿等。 • (7)深变质成因矿床。一般∆β＜0，∆γ＜0，具 有此特征的矿床，如红透山、坨沟、蔡家沟、 关门山的铅锌铜矿床。
第七节 铅同位素
一、铅稳定同位素组成
• 铅有4种稳定同位素： • 204Pb、206Pb、207Pb、208Pb 204Pb尚未被发现有放射性母体，普遍被 认为代表原始铅。 • 206Pb、207Pb、208Pb都是由放射性母体产 生的： • 238U206Pb+84He+6-+Q 235U207Pb+74He+4-+Q 232Th208Pb+64He+4-+Q
– – – – – 铅年龄法(模式年龄） 特征值法（μ，w，k） ⊿α－⊿β－⊿ γ法 模式图解法 对比法
⊿α－⊿β－⊿ γ法
• 为了克服Zartmman铅构造模式的缺点， 朱炳泉用∆β-∆γ图的表示方法。 • 从铅构造模式图上我们可以看到能反映 源区变化的是 207Pb/204Pb 和 208Pb/204Pb 的 变化，而206Pb/204Pb只对成矿时代有灵敏 的反映。 • 因此，只应用∆α与多计算模式年龄，而 应用∆β与∆γ作成因示踪。
204
Pb) t2 ( 207 Pb/ 204Pb) t1
1 e e R [ 8t1 ] 8t 2 137.88 e e
需要用其他办法确定一个时间。 •
5t1
5t 2
加拿大大不列颠哥伦比亚库特内弧区矿 床中方铅矿的异常铅
辽宁东部某 些金矿的金 属矿物的铅 同位素
207Pb/204Pb
16.00
200^8a
15.00
30
14.00
35
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
206Pb/204Pb
大洋年轻火山岩的铅同位素组成
阿辛申岛，戈夫岛，圣.海伦纳，卡纳瑞群岛的 特奈理夫岛， 夏威夷群岛
三、在物质来源方面的应用
• 铅同位素示踪有几种方法：
• a0=9.3070.003 b0=10.2940.003 c0=29.4760.009
• a=18.700 b=15.628 c=38.63
8=0.15512510-9/a (238U的衰变常数) 5=0.9848510-9/a(235U的衰变常数) 2=0.04947510-9/a(232Th 的衰变常数)
• 用样品铅同位素组成与某时代的地幔（理想） 的差值⊿，可以揭示铅同位素的演化信息 ⊿α＝[α/αM(t)-1] ×1000 ⊿β= [β/βM(t)-1] ×1000 ⊿γ= [γ/γM(t)-1] ×1000 α 、β、γ是样品的比值，M代表地幔，计算用 的μ值取7.8，232Th／238U＝4.04，T=4.57Ga， a0=9.307, b0=10.294, c0=29.476.用单阶段演化 公式计算某时间的地幔比值。