确定地质年代的方法有哪些 放射性测年和地层对比一次讲清
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- 来源:福建省闽东南地质大队
我带着研究生去祁连山进行野外实习, 经常有人举着锤子发问说老师一块石头摆在这里你凭什么判断它的年龄在两亿五千万年这个水平, 这个问题确实是非常实在的, 确定地质年代具体方法, 如果把表面皮层剥开来讲, 主要就包含两类手段, 地层对比能够帮你把相对的时间顺序排出来放射性同位素测年技术则可以给你提供绝对的具体数值, 从事地质工作的人员手里这两项技能都必须抓牢要是丢掉任何一项其中的手段得出的结论就会像是在半空中悬停一样根本经不起审稿人在旁边提出三句追问。
01怎么确定地质年代
地层对比这个方法属于年代非常久远的那一类传统工作模式, 但是它确实是基础最为牢固的一条技术路线。
研究人员需要亲自蹲守在地质剖面旁边, 把分布在不同位置的岩石地层展开进行仔细的观察和比对工作, 通过研究化石的组合特征、岩性变化的旋回规律以及沉积构造的特点, 并且要把上下层位之间的叠置关系梳理得清清楚楚明白。
比如在二叠纪煤系地层里面所发现的那种腕足类化石, 等到了侏罗纪红层层位的时候就会发现它的种类已经完全被另外一种类型的化石给取代换了新的一茬。使用这样的一套分析手段确实无法直接得出精确到具体数字的绝对年份数据, 但是对于判断不同地质事件发生的先后顺序这个事情, 它是能够管理得条理分明且毫无歧义的。我在九二年到了新疆去做区域的地层对比工作, 光是处理一个剖面就花了四十多天, 每一天我都拿着锤子还有放大镜在对灰岩进行详细记录, 这样做就是为了把层序给死死地确定下来, 在那个时候没有GPS可以去打点, 我只能完全依靠自己的脚步和手感来开展工作。把确定绝对年龄这件事儿干脆就交给放射性测年法去办。钾-氩测年法、铀-铅测年法、碳-14测年法, 这三种方法各有各能适用的时间范围。碳-14测年法处理那些超过六万年的古老骨头是不管用的, 但是铀-铅测年法却能探测到四十多亿年前的年代信息。
在实验室里让一台质谱仪去测度好几个锆石晶体时, 等数据采集完毕后, 这些测算出来的数字就会直接记录在纸上, 不过有一个必要的前提条件, 那就是你必须选对样品, 要是围岩里面哪怕混进去一点点杂质, 那么所有的数据都会作废, 前面的工作全都白费。
02确定地质年代靠什么
这靠的是对地球演化过程做出的基本判断。你心里要有数, 因为一旦板块发生碰撞, 地层就会被翻转一百八十度。如果岩浆进行侵入, 周围的那些同位素时钟就会直接归零并重新开始计算。二十年前我在阿尔金断裂带测量一组变质岩, 测出来的钾-氩年龄明显偏老。后来我发现这是因为热液蚀变把这个系统给重置了。这种坑, 野外经验能够兜住, 新手只能看报告的就会一头扎进去。
如今在研究方法方面, 又增加了热年代计这一条线索, 比如APZ法和fission track方法, 这些技术能够明确告知研究人员这块岩石究竟是在什么时候冷却到了具体的温度数值。
如果能够将放射性测年方法与热年代計的结果结合着进行综合审视, 那么关于一条造山带从深层埋藏到地壳抬升, 再到表面剥蚀的这种演化历史过程, 基本上就可以被拼凑出来了。
我教了十几年书, 翻来覆去就只说这一句话: 数据本身是不会骗人的, 但是你用什么样的方式去解读这些数据, 这种做法是有可能欺骗你自己的。
方法其实就是那么多, 主要的关键点在于你要到野外去多实践, 多磨练自己, 要把每一层岩石的历史从前世一直到今生这种过程都彻底地想清楚, 想透彻。因为这些数字背后其实都是有一些故事的存在的, 当你把故事给读通了以后, 那些年代的结论自然也就能够很清晰地确定下来, 并且落地生根。
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