表生钾锰矿物^(40)Ar/^(39)Ar年代学及其古气候意义

红土型风化壳和次生锰矿床形成于温暖和潮湿的古气候条件 ,其中含有丰富的表生钾锰矿物。因此 ,对表生钾锰矿物进行精确的40 Ar/ 3 9Ar年龄测定 ,不仅能查明大陆化学风化和矿床次生富集的时间和过程 ,而且可以为区域古气候的反演提供重要的年代学资料。透射电子显微镜、热重分析、离子交换实验和40 Ar/ 3 9Ar同位素分析表明 ,层状结构的黑锌锰矿、锂锰矿和钠水锰矿以及具有 1× 1隧道结构的软锰矿不适合于40 Ar/ 3 9Ar年龄测定 ;而隐钾锰矿、锰钡矿和锰铅矿因具有致密和稳定的 2× 2隧道结构及很强的保存K Ar体系的能力 ,是40 Ar/ 3 9Ar同位素定年的理想对象。硬锰矿和钙锰矿分别具有 2× 3和 3× 3隧道结构 ,由于隧道孔径过大 ,晶体结构的稳定性较差 ,其作为40Ar/ 3 9Ar测年的适用性有待于进一步证实。采用精细的激光阶段加热技术 ,可以有效克服表生钾锰矿物40 Ar/ 3 9Ar测年过程中3 9ArK 的反冲损失、多世代表生钾锰矿物的共生 ,以及表生钾锰矿物中原生矿物的污染和过量大气氩的存在等问题 ,并获得有意义的风化年龄。已有数据表明 ,表生钾锰矿物的形成主要集中在白垩纪末期、始新世末期—渐新世早期、中新世和上新世中期等 4个时期 。

锰氧化物的氩去气行为:来自^(40)Ar/^(39)Ar激光阶段加热分析的证据

采用^(40)Ar/^(39)Ar激光阶段加热分析技术,对采自澳大利亚昆士兰中部某风化剖面中的钡硬锰矿和隐钾锰矿进行同位素年龄测定,获得可靠的坪年龄和等时线年龄,再次证明可以用40Ar/39Ar测年技术对极细小的表生锰氧化物进行年代学研究.发现Ar同位素在钡硬锰矿和隐钾锰矿中主要赋存于两种不同的位置.第1种位置（晶间空隙）主要赋存大气成因Ar,在激光功率为0.2～0.4W时释放出来,包括40Aratm,38Aratm和36Aratm.第2种位置（即隧道结构或晶内位置）主要赋存放射性成因Ar（40Ar＊）和核反应成因 Ar（39ArK,38ArK）,其去气的激光功率主要在0.5～1.0W之间.当激光功率大于1.0W时,已很少有Ar气从锰氧化物中释放出来,说明赋存放射性成因和核反应成因Ar的隧道结构因持续受热而崩塌、解体.40Ar,39ArK和38ArK的近于完全一致的去气行为意味着它们不仅在锰氧化物中占有相同或相当的晶体位置,同时证明39ArK在样品接受同位素分析之前的中子照射及实验室预热过程中没有反冲出矿物晶体结构.结果表明,尽管表生锰氧化物中含有大量的大气Ar,且这些氧化物的晶体十分细小,但应用40Ar/39Ar激光阶段加热分析技术可以获得有意义的风化年代学信息.