常见的同位素定年方法概括简表
2026-2-28 17:00
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| 定年方法 | 母体同位素 | 子体同位素 | 衰变类型 | 半衰期（约值） | 典型适用年龄范围 | 主要适用材料 / 矿物 | 地质 / 应用特点 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U-Pb (铀-铅) | 23⁸U | 2⁰⁶Pb | α + β⁻ (链) | 44.7 亿年 | 10 Ma – 46亿年 | 锆石 (zircon)、独居石、磷灰石等 | 最精确的老岩石/陨石定年，地球最古老岩石常用 |
| 23⁵U | 2⁰⁷Pb | α + β⁻ (链) | 7.04 亿年 | 同上 | 同上 | 常与23⁸U-2⁰⁶Pb联用，提供交叉验证 | |
| Th-Pb | 232Th | 2⁰⁸Pb | α + β⁻ (链) | 140 亿年 | 10 Ma – 46亿年 | 锆石、独居石 | 辅助U-Pb，Th/U比高时有用 |
| Pb-Pb | 2⁰⁷Pb / 2⁰⁶Pb | — | — | — (基于U衰变比) | >10亿年 | 铅矿、锆石等 | 不需测U，直接用Pb同位素比，古老岩石常用 |
| K-Ar / ⁴⁰Ar-3⁹Ar | ⁴⁰K | ⁴⁰Ar | 电子俘获 (主) + β⁻ | 12.5 亿年 (总) / 1.25 亿年 (Ar分支) | 0.1 Ma – 46亿年 | 云母、钾长石、火山岩全岩 | 火山岩/热事件定年最常用，Ar易逸出需注意 |
| Rb-Sr | ⁸⁷Rb | ⁸⁷Sr | β⁻ | 48.8 亿年 | 10 Ma – 46亿年 | 云母、钾长石、全岩等 | 全岩等时线法常见，变质岩/古老岩石 |
| Sm-Nd | 1⁴⁷Sm | 1⁴3Nd | α | 1060 亿年 | 100 Ma – 46亿年 | 稀土矿物、全岩 | 半衰期最长，地幔演化/古老岩石研究 |
| 1⁴C (碳-14) | 1⁴C | 1⁴N | β⁻ | 5730 年 | 100 – 5–6万年 | 有机质 (木炭、骨骼、沉积物) | 考古/第四纪最经典，需大气1⁴C校正 |
| U-Th (铀系不平衡) | 23⁴U / 23⁰Th 等 | 23⁰Th / 22⁶Ra 等 | α + β⁻ | 几万–几十万年 | 几百年 – 50万年 | 碳酸盐 (珊瑚、海相沉积、洞穴石笋) | 年轻碳酸盐/海平面变化定年 |
| Re-Os | 1⁸⁷Re | 1⁸⁷Os | β⁻ | 416 亿年 | 几百万 – 几十亿年 | 硫化物矿物、陨石 | 成矿年龄、陨石定年 |
一句话记忆分类（按年龄尺度）：
< 6万年 → 1⁴C（有机质考古首选）
几万 – 几百万年 → U-Th 不平衡、年轻K-Ar / ⁴⁰Ar-3⁹Ar
几百万 – 几十亿年 → U-Pb（最可靠的老岩石）、K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd
>10亿年 → Pb-Pb、Sm-Nd、Re-Os（地幔/古老大陆研究）
这些方法常结合使用（如U-Pb + Ar-Ar交叉验证），精度可达±0.1–1%（老样品）或几十年（年轻样品）。实际应用中需考虑封闭温度、初始比值、丢失/污染等因素。
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