由于安全问题全世界都在推崇无核化,导致40Ar/39Ar定年法难以使用反应堆释放的中子照射样品。除此之外,在照射时37Ar和39Ar可能发生反弹,从而影响粒度较细矿物的测试(小于50um),比如月球岩石、玻璃基质和矿床中的矿物(比如伊利石和海绿石等)等,并且在中子照射期间会产生干扰核素。另一种常见的K-Ar定年法的分析流程为:1.将样品等分为两份;2.一份通过同位素稀释法或原子吸收光谱法等获得K的含量,根据40K的同位素比重以此计算出40K的含量;3.另一份样品用于测定40Ar,主要采用同位素稀释方法获得40Ar。但是由于该方法使用了稀释剂,因此在质谱分析中存在高浓度的38Ar,从而对分析结果产生较大的误差。
基于此,本文作者提出了一种利用激光剥蚀显微样品的新的不加稀释剂的K-Ar定年方法。该方法具有的优点:1.原位微区分析,样品用量较少,能完全将Ar从样品中抽离出来;2.由于质谱仪有较高的灵敏度,能对少量的含Ar气体进行分析;3.引入了K-Ar法的反等时线,反等时线精度比等时线更高;4.对比Ar-Ar法,新方法不需要核反应堆照射,并且不会产生干扰核素。整个实验在中国科学院地质与地球物理研究所Ar-Ar地质年代学实验室的一台惰性气体质谱仪上完成。具体的实验流程为:在一个加热室中预加热72h,温度为140℃之后,使用CO2激光束使矿物颗粒熔融,持续约10分钟,使矿物颗粒完全熔融。同时,将捕获的气体进行纯化。纯化后的气体被捕获到质谱仪中,进行Ar同位素的分析。在法拉杯中可以获得40Ar的值,在多接收杯中38Ar和36Ar同时被测试,使用40Ar/39Ar标准矿物能够直接对40Ar、38Ar和36Ar进行定量化。Fish Canyon sanidine (FCs)、B4M白云母、MMhb-1角闪石是被广泛使用的几种标准矿物,作为未知样品被分析以检验建立的方法的可靠度。本文作者对比了不同定年方法(使用同位素稀释的K-Ar定年法、40Ar/39Ar法、40Ar/39Ar分步加热法和未使用同位素稀释的K-Ar定年法)获得了3种标准矿物的年龄(见下表)。除此之外,FCs和B4M标准矿物的表观年龄和反等时线年龄(分别为28.1±0.1和28.0±0.3 Ma, 18.2±0.1和18.2±0.5 Ma)和报道的年龄基本一致。而MMhb-1角闪石表观年龄和反等时线年龄(分别为510.8±4.8和512.3±17.0 Ma)比报道的年龄低。
总而言之,通过分析FCs和B4M标准矿物获得了较好的结果,因此本文作者认为新的方法有潜力克服传统的K-Ar法存在的问题,并且未加稀释剂的K-Ar法克服了40Ar/39Ar法需要中子照射的问题。新方法具有较高的精确度和准确度,提供了一种新的地质年代学方法。