放射性元素為何能測定岩石年齡你知道嗎？

因為地質學家選擇的放射性體系都是經過仔細研究的。

以U-Th-Pb體系為例，U238衰變形成Pb206，U235衰變形成 Pb207，Th232衰變形成Pb208。假如我們想確定某一塊岩石從岩漿結晶成岩石的時代，那麼我們必須選擇岩漿冷凝時結晶出來的礦物進行測試。恰好，岩漿岩中有一種礦物鋯石，富集U-Th而幾乎不含Pb。那麼，我們測定鋯石中現在的Pb，必然是其結晶封閉之後，U Th元素衰變形成的。因此，可以根據Pb U Th的含量，計算鋯石封閉的時長。更妙的是，鋯石中同時含有三組放射性衰變方程，可以得到三個放射性衰變年齡。如果這三個值很接近，證明這顆鋯石確實封閉了，體系初始不含Pb也沒有經歷後期擾動。因此，鋯石是一種可以自證清白的定年礦物。

另外，通過鋯石還可以限定沉積岩沉積的時代。沉積岩沉積時代一定晚於沉積岩中中最年輕的鋯石，因為鋯石必須首先結晶自岩漿，再風化進入沉積物，最後成岩。

還有一個比較古老的同位素體系是Rb87-Sr87和Sm147-Nd143體系，這二者常用來研究地幔。由於Rb-Sr 和Sm-Nd（特別是後者）在岩石中往往不容易集中在同一種礦物中，它常用來研究岩石從地幔源區抽離的時代。全球地幔均具有球粒隕石型的同位素特徵，而在地幔抽離形成地殼的過程中，改變了Sm-Nd元素比值；地殼中含有更高的Sm-Nd元素比值，因此隨著時間推移含有更高的Nd143含量，而被抽離地殼的地幔，被叫做「虧損地幔」，具有更低的Nd143含量。而我們現在拿到任意一塊岩石，測定其Sm147，Nd144 Nd143的含量，即可以計算出岩石從原始地幔抽離出來的時代，也即地球發生殼幔分異，發生大陸生長的時代。

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