Кратко — причины расхождений и как их отличить в поле и лаборатории.
Причины получения разных радиометрических дат для одного литологического блока
- Разные минералы фиксируют возраст в разные моменты из‑за разных температур закрытия (приблизительно):
- циркон (U–Pb) — высокотемпературный возраст, $\gtrsim 900^{\circ }\text{C}$;
- монацит (U–Th–Pb) — $\sim 500\text{–}700^{\circ }\text{C}$;
- титантит/апатит (U–Pb/Th–Pb) — $\sim 400\text{–}550^{\circ }\text{C}$;
- Sm–Nd (гарнет) — фиксация при образовании гарнета $\sim 600\text{–}800^{\circ }\text{C}$;
- ${}^{40}\text{Ar}{/}^{39}\text{Ar}$ (горнбленд/биотит/мусковит) — биотит $\sim 300\text{–}350^{\circ }\text{C}$, мусковит $\sim 350\text{–}450^{\circ }\text{C}$.
Следствие: даты отражают разные ступени P–T–t траектории (про- и пик‑метаморфизм, остывание/ретроград).
- Частичное перезаписывание (Pb‑утечка, Ar‑выделение) при последующем перегреве/гидротермальной активности → младшие даты.
- Наследственные/переродившиеся примеси (inherited cores, xenocrysts) в зернах (например циркон) → старые даты.
- Син‑кинематическое ростообразование минералов: возраст фиксирован во время деформации (S‑/L‑параметры) и может не совпадать с термической пиковой датой.
- Изохронная/смешанная система: смешение старых и новых компонент приводит к искажению изохронов и «ложным» возрастам.
- Экзогенные эффекты и артефакты: избыток аргона, аргоновое рикошетирование, механическое дробление зёрен, аналитические ошибки/калибровка.
- Микроструктурные причины: зональность кристаллов, включения, корки перерождения — разные домены дают разные даты.
Методы сравнительного датирования и полевые/петографические наблюдения
- Петро‑ и микроструктурный анализ:
- определи относительную последовательность минералообразования: порфиробласты vs матрикс, включения в порфиробластах (S‑инклужины), перекрывающие жилы, реакции коррозии/рекристаллизации;
- наблюдение син‑кинематического роста (формы порфиробластов, асимметрия включений) — связывает возраст минерала с деформацией.
- Орієнтованная выборка и микроаналитика in situ:
- LA‑ICP‑MS, SIMS, SHRIMP, ID‑TIMS для U–Pb (циркон, монацит, титантит) с пространственным датированием зон; позволят отделить наследственные ядра от метаморфических рим.
- Микро‑датирование Sm–Nd в гарнете, Lu–Hf, Rb–Sr в слюдах, шаговое нагревание ${}^{40}\text{Ar}{/}^{39}\text{Ar}$ (step‑heating) — распознают перезапись и смешение.
- Тесты на перезапись и смешение:
- Concordia/Discordia (U–Pb) и построение изохронов; для K‑Ar/Ar‑Ar — анализ фракций и спектров возраста; ищи plateaus и возрастание/падение возраста при нагреве.
- Проверка на избыточный аргон и Pb‑loss (исследование координат по изотопам Pb).
- Сопоставление с P–T записями:
- реконструкция P–T по минералам (гальванометрия, термобарометрия) и соотнесение с температурой закрытия систем; это позволяет связать конкретную дату с этапом P–T–t.
- Комбинация полевых отношений и дат:
- установить относительную хронологию деформаций (D1, D2…) по перекрывающимся фолдами, разрезам жил, зоны выветривания; датировать минералы, синхронно растущие с соответствующими структурными элементами.
- Моделирование охлаждения и диффузии:
- использовать уравнения распада и модели диффузии/закрытия (возраст по родитель‑дочерней системе: $t=\frac{1}{\lambda }\ln (1+\frac{D}{P})$), а также Dodson‑подход для оценки температуры закрытия с учётом скоростей остывания.
- Контроль качества данных:
- репликация дат в разных лабораториях, применение высокоточной ID‑TIMS для критичных образцов, сравнение in‑situ и молотковых обработок.
Практический рабочий план для интерпретации
1. Детальная картировка и описание полевых взаимоотношений (структуры, последовательность минералообразования).
2. Ориентированная выборка: разные минералы/текстурные домены (ядро/ободок циркона, поры/включения).
3. Петрография + термобарометрия → оценка P–T этапов.
4. Комплексное датирование (U–Pb циркон/монацит/титантит, Sm–Nd гарнет, Ar‑Ar слюды/амфиболы) с in‑situ там, где нужно разделить домены.
5. Анализ спектров/изохронов, сопоставление с P–T и структурой → выделение M1, M2… этапов (рост‑пик‑ретроград).
6. При наличии расхождений — моделирование перезаписи/смешения и проверка на артефакты.
Коротко: разные даты обычно отражают разные ступени метаморфизма, частичную перезапись или наследственность; разрешить противоречия помогает сочетание полевых структурных наблюдений, петрографии, мультисистемной in‑situ геохронологии и анализа закрывающих температур/моделирования P–T–t.