热年代学

热年代学（英语：Thermochronology）是研究一个区域的热演化历史的学科。利用放射性定年法及子体的封闭温度，来测定一序列标本的年代及其相对温度^[1]。

地球深度温度曲线图：显示温度随深度而增加

一般热年代学的研究需要从一个区域不同地点采取多样岩石样本。例如从陡峭峡谷、悬崖面或斜坡的断面上采取一系列样本。 然后鉴定其矿物中的放射性子体达到封闭温度的深度和时间。根据这些资料，就可推算该岩石的构造演变历史^[2]。

裂变径迹年代测定是用于热年代学最常见的放射性定年法。利用的矿物包括锆石、磷灰石、钛铁矿、天然玻璃和其他富含铀的矿物^[3]。 其他定年法包括在磷灰石中的钾-氩^[4].和氩-氩^[5]的定年法，以及在锆石和磷灰石的(铀-钍)/ 氦定年法^[6][2]。

原理

放射性定年法是最通用的确定岩石年龄的方法。 在封闭系统中，样品中的同位素数量是时间和矿物衰变率的直接函数^[7]。 因此找出矿物中的子同位素与剩余母同位素的比率。 根据衰变常数，就可样品确定年龄。

但用于热年代学的同位素，其子母同位素比率不但和时间有关，也受热历史影响^[8]。 在高温下，岩石会是处于开放系统中，衰变产物的子同位素会从矿物中扩散而遗失。只有在低温下，子同位素才能在矿物中保存，如同岩石是在一个封闭系统^[8]。 系统之间可根据温度而转换，但不是瞬间的。 其转换温度为封闭温度。每种矿物的封闭温度均不同。 封闭温度也受晶粒尺寸和形状、冷却速率和化学成分而变^[9]。

用途

根据年代和温度资料，对一个地区的地质构造^[10]、造山带的抬升^[11]，热液矿床^[12]甚至陨石等，都可以提供研究资料。并有助于了解地球的历史及其热演化 ^[13] 。

例如(铀-钍)/ 氦热年代学是研究新生代山体的隆升时间和隆升速率或剥露速率最常用的一种方法。通常，岩石在深度的埋藏下，因为地温高。而矿物中氦会扩散丢失，当构造活动逐渐抬升岩石时，温度也逐渐降低。直到温度降低到矿物中氦的封闭温度时，氦才能保存，这时矿物的(铀-钍)/ 氦年龄开始计时。每个岩石的(铀-钍)/ 氦年龄，就代表它被抬升到封闭温度时的深度。一个地区的一系列样品，也记录了它们分别离开封闭温度的时间，因此 也间接地记录了它们运动的速率 ^[14]。

参考文献

1. Peter W. Reiners, Todd A. Ehlers, Peter K. Zeitler; Past, Present, and Future of Thermochronology. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 2005;; 58 (1): 1–18. doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2005.58.1
2. Zentilli, M.; Reynolds, P.H. (1992). Low temperature thermochronology. Mineralogical Association of Canada. OCLC 26628421.
3. Takahiro Tagami, Paul B. O’Sullivan; Fundamentals of Fission-Track Thermochronology. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 2005;; 58 (1): 19–47. doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2005.58.2
4. McDougall, Ian. (1988). Geochronology and thermochronology by the p40 sAr/ p39 sAr method. Oxford University Press. OCLC 270672499
5. KUIPER, K (2004). "40Ar/39Ar ages of tephras intercalated in astronomically tuned Neogene sedimentary sequences in the eastern Mediterranean*1". Earth and Planetary Science Letters. 222 (2): 583–597. doi:10.1016/s0012-821x(04)00177-3. ISSN 0012-821X
6. Farley, K. A. (2000-02-10). "Helium diffusion from apatite: General behavior as illustrated by Durango fluorapatite". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 105 (B2): 2903–2914. Bibcode:2000JGR...105.2903F. doi:10.1029/1999jb900348. ISSN 0148-0227
7. , Kula C. (2012). Introduction to Geochemistry : Principles and Applications. John Wiley & Sons, Incorporated. pp. 225–232. ISBN 978-1-4051-2142-2.
8. Braun, Jean, 1961- Beek, Peter van der, 1967- Batt, Geoffrey (2012). Quantitative thermochronology : numerical methods for the interpretation of thermochronological data. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-40715-2. OCLC 819316615.
9. Mclnnes, Brent I. A.; Evans, Noreen J.; Fu, Frank Q.; Garwin, Steve (2005-12-31), "18. Application of Thermochronology to Hydrothermal Ore Deposits", Low-Temperature Thermochronology, De Gruyter, pp. 467–498, doi:10.1515/9781501509575-020, ISBN 978-1-5015-0957-5
10. Stockli, Daniel F. (2005-12-31), "16. Application of Low-Temperature Thermochronometry to Extensional Tectonic Settings", in Reiners, Peter W; Ehlers, Todd A (eds.), Low-Temperature Thermochronology, De Gruyter, pp. 411–448, doi:10.1515/9781501509575-018, ISBN 978-1-5015-0957-5
11. Spotila, James A. (2005-12-31), "17. Applications of Low-Temperature Thermochronometry to Quantification of Recent Exhumation in Mountain Belts", in Reiners, Peter W; Ehlers, Todd A (eds.), Low-Temperature Thermochronology, De Gruyter, pp. 449–466, doi:10.1515/9781501509575-019, ISBN 978-1-5015-0957-5
12. Brent I. A. McInnes, Noreen J. Evans, Frank Q. Fu, Steve Garwin; Application of Thermochronology to Hydrothermal Ore Deposits. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 2005;; 58 (1): 467–498. doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2005.58.18
13. Min, Kyoungwon (2005-12-31), "21. Low-Temperature Thermochronometry of Meteorites", in Reiners, Peter W; Ehlers, Todd A (eds.), Low-Temperature Thermochronology, De Gruyter, pp. 567–588, doi:10.1515/9781501509575-023, ISBN 978-1-5015-0957-5
14. Hodges, K. (2013). Thermochronology in Orogenic Systems. In The Crust (Vol. 4, pp. 281-308). Elsevier Inc.. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00308-9