锆石是什么
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什么是锆石？
为什么锆石是地球上形成最古老的矿物之一？
为什么锆石可以用来定年？
锆石(Zircon)
化学成分为ZrSiO4，可含有微量 Mn、Ca、Fe、Mg、Al、P、Hf 以及放射性微量元素 U、Th 等。
锆石产地:吉尔吉特
大小: 1.8 x 1.5 x 1.1 cm
由于它们含有放射性微量元素 U、Th 等，这些放射性元素释放出α 粒子，α 粒子不断撞击晶格使晶格受到破坏。这种破坏使得锆石的结晶程度降低，其物理性质也随之改变。
锆石的光学显微镜照片
晶体的长度大约是250μm
四方晶系，四方柱(m、a)与四方双锥(p、u、x、s)，可以不同倾斜角度结合。晶体可呈假八面体状，但四方柱常较发育。
锆石的晶体结构
锆石被人们用做装饰的历史也非常悠久，早在古希腊时期就受到人们的喜爱，光芒四射的锆石被喻为繁荣与成功的象征。
锆石的化学性质很稳定，所以在河流的砂砾中也可以见到宝石级的锆石。经过切割后的宝石级锆石很像是钻石。锆石过去还被叫作锆英石。
砂级的锆石颗粒
锆石有很多种，不同的锆石会有不同的颜色，如黑、白、橙、褐、绿或无色透明等等。
不寻常的橄榄绿锆石
锆石在地球的地壳中无处不在。它是岩浆岩和变质岩中常见的副矿物，在沉积岩中的碎屑颗粒中也很常见。大型锆石晶体很少，在花岗岩中的平均尺寸约为0.1-0.3 mm。锆石也非常耐高温和腐蚀。
锆石的扫描电镜图像
Q1
为什么锆石可以定年呢？？
还不是因为有些元素比较的特殊，此处感谢 Becquerel在1896发现天然放射性。
欢迎走进放射性同位素地质年代学的世界
放射性同位素
能够自发地衰变形成其他同位素，最终转变成为稳定的放射成因同位素。
稳定同位素
不自发地衰变形成其他同位素或由于衰变期长其同位素丰度变化可忽略不计。
要是想给出一个年龄的话，此处必须需要公式来算一算啊。而哪个数学公式跟地质年代学有关呢？
放射性衰变公式
此处感谢：1902，Rutheford & Soddy提出放射性衰变公式
放射性衰变定律
单位时间内衰变的原子数与现存放射性母体的原子数成正比。其数学表达式如下：
式中：N为在t时刻存在的母体原子数；dN/dt为t时的衰变速率，负号表示N随时间减少；λ为衰变速率常数(表示单位时间内发生衰变的原子的比例数，用实验方法测定，其单位为年-1）。
经过一番推倒~~~倒啊~~~倒来倒去~~
最终
同位素年龄测定通用公式
嘤嘤嘤~~怎么这么复杂
当D0（子体初始） = 0 或可以忽略不计, D = D*（放射性子体），上述公式可以简化为：
也就是说：只需要测量母/子体同位素比值N/D，就可以计算出年龄 t！！！！
而这些公式跟wuli锆石有什么关系呢？
锆石呢，就可以自带光环地来到这个公式的面前了。因为在U-Pb体系下锆石选择性富集U，几乎不含初始Pb，也就是说D0 = 0 或可以忽略不计！
U-Pb体系的放射性衰变
U-Pb体系的放射性衰变
此处感谢：1906，Rutherford提出Pb/U比值可用于定年；1907，Boltwood首次测定了3个晶质铀矿年龄；1908-1911，Holmes精确测定铀矿石U/Pb年龄！！
锆石是最重要的同位素定年和示踪矿物，并出现了“锆石U-Pb年代学”。这主要因为锆石分布广泛 (各种火成岩、变质岩、沉积岩中副矿物) ，物理化学性质稳定，U-Pb、Hf铪元素、REE稀土元素、O氧元素扩散速率低。
但是呢，并不是所有的岩石都有锆石的，那没有锆石怎么办，是不是就没有办法定年了呢？当然不是！我们还有其他的同位素体系。用相同的原理、不同的放射性体系来算。
常用放射性同位素体系
部分图片及文字来自网络、维基百科、同位素地球化学，中国科学院大学，李献华等。如有侵权请告知，谢谢！
美术编辑：张志越
校 对：于筱苒
公众号：中科院地质地球所
ID：dizhidiqiusuo
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