image: Laser 40Ar/39Ar isochron ages and age-probability diagrams (p) probability statistics for all ages; (q) probability statistics for the first peak; (r) probability statistics for the second peak; (s) probability statistics for the third peak. view more
Credit: ©Science China Press
确定火山岩的喷发期次是重建火山喷发相关的第四纪环境、研究晚新生代地球动力学和预测火山喷发危险性的前提。目前，年轻火山岩喷发时限的精细定年难以实现，已成为火山与地表环境研究中的难点问题。
近日，最近的一项研究题为“激光40Ar/39Ar定年数据高斯数学模型分析与腾冲火山喷发的分期”，由赵昕炜为第一作者，周晶、马芳、季建清、Alan Deino教授为合著者，发表于《中国科学：地球科学》。
腾冲火山作为中国西南部最年轻的火山地区之一，其火山活动具有频繁和多期次叠覆的特点，而对该地区火山喷发期次的划分也一直争议不断。该文章以腾冲地区的年轻火山岩为例，采用激光40Ar/39Ar年代学方法对该地区主要岩石单元进行了精细的年代学研究，通过常规的数据处理得到了腾冲火山喷发的时限为0.025~5.1Ma。但在研究中我们发现，年轻样品对年龄精度要求很高，样品测试难度大，任何微小的因素，如因放射成因的40Ar含量极少，样品初始氩比值的不一致、仪器测试精度和流程差异, 数据处理差异等都会导致较大的年龄偏差。另外，传统分期方法缺乏统一的时间尺度标准，难以严格地限定火山的喷发时限。因此常规数据处理得到的单个样品年龄作为分期依据具有很高的不确定性，甚至带来错误的年龄信息。
对于以上研究中存在的问题，该文尝试引入新的数学模型，对13件样品一共378个年龄测试值进行了重新分期，得到了包含3个波形曲线、彼此独立的表观年龄概率分布图（图1），利用高斯数学模型对波形进行分析，分别对确认的3个正态波形涵盖的年龄数据进行等时线年代学计算，很好地限定了腾冲火山的3期喷发，分别为上新世3.78±0.04 Ma、中更新世早期0.63±0.03 Ma和中更新末期到晚更新世早期0.139±0.005 Ma。该方法在相同时间尺度标准下，具有控制变量、减少偏差、逼近真值、淡化主观因素的影响和精确限定喷发期次等方面的优点，并且随着测试数据容量的增加，样本代表性也在逐渐增强，更能逼近年轻火山岩真实的喷发时限，具有实验数据的再现性和可验证性。
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该项研究得到了中国地质调查局地质调查项目(编号:1212113013700)资助。
原文：赵昕炜, 周晶, 马芳, 季建清, Deino A. 2020. 激光40Ar/39Ar定年数据高斯数学模型分析与腾冲火山喷发的分期. 中国科学: 地球科学, 50: 807–818, doi: 10.1360/SSTe-2019-0065 http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSTe/50/6/10.1360/SSTe-2019-0065?slug=fulltext
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Science China Earth Sciences