Định tuổi tuyệt đối (U – Pb)
Phương pháp U-Pb định tuổi theo zircon
Phần đáng kể U, Th và Pb phóng xạ sinh trong các đá magma và biến chất tham gia vào các khoáng vật bền vững như zircon, badeleit, monazit, hiếm hơn trong apatit. Trong số khoáng vật này thường dùng zircon để định tuổi. Do tính chất hoá tinh thể zircon không chứa Pb nguyên sinh nên phương trình định tuổi theo zircon cũng tương tự như ở phương pháp Re-Os được viết đơn giản:
(206Pb/238U)m = e l1t -1 (5.20)
(207Pb/235U)m = e l2 t -1 (5.21)
Do tỉ lệ 238U/235U trong tự nhiên bằng 137,88, nên các phương trình (5.20) và (5.21) được viết lại:
(207Pb/206Pb)m = (1/137,88) x [(e l2t -1) / (e l1t -1)] (5.22)
Chú ý kí hiệu “m” (measure) trong tỉ lệ đồng vị của các phương trình kể trên là trị số đo được; l1 và l2 là hằng số phân rã của 238U và 235U.
Nếu hệ U-Pb trong zircon không bị phá huỷ (trong hệ kín), thì cả 3 phương trình sẽ cho các giá trị tuổi phù hợp (concordant). Có thể sử dụng hai phương trình (5.20 và (5.21) để tính dãy tỉ lệ 206Pb/238U và 207Pb/235U tương ứng các trị số t xác định. Đó là toạ độ của các điểm, đại diện cho hệ U-Pb có các giá trị tuổi phù hợp và đồ thị thể hiện sự phụ thuộc 206Pb/238U (tung độ) vào 207Pb/235U (hoành độ).
Vì thế các phương trình (5.20) và (5.21) là các phương trình thông số của đường cong, được Wetherill G. W. gọi là đường cong phù hợp (concordia). Đường cong này (Hình 5.3) được thiết lập theo số liệu của Bảng 5.4
Tuy nhiên trong thực tế, xác định tuổi theo zircon thường không phù hợp. Zircon lấy từ xâm nhập có thành phần khác nhau hoặc zircon của các phần khác nhau (có đặc điểm khác biệt, như hình dạng, kích thước, màu sắc, khác nhau) thuộc cùng một mẫu trên toạ độ 206Pb/238U – 207Pb/235U tạo nên đường thẳng không phù hợp (disconcordia). Đường không phù hợp cắt đường phù hợp tại hai điểm. Thông thường giá trị tuổi tại giao điểm trên được luận giải là tuổi kết tinh của đá, còn giao điểm dưới phản ánh thời gian biến chất của đá.
Bảng 5.4. Trị số để thiết lập đường cong U-Pb phù hợp và tỉ lệ 207Pb/206Pb
| Tỉ năm | 206Pb/238U | 207Pb/235U | 207Pb/206Pb |
| 0,0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,04604 |
| 0,2 | 0,0315 | 0,2177 | 0,05012 |
| 0,4 | 0,0640 | 0,4828 | 0,05471 |
| 0,6 | 0,0975 | 0,8056 | 0,05992 |
| 0,8 | 0,1321 | 1,1987 | 0,06581 |
| 1,0 | 0,1678 | 1,6774 | 0,07250 |
| 1,2 | 0,2046 | 2,2603 | 0,08012 |
| 1,4 | 0,2426 | 2,9701 | 0,08879 |
| 1,6 | 0,2817 | 3,8344 | 0,09872 |
| 1,8 | 0,3221 | 4,8869 | 0,11000 |
| 2,0 | 0,3638 | 6,1685 | 0,12298 |
| 2,2 | 0,4067 | 7,7292 | 0,13783 |
| 2,4 | 0,4511 | 9,6296 | 0,15482 |
| 2,6 | 0,4968 | 11,9437 | 0,17436 |
| 2,8 | 0,5440 | 14,7617 | 0,19680 |
| 3,0 | 0,5926 | 18,1931 | 0,22266 |
| 3,2 | 0,6428 | 22,3716 | 0,25241 |
| 3,4 | 0,6946 | 27,4597 | 0,28672 |
| 3,6 | 0,7480 | 33,6556 | 0,32634 |
| 3,8 | 0,8030 | 41,2004 | 0,37212 |
| 4,0 | 0,8599 | 50,3878 | 0,42498 |
| 4,2 | 0,9185 | 61,5752 | 0,48623 |
| 4,4 | 0,9789 | 75,1984 | 0,55714 |
| 4,6 | 1,0413 | 91,7873 | 0,63930 |
Tuy nhiên không hiếm các đá magma (đặc biệt granitoid) có nguồn gốc nóng chảy vỏ cổ chứa các hạt zircon cổ, hoặc tàn sót trong các hạt zircon phát triển kế thừa sau. Trong trường hợp như thế, giao điểm trên ghi nhận tuổi của nguồn vỏ, còn giao điểm dưới chỉ tuổi kết tinh của các hạt zircon, tức tuổi kết tinh của đá chứa zircon. Zircon kế thừa là zircon bị dung thể bắt cóc từ các đá cổ vây quanh.
Trong các đá trầm tích (hoặc trầm tích biến chất), những hạt zircon bị bào tròn có thể cho tuổi nguồn trầm tích (hoặc tuổi của đá nguyên thuỷ của đá biến chất).
Hiện nay, với kĩ thuật tiên tiến, Trung tâm phân tích, Thí nghiệm Công nghệ cao sử dụng hệ thống LA – ICP – MS để phân tích đồng vị U-Pb trên nhiều điểm từ nhân ra ngoài rìa của các tinh thể zircon đơn lẻ, nhờ đó có thể khôi phục lịch sử địa chất của những hạt zircon có cấu trúc phức tạp.
