跨度上千 Ma 的年龄域:真继承核,还是普通铅?

逐点复核跨度超过 500 Ma 的测点 —— 用域级 207Pb/235U 年龄,而不是只看 206Pb/238U

一句话:206Pb/238U 分不开"真继承核"与"普通铅污染",域级 207Pb/235U 可以。

普通铅同时抬高 206Pb 与 207Pb,两个年龄一起变老, 在只看 206Pb/238U 的图上看起来仍然"协和"。所以一个深部窗口报出 2000 Ma、一个浅部窗口报出 200 Ma,光凭哪一条曲线都定不了性。

把两个体系的年龄分别按域算出来相除,就有了分辨力: 比值 ≈ 100% 说明该域两个体系自洽(真继承核有分量);远大于 100% 说明 207Pb 过量(普通铅污染的典型指纹)。

一、先弄清「协和度」到底代表什么

本页反复用到「域级协和度」。它是一个比值,不是两次独立测量:

协和度 = 207Pb/235U 年龄 ÷ 206Pb/238U 年龄 × 100%

两个年龄来自同一个测点、同一批计数,只是走了两条不同的衰变链 (206Pb/238U 走 λ₂₃₈,207Pb/235U 走 λ₂₃₅)。 所以协和度量的是「这两个体系自不自洽」,而不是「测得准不准」。

它有一个很直观的量:两个年龄之比。把纵轴取成 207Pb/235U 年龄、横轴取成 206Pb/238U 年龄, 协和度就是「纵值 ÷ 横值」这一个数:100% 的那些点落在一条 45° 的斜线上 (两个衰变体系给出同一个年龄),这条线就叫协和线;离它越远, 就代表偏离 100% 越多。下面这张图把这件事画出来,

顺便说清一件很容易看错的事:为了把 100 Ma 和 3000 Ma 放进同一张图, 左图两轴都取了对数,于是等协和度线在图上是一族斜率同为 1 的平行线, 而不是扇形 —— 那是坐标轴的功劳,不是协和度的性质变了。 (如果换成两轴都不取对数的等距坐标,它们才会变成从原点发散的射线。)

协和度代表什么:等协和度线族与实测点 左图横轴为 206Pb/238U 年龄、纵轴为 207Pb/235U 年龄,两者都取对数,于是协和度等于纵值除以横值;100% 的协和线是 45 度线,虚线是 50 到 200% 的等协和度线,因两轴同取对数而互相平行。右图是同一批点在 207Pb/235U 对 206Pb/238U 的比值空间(教科书上的 Wetherill 谐和线),协和线是一条曲线,等协和度线从原点发散。两图的灰点都取自全库 1480 个正式年龄域,各自按轴范围裁剪(左图 1401 个、右图 1480 个);彩点是本文讨论的 27 个域。 左:年龄–年龄(两轴都取对数)—— 协和度 = 纵轴 ÷ 横轴 粗红线 = 协和线 100%;虚线 = 等协和度线 两轴同取对数 ⇒ 这些虚线斜率同为 1、互相平行;离红线越远 = 偏离 100% 越多 右:比值空间(Wetherill 谐和线,两轴都线性) 粗红线 = 协和线;虚线 = 等协和度线 等协和度线从原点发散,但不是直线、也不平行 100 100 200 200 300 300 500 500 700 700 1000 1000 1500 1500 2000 2000 3000 3000 206Pb/238U 年龄(Ma,对数轴) 207Pb/235U 年龄(Ma,对数轴) 110% 120% 150% 200% 90% 80% 70% 50% 对应年龄 0.08 0.64 500 Ma 500 Ma 0.17 1.68 1000 Ma 1000 Ma 0.26 3.38 1500 Ma 1500 Ma 0.36 6.17 2000 Ma 2000 Ma 0.47 10.73 2500 Ma 2500 Ma 0.59 18.19 3000 Ma 3000 Ma 206Pb/238U 比值(线性轴;小字 = 对应年龄) 207Pb/235U 比值(线性轴) 110% 120% 150% 200% 90% 80% 70% 50%
协和度就是一个比值:age(207Pb/235U) ÷ age(206Pb/238U)。左图横轴取 206Pb/238U 年龄、纵轴取 207Pb/235U 年龄,于是这个比值就是"纵值 ÷ 横值"这一个数。100% 是那条 45° 的协和线(两个衰变体系给出同一个年龄);90–110% 是它两侧的灰带。落在红线上方说明 207Pb 侧偏老(普通铅未扣净、或 206PbH+ 干扰);下方说明铅丢失或 206Pb 过量。⚠ 左图两轴都取了对数(否则 100 Ma 与 3000 Ma 没法画进同一张图),所以等协和度线在图上是一族斜率同为 1 的平行线、而不是扇形 ——那是坐标轴的功劳,不是协和度的性质变了;离红线越远,就代表偏离 100% 越多。右图是同一批点在比值空间里的样子(教科书上的 Wetherill 谐和线):协和线是一条曲线,等协和度线在这里从原点发散,但既不是直线、也不互相平行(两条衰变链的 λ 不同)。全库 1480 个正式年龄域里有 78% 落在 90–110% 的带内(左图只画得出其中落在 100–3500 Ma 框内的 1401 个)。彩标的 27 个域里有 3 个 ≥ 150%,全部在带外上方。算例:206/238 给 460 Ma 时,207/235 给 414 Ma 就正好是 90%,给 506 Ma 就是 110%。

为什么落在线上方就是「有过量 207Pb」。协和线是"两个体系给了同一个年龄" 的点集。点跑到线的上方意味着:按 207Pb/235U 算出来的年龄, 比按 206Pb/238U 算出来的更老 —— 也就是 207Pb 相对 206Pb 多了。可能的原因按常见程度排:普通铅未扣净、 207Pb 通道上的 206PbH+ 干扰(LA-ICP-MS 特有), 以及少数情况下的 235U 相对亏损。点在下方则相反:铅丢失, 或 206Pb 过量。

但"超过 100%"本身不是毛病。100% 只是一个比值等于 1 的位置, 散在它两侧是常态。有分辨力的是偏离它的量、以及该量在剖面不同位置上 的尺度 —— 这一点由下一节的第二张图给出基准。

二、图:12 个测点,两个面板

左图把每个域按测点分行画出来(年龄取对数轴,因为一行里可能同时有 200 Ma 与 2000 Ma); 右图把同一个域放回 τ 轴,并垫上全库同 τ 位置的分位包络。 右图那层灰底是判读的基准 —— 没有它,读者会把"145%"当成明显的污染信号, 而它在剖面最深端只是这个尺度里的普通尾巴。

跨域跨度异常测点的域级年龄与域级协和度 左:每个域的 206Pb/238U 年龄与 2σ 误差,按测点分行、年龄取对数轴。右:同一个域落在 τ-域级协和度平面上;灰色包络是全库全部正式年龄域在同一 τ 位置的分位区间(中位、25–75% 与 95%),红线是 100% 协和线。 年龄 206Pb/238U(Ma,对数轴,横杠 = 2σ) 域级协和度 207Pb/235U ÷ 206Pb/238U(%) 灰底 = 全库同 τ 位置的分位包络 τ 200 300 500 700 1000 1500 2000 2500 206Pb/238U 年龄(Ma) G01 跨度 1790 Ma D1 D2 G02 跨度 1613 Ma D1 D2 G03 跨度 1293 Ma D1 D2 G04 跨度 1098 Ma D1 D2 G05 跨度 1014 Ma D1 D2 G06 跨度 1009 Ma D1 D2 D3 G07 跨度 922 Ma D1 D2 G08 跨度 906 Ma D1 D2 D3 G09 跨度 861 Ma D1 D2 G10 跨度 570 Ma D1 D2 G11 跨度 517 Ma D1 D2 G12 跨度 512 Ma D1 D2 D3 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 协和度(%)
12 个测点、共 27 个正式年龄域。左图每行一个测点(按跨度降序),圆点是一个域,横杠是它的 2σ。右图把同一个域放回 τ 轴:27 个域里有 3 个域级协和度 ≥ 150%,而它们全部落在剖面的两端(域中点 τ < 0.15 或 > 0.8) —— 而全库同位置(τ≥0.85)的 95 分位就有 157%。也就是说这种值在本剖面的两端并不罕见,要跟同 τ 位置比,不能跟 100% 比。域序沿坑深递减的 8 个、递增的 4 个,另有 3 个测点解出三个域且不单调 —— 两种方向同时存在,说明至少一部分是真实的空间结构,不是单一系统偏差。两端的域窗数普遍只有 3–8 个,MSWD 也大 —— 明细见下表。图上没有任何批次号、样品号或测点序号;测点一律叫 G01–G12。
12跨度 > 500 Ma 的测点(只算正式年龄域)
12其中解出 ≥2 个域的测点
5 / 27域级协和度 > 130% 的域 / 全部域
157%全库最深端(τ≥0.85)域级协和度的 95 分位

右图的灰底不是装饰,是判读基准。全库 1501 个正式年龄域,按域中点 τ 分 10 箱算分位:中段(τ 0.35–0.65)中位协和度 99.5%、95 分位只 114%;而最深端(τ≥0.85)的 95 分位是 157%、超过 130% 的占到 9.5%。剖面两端窗口少、207Pb/206Pb 的计数统计差,协和度的自然散布本来就在那里最大 ——所以"某个域报出 145%"这件事,要跟同 τ 位置比,不能跟 100% 比。

最浅端(τ≈0.05,n=143)的中位只有 101.7%,看着很乖,但它的 95 分位到了 171%、超过 130% 的占 7.7% —— 与最深端同一个量级。两端都不稳,只是成因不同:最浅端紧挨积分段起点,那里 207Pb 的净信号可能低到 0 附近,比值在分母很小时被放大,所以既出很大的数、也出负数;最深端则是窗口少、207Pb/206Pb 的计数统计差。中段(τ 0.35–0.65)才谈得上"接近 100% = 真正协和"。

逐点明细

测点跨度 (Ma)域τ 区间窗数206Pb/238U (Ma)2σ207Pb/235U (Ma)2σ域级协和度域内 MSWDTh/U
G011790D10.05 – 0.113480.022.7436.563.790.9%2.190.625
D20.85 – 0.9342270.461.72320.831.5102.2%6.300.226
G021613D10.05 – 0.2592518.221.02676.812.5106.3%1.820.748
D20.86 – 0.944905.478.71545.181.2170.7%23.200.240
G031293D10.08 – 0.2351480.923.61886.730.7127.4%1.740.178
D20.81 – 0.924188.35.7299.229.6158.9%5.850.147
G041098D10.06 – 0.1541470.350.31496.837.0101.8%2.070.729
D20.83 – 0.924372.217.6542.841.6145.8%13.170.127
G051014D10.07 – 0.44111942.212.52163.910.6111.4%1.730.366
D20.84 – 0.923927.971.31450.768.2156.3%6.310.223
G061009D10.05 – 0.1241311.132.61376.027.7105.0%7.750.788
D20.21 – 0.57161590.08.71562.511.998.3%1.410.981
D30.88 – 0.954580.618.3844.835.6145.5%5.671.355
G07922D10.05 – 0.238485.210.1511.716.7105.5%1.560.101
D20.83 – 0.9351407.029.51458.822.7103.7%2.220.381
G08906D10.05 – 0.134833.027.1989.732.2118.8%5.820.189
D20.47 – 0.75121738.726.31701.126.097.8%1.560.382
D30.86 – 0.9441231.636.11330.448.1108.0%6.320.322
G09861D10.05 – 0.2481640.714.81697.411.5103.5%1.550.546
D20.85 – 0.934780.123.3967.832.2124.1%11.160.154
G10570D10.05 – 0.134600.211.3660.719.9110.1%5.420.138
D20.83 – 0.9451170.117.81328.123.1113.5%1.970.514
G11517D10.06 – 0.298713.113.0708.617.599.4%1.460.239
D20.84 – 0.913195.910.4249.722.0127.4%4.850.133
G12512D10.05 – 0.103553.112.6556.921.4100.7%2.040.106
D20.25 – 0.74201024.18.81004.319.598.1%1.320.218
D30.86 – 0.944511.614.4531.719.0103.9%11.040.051

三、五个判据,按硬度排序

判一个极端域真不真,下面五条从"最硬"到"只作参考":

不要用结果表里的整点 协和度_pct 去判域。 那一列是整点的:把老域、过渡带、新域混在一起平均。 一个 480 Ma 的真年龄域配一个 2270 Ma 的污染域,整点协和度会被拉平到看不出所以然。 本页所有协和度都按域重算。

四、怎么复现

# 打印复核表(只读,不写任何文件)
python tools/domain_span_check.py --span 500

# 重算全库域级协和度 → 汇总库/_分析/domain_concordance.csv(右图灰底的来源)
python tools/gen_docs_extreme_spans.py scan

# 出图:本地实名版(汇总库/_分析/)+ 就地更新本页的脱敏版
python tools/gen_docs_extreme_spans.py build

本页的每一个小数都由上面第二条命令现算后写进 HTML,没有手抄。 线上版本里测点一律叫 G01–G12, 不含批次号、样品号与测点序号;本地生成的实名版与对照表 (extreme_spans_local.svg、extreme_spans_labels.csv) 带完整标签,用于回查原始数据。

五、这份复核不做什么