可靠地层年龄的获得需要考虑多方面的因素，除样品的代表性外，还有方法学本身的问题。
13.4.1 封闭温度问题及构造热事件的干扰
一般来讲，地层在沉积后由于埋藏成岩作用或后期的构造热事件的影响，一般都不同程度地受到热的干扰，特别是造山带中的地层系统普遍遭受不同程度、不同形式的变质作用，从而对测年的同位素体系产生不同程度的影响。Dodson(1973)提出地盾区或造山带中岩石矿物所给出的同位素年龄往往并不是原始结晶年龄，而是反映了它的冷却年龄，即矿物岩石冷却到测年的同位素体系封闭以来的年龄。这一温度的临界值称为封闭温度(closure temperature)，系指放射性同位素子体在岩石和矿物中停止因扩散而丢失的温度。环境温度大于同位素体系封闭温度，同位素子体发生丢失，同位素时钟不启动，如果小于同位素体系封闭温度，则同位素子体开始积累，同位素时钟启动并纪录年龄。
封闭温度是同位素年代学的基本原理，是选择合适同位素年代学方法的前提条件。Doddson(1973)从扩散理论出发推导出放射性成因子体同位素封闭温度的方程。
对于一级丢失(丢失与颗粒几何形态无关):
E/RT c=ln(1．78τK0)
对于体积扩散丢失(丢失受颗粒几何形态控制):
E/RT c=ln(AτD0/a2)
式中:T c为封闭温度;E为活化能;R为气体常数;K0为一级丢失速度的极限;D0为扩散系数的极限;a为扩散半径;τ为冷却时间常数，τ=－RT2c/E(d T/d t)，d T/d t为冷却速率;A为矿物几何形态常数，并规定:通过无限平面的线扩散A=8．7，在一个无限的柱状体中的辐射扩散A=27，在球体中的辐射扩散A=55。
同位素由开放体系到封闭体系受各种因素控制，但主要是温度。根据实验资料获得的不同同位素体系和不同测定对象的封闭温度见图13－2。
图13－2 常见同位素测年方法的矿物封闭温度
(根据Reiners et al．(2005)和Reiners and Brandon(2006)总结)
从图13－2可知，不同矿物和岩石的不同同位素体系封闭温度有很大差异，在实际工作中，同一岩石用不同的测试方法给出不同年龄，其中主要原因是岩石矿物封闭温度存在差异。所以，选择测试方法时，必须搞清封闭温度和变质作用之间的关系，才能正确对地层进行年龄测定。如对于经受角闪岩相以上变质作用的变质岩，要获得其原岩的时代依据就应选择具有高封闭温度的同位素测年体系，如锆石U－Pb测年。如选用K－Ar法或Ar－Ar法，获得的年龄可能只能反映变质作用时间或变质后的冷却时间。裂变径迹法由于封闭温度低，因此一般只能用于未受热干扰的稳定区地层及埋藏较浅的地层(一般应为火山岩)的定年。
13.4.2 测年矿物的成因
地层的数字定年通常借助于地层中火山岩物质的年代测定，即用火山岩岩浆结晶的时代近似代表该层位地层的时代，因此测年对象应该是火山岩岩浆的产物。然而，火山岩中的组成较为复杂，既有岩浆结晶产物，也有火山喷发过程中捕获的围岩。如果后期遭受变质作用，还会有新的变质矿物产生。因此，要获得可靠的地层年龄信息，需要对测年矿物的成因进行研究。下面以锆石的成因类型为例进行说明。
锆石在同位素测年中是一种广泛采用的矿物，是U－Pb测年和裂变径迹测年方法的常用测定对象。由于锆石具有强抗破坏性，在岩石风化、变质，甚至岩浆熔融过程中，锆石都可保存下来，因此，同一岩石中选出的锆石可能具有不同的成因和年龄，从而给年龄信息的解释带来了困难。如对于未变质的火山岩中的锆石类型可能有:
(1)残留锆石，即岩浆熔融过程中残留的源区的锆石。
(2)岩浆结晶锆石，即岩浆结晶过程中形成的锆石。
(3)捕获锆石，火山岩喷发时捕获围岩的锆石。
如果叠加了变质作用甚至多期变质作用，锆石成因就会更加复杂，常常导致早期锆石发生熔蚀并改变锆石的U－Pb同位素组成，或者出现变质锆石围绕早期锆石生长形成环带。因此，锆石U－Pb测年之前要对锆石成因进行研究，可利用阴极发光、背散射电子图像等手段初步区分岩浆锆石、变质锆石、碎屑锆石或复合锆石等不同类型，然后再有针对性地进行测试，并结合锆石Th/U比值等成分特点进一步分析锆石成因类型，才能得到具有真正地质意义的数据。
不同成因和类型的锆石可以从形貌学上来进行区分(Corfu et al．，2003;Pupin，1980)。岩浆结晶锆石一般晶形较好，为长柱状，简单的四方双锥或复四方双锥，锥面和柱面发育完善。但对火山岩岩浆来说，由于结晶时间较短，锆石结晶往往不完善，而常呈棱角状的他形出现。
变质锆石指变质过程中形成的新生锆石，基本的形貌和表面特征表现为(简平等，2001):①发育多晶面;②面上发育凹坑或呈麻点状;③晶体为不同长宽比的粒状。典型的变质锆石最显著特征是由众多的晶面组成，包括浑圆粒状、椭圆粒状及长粒状等形态。在双目镜下，变质锆石呈粒状，表面光洁、清晰。由于变质锆石发育多晶面，没有锥面和柱面之分，即使是外形呈现长粒状的锆石，其“柱面”实际上也是由众多的晶面组成的，但其顶端的多晶面更为发育。这一结晶特点与通常为简单的四方双锥或复四方双锥、锥面和柱面发育完善的岩浆锆石具有显著的区别。变质锆石常具圆化的外形，它实际上是多晶面造成的假象。变质锆石除以独立的晶体形式出现外，还以增生晶域的形式出现，它们具特征的内部结构。自晶核朝外发育众多的生长区，构成特征的环带结构。可见，变质锆石的内部结构的基本特点是由各个生长部分组成，以此可与岩浆型或深熔型锆石的同心韵律环带结构相区分。
变质岩锆石U－Pb年龄的解释，极大地依赖对锆石成因的理解。其一，变质岩中的锆石通常是由继承锆石和变质锆石组成的混合体系，甚至在一个晶体中，也可能包含不同成因和时代的晶域，如继承性晶核和增生。其二，锆石在其演化过程中易产生放射性成因铅丢失。Mezger et al．(1997)总结了变质锆石的4种U－Pb数据模式，提供了变质岩U－Pb年代学的基本依据(图13－3)。
图13－3 变质岩U－Pb同位素数据模式图
(据Mezger et al．，1997)
(206 Pb*、207 Pb*为放射性成因铅同位素)
模式一:数据点位于上交点附近(图13－3A)。岩浆岩原岩未受到后期热扰动，上交点年龄可解释为岩浆活动时代，下交点年龄无地质意义。
模式二:数据点集中于下交点附近分布(图13－3B)。这是典型的变质岩锆石数据特征。强烈的不一致性可能是由于增生造成的。下交点年龄应代表变质时代。
模式三:数据点位于不一致线中部(图13－3C)。在中到高级变质过程中蜕晶质锆石重结晶，造成强烈的不一致性。这种模式难以解释。正确地评价上、下交点年龄应研究锆石是否受到了变质后的放射性成因铅丢失。
模式四:复杂模式(图13－3D)。不同时代和成因锆石组成的混合体系或受到多相变质作用，上、下交点均无地质意义。
前3种模式主要是假定锆石组成简单，受一次变质事件影响的情况。由于在高级变质岩中，锆石存在放射性成因铅丢失，并有变质锆石形成和增生现象，且可能存在多相变质作用，实际工作中经常遇到的是第4种情况。
流体对锆石的改造作用也会导致锆石U－Pb体系的破坏，可从薄片中和阴极发光照片中清楚地鉴别出来。如大别碧溪岭深色榴辉岩的锆石，发育双层结构，其内部为相对均匀的锆石主体，外部为宽窄有变化的、环状或不封闭的边，边部也较清晰、均匀。锆石的内部主体呈三角形、港湾状等不规则的形态。锆石的边部常穿插至内部主体，形成各种形式的蚕食结构。受流体改造的边部年龄，往往集中于一个十分狭小的范围内，说明这种流体的作用可使U－Pb体系完全重置(简平等，2001)。
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关键词与主要知识点－13
地层的数字定年stratal dating
新年代学cenozoic chronology
混杂岩mélange
封闭温度理论closure temperature
放射性同位素测年radiogenic isotope dating
40 Ar/39 Ar同位素定年高分辨率离子显微探针质谱法
(SHRIMP)
sensitive high resolution ionmicro probe
铀系不平衡法Uranium－Series Disequilibrium TIMS Method
宇宙成因核素cosmogenic nuclide
14C测年radiocarbon dating
磁性地层学magnetostratigraphy
热释光测年(TL)thermoluminescence dating
光释光测年(OSL)optically stimulated luminescence dating
电子自旋共振法测年(ESR)electron spin resonance dating
裂变径迹fission track
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