首次对软组织化石进行U-Pb定年——古生物定年的新方法摘要由于低铀、高普通铅和晚

摘要
由于低铀、高普通铅和晚期成岩作用阶段的元素迁移，化石U-Pb定年的早期研究仅取得了部分成功。本次研究首次使用激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱法（LA-ICPMS）对上新世磷酸盐化双壳类铸模中的软组织化石进行了精确的U-Pb定年。软组织化石的成岩U-Pb年龄为3.16±0.08Ma ，与上新世晚期地层相一致，并与伴生的鲨鱼牙齿中测定的最古老的U-Pb年龄相似。磷酸盐外源碎屑的年龄明显较大，为5.1±1.7Ma ，说明它们应该是碎屑成因的，并可能提供了磷，促进了铸模的磷酸盐化。本次研究得到的U-Pb年龄以及地层学限制表明，成岩作用发生在双壳类动物死亡不久后，并且双壳类铸模中的U-Pb体系直到现在，都处于封闭状态。晚期成岩作用导致了从同一层位采集的鲨鱼牙齿的重置程度不一。使用线扫描获取数据，以充分利用Pb/U的最大分布，并在三维空间中，使用贝叶斯统计方法拟合数值，而不是比值。
引言
锆石的U-Pb定年被认为是火成岩地质年代学中最精准的方法。它允许通过将含化石的沉积地层与可使用锆石精确定年的火山岩配对，对地质年代表进行绝对年龄校准。只有极少数情况下，沉积地层的沉积年龄才能通过这种方式得到限制。因此，对化石进行直接精确的U-Pb定年是非常有意义的。激光烧蚀-电感耦合质谱法（LA-ICPMS）的引入和完善使得化石U-Pb定年的快速分析成为可能。 LA-ICPMS已直接应用于脊椎动物的牙齿和骨骼和无脊椎动物化石的方解石胶结物。这些尝试取得了有限的成功。由于化石很少具有高比例的放射性Pb ，这导致了年龄解释的困难，并且它们可能容易受到晚期成岩作用的影响，包括长期或幕式的U和Pb获得和丢失。
在早期成岩作用阶段，软组织可被矿化交代，并保存在地质记录中。软组织的一个重要交代机制就是磷酸盐化，这是一个历时数周的快速过程。由于磷酸盐对U有很大的亲和力，磷化的软组织可能是一个精确的U-Pb地质年代计。本次研究第一次报告了使用原位LA-ICPMS对双壳类磷化铸模的软组织化石进行精准的U-Pb定年。数据处理采用单周期线扫描，使用贝叶斯统计方法在三维（3-D）空间中拟合数值，而不是比值。为了证实其准确性，将磷化铸模的年龄与从同一露头采集的鲨鱼牙齿和磷酸盐外源碎屑的U-Pb年龄进行了比较。
样品与源岩
化石是从一个砂质砾岩层（ER-1）中采集的，该层为墨西哥下加利福尼亚半岛南部ElRiff地区的Salada组。 Salada组主要由砂岩和砂质粉砂岩组成，含有丰富的化石，包括海相双壳类、藤壶和鲨鱼牙齿，表明其沉积环境为沿海浅水环境。根据鲨鱼牙齿， Salada组被认为是上新世地层。样品是从ElRiff的沿悬崖的两个不同露头的同一岩层中采集的。化石铸模样品主要由磷酸钙（图2A和2B）和一些碎屑砂粒组成。壳嘴可见菱形白云石，具有高的孔隙度和晶内孔隙度。 ER-1源岩中可见硅质碎屑颗粒、磷酸盐颗粒和外源碎屑（图2C）。磷酸盐碎屑包括泥质粉砂岩到泥质砂岩，形状从圆形到棱角状不等。从ER-1中采集到了7颗鲨鱼牙齿。六颗大小为1-3厘米的牙齿被鉴定为Isurussp.（鲭鲨）和Hemipristisspp.（半锯齿鲨）（图2D），并用于U-Pb测试。另一颗牙齿被鉴定为Carcharodoncarcharias（噬人鲨）（图2D）。

文章图片
图1.研究位置。（A）Salada组地层柱状图（墨西哥下加利福尼亚半岛南部的ElRiff ， 24°29.38′N ， 111°17.48′W）。 ER-1为砂质砾岩层。（B）墨西哥下加利福尼亚半岛南部的ElRiff的所在位置。