鉛同位素定年是放射測年法中最早使用，并且準確度最高的一種測年方法。本法測定的年齡范圍介于距今100萬到45億年前，固定精確度大約是測定范圍的0.1%~1%。
基本介紹
鈾鉛測年法依賴兩個獨立的衰變鏈，一個是半衰期44.7億年的U至Pb的鈾衰變系，另一個為半衰期7.04億年的U至Pb的衰變系。從鈾衰變到鉛的衰變鏈由一系列的α和β衰變組成。其中鈾-238和其子核素會經過8次α和6次β衰變成為鉛-206；而鈾-235的部分則是7次α和4次β衰變成為鉛-207。因為兩個鈾鉛衰變鏈（鈾-238至鉛-206和鈾-235至鉛-207）同時發生，所以在鈾鉛測年法中又發展出了多種測年技術。鈾鉛測年法這個術語通常是指兩個衰變鏈同時使用，并且在“諧和圖”（Concordia diagram）上表示。不過，如果只使用一個衰變鏈（通常使用鈾238至鉛206）時，則是使用鈾鉛等時線測年法，類似測年法。最后，物體的年代也可在鈾鉛衰變系下只分析鉛同位素的比例而測定，即所謂的鉛鉛測年法。美國地球化學家克萊爾·帕特森是研究鈾鉛放射性同位素測年方式的先驅，他并以此法首次測定地球的年齡精確值而聞名。
礦物學
鈾鉛定年法通常以鋯石（ZrSiO4）為樣本進行，雖然本法也可以用于獨居石、榍石和斜鋯石。鋯石形成時，鈾和原子可以和鋯石的晶體結構結合而存在于鋯石中，但是鉛無法進入形成中的鋯石晶體結構。因此，我們可以假設鋯石內含的鉛全都是放射成因核素（即完全由鈾或釷衰變形成的），而非從外在環境進入。當科學家定年的材料不是鋯石這種可以選擇性地只包含鈾和釷的“良好”礦物時，就必須使用更佳的、覆蓋范圍更廣的數據模型修正。鈾鉛定年法也應用在方解石、文石等其他碳酸鹽礦物。這類礦物的定年結果精確度通常低于火成巖和變質巖礦物，但在地質紀錄中碳酸鹽礦物較為常見。
輻射損傷造成的影響
在鋯石內同位素發生衰變時，鋯石的晶體會因為被釋放出的粒子撞擊而受到一定程度的輻射損傷。這些損傷主要集中在母元素鈾和釷周圍，并且會形成使衰變產物鉛從鋯晶格內的原始位置被排出的通道。在母元素濃度較高區域的晶體損傷范圍將會相當大，并且各個損傷區域將會形成一個損傷網。離子徑跡和晶體內微小裂紋將會進一步擴大輻射損傷區域。而這些裂變軌跡將不可避免地成為深入晶體結構的管道，使鋯石中放射衰變產生的鉛同位素流失。
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