鈾鉛定年法是放射性定年法中最早使用 Boltwood BB 1907 On the ultimate disintegration products of the radioactive elements Part II The disintegration products of uranium American Journal of Science 23 7788 且準確度最高的定年方式，可測定距今 100 萬年到 45 億年的物體年代，例定精確度大約是測定範圍的 1 至 10 Parrish Randall R Noble Stephen R 2003 Zircon UThPb Geochronology by Isotope Dilution Thermal Ionization Mass Spectrometry IDTIMS In Zircon eds J Hanchar and P Hoskin Reviews in Mineralogy and Geochemistry Mineralogical Society of America 183213。 鈾鉛定年法依賴兩個獨立的衰變鏈，即半衰期 447 億年的鈾 238（238U）衰變至鉛 206（206Pb）的鈾衰變系；以及半衰期 704 億年的鈾 235（235U）衰變至鉛 207（207Pb）的錒衰變系。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 和其子元素會經過 8 次 α 和 6 次 β 衰變後成為鉛 206；而鈾 235 的部分則是 7 次 α 和 4 次 β 衰變後成為鉛 207Romer RL 2003 Alpharecoil in UPb geochronology Effective sample size matters Contributions to Mineralogy and Petrology 145 4 481491。 因為兩個鈾鉛衰變鏈（鈾 238 至鉛 206 和鈾 235 至鉛 207）同時發生，所以在鈾鉛定年法中又發展出了多種定年技術。鈾鉛定年法這個術語通常是指兩個衰變鏈同時使用，並且在「諧和圖」（Concordia diagram，參見下文）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定年法，類似銣 鍶定年法。 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。美國地球化學家克萊爾卡梅倫帕特森是研究鈾鉛放射性同位素定年方式的先驅，而且因為使用此法首次精確地測定了地球的年齡而聞名 Patterson CC 1956 Age of meteorites and the Earth Geochim Cosmochim Acta 10 2307。 礦物學 鈾鉛定年法通常以鋯石（ZrSiO4）為樣本進行 Zircon Chronology Dating the Oldest Material on Earth ，雖然本法也可以獨居石、榍石和進行。 鋯石形成時，鈾和釷原子可以和鋯石的晶體結構結合而存在於鋯石中，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（即完全由鈾或釷衰變形成的）Zircons the ideal SHRIMP food，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、覆蓋範圍更廣的資料模型修正。鈾鉛定年法也應用在方解石、霰石等其他碳酸鹽礦物。這類礦物的定年結果精確度通常低於火成岩和變質巖礦物，但在地質紀錄中碳酸鹽礦物較為常見 Woodhead J Hellstrom J Maas R Drysdale R Zanchetta G Devine P Taylor E 2006 UPb geochronology of speleothems by MCICPMS Quaternary Geochronology 1 208221Lachniet MS Bernal JP Asmerom Y Polyak V 2012 Uranium loss and aragonitecalcite age discordance in a calcitized aragonite stalagmite Quaternary Geochronology 14 2637。 輻射損傷造成的影響 在鋯石內同位素發生 α 衰變時，鋯石的晶體會因為被釋放出的 α 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，並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 Palenik CS Nasdala L and Ewing RC 2003 Radiation damagein zircon American Mineralogist 88 770781。 在母元素濃度較高區域的晶體損傷範圍將會相當大，並且各個損傷區域將會形成一個損傷網。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 Mattinson JM 2005 Zircon UPb Chemical abrasion CATIMS method Combined annealing and multistep dissolution analysis for Improved precision and accuracy of zircon ages Chemical Geology 220 4766。 化學上的細節 假設鋯石內的鉛原子完全由衰變產生，沒有流失也沒有鉛原子從外部進入，那麼鋯石的年齡可使用如下指數衰減方程式計算： N_mathrm Now N_mathrm Orig elambda t 其中： N_mathrm Now 是測量時的鈾原子數量。 N_mathrm Orig 是鈾原子原始數量，相等於測量時鈾和鉛原子的總量。 lambda 是鈾的衰變率。 t 是鋯石的年齡，即需要測定的變數。 因此上述方程等價於： N_mathrm U left N_mathrm U N_mathrm Pb right elambda_mathrm U t 重新整理後變為： N_mathrm Uover N_mathrm U N_mathrm Pb elambda_mathrm U t 簡化後得到： 1 N_mathrm Pbover N_mathrm U elambda_mathrm U t 最後，更常見的計算公式通常是： 以及 上述公式計算結果為協和年齡（Concordant age）。將多個協和年齡隨時間序列繪製為圖表，就可以得到諧和線（Concordant line）Dickin AP 2005 Radiogenic Isotope Geology 2nd ed Cambridge Cambridge University Press pp 101。 樣本中鉛原子的流失會造成各樣本之間年代測定結果的差異。鉛流失造成的年代測定偏差如下圖表示。如果一組鋯石樣本流失的鉛含量是各個樣本不同，將會在下圖中產生誤差等時線（Errorchron）。諧和線和誤差等時線的上交點可反映鋯石形成的原始年代，而下交點則是使鋯石成為開放系並開始流失鉛的事件發生的時間；雖然下交點所表示年代的意義至今仍有一些不同的意見。 沒有輻射損傷的鋯石可以在極高溫的環境（約 900 C 以上）以外完整保留鈾和釷放射衰變產生的鉛，但是鈾高度聚集區域產生的輻射損傷會使鋯石在低溫下保留鉛的能力大幅下降。鋯石的化學性質相當穩定，並且對機械風化抵抗能力甚高，這對地質年代學家而言是喜憂參半的。鋯石在母巖熔化時部分割槽域以至整個晶體仍不會被破壞，可完整保留鈾和鉛同位素量以定年。形成時間甚久，並且經歷地質事件相當複雜的鋯石晶體可包含多個形成年代差異甚大的區域（通常是類似樹輪的晶體中核心區域最古老，最外圍區域最年輕的結構。），並且不同區域會紀錄不同時期的岩石狀態。這種複雜狀況的解決方式（取決於保留鉛的最高溫度，也可存在於其他礦物內）通常是使用離子探針（，SIMS）或雷射（ICPMS）。 參見 考古年代測定、放射性定年法 放射性碳定年法 鉀－氬年代測定法 參考資料 外部連結 Category 放射性定年法