近日，西安交通大学全球环境变化研究院同位素实验室团队在《国家科学评论》（National Science Review，IF: 16.3）上发表了一篇题为“第四纪碳酸盐U-Th和U-Pb年代学”的展望文章（Perspective），回顾了该领域的重要进展，并提出了未来研究的新方向。
第四纪(约260万年以来)作为解码当代地球环境形成与人类演化机制的关键地质窗口而具有重要的研究价值。碳酸盐在自然界中分布广泛形式多样，其年代学研究在地球物理、环境与景观演变、古生物及人类演化、地壳运动与流体演化等领域具有重大的应用潜力。碳酸盐的绝对定年方法中，U-Th和U-Pb放射性定年法尤为重要，这两种方法分别用于年轻和较老样品，两种方法的发展为填补中晚第四纪年代框架的精度断层、构建完整的第四纪时间标尺提供了重要契机。
西安交通大学全球环境变化研究院同位素实验室团队在U-Th定年和石笋古气候变化领域深耕多年，取得了一系列重要成果(如Cheng et al., 2013, 2016, 2018)，近年来以博士生王健、牛晓雯、康乐等为骨干，团队新发展了碳酸盐U-Pb定年方法并将其用于古气候重建(Wang et al., 2022; Niu et al., 2025)。在本次发表的文章中，团队从空间分辨率、精度和准确度的角度，概述了U-Th和U-Pb年代学方法的发展和重要成果，强调了标准样品（如基体匹配的激光标样和久期平衡标准）及技术进步对于方法改进的关键作用，在此基础上指出了未来研究的可能方向(图1D&E)。
文章亮点主要包括：
(1) 总结了稀释剂和激光方法在空间分辨率、测试精度以及识别样品封闭性等方面的优劣，强调了U-Th和U-Pb激光法标样要求的差异性；针对U-Pb方法结果精度，文章特别指出了等时线分布的重要性；
(2) 强调了U系衰变链初始非平衡对于U-Th和U-Pb年代的重要影响（图1A，234U、231Pa、230Th、226Ra），特别指出226Ra初始值对于年轻样品U-Pb年代的影响，并给出了目前最年轻的碳酸盐U-Pb年代结果(图1C, 约7万年)；通过对U-Th和U-Pb年代误差数据的分析，指出了两种方法较为合理的验证区间(图1B&D, 约35万至60万年)；
(3) 提出了验证U-Th和U-Pb定年方法准确性的策略—利用中国洞穴石笋氧同位素记录与太阳辐射之间的相位耦合关系，实现第四纪U-Th和U-Pb年代与严格数学推算的天文绝对时间的相互验证，其结果也将进一步夯实石笋作为古气候研究继海洋沉积物、冰芯和黄土之后第四大支柱的地位。
论文第一作者是西安交通大学博士研究生王健，程海教授为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金(42488201)和中国科学院地球环境研究所主任基金(SKLLQGZR2401)项目共同资助。
图1. 第四纪碳酸盐U-Th和U-Pb定年进展及展望
文章信息：
王健, 牛晓雯, 康乐, 程海*. U-Th and U-Pb Geochronology of Quaternary Carbonates[J]. National Science Review, 2025: nwad078. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf078.
参考文献:
Cheng H, Edwards RL, Shen C-C et al. Improvements in 230Th dating, 230Th and 234U half-life values, and U–Th isotopic measurements by multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry. Earth Planet Sci Lett 2013; 371-372: 82-91. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.04.006.
Cheng H, Edwards RL, Sinha A et al. The Asian monsoon over the past 640,000 years and ice age terminations. Nature 2016; 534: 640-6. https://doi.org/10.1038/nature18591.
Cheng H, Edwards RL, Southon JA et al. Atmospheric 14C/12C changes during the last glacial period from Hulu Cave. Science 2018; 362: 1293-7. https://doi.org/10.1126/science.aau0747.
Niu XW, Wang J, Kang L et al. Millennial-scale variability of the Asian summer monsoon over the last 690,000 years: Insights from cave records. Sci. Bull 2025; https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.02.011.
Wang J, Niu XW, Kang L et al. U-Pb dating of Quaternary speleothems using LA & ID MC-ICPMS. Quat Sci 2022; 42: 1410-9. https://doi:10.11928/j.issn.1001-7410.2022.05.14.
