10. 铀系不平衡
从U和Th到Pb有238U－206Pb、235U－207Pb和232Th－208Pb等三个衰变系列，其中存在很多短半衰期的子体同位素，例如234U、231Pa、230Th和226Ra等等。母子体之间如果存在放射性活度不平衡（铀系不平衡），则说明地质事件的时间尺度和铀系子体的半衰期相近，通过反演铀系母子体分异和不平衡产生的机制，也可以对地质事件提供独特的时间和过程上的制约。
10.1 关于俯冲岩浆岩铀系不平衡的全新解释: Huang(黄方)et al
图10.1流体析出，地幔对流进入热点，地幔熔融，壳内岩浆演化等一系列过程，均对铀系不平衡有重要影响。
关于岛弧岩浆作用的过程和时间尺度，前人存在巨大争议。前人根据所谓流体指标（例如Ba/Th和Sr/Th）和 (226Ra/230Th)之间的相关性，认为铀系不平衡是由于俯冲带流体加入地幔楔产生的，由此进一步推测俯冲板片流体析出和岩浆作用的时间尺度仅仅为几千年。我们总结了近20年来发表的大洋和大陆俯冲带岩浆岩的铀系不平衡，结合地球物理和其它地球化学数据，我们提出所谓的流体特征不过是岩浆演化的产物；岛弧岩浆岩的铀系不平衡由较长时间的地幔增长熔融产生，随后在地壳受到岩浆演化的影响，其时间尺度远远超过前人提出的几千年。这一结论颠覆了过去近20年间国际上普遍认为的俯冲带岩浆快速产生和喷发的观点，对于理解俯冲带物质循环和火山作用有重要意义。该成果以invited research paper的形式，发表在Chemical Geology上(Huang (黄方) et al.,2016).
10.2 南美安第斯小型火山的铀系不平衡: Huang (黄方) et al. (2017)
南美安第斯山大型层状火山的成分容易受到在中上地壳发生的岩浆演化的影响，而少量的小型火山因为和下地壳之间连通，反而可能保存了下地壳岩浆作用的信息。我们测量了位于中部火山带的南秘鲁Andagua Valley火山岩，喷发年龄在1000年以内，适合用来研究大陆下地壳岩浆作用的过程和时间尺度。我们发现该火山岩具有显著的231Pa、230Th和226Ra过剩，且和Sr/Th以及Gd/Yb有很好的相关性。这说明岩浆岩的铀系不平衡不是流体加入地幔楔产生的，而是地幔熔融和岩浆壳内演化的产物（Huang (黄方) et al., 2017 GCA）。尤其重要的是，下地壳岩浆演化的信息被保存在Andagua岩浆的铀系不平衡和主微量元素特征中，说明下地壳的MASH带中发生了大量新老熔体的混合，对陆壳演化至关重要。(图10.2)
图10.2 Andagua岩浆演化示意图。从层状火山喷发的岩浆经过显著的演化，而小型火山喷发的熔体保存了深部的信息，例如高Sr/Y和Gd/Yb。