同位素地质年代学-Ru-Sr法课件.ppt

Rb-Sr体系;Rb的特性 1. 碱金属（Alkali metal）； 2. Rb+的离子半径(1.48?)； K+的离子半径((1.33?)，在含K的矿物中，Rb+能替代K+； 3.主要矿物：云母类(Micas )，钾长石(K-feldspar )（正长石和微斜长石），粘土矿物(clay minerals )，蒸发盐(evaporite minerals )（钾盐和光卤石） ;Sr的特性 1. 碱土金属（Alkaline earths metal）； 2. Sr2+的离子半径(1.13?)； Ca+的离子半径((0.99?)，在含Ca的矿物中， Sr2+能替代Ca+； 例如：斜长石(Plagioclase),磷灰石(apatite),碳酸钙(calcium carbonate), 文石(aragonite) Sr2+可以替代K+ ，但伴随着Al3+替代Si4+ ； 菱锶矿Strontianite (SrCO3),天青石 celestite (SrSO4) ;§3.1 Rb衰变 铷，第一主簇碱金属之一，有两个天然产出和同位素85Rb和87Rb，其丰度分别为72.17%和27.83%。这些数据所得到原子丰度比为85Rb/87Rb=2.593。该比值在地球、月球及大多数陨石中由于太阳星云的均一化作用是恒定的。87Rb具放射性，通过放出?粒子和反中微子衰变成稳定的87Sr。衰变能作为动能由这两个粒子分享。;§3.2岩浆岩定年 岩石或矿物中从t年前形成以来由87Rb衰变产生的87Sr子体原子的数目通过代入一般衰变方程得到：;现今的Sr同位素比值(P)由质谱计测定，87Rb/86Sr原子比从Rb/Sr重量比计算得到。如果初始比(87Sr/86Sr)I已知或能估计出，在遵守从时间t到现在以来系统对Rb和Sr的活动性一直保持封闭的假设条件下，那么t就可测定出来。;二、等时线图 考察方程; 这就导出了Nicolaysen(1961)由投点87Sr/86Sr(y)对87Rb/86Sr(x)开发出处理Rb-Sr数据的一种新方法。截距(c)就是系统的初始87Sr/86Sr比值。在该图上，具有相同年龄和初始87Sr/86Sr比值的一套同岩浆矿物形成一条称之为“等时线”的直线。该线斜率，m(=eλt-1)，就可得到这些矿物的年龄。如果其中一个矿物非常贫Rb，那么由该矿物可直接得到初始比值。否则，初始比值由可用数据点的最佳拟合线外推到y轴得到(图1)。因为λ87Rb是这样小，地质上年轻的岩石，其斜率可以非常精确地由λt近似。此近似对较短半衰期的核素，如K和U，是不适用的。;when-同位素定年;一次平衡部分熔融过程中微量元素变化：;对于同一种元素，176Hf和177Hf，D相同，对一次熔融事件，F相同。那么：;对于同一种元素，176Hf和177Hf，D相同，对一次熔融事件，F相同。那么：;样品要求：同时形成，同一源区，形成后体系封闭; 在等时线图中一套假设矿物的同位素演化如图2所示。岩石结晶时，所有三个矿物有相同的87Sr/86Sr比值，如水平线上的投点所示。每个矿物(对矿物在浅部、快速冷却侵入在相同瞬间有效地)变成封闭系统之后，同位素演化便开始。在该图上两轴具相同坐标刻度，因为每个点87Rb衰变增加87Sr/86Sr并以相同量减少87Rb/86Sr比值，点向上运动直线斜率为-1。每个矿物的同位素组成因其斜率随着时间增加而保持在等时线上。实际上，为了以合适的格式来显示地质年龄的岩石，y轴通常要夸大得多，其增长线接近垂直。; 作为单矿物的另一件方法，Rb-Sr法的另一个发展就是同成因全岩样品套的分析。为了有效，全岩样品套在实际矿物含量上必须具有变化，如样品显示Rb/Sr比值有一定变化范围，而不致于在初始Sr同位素比值上有任何变化。实际中，完全的初始比值均一化可能没有达到，尤其在具有混合岩浆源的岩石中。然而，如果Rb/Sr比值的充分散布开，任何初始比值的变化就可以被清除，因此就可得到精确的年龄。在Sm-Nd等时线中，初始比值的不均一性是较大的问题，因此我们将在后面讨论。 三、喷发等时线 如果熔融产生于平衡条件下，原始基性岩浆应继承其地幔源的同位素成分。立本(Tatsumoto)(1966)首先提出，依据U-Pb数据，原始基性岩浆也应继承其地幔源的母体/子体比。如果采集不同源区元素和同位素组成的不同岩浆批次的样品，那么有可能导出“等时线套”喷发。从其斜率可得到这些源区被孤立的时间。Sun和Hansen(1975)在碱性洋岛玄武岩中的Rb-Sr系统对该概念进行了检验。; 14个不同洋岛玄武岩的平均成分位于一条等时线图上(图3)。数据相当