[理学]Pb同位素.ppt

第七节铅同位素 一、铅稳定同位素组成 铅有4种稳定同位素： 204Pb、206Pb、207Pb、208Pb204Pb尚未被发现有放射性母体，普遍被认为代表原始铅。 206Pb、207Pb、208Pb都是由放射性母体产生的： 238U?206Pb+84He+6?-+Q235U?207Pb+74He+4?-+Q232Th?208Pb+64He+4?-+Q 地质体中的206Pb、207Pb、208Pb含量随时间而变化（增长）。 用204Pb作基准，用206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb来表述铅的变化规律。 几个概念： 放射性成因铅——岩石矿物形成以后，由其中的238U 、235U、232Th衰变所产生的那部分206Pb、207Pb、 208 Pb。 普通铅——不含U、Th及其衰变系列中的放射性同位素的矿物或岩石中的铅，由原始铅+放射成因铅组成，其中放射成因的铅是矿物或岩石形成以前由放射性母体的衰变所形成的。 正常铅——符合单阶段演化模式，能给出有意义模式年龄的普通铅。 异常铅——不符合单阶段演化模式，模式年龄无意义的普通铅。 J型铅（异常铅）——模式年龄小于矿床（或岩石）年龄。 B型铅（异常铅）——模式年龄大于矿床（或岩石）年龄。 铅同位素研究中使用的参数和符号： t0=45.7?108aa0=206Pb/204Pb b0=207Pb/204Pbc0=208Pb/204Pb ?=238U/204PbV=235U/204PbW=232Th/204Pb?=238U/235U=137.88K=W/? ?8=0.155125?10-9/a (238U的衰变常数)?5=0.98485?10-9/a(235U的衰变常数)?2=0.049475?10-9/a(232Th 的衰变常数) a0=9.307?0.003b0=10.294?0.003c0=29.476?0.009 a=18.700b=15.628c=38.63 二、单阶段正常铅的同位素演化Holmes-Houtermans模式： 普通铅年龄测定的条件： 1）地球最初是流体，而且是均一的；2）当时U、Th和Pb是均匀分布的；3）原始铅同位素组成到处都一样；4）后来地球成为刚体，并且U/Pb比值出现了区域性的异常；5）在任何给定的地区， U/Pb比值的变化只是由U到Pb的放射性衰变造成的；6）在普通铅矿物（如方铅矿）形成时，铅与U、Th分离开来，而且它的同位素组成从此保持恒定。 如果在t年以前铅从没有同位素分馏的体系中分离出来, 则  把1、2式联立，可以消去?： 上式在已知t0(或T)、a0、b0和样品比值的情况下可以求得t（成矿或成岩）年龄。 m是等时线的斜率。当t=0时，称为地球年龄线，等时线通过地球原始铅同位素组成点。 下表是单阶段铅等时线斜率与模式年龄对照表： Stacey-Krasters两阶段正常铅演化 该模式假定，普通铅的演化从地球形成时 (45.7×108a)开始直到37×108a前为第一演化阶段，其238U/204Pb为7.19，232Th/204Pb为32.2l，Th/U为4.62。 大约在37×108a前，由于发生分离事件，正常铅的演化进入第二阶段，即地壳阶段。 由于地壳比地幔富含铀和钍，所以第二阶段的238U/204Pb为9.74，232Th/204Pb为37.19，Th/U为3.78。 在上述两个阶段中，铅同位素都是在封闭的系统内演化的。 两阶段年龄计算表 二 具有多阶段演化的异常铅 异常铅的特点： (1) 铅同位素组成的变化一般很明显，而且以富含放射成因铅为特征。 (2) 在206Pb/204Pb—207Pb/204Pb和206Pb/204Pb—208Pb/204Pb图上呈线性排列。 (3) 采用单阶段演化模式所计算的模式年龄与用其他方法测定的年龄是不一致的，有时甚至是负值。 (4) 在增长曲线图中，异常铅的数据点或是沿某一原始等时线分布，但落在不同μ值的演化线上；或是落在不同的原始等时线上，但μ值差别不大，数据点都位于增长曲线的弦上，不超出增长曲线;或落在具有不同μ值的增长曲线和不同年龄的原始等时线上。 (5) 在异常铅的源区中，通过计算所获得的U/Pb或Th/Pb变化明显。 (6) 在很多具有异常铅的矿床中，铅同位素组成的变化具有一定的规律性。如在横山岭铅锌矿床中，206Pb/204Pb或208Pb/204Pb随矿体埋藏深度增加而有升高的趋势 (据陈好寿，1979) 异常铅的年龄计算 这是一个二次等时线公式，其斜率R为: 需要用其他办法确定一个时间。 三、在物质来源方面的应用 铅同位素示踪有几