同位素地球化学4.ppt

* * 如果一个矿物与能移去放射成因Sr的流体相接触，那么87Sr的丢失速率取决于穿过一定大小晶格的体扩散率。以黑云母为例，这种扩散平行于解理面占绝对优势而不是垂直解理。假定服从阿伦尼乌斯定律，Dodson(1979)对0.7mm直径的黑云母Rb-Sr系统计算出的封闭温度(冷却速率为30℃/Ma)为300℃。这是依据黑云母中氩扩散的实验研究得出来的，因为两个元素被认为在晶格中具类似的扩散行为。 与封闭温度体扩散控制有关的问题是在中阿尔卑斯山中大的(30cm)充填裂隙的黑云母具有相同的年龄，因此也就有与相邻片麻岩中小的(1mm)基质黑云母具相同的封闭温度。Dodson(1979)认为有三种可能的解释： 1)扩散几何不依赖于颗粒大小。这是由于作用于晶格上的应力效应。 2)Sr丢失是由放射成因原子离开它们形成位置的速率控制。 3）封闭温度不是动力学控制的，而是依赖于封闭温度点在黑云母晶格中的变化。 由于流体使Sr活化易受影响增加了Sr封闭温度解释的复杂性。这种问题对于氩并不存在，因为它是惰性气体。因此氩对“热年代学”研究是更为可靠的工具。例如，Harrison等(1985)认为氩的封闭温度是不依赖于颗粒大小的。因为它以半径为大约0.2mm的小域扩散控制。他们也测定了类似于Dodson计算的黑云母中氩的实验封闭温度。因此，这种有力的证据现在可以反过来支持Jager原来提出的黑云母300℃的封闭温度。 三、全岩开放系统 在60年代和70年代期间，Rb-Sr全岩法被广泛用于火成岩结晶年龄的测定。但是在80年代由于全岩开放系统行为的证据确凿，而失去了信度。例如，变质地体中的Rb-Sr等时线能得到好的线性排列，然而其斜率却是原岩与变质年龄的无意义的平均。此问题可能是为了最大化Rb/Sr比值范围，需要在相当大的地理范围取样引起的。挪威南部Arendal紫苏花岗岩提供了一个良好实例。 在几平方公里的范围内从Arendal紫苏花岗岩各个出露点采集了8个全岩样品。它们主要得到大约为1540Ma和1060Ma的两组年龄。Field和Raheim(1979a)将较老的年龄解释为高级紫苏花岗岩矿物的形成时间，较年轻的确定了随后低级事件的年龄。这由可能与穿过该区与不规则分布的窄裂隙有关的轻微矿物蚀变得到证实。该较轻年龄的重新启动事件落在该区未变形的花岗岩岩席1063±20Ma的误差范围内。 为了证明从轻微扰动对片麻岩区区域采样的影响，Field和Raheim在1km2的范围内采集了8个样品。数据(图12)形成一条表面年龄为1259±26Ma的良好线性排列。其MSWD值为1.58,表明围绕回归线的数据离散可能由分析误差引起，但是还没有地质证据证明此时该事件的存在。因此，Field和Raheim将线性排列归结为其斜率相应于重新启动年龄(由1035Ma的矿物等时线决定)的紧密分布的梯队排列。因为每个地点的Rb/Sr比值变化范围小(如地点4，图12)，位于每条次级等时线上的样品并不与虚构的复合“等时线”偏离很多。因此，可得出结论：在Rb-Sr系统有扰动的地区，在得出区域地质年代解释之前，为了了解有关组分的活动性，有必要作详细的采样研究。 图12Arendal紫花岗岩的Rb-Sr“等时线”图 表现出由一系列具梯形排列的局部等时线(斜率与分离出的矿物相同)构成的1259Ma假区域等时线。 在细粒酸性火山岩中，即使是较低级的变质作用，也可发生全岩开放系统的行为。酸性火山岩因为与沉积地层呈整合接触，它们对地层柱绝对年龄的校正引起研究者的注意。它们趋于具大的和可变的Rb/Sr比值，因此得到好的等时线。然而，经验表明它们特别易于丢失放射成因Sr。英格兰北部Stockdale流纹岩提供了一个好的实例。 Stockdale流纹岩为细粒、带状流动熔岩，产于奥陶系的最上部，认为其生物地层误差小于0.5Ma。Gale等(1979)测定了16个点的全岩等时线，得到MSWD=1.92的421±3Ma(2σ)年龄。他们认为因为数据点相对较少，该MSWD值可归结为实验误差，因此421Ma可能代表该熔岩喷发时间。然而，如果该年龄是正确的，将要求对由其它方法确定的奥陶纪年表作大量修改。 McKerrow等(1980)认为因为Stockdale流纹岩层位于具有与该熔岩其它部分(421Ma)相同年龄(424±18Ma)的Shap花岗岩接触带内，全组在喷发和随后的埋藏过程中可能被某热液事件扰动。Compston等(1982)寻求由熔岩喷发(从McKerrow等(1980)估计在440Ma)后的重新启动事件年龄来解释分析误差之上的过度离散。 与此相一致的，重新检验Brooks等的概率表表明16个数据点，1.92的MS