18-同位素地球化学.pptx

上次课回顾;六、同位素地球化学-4;U-Th-Pb同位素体系;Pb为中等不相容元素，其离子半径为1.32 ； Pb的独立矿物为方铅矿，在硅酸盐矿物中，多与元素K形成类质同象而趋向存在于钾长石等矿物中； 通常条件下Pb性质稳定，但在高温和酸性条件下可形成氯或硫的化合物，易溶解于热液中而发生迁移。;U-Th-Pb同位素体系; 地幔 下地壳 上地壳 超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩 U 0.055 0.62 3.65 0.01 0.4 1.8 4.0 Th 0.19 3.6 12.1 0.05 1.3 7.0 18.0 Pb 0.4 6.5 19.9 0.3 3.2 15.0 24.0 ;U-Th-Pb同位素体系;Pb同位素主要由4个同位素组成： 204Pb 1.4% 203.973029 206Pb 24.1% 205.974449 207Pb 22.1% 206.975881 208Pb 52.4% 207.976636 其中206Pb、207Pb、208Pb为稳定同位素，分别为238U、235U、232Th放射性形成的同位素子体同位素。204Pb因无对应的放射性同位素母体，故不属于放射成因同位素。 除上述同位素外，还有短命的210Pb、211Pb、212Pb和214Pb，均是Th、U衰变过程中间产物，半衰期非常短暂。;U-Th-Pb同位素体系;;U-Th-Pb同位素体系; 由于U-Th-Pb体系可构成相互独立的衰变体系，原理上对同一地质体进行同位素分析，可获得三个独立的年龄值。如所分析样品符合等时线前提，238U-206Pb、235U-207Pb、232Th-208Pb体系应该给出一致的年龄（相对误差小于或等于10%）；然而，由于U、Pb的易活动性，在风化作用和低级变质作用，常可导致体系U-Pb同位素组成不能保持封闭，往往得不到一致年龄，因此用等时线法成功获得有意义年龄的实例相对有限。;成功实例：加拿大珊瑚碳酸盐U-Pb等时线年龄。所获的等时线年龄与约375- 385 Myr的地层年龄相近。但图中的空心符号代表的样品发生了不同程度的体系开放。 ;实例： 右图为美国怀俄明州Granite Mountains 岩基全岩238U-206Pb等时线图。由于已知岩体的形成时间为2.82Ga，图中所有的数据点并不沿该等时线分布，而是显示出不同程度的低238U/204Pb比值，即样品发生了明显的U丢失，而无法给出正确的年龄值。;U-Th-Pb同位素体系; 由于U、Pb的活动性较强，而Th4+的地球化学性质与U4+相似，已形成的岩石和矿物难免受到后期地质作用的影响，造成母、子体核素不同程度的丢失（或获得），破坏了体系的封闭性，导致测定的四个年龄数据不一致，而且经常存在t208＜t206＜t207＜t206/207的顺序。 如果引起不一致年龄的原因主要是不同子体的丢失程度不同，这时t206/207年龄最接近矿物结晶年龄。因为207Pb和206Pb化学性质极相似，故丢失率也较一致，这一年龄值可消除因Pb丢失产生的误差。;6;加拿大魁北克寄主Cu-Zn硫化物矿床的火山岩全岩的Pb同位素组成，形成了较高质量的Pb-Pb等时线。;U-Th-Pb同位素体系;U-Th-Pb同位素体系;假如矿物形成于3.0Ga，则其具谐和年龄的207Pb/235U、 206Pb/238U比值将分别为18.1902和0.59249;如果样品铅丢失或铀获得，则坐标点落在一致曲线下方; 如果样品铅获得或铀丢失，则坐标点落在一致曲线上方. 若样品形成后丢失部分放射成因铅，随后又封闭，那么一组经历相同的样品，在207Pb*/ 235U和 206Pb*/ 238U为横纵坐标的图上的数据点就构成了一条直线，即不一致线。;U-Pb concordia diagram showing the concordia line calibrated in Myr, and a discordia line generated by variable Pb loss from 2700 Myr-old U-rich minerals of Zimbabwe (Rhodesia). After Wetherill (1956a). ;U-Th-Pb同位素体系;U-Th-Pb同位素体系;U-Th-Pb同位素体系;正常铅：普通铅中的一类，指在一个U-Th-Pb系统中演化的铅，又叫单阶段铅。