RbSr同位素代学(含作业).ppt

5. Rb－Sr同位素年代学5.1 Rb和Sr的地球化学Rb是一个碱金属元素，其离子半径(1.48Å）与K+的离子半 径（1.33Å）相近，所以Rb+能够在所有含K矿物中置换K+Rb是一个分散元素，它不形成独立的矿物，但在一般含K 矿物如云母、钾长石、某些粘土矿物和蒸发盐中都有一定 量的Rb存在Rb有27个同位素，其中两个是天然存在的同 位素85Rb和87Rb，其现代同位素丰度分别为85Rb ＝ 72.1654%87Rb ＝ 27.8346%（Faure, 1986），85Rb/87Rb比值在地球、月球和大部分陨石中为常数2.593(Catanzaro et al., 1969), 这是因为太阳系星云同位素均匀化的缘故87Rb是放射性同位素，它通过发射一个-粒子而衰变为87Sr，即 87Rb87Sr＋-＋＋Q，半衰期为4.88×1010年（Steiger Obradovich 1988)；而另一些年代学家强调经过挑选的海绿石Rb－Sr定年是可靠的（Odin， 1982）图 Ohio和Indiana下志留系Brassfield组海相碳酸盐中海绿 石Rb-Sr等时线，其年龄小于该组地层年龄，初始Sr同位 素组成与方解石脉的一致，海绿石的Sr同位素可能已与地 下水Sr同位素平衡图 得克萨斯Llano隆起晚寒武纪Riley组砂岩中重结晶海绿 石Rb－Sr等时线，年龄429±17Ma小于估计沉积年龄 515Ma，说明重结晶的海绿石的Rb－Sr等时线年龄记录了 沉积后成岩作用重结晶的年龄（Morton 86Sr/88Sr=0.1194, 84Sr/88Sr =0.006756; 原子质量: 88Sr=87.9056 amu, 87Sr=86.9088 amu, 86Sr=85.9092 amu, 84Sr=83.9134 amu; 85Rb/87Rb = 2.59265, 原子量Rb=85.46776. 测得一花岗岩中三种矿物的数据如下:Rb, ppm Sr, ppm87Sr/86Sr白云母238.4 1.80 1.4125 黑云母 1080.9 12.8 1.1400 钾长石121.9 75.5 0.7502 •假定初始87Sr/86Sr = 0.704，计算三个矿物的模式年龄. •为什么这些模式年龄不一致?•把三个矿物的数据投到等时线图上，计算最小二乘法计算 等时线的斜率和截距，并从斜率计算年龄. 思考题：1、等时线年龄与模式年龄有什么差别？等时线定年有哪些优势？2、等时线定年需要满足哪些前提条件？混合线设1和2两个端元的87Sr/86Sr 和 87Rb/86Sr 不同，两个端 元混合后的87Sr/86Sr可以写为：记 f =(86Sr)1/[(86Sr)1+ (86Sr)2]，Y=87Sr/86Sr，则上式为：Ymixture=Y1f + Y2 (1 - f)类似地，记 X = 87Rb/86Sr可以写出以下方程：Xmixture= X1f + X2 (1-f)以上两式消去f, 得：Ymixture=Y1f + Y2 (1 - f)在(X，Y)图上，这是一条通过(X1，Y1)和(X2，Y2)两点 的直线方程，其斜率为(Y1- Y2)/(X1 -X2)，它与(et -1)无关，即与年龄无关。

注意以上方程与同位素稀释法相同混合作用是一种非常普遍的地质现象，例如：岩浆侵位 时同化围岩；沉积岩总是碎屑组分和化学沉积组分的混 合物，等等当混合作用发生时，同时发生同位素均一化作用，则混 合作用不影响等时线定年，就像没有混合作用一样，但 混合作用有可能由等时线初始比值探测出来当两个端元混合时没有达到同位素均一化，如混合温度 较低（例如沉积作用），或降温太快（例如火山喷发） ，就产生混合线混合作用的探测 ：RM、R1、R2代表混合物和两个端元的同位素比值新式中比较原式中f =(86Sr)1/[(86Sr)1+ (86Sr)2]不同端元组分86Sr丰度变化很小的话，上述两个f实质相等该式中m1 、C1分别是端元组分1的质量和元素浓度； m、CM分别是混合物的质量和元素浓度RM=R1f + R2 (1 - f)将混合方程 Ymixture=Y1f + Y2 (1 - f) 改写为：RM=R1f + R2 (1 - f)得：即：把 代入若设m1/m=β；则∵另外，混合物中元素的浓度可以写为：CM= C1β+ C2 (1-β) 或 跟上式连立消去β并化简得：其中β=m1/mA、B是由R1、R2 、C1 、C2构成的常数，故上式在 R1和（1/ CM）坐标系中为一直线。

即某体系的一元素的同位素比值与该元素浓度的倒数成直线关系 的话，该体系是两元混合而成见下页此式中据Lancelot and Allegre (1974)，东非火成碳酸岩的Pb 同位素在（207Pb/ 204Pb，206Pb/ 204Pb）图中构成一直 线，对应年龄为1300Ma，但实际上是近代形成的在 （206Pb/ 204Pb，1/Pb）图中数据也构成一直线，显示 是两元混合的产物Carbonatites of Uganda. After Lancelot and Allegre (1974).。