1、同位素地球化学基础,二、铷-锶法年龄测定和锶同位素地球化学 1.Rb-Sr衰变体系 （1）Rb和Sr的同位素 Rb: 85Rb (72.15%) 87Rb (27.85%),同位素地球化学基础,锶的同位素: 84Sr 0.56% 86Sr 9.86% 87Sr 7.02% 88Sr 82.56%,同位素地球化学基础,(2)铷的衰变常数和半衰期 87Rb = 87Sr + - Rb = 1.3910-11 a-1 Rb = 5.010-11 a-1,同位素地球化学基础,根据 D* = N(et - 1), 有 87Sr* = 87Rb(et - 1) t = 1/ ln (1+ 87Sr*/ 8
2、7Rb) 适用的样品： 钾长石、白云母、天河石、钾盐等 钙是常见组分,同位素地球化学基础,设 87Sr = 87Sro + 87Sr* 87Sr = 87Sro + 87Rb(et - 1) 用非放射性成因86Sr除，得到 (87Sr/ 86Sr) =( 87Sr/ 86Sr)o + (87Rb/ 86Sr)(et - 1),同位素地球化学基础,给定(87Sr/ 86Sr)o和根据 地壳中平均(87Sr/ 86Sr)o =0.712 地幔中平均(87Sr/ 86Sr)o =0.699 由下式可得模式年龄: t = 1/ ln (87Sr/ 86Sr) - (87Sr/ 86Sr)o/ (87R
3、b/ 86Sr)+1,同位素地球化学基础,2.Rb-Sr等时线法 原理： (87Sr/ 86Sr) =( 87Sr/ 86Sr)o + (87Rb/ 86Sr)(et - 1),同位素地球化学基础,方法的特点： 与不含初始锶方法和模式年龄相比，精度较高。 可得到初始86Sr/86Sr值（用于判断来源）。 根据数据点拟合好坏程度可以检验体系封闭性。,同位素地球化学基础,3. Rb-Sr等时线年龄研究的必要条件 体系封闭 体系封闭以前均一化 各样品之间的87Rb/86Sr值差别远远大于样品的87Sr/86Sr值误差范围。,同位素地球化学基础,4. Rb-Sr等时线年龄研究的注意问题 （1）岩浆岩
4、可达到均一化 深成岩的结晶时间相对于其年龄可忽略。 喷出岩快速冷却，等时线年龄代表形成年龄。,同位素地球化学基础,（2）变质岩 变质作用会使Sr同位素重新均一化 小范围的均一化：全岩等时线为代表岩石形成年龄，矿物等时线为变质年龄。 大范围的均一化：均代表变质年龄。,同位素地球化学基础,（3）沉积岩 锶同位素的母体87Rb和子体87Sr及其保存条件： 陆源碎屑物 自生矿物（海绿石等）,同位素地球化学基础,5.地壳和地幔中锶同位素的地球化学演化,同位素地球化学基础,三、U-Th-Pb法定年和铅同位素地球化学 1. U-Th-Pb的同位素 U： 238U 99.27% (=1.5510-10, =
5、4.47109) 235U 0.70% (=9.8510-10, = 7.04108) 234U 0.006%,同位素地球化学基础,Th: 232Th(=4.9510-11, = 1.41010) Pb: 204Pb 206Pb 207Pb 208Pb,同位素地球化学基础,除204Pb外，余为放射性成因铅，反应总过程如下： 23892U = 20682Pb + 8 42He +6- +E 23592U = 20782Pb + 7 42He +4- +E 23290Th = 20882Pb + 6 42He +4- +E,同位素地球化学基础,2. U-Th-Pb法年龄测定 根据基本公式：D* =
6、 N(et - 1) (206Pb/204Pb) =(206Pb/204Pb)o + (238U/ 204Pb)(et - 1) (207Pb/204Pb) =(207Pb/204Pb)o + (235U/ 204Pb)(et - 1) (208Pb/204Pb) =(208Pb/204Pb)o + (232Th/ 204Pb)(et - 1),同位素地球化学基础,上式分别整理得： t = 1/1 ln (206Pb/ 204Pb) - (206Pb/ 204Pb)o/ (238U/ 204Pb)+1 t = 1/2 ln (207Pb/ 204Pb) - (207Pb/ 204Pb)o/ (
7、235U/ 204Pb)+1 t = 1/3 ln (208Pb/ 204Pb) - (208Pb/ 204Pb)o/ (232Th/ 204Pb)+1 可得到三个值 适用的矿物：沥青铀矿，晶质铀矿，钍石，锆石，独居石，磷灰石等。,同位素地球化学基础,三个年龄值不一致时，用两式联立得:(207Pb/ 204Pb) - (207Pb/ 204Pb)o 235U (e2t - 1) _ = _ _ (206Pb/ 204Pb) - (206Pb/ 204Pb)o 238U (e1t - 1),同位素地球化学基础,3.普通铅法年龄测定（Pb-Pb法） （1）基本思路：地球上的铅同位素按正常母体量演化
8、，直到形成含铅矿物时才脱离母体。 （2）基本假设 地球形成初期U、Th、Pb分布均匀 地球的原始铅同位素组成为：,同位素地球化学基础,地球的原始铅同位素组成为(比值)： ao = (206Pb/ 204Pb)o = 9.307 bo = (207Pb/ 204Pb)o = 10.294 co = (208Pb/ 204Pb)o = 29.476 地球铅同位素的相对丰度变化是体系中放射性母体衰变的结果。 铅矿物形成后，铅同位素与放射性母体分离。,同位素地球化学基础,T=45.5亿年 t 0亿年 时间 事件 (206Pb/204Pb)o (206Pb/204Pb) 地球形成 矿物形成 测定,同位素
9、地球化学基础,计算公式： (206Pb/204Pb) =(206Pb/204Pb)o + (238U/ 204Pb)(e1T - 1) - (238U/ 204Pb)(e1 t - 1)(206Pb/204Pb) =(206Pb/204Pb)o+(238U/ 204Pb)(e1T- e1t),同位素地球化学基础,普通铅法的样品要求： 无U和Th的矿物，如方铅矿、黄铁矿等亲硫元素的矿物,同位素地球化学基础,4.U-Pb谐和曲线法(一致曲线法)206Pb*/238U =e1t -1 207Pb*/235U =e2t -1,同位素地球化学基础,5.铅同位素的演化 原始铅：地球形成时的初始铅 放射铅：地球形成后放射性母体产物,
