銣-鍶法年齡測(cè)定

銣—鍶法年齡測(cè)定銣和鍶的地球化學(xué)

銣，分散元素，不形成獨(dú)立礦物；與鉀的離子半徑十分相似，類質(zhì)同像替代鉀。它以易于監(jiān)測(cè)的含量存在于常見的鉀礦物中，例如，云母、鉀長(zhǎng)石、某些粘土礦物和一些蒸發(fā)巖礦物中。鍶能夠在許多礦物中替換鈣，也可以被鉀長(zhǎng)石俘獲到K+1離子的位置上，但是為了保持電中性，需要一個(gè)Al3+離子。鍶可以形成獨(dú)立礦物，菱鍶礦（SrCO3）和天青石（SrSO4）元素豐度銣有兩種天然同位素85Rb（穩(wěn)定），72.1654%87Rb（放射）,27.8346%85Rb/87Rb=2.593鍶有四種天然同位素，都是穩(wěn)定的。

88Sr，82.53%,87Sr，7.04%,86Sr，9.87%,84Sr，0.56%

鍶同位素豐度不斷變化由于87Rb的衰變形成放射成因的87Sr，使得鍶同位素豐度不斷變化。因此，在含有銣的巖石或礦物中，鍶同位素的精確組成取決于該巖石或礦物的年齡和Rb/Sr比值Rb/Sr比值在巖漿過程中的變化在巖漿分離結(jié)晶的過程中,鍶趨向于在早期形成的鈣質(zhì)斜長(zhǎng)石中富集,而銣留在液相中。因此，在逐漸結(jié)晶過程中，殘余巖漿的Rb/Sr比值逐漸增大

火成巖和沉積巖中Rb、K、Sr、Ca的濃度（ppm）巖石類型RbKSrCa超基性巖0.240125000玄武質(zhì)巖石30830046576000高鈣花崗巖1102520044025300低鈣花崗巖170420001005100正長(zhǎng)巖1104800020018000頁巖1402660030022100砂巖60107002039100碳酸巖32700610302300深海碳酸巖1029002000312400深海粘土1102500018029000Rb-Sr定年基本原理基本原理87Sr=87Sr0+87Rb（eλt-1）T1/2=4.88×1011年（488億年），λ=1.42×10-11年-1

注意事項(xiàng)礦物或巖石形成以來對(duì)Rb和Sr封閉體系為了獲得模式年齡值，還需知道初始鍶（87Sr/86Sr）0值。實(shí)際應(yīng)用中，Rb-Sr法很少用模式年齡，因?yàn)椴煌陮?duì)象的初始鍶值相差較大，難于獲得真實(shí)值。等時(shí)年齡，需要具備基本條件Rb-Sr等時(shí)線基本條件（1）礦物或巖石形成以來對(duì)Rb和Sr封閉體系（2）假定巖漿結(jié)晶所需時(shí)間較短，即年齡一致

（3）假設(shè)在整個(gè)冷卻期內(nèi)，鍶在巖漿中保持同位素的均勻化，也就是該巖漿所形成的巖石具有相同的初始87Sr/86Sr比值

（4）87Rb/86Sr比值分散（5）數(shù)據(jù)點(diǎn)足夠多，符合數(shù)學(xué)上的要求等時(shí)線的意義在這些條件下，上述方程為一線性方程：y=b+mx。該巖漿套的所有礦物或巖石樣品值將落在以87Sr/86Sr(y)和87Rb/86Sr(x)為坐標(biāo)的一直線上。該直線就叫等時(shí)線，因?yàn)榫€上所有的點(diǎn)具有相同的年齡(t)和相同的(87Sr/86Sr)i。年齡可由直線斜率(m)求得，m=e

t-1；初始比值由y軸截距(b)給出。利用等時(shí)線既可求出年齡，又可以得到鍶初始值數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合程度的好壞，也是檢驗(yàn)所有樣品是否一直保持封閉的一個(gè)尺度同源巖漿巖石Rb-Sr同位素演化和等時(shí)線圖

等時(shí)線的擬合

最常用的是雙誤差最小二乘回歸法進(jìn)行擬合。數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離擬合的程度一般用MSWD(MeanSquaredWeightedDeviates)來衡量，它是每一數(shù)據(jù)點(diǎn)離擬合線的偏差的平方除以自由度（數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)減2）。如果數(shù)據(jù)點(diǎn)的散布正好等于實(shí)驗(yàn)分析誤差所預(yù)計(jì)的散布，則計(jì)算的MSWD=1，過度的散布產(chǎn)生MSWD>1，小于實(shí)驗(yàn)分析誤差所預(yù)計(jì)的散布將產(chǎn)生MSWD<1。當(dāng)MSWD>2.5時(shí)，很可能是一條誤差等時(shí)線。數(shù)據(jù)點(diǎn)過度的散布可以由所分析樣品存在年齡差異、初始比值差異或成巖后地質(zhì)作用引起。火成巖定年火成巖定年測(cè)試對(duì)象的選擇，與K-Ar類似。模式年齡，由于難以確定初始值，一般不予采用全巖等時(shí)年齡，需要滿足先前的條件礦物等時(shí)年齡（內(nèi)等時(shí)線）：挑選單礦物，每一種礦物為一個(gè)樣品，同樣需要滿足條件。挑選單礦物時(shí)，除了含鉀礦物以外，通常還會(huì)挑選一種富鈣貧鉀礦物，如磷灰石、榍石等。它投點(diǎn)基本落在縱軸上。變質(zhì)巖的年齡測(cè)定

變質(zhì)巖的年齡測(cè)定

變質(zhì)作用可以是熱變質(zhì)，也可以有流體的參與，結(jié)果使巖石的總體化學(xué)組成和微量元素成分都可能發(fā)生變化。可以預(yù)料，變質(zhì)作用對(duì)巖石中存在的天然放射性元素的母體和子體的關(guān)系將產(chǎn)生深刻影響。實(shí)際觀測(cè)也表明，礦物中的Rb—Sr衰變圖確實(shí)受到影響。基本假設(shè)假設(shè)在區(qū)域變質(zhì)或接觸變質(zhì)過程中，87Sr的變化僅僅是由于放射性同位素87Rb的衰變導(dǎo)致的，而礦物中銣和鍶的濃度基本上保持不變?nèi)绻跓嶙冑|(zhì)過程中，礦物發(fā)生了同位素均勻化，一般手標(biāo)本大小的全巖樣品都保持著封閉體系，則可以計(jì)算礦物等時(shí)年齡（內(nèi)等時(shí)線），代表變質(zhì)年齡，而全巖年齡代表成巖年齡未受變質(zhì)的沉積巖的年齡測(cè)定

沉積巖中的含銣礦物，既可以是自生的，也可以是它地生成的和碎屑的自生的有海綠石、鉀鹽、光鹵石等海綠石較好，可以反映沉積年齡蒸發(fā)巖礦物不夠穩(wěn)定，所測(cè)年齡不可靠小結(jié)

銣和鍶是分散元素，它們?cè)诨鸪蓭r、沉積巖和變質(zhì)巖中的濃度從小于幾ppm到大于幾百ppm。銣主要在云母、鉀長(zhǎng)石和粘土礦物中富集，而鍶存在于斜長(zhǎng)石、磷灰石和碳酸巖礦物中。等時(shí)年齡，條件基本假設(shè)，變質(zhì)巖如果受后期變質(zhì)影響，礦物等時(shí)年齡和全巖等時(shí)年齡流體包裹體Rb-Sr定年流體包裹體Rb-Sr定年宜昌地調(diào)中心，李華芹ShepherdTJ.DarbyshireDPF.FluidinclusionRb-Srisochronsfordatingmineraldeposits.Nature,1981,290:578一579李華芹，謝才富，常海亮，等.熱液礦床流體包裹體年代學(xué)研究及其地質(zhì)應(yīng)用.1993，地質(zhì)出版社李華芹，謝才富，常海亮，等.新疆北部有色貴金屬礦床成礦作用年代學(xué).1998，地質(zhì)出版社文獻(xiàn)2NakaiS,HallidayAN,KeslerSE.eta1.Rb-SrdatingofsphaleritesfromTennesseeandthegenesisofMVToredeposits.Nature,1990,346:354一357陳好壽,李華芹.云開隆起金礦帶流體包裹體Rb-Sr等時(shí)線年齡.礦床地質(zhì)，1991,10(4):333一341PettleT,diamondLW,Rb-Srdatingofsphaleritebasedonfliudinclusion一hostmineralisochrons:aclarificationofwhyitworks.EconGeo1,1996.91(5):951一956姚海濤，鄭海飛.流體包裹體Rb-Sr等時(shí)線定年的可靠性.地球化學(xué)，2001，30（6）：507-511石英中流體包裹體Rb-Sr定年：將成礦期的石英中的包裹的流體淋濾出來，測(cè)試Rb-Sr同位素組成進(jìn)行定年（Shepherd&Darbysgire,1981;Pettke&Diamond,1995)兩種方法：壓碎淋濾法和熱爆破法，Pettke&Diamond(1995)通過對(duì)人工合成包裹體研究后認(rèn)為，壓碎淋濾法的效果更好。注意點(diǎn)：1.石英形成期次很多,要盡量選取與成礦作用同期形成的石英;2.石英中包裹體類型很多,也要盡量選取原生包裹體為主的。石英中流體包裹體Rb-Sr定年：宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所（李華芹等，1992，2001）流體包裹體Rb-Sr等時(shí)線定年的可靠性通過對(duì)Rb-Sr等時(shí)線原理應(yīng)用的必要條件及流體包裹體樣品的成因特點(diǎn)的分析‘認(rèn)為是否可以用流體包裹體Rb－Sr定年在理論上尚需解決以下問題:(I)因礦物中常有不同期次、不同成因的流體包裹體存在，必須保證所選的各流體包裹體樣品具有相同的初始Sr比值;(2)流體包裹體中Rb與Sr的分異機(jī)理以及分異程度問題，即流體中Rb與Sr之間是否存在分異和分異程度是否可以達(dá)到Sr同位素分析的精度要求。已有的流體包裹體的Rb-Sr等時(shí)線年齡研究資料和數(shù)據(jù)的分析檢驗(yàn)結(jié)果普遍存在以下問題:等時(shí)線圖上數(shù)據(jù)點(diǎn)分散;擬合年齡較老;等時(shí)線擬合品質(zhì)參數(shù)MSWD偏大，可靠性低評(píng)價(jià)自1995年以來SCI收錄的有關(guān)該領(lǐng)域的文獻(xiàn)共有3篇，說明自流體包裹體定年方法提出以來，該方法并未被地學(xué)界廣泛接受和采用在一個(gè)均一的流體體系中，如何既保證先發(fā)生Sr同位素的完全均一化，然后又能保證Rb與Sr之間的分異?實(shí)際流體包裹體樣品的數(shù)據(jù)分析和評(píng)估等時(shí)線法的基本原理

及其應(yīng)用的必要條件(1)用于等時(shí)線研究的一組樣品均須同時(shí)形成，并且它們的初始Sr同位素曾達(dá)到了完全的均一化;(2)均一化以后，流體包裹體中的Rb,Sr及其同位素一直處于封閉狀態(tài);(3)樣品的87Sr/86Sr比值測(cè)量誤差應(yīng)一定程度地小于其Rb/Sr比值的最大變化范圍姚海濤的擬合鍶同位素地質(zhì)學(xué)

鍶同位素地質(zhì)學(xué)

地球形成之初，鍶同位素組成均勻化。后來，由于地球的分異作用，圈層的形成，導(dǎo)致Rb/Sr比值發(fā)生變化，如硅鋁質(zhì)地殼比鐵鎂質(zhì)地幔更富Rb貧Sr。巖石和礦物一代代承繼過來，新一代保存了老一代的信息，所謂“鍶初始值”?；鸪蓭r中Rb-Sr衰變圖的研究，不僅揭示年齡，而且提供關(guān)于它們的鍶的地球化學(xué)歷史的信息石隕石與初始鍶直接測(cè)量地球形成時(shí)的鍶同位素比值是不可能的。隕石，來自太陽系的物質(zhì)，并且保留了其母體因快速冷卻而凝結(jié)的鍶同位素組成的紀(jì)錄。BABI初始值玄武質(zhì)無球粒隕石，與地球火山巖很類似，而且Rb/Sr比值非常低，作為初始值。帕帕納斯塔修與瓦賽伯格（1969），BABI初始值，0.698990±0.000047.修正,0.69897±0.00003。太陽的銣和鍶對(duì)太陽光球中銣和鍶的濃度測(cè)量，Rb/Sr比值大約0.65。每百萬年87Sr/86Sr增加2.6×10-5地球中鍶同位素的演化

地球也應(yīng)與隕石有相近值，初始鍶0.699。地球形成后幾億年內(nèi)，地表就富含堿金屬、硅和鋁的巖石。富含銣的花崗質(zhì)成分的巖石在地球歷史的很早時(shí)期就開始形成，并在鍶同位素的演化中一直起了主要作用。古老巖石的初始鍶都很低，（0.700-0.702）。上地幔，0.704±0.002。從大的范圍講，上地幔在化學(xué)上不均勻，在同位素上也是不均勻的。大洋中脊的大洋拉斑玄武巖，可能來源于虧損上地幔，而大洋島火山巖來源于原始地幔。熱點(diǎn)的存在，要求這些區(qū)域未受虧損，還要有異常高的鈾、釷、鉀的含量，放射性是主要熱源。由洋殼玄武巖考慮上地幔的不均勻性,大洋水中鍶的同位素大洋水中鍶的同位素組成處處相同，0.7090。在地質(zhì)歷史中，這個(gè)比值有所變化，沉積碳酸巖的鍶初始值，區(qū)分海相和非海相。非海相碳酸巖與物源區(qū)有關(guān)。影響大洋鍶同位素比值的因素（1）年輕火山巖，0.704;（2）大陸殼古老硅鋁質(zhì)巖石,0.720;（3）顯生宙海洋碳酸巖,0.708應(yīng)用實(shí)例Possiblesourcephase:Eclogiteand/orGarnet-amphiboliteTibetanporphyries:ThickenLower-CrustSourceAdakites:meltingofsubductedoceanic-slab(MORB)Adakit