銣鍶法同位素年齡測定

銣鍶法同位素年齡測定

同位素地質測年方法之一。研究對象是火成岩中的斜長石和磷灰石,沉積岩中的磷酸鈣和磷灰石礦物。

概述

同位素地質測年方法之一。研究對象是火成岩中的斜長石和磷灰石,沉積岩中的磷酸鈣和磷灰石礦物。

方法原理

自然界中,銣有兩種天然存在的同位素: Rb(72.1654%)和 Rb(27.8346%)。

Rb是放射性的,可以衰變成放射性成因的 Sr,半衰期為4.88×10 年。鍶有四種自然同位素: Sr(0557%)、 Sr(9.861%)、 Sr(6.991%)和 Sr(82.59%)。 Sr的豐度通常可以測量,而且表達為一個比值: Sr/ Sr。在含銣的岩石或礦物中,這個 Sr/ Sr比值將隨時間而增加,與該物質的 Rb/ Sr值和流逝的時間成一個數量比。銣與鍶的地球化學習性相當不同,因為銣是一種鹼性元素,而鍶為一種鹼土(金屬)元素。因此,不同物質具有極為不同的 Rb/ Sr值,從碳酸鹽的小於0.01至雲母的超過100。

在一些條件下,儘管這個封閉體系的假設前提未得到滿足,Rb-Sr等時線年代測定法也可能提供有用的信息。如果所測定的體系在一個較短的地質時期,已變成對銣或鍶“開放的”,或許與一種特定的地質事件有關(比如局部熱事件),則Rb-Sr時鐘就會重新設定,而這種等時線方法就可以用於測定這次事件的年齡,而不是樣品的原始形成年齡。

分析要求與套用

從原理上講,有幾種黏土礦物是可以用銣鍶法進行年齡測定的。大多數已經發表的Rb—Sr數據是用海綠石做出的。利用高靈敏的電磁分離儀可以容易地將海綠石從砂岩中分離出來。隨著高靈敏度質譜儀的發展,現在可以選取單個的礦物顆粒進行年代的測定。火成岩中鍶的主要載體是斜長石和磷灰石,沉積岩中鍶的主要載體是碳酸鈣(特別是霰石)和磷灰石,可以用單礦物分析、測定。

在理想的條件下,來自相同樣品生物成因的海相碳酸鹽,也可以做此項分析。

銣鍶法測年已經廣泛套用在比較古老地層的年代測定領域,目前國內外多在海相碳酸鹽岩的測年研究中採用此法。但是,由於銣同位素的檢測條件、實驗室淨化條件等要求相當高,且所分析樣品易受熱事件的影響,所以在確定岩石年代時應綜合分析。

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