放射性同位素地球化学1讲解.ppt

中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院研究生院 2008年 放射性同位素地球化学(上) ;提纲 放射性同位素地球化学(上) 放射性同位素演化的基本原理和同位素示踪的主要方法 1.1基本原理 1.2Rb-Sr体系 1.3Sm-Nd体系 1.4U-Th-Pb体系 1.5Lu-Hf体系 1.6Re-Os体系;1.1 基本原理 ;衰变定律;放射性衰变;不稳定核素及其半衰期;地球化学常用衰变体系的一些参数; 同位素比值的测量;1.2 Rb-Sr体系;Rb是强不相容元素，Sr是中等不相容元素，在上地幔分异过程中，他们都倾向于进入熔体； Rb的行为类似K，倾向于赋存在白云母，钾长石中； Sr的行为类似Ca，易进入斜长石，磷灰石中（不包括单斜辉石） 随着岩浆演化，超基性? 基性? 中性? 酸性， Rb/Sr （87Rb/86Sr）比值升高;85Rb : 87Rb = 72 : 28 84Sr : 86Sr : 87Sr : 88Sr （平均） = 0.56 : 9.87 : 7.04 : 82.53 86Sr 是稳定同位素 ;基本的数学关系与参数 87Rb = 87Sr + b- 87Sr = 87Sri + 87Rb(elt – 1) 87Sr/86Sr = (87Sr/86Sr)i + (87Rb/86Sr)(elt – 1) (87Sr/86Sr)BABI = 0.69899 ± 5 BABI = Basaltic Achondrite Best Initial 玄武质无球粒陨石最佳初始值 ;a;a;a2;Rb-Sr等时线示意图;南岭常见的强过铝S-型花岗岩显微照片（引自周新民教授报告2008年）;Rb-Sr等时线实例－－玄武质无球粒陨石全岩样品;Rb-Sr等时线的改造 / 变质作用中的再平衡;Rb-Sr等时线的改造 / 变质作用中的再平衡;Sr同位素比值的演化(1);35亿年以来海相碳酸盐Sr同位素组成及其对海水Sr同位素组成演化手指示。理解图意，对比地幔Nd同位素演化!;Sr同位素比值的演化(2)－显生宙海水;海水Sr同位素组成与壳幔Sr循环模式;1.3 Sm-Nd 体系;Sm和Nd都是轻稀土元素，都是中等不相容元素，在地幔和地壳的部分熔融过程中，易进入熔体相 Nd原子序数低于Sm ? 离子半径大于Sm ? 分配系数小于Sm，比Sm容易进入熔体相 因此，随着岩浆演化，超基性? 基性? 中性? 酸性，Sm/Nd（147Sm/144Nd）比值依次降低;144Sm : 147Sm : 148Sm : 149Sm : 150Sm : 152Sm : 154Sm = 3.09 : 14.97 : 11.24 : 13.83 : 7.44 : 26.72 : 22.71 142Nd : 143Nd : 144Nd : 145Nd : 146Nd : 148Nd : 150Nd = 27.11 : 12.17 : 23.85 : 8.30 : 17.22 : 5.73 : 5.62 144Nd 是稳定同位素 ;不同壳幔端元REE组成;;基本的数学关系与参数 147Sm = 143Nd + a 143Nd = 143Ndi + 147Sm(elt – 1) 143Nd/144Nd = (143Nd/144Nd )i + (147Sm / 144Nd) (elt – 1) (143Nd/144Nd )CHUR = 0.512638 (147Sm/144Nd) CHUR = 0.1967 CHUR = Chondrite Uniform Reservior, 球粒陨石均一库 ;Sm-Nd同位素体系的地球化学意义;球粒陨石全岩样品Sm-Nd等时线－－CHUR;Nd同位素的演化(1)－整体地球(CHUR)，地幔和地壳的分异;Nd同位素的演化(2)-模式年龄;Nd同位素亏损地幔模式年龄的计算 1) 143Nd/144Nd = (143Nd/144Nd )DM + (147Sm / 144Nd) (elTDM – 1) 2) eNd= 0.25*T2－3T＋8.5 (T in Ga) 3) (143Nd/144Nd )CHUR = 0.512638；(147Sm/144Nd) CHUR = 0.1967;问题： 1) 在地质历史上，亏损地幔和由它分异出的陆壳， 143Nd/144Nd 的差别为什么越来越大？ 2) 在什么条件下，MORB的同位素组成与DM相同？什么时候开始不同？ 3) 什么过程造成Sm/Nd比值变化，什么过程造成143Nd/144Nd比值变化？;Nd同位素的演化（3）－大陆地壳;Nd同位素的演化(4)-大陆地壳的生长时代;;Nd同位素模式年龄的说明;Nd同位素的演化(5)-大陆地壳的二阶段模式年龄;二阶段模式年龄;1.4