第6章同位素地球化学ppt课件.ppt

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1、6.2放射性同位素地球化学IsotopeGeochronology6.2.1放射性衰变定律及同位素地质年代学的基本原理6.2.2K-Ar法及40Ar-39Ar法年龄测定6.2.3Rb-Sr法年龄测定及Sr同位素地球化学6.2.4Sm-Nd法年龄测定及Nd同位素地球化学6.2.5U-Th-Pb法定年及Pb同位素地球化学6.2.6同位素封闭温度及冷却年龄6.2.7同位素年代学的地质意义6.2.4Sm-Nd法年龄测定及Nd同位素地球化学1.Sm和Nd地球化学Sm和Nd是稀土元素，存在于许多矿物中，如硅酸盐、磷酸盐和碳酸盐等矿物。Nd3+半

2、径为0.108nmSm3+半径为0.104nm地球上岩石和矿物的Sm/Nd比值仅变化于0.1~0.5之间。Nd3+（0.108nm）半径比Sm3+半（0.104nm）径大，因而前者的离子键比后者易于断裂，因此，由地幔或地壳岩石部分熔融形成的硅酸盐熔体中，Nd相对于Sm发生富集从而典型的地壳岩石的Sm/Nd比值低于上地幔岩石的Sm/Nd比值。在岩浆分离结晶过程中，残余岩浆中Nd相对于Sm发生富集。一般而言，火成岩分异程度增强，其Sm、Nd含量升高，但Sm/Nd比值有所下降。洋中脊玄武岩该比值为0.32，花岗岩为0.19。与硅饱和的岩石

3、相比，碱性火成岩如响岩、粗面岩和正长岩富集Sm/Nd比值一般变化于0.1~0.2之间。Sm和Nd都有7个天然同位素2.Sm和Nd年龄测定147Sm→143Nd+α+E根据衰变定律143Nd=147Sm(eλt－1)衰变方式D/Ds=D0/Ds+N/Ds(eλt-1)λ=6.54×10－12a－1τ=1.07×1011年y=143Nd/144Ndx=147Sm/144Nda=（143Nd/144Nd）0b=eλt－1y=a+bx等时线构筑方法同Rb-Sr等时线法3.Sm-Nd等时线4.使用前提/条件5.适用对象①古老地质体定年，特别是

4、前寒武纪；②适宜基性和超基性岩体定年；③变质岩原岩年代学研究。年龄对比Sm-Nd法适用于基性、超基性火成岩，低级变质的火成岩定年，原因在于比值分开；变质作用、热液作用和化学分化作用中比RbSr稳定；Rb-Sr法适用于酸性、中酸性火成岩定年6.Sm-Nd模式年龄①.球粒陨石模式年龄TCHUR——球粒陨石均一岩浆库Nd模式年龄（143Nd/144Nd）CHUR=0.512683（147Sm/144Nd）CHUR=0.1967TDM——亏损地幔Nd模式年龄（143Nd/144Nd）DM=0.51315（147Sm/144Nd）DM=0.

5、2135②亏损地幔年龄7.Sm-Nd同位素地球化学应用①定年：古老地质体定年②示踪——8Nd-Srt8.Nd-Sr同位素地球化学示踪（自学）用到的参数：εNd(0)—代表现今的样品对球粒陨石偏差εNd(t)—代表t时样品与球粒陨石偏差εNd(t)＞0，表明物质来自亏损地幔；εNd(t)＜0表示来自地壳或富集型地幔；εNd(t)=0表明物质来自球粒陨石型未分异地幔εSr(0)εSr(t)物质来源为壳幔混合6.2.5U-Th-Pb法年龄测定及Pb同位素地球化学6.2.5.1U、Th、Pb的地球化学1、U、Th是锕系元素，多以+4价氧化

6、物出现；U4+（0.105nm）与Th4+（0.11nm）相近，能互相置换。少数独立矿物，多与Ca2+、Zr4+、Ti4+等离子类质同象2、氧化条件下，U变成6+，溶于水，与Th发生分离，U/Th比值改变；3、U、Th：大离子亲石元素，岩浆分异过程中富集于液相进入富Si矿物。中酸性岩石比基性和超基性岩石富U和Th；地壳比地幔富U、Th。4、Pb：离子半径0.132nm，半径与Ca相近。能够以U/Th的子体或不含U、Th的独立矿物形式广泛存在。Pb在所有岩石中呈微量；热液、变质和风化等作用造成U/Pb和Th/Pb比值变化。6.2.5.

7、2U-Th-Pb法年代学1、同位素组成及衰变常数①U同位素组成238U—99.2739%，t1/2=4.47Ga，λ238=1.55125×10－10a－1235U—0.7024%，t1/2=0.704Gaλ235=9.8485×10－10a－1234U—0.0057%，238U/235U=137.88②232Th—100%，t1/2=14.01Ga，λ232=0.49475×10－10a－1③Pb：204Pb（非放射性成因）206Pb207Pb208Pb238U→206Pb+8α+6β－235U→207Pb+7α+4β－232Th

8、→208Pb+6α+4β－2.衰变方式及产物3.U-Pb和Th-Pb法定年①体系中铅增长公式和计时公式以238U为例体系中206Pb增长公式238U→206Pb+8α+6β－体系中206Pb增长公式：235U体系中207Pb增长公式：