Jump to content

Рубидий-стронциевое датирование

(Перенаправлено с сайта знакомств Rb-Sr )

Метод рубидий-стронциевого датирования (Rb-Sr) — это метод радиометрического датирования, используемый учеными для определения возраста горных пород и минералов по содержанию в них определенных изотопов рубидия ( 87 Rb) и стронций ( 87 Сэр, 86 Ср). Один из двух встречающихся в природе изотопов рубидия. 87 Rb, распадается на 87 Sr с периодом полураспада 49,23 миллиарда лет. Радиогенная , дочь 87 Sr, образующийся в этом процессе распада, является единственным из четырех встречающихся в природе изотопов стронция, который не производился исключительно в результате звездного нуклеосинтеза до образования Солнечной системы. Со временем происходит распад 87 Rb увеличивает количество радиогенных 87 Sr, тогда как количество других изотопов Sr остается неизменным.

Соотношение 87 старший/ 86 Sr в пробе минерала можно точно измерить с помощью масс-спектрометра. Если можно определить количество изотопов Sr и Rb в образце при его формировании, то возраст можно рассчитать по увеличению 87 старший/ 86 Сэр. Разные минералы, кристаллизовавшиеся из одного и того же кремниевого расплава, будут иметь одинаковую начальную 87 старший/ 86 Сэр как родитель тает. Однако, поскольку Rb заменяет калий в минералах и эти минералы имеют разные соотношения K /Ca, минералы будут иметь разные начальные соотношения Rb/Sr, и конечные 87 старший/ 86 В минералах, бедных Rb, соотношение Sr не увеличится так сильно. Обычно Rb/Sr увеличивается в ряду плагиоклаза, роговой обманки, калишпата, биотита, мусковита. Поэтому при наличии достаточного времени для значительного образования (прорастания) радиогенных 87 Сэр, измерил 87 старший/ 86 Значения Sr в минералах будут разными, увеличиваясь в одном порядке. Таким образом, сравнение различных минералов в образце горной породы позволяет ученым сделать вывод об оригинале. 87 старший/ 86 Sr и определяют возраст породы.

Кроме того, Rb является крайне несовместимым элементом , который при частичном плавлении мантии предпочитает присоединяться к магматическому расплаву, а не оставаться в мантийных минералах. В результате Rb обогащается в породах коры по сравнению с мантией, и 87 старший/ 86 Sr выше для пород коры, чем для мантийных пород. Это позволяет ученым отличать магму, образовавшуюся в результате плавления коры, от магмы, образовавшейся в результате плавления мантийных пород, даже если последующая дифференциация магмы дает схожий общий химический состав. [ 1 ] Ученые также могут оценить 87 старший/ 86 Sr, когда порода коры впервые образовалась из магмы, извлеченной из мантии, даже если порода впоследствии метаморфизовалась или даже расплавлялась и перекристаллизовывалась. Это дает ключ к разгадке возраста континентов Земли. [ 2 ] [ 3 ]

Развитию этого процесса способствовали немецкие химики Отто Хан и Фриц Штрассман , которые позже в декабре 1938 года открыли деление ядра .

Например, рассмотрим случай магматической породы , такой как гранит , которая содержит несколько основных минералов, содержащих Sr, включая плагиоклаз , полевой шпат , калиевый полевой шпат , роговую обманку , биотит и мусковит . Каждый из этих минералов имеет различное исходное соотношение рубидий/стронций, зависящее от содержания в них калия, концентрации Rb и K в расплаве и температуры, при которой образовались минералы. Рубидий замещает калий в решетке минералов со скоростью, пропорциональной его концентрации в расплаве.

Идеальный сценарий, согласно серии реакций Боуэна, предполагает, что гранитный расплав начнет кристаллизовать кумулятивную ассоциацию плагиоклаза и роговой обманки (т. е. тоналита или диорита ), которая имеет низкое содержание K (и, следовательно, Rb), но высокое содержание Sr (поскольку он заменяет Ca ), что пропорционально обогащает расплав K и Rb. Затем это приводит к осаждению ортоклаза и биотита, минералов, богатых калием, в которых может замещаться Rb. Полученные в результате соотношения Rb-Sr и содержания Rb и Sr как в породах в целом, так и в составляющих их минералах будут заметно различаться. Это, таким образом, позволяет с разной скоростью выделять радиогенный Sr в отдельных породах и входящих в них минералах с течением времени.

Расчет возраста

[ редактировать ]

Возраст образца определяется путем анализа нескольких минералов в нескольких подобразцах из разных частей исходного образца. 87 старший/ 86 Отношение Sr для каждой подвыборки построено в зависимости от ее 87 руб./ 86 Отношение Sr на графике, называемом изохроной . Если они образуют прямую линию, то подвыборки последовательны и возраст, вероятно, надежен. Наклон линии определяет возраст образца.

Учитывая универсальный закон радиоактивного распада и следующий бета-распад рубидия : , получим выражение, описывающее рост стронция-87 при распаде рубидия-87: константа распада рубидия. Кроме того, мы учитываем количество как константа, поскольку она стабильна и не радиогенна. Следовательно, представляет собой уравнение изохроны. После измерения концентрации рубидума и стронция в минерале мы можем легко определить возраст, значение t образца. [ 4 ]

Источники ошибок

[ редактировать ]

Датирование Rb-Sr основано на правильном измерении соотношения Rb-Sr в образце минерала или всей породы, а также на получении точного 87 старший/ 86 Коэффициент Sr для образца минерала или всей породы.

Прежде чем Rb-Sr дату можно будет рассматривать как отражающую время внедрения или формирования горной породы, необходимо выполнить несколько предварительных условий.

  • Система должна была оставаться закрытой для диффузии Rb и Sr с того момента, как порода образовалась или упала ниже температуры закрытия (обычно считающейся 650 ° C);
  • Минералы, которые извлекаются из породы для построения изохроны, должны образоваться в химическом равновесии друг с другом или, в случае отложений, отложиться одновременно;
  • Порода не должна была подвергнуться метасоматозу , который мог бы нарушить систему Rb-Sr ни термически, ни химически.

Одним из основных недостатков (и, наоборот, наиболее важного применения) использования Rb и Sr для получения радиометрической даты является их относительная подвижность, особенно в гидротермальных флюидах. Rb и Sr являются относительно подвижными щелочными элементами и поэтому относительно легко перемещаются горячими, часто карбонизированными гидротермальными флюидами, присутствующими во время метаморфизма или магматизма.

И наоборот, эти флюиды могут метасоматически изменять породу, вводя в породу новые Rb и Sr (обычно во время калиевых изменений или кальциевых ( альбитизаций ) изменений. Затем Rb-Sr можно использовать для изучения измененной минералогии, чтобы датировать время этого изменения, но а не дата образования камня.

Таким образом, определение возраста результата требует изучения метасоматической и термической истории породы, любых метаморфических событий и любых свидетельств движения жидкости. Дата Rb-Sr, которая отличается от других геохронометров, не может быть бесполезной, она может предоставлять данные о событии, которое не отражает возраст образования породы.

Использование

[ редактировать ]

Геохронология

[ редактировать ]

Метод Rb-Sr широко используется при датировании земных и лунных пород, а также метеоритов. Если исходное количество Sr известно или может быть экстраполировано, возраст можно определить путем измерения концентраций Rb и Sr и 87 старший/ 86 Соотношение сэр. Даты указывают истинный возраст минералов только в том случае, если породы впоследствии не подвергались изменениям.

Важная концепция изотопного отслеживания заключается в том, что Sr, полученный из любого минерала в результате реакций выветривания, будет иметь одинаковые свойства. 87 старший/ 86 Сэр как минерал. Хотя это потенциальный источник ошибок для земных пород, он не имеет значения для лунных пород и метеоритов, поскольку в этих средах не происходит химических реакций выветривания.

Изотопная геохимия

[ редактировать ]

Исходный 87 старший/ 86 Отношения Sr являются полезным инструментом в археологии , криминалистике и палеонтологии , поскольку 87 старший/ 86 Sr скелета, морской раковины или даже глиняного артефакта напрямую сопоставим с материнскими породами, из которых он образовался или на которых жил организм. Таким образом, измеряя текущий день 87 старший/ 86 соотношение Sr (и часто 143 Нд- 144 Коэффициенты Nd) можно измерить геологический отпечаток объекта или скелета, что позволяет определить закономерности миграции.

Стратиграфия изотопов стронция

[ редактировать ]

Стратиграфия изотопов стронция основана на признанных различиях в 87 старший/ 86 Соотношение Sr в морской воде с течением времени. [ 5 ] Применение изотопной стратиграфии Sr обычно ограничивается образцами карбонатов, для которых кривая Sr в морской воде хорошо определена. Это хорошо известно для кайнозойской временной шкалы, но из-за плохой сохранности карбонатных толщ в мезозое и ранее это не совсем понятно для более древних последовательностей. В более старых последовательностях диагенетические изменения в сочетании с большей неопределенностью в оценке абсолютного возраста из-за отсутствия перекрытия между другими геохронометрами (например, U-Th ) приводят к большей неопределенности в точной форме кривой изотопа Sr в морской воде. [ 6 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Хоксворт, CJ; Воллмер, Р. (1979). «Коровое загрязнение по сравнению с обогащенной мантией: свидетельства 143Nd/144Nd и 87Sr/86Sr из итальянских вулканов». Вклад в минералогию и петрологию . 69 (2): 151–165. Бибкод : 1979CoMP...69..151H . дои : 10.1007/BF00371858 . S2CID   128876101 .
  2. ^ Моллер, А.; Мезгер, К.; Шенк, В. (1 апреля 1998 г.). «Области возраста земной коры и эволюция континентальной коры в Мозамбикском поясе Танзании: объединенные изотопные данные Sm-Nd, Rb-Sr и Pb-Pb» . Журнал петрологии . 39 (4): 749–783. дои : 10.1093/petroj/39.4.749 .
  3. ^ Маккалок, Монтана; Вассербург, GJ (2 июня 1978 г.). «Sm-Nd и Rb-Sr Хронология формирования континентальной коры: определены времена поступления на континенты химически фракционированных материалов мантийного происхождения» . Наука . 200 (4345): 1003–1011. дои : 10.1126/science.200.4345.1003 . ПМИД   17740673 . S2CID   40675318 .
  4. ^ Боуэн, Роберт (1994). «Рубидий-стронциевое датирование». Изотопы в науках о Земле . стр. 162–200. дои : 10.1007/978-94-009-2611-0_4 . ISBN  978-94-010-7678-4 .
  5. ^ Элдерфилд, Х. (октябрь 1986 г.). «Стратиграфия изотопов стронция». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 57 (1): 71–90. дои : 10.1016/0031-0182(86)90007-6 .
  6. ^ Вейзер, Ян; Буль, Дитер; Динер, Андреас; Эбнет, Стефан; Подлаха, Олаф Г; Брукшен, Питер; Джаспер, Торстен; Корте, Кристоф; Шааф, Майкл; Ала, Дэвин; Азми, Карем (август 1997 г.). «Стратиграфия изотопов стронция: потенциальное разрешение и корреляция событий». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 132 (1–4): 65–77. дои : 10.1016/S0031-0182(97)00054-0 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7d49287a1c6155d5eba43a33ed171ef8__1719737400
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7d/f8/7d49287a1c6155d5eba43a33ed171ef8.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Rubidium–strontium dating - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)