Рениево-осмиевое датирование

Датирование рением-осмием - это форма радиометрического датирования, основанная на бета-распаде изотопа . ¹⁸⁷ Повторно ​ ¹⁸⁷ Ос . Обычно это происходит с периодом полураспада 41,6 × 10. ⁹ и, но исследования с использованием полностью ионизированного ¹⁸⁷ Атомы Re обнаружили, что это время может уменьшиться всего до 33 лет. И рений, и осмий сильно сидерофильны (любят железо), в то время как Re также халькофильен (любит серу), что делает его полезным при датировании сульфидных руд, таких как месторождения золота и Cu-Ni.

Этот метод датирования основан на изохроне, рассчитанной на основе изотопных отношений, измеренных с помощью N-TIMS ( масс-спектрометрия с отрицательной термической ионизацией ).

Рениево-осмиевая изохрона

Рениево-осмиевое датирование проводится методом изохронного датирования . Изохроны создаются путем анализа нескольких образцов, которые, как полагают, образовались одновременно из общего источника. Изохрона Re–Os отображает соотношение радиогенных ¹⁸⁷ Os к нерадиогенным ¹⁸⁸ Os в зависимости от соотношения исходного изотопа ¹⁸⁷ Re к нерадиогенному изотопу ¹⁸⁸ Ос. Стабильный и относительно распространенный изотоп осмия. ¹⁸⁸ Os используется для нормализации радиогенного изотопа в изохроне.

Изохрона Re–Os определяется следующим уравнением:

$\left({\frac {{}^{187}\mathrm {Os} }{{}^{188}\mathrm {Os} }}\right)_{\mathrm {present} }=\left({\frac {{}^{187}\mathrm {Os} }{{}^{188}\mathrm {Os} }}\right)_{\mathrm {initial} }+\left({\frac {{}^{187}\mathrm {Re} }{{}^{188}\mathrm {Os} }}\right)\cdot (e^{\lambda t}-1),$

где:

t — возраст образца,

λ — константа распада ¹⁸⁷ Ре,

( и ^λλt −1) — наклон изохроны, определяющий возраст системы.

Хорошим примером применения изохронного метода Re–Os является исследование по датировке месторождения золота в лагере Витватерсранд шахтерском , Южная Африка .

Изотопная эволюция рения и осмия

Рений и осмий были сильно тугоплавкими и сидерофильными во время первоначальной аккреции Земли, что привело к тому, что оба элемента преимущественно проникли в ядро ​​Земли. Таким образом, эти два элемента должны быть обеднены в силикатной Земле, но ¹⁸⁷ Ты / ¹⁸⁸ Осевое соотношение мантии хондритическое . Причина этого кажущегося противоречия связана с изменением поведения Re и Os в событиях частичного плавления. Re имеет тенденцию переходить в фазу расплава (несовместим), тогда как Os остается в твердом остатке (совместим). Это приводит к высокому соотношению Re/Os в океанической коре (образующемуся в результате частичного плавления мантии) и низкому соотношению Re/Os в нижней мантии. В этом отношении чрезвычайно полезна система Re–Os для изучения геохимической эволюции мантийных пород и определения хронологии мантийной дифференциации.

перидотитов Ксенолиты , которые, как полагают, представляют собой образцы верхней мантии, иногда содержат супрахондритовые соотношения изотопов Os. Считается, что это свидетельствует о субдукции древней базальтовой коры с высоким содержанием Re/Os, которая возвращается обратно в мантию. Это сочетание радиогенных ( ¹⁸⁷ Ос, созданный распадом ¹⁸⁷ Re ) и нерадиогенных расплавов помогает поддержать теорию по крайней мере о двух изотопных резервуарах Os в мантии. Считается, что объем обоих этих резервуаров составляет около 5–10% всей мантии. Первый резервуар характеризуется обеднением Re и показателями плодородия расплава (такими как концентрации таких элементов, как Ca и Al). Второй резервуар имеет хондритовый состав.

Прямое измерение возраста континентальной коры с помощью датирования Re – Os затруднено. Инфильтрация ксенолитов магмой, обычно богатой Re, изменяет истинное соотношение элементов Re/Os. Вместо этого определение возраста модели можно выполнить двумя способами: возраст модели «повторного истощения» или модель «возраста плавления». Первый определяет минимальный возраст события экстракции, предполагая, что элементное соотношение Re/Os равно 0 (остатки коматиита имеют Re/Os, равное 0, то есть предполагается, что ксенолит был извлечен из расплава, близкого к коматииту). Последний дает возраст события плавления, выведенный на основании того момента, когда прокси-сервер плавления, такой как Al ₂ O ₃ , равен 0 (древняя субконтинентальная литосфера имеет весовые проценты CaO и Al ₂ O ₃ в диапазоне от 0 до 2%).

Систематика Pt–Re–Os

Радиоактивный распад ¹⁹⁰ Пт к ¹⁸⁶ Период полураспада Os составляет 4,83(3)×10. ¹¹ годы (который больше, чем возраст Вселенной, поэтому он по существу стабилен). Однако на месте ¹⁸⁷ Ты / ¹⁸⁸ Ос и ¹⁸⁶ Ты / ¹⁸⁸ В современных магмах, связанных с плюмами, наблюдается одновременное обогащение, что предполагает наличие супрахондритического источника Pt/Os и Re/Os. Поскольку оба родительских изотопа имеют чрезвычайно длительный период полураспада, резервуар, богатый изотопом Os, должен быть очень старым, чтобы дать достаточно времени для образования дочерних изотопов. Эти наблюдения интерпретируются как подтверждение теории о том, что архейская субдуцированная кора вернула в мантию расплавы, богатые изотопом Os.