Самарий -уодим датирование

Датирование самариума-уодийя является радиометрическим методом датирования , полезным для определения возраста пород и метеоритов , основанный на альфа-распаде долгоживущего самария изотопа ( ¹⁴⁷
SM ) к стабильному радиогенному изотопу неодима ( ¹⁴³
Nd ). Коэффициенты изотопа неодимия вместе с соотношениями самария и уодимия используются для предоставления информации о возрасте и источнике магматических расплавов. Иногда предполагается, что в тот момент, когда материал коры образуется из мантии, соотношение изотопа неодима зависит только от времени, когда это событие произошло, но после этого оно развивается таким образом, что зависит от нового соотношения самария к неодимию в коре Материал, который будет отличаться от отношения в мантийном материале. Датирование самариума -уодимового датирования позволяет нам определить, когда образовался материал коры.

Полезность датирования SM - и не связана с тем фактом, что эти два элемента представляют собой редкоземельные элементы и, таким образом, теоретически, не особенно восприимчивы к распределению во время седиментации и диагенеза . Фракционная кристаллизация Felsic Minerals изменяет отношение SM / ND результирующих материалов. Это, в свою очередь, влияет на скорость, с которой ¹⁴³ Н.Д./ ¹⁴⁴ ND -соотношение увеличивается из -за продукции радиогенного ¹⁴³ Н.д.

Во многих случаях данные изотопа SM -ND и RB -SR используются вместе.

SM - RAD -RADOMETRICE TATE

Самарий имеет семь природных изотопов, а у неодима семь. Два элемента присоединяются в отношениях родителей и дочери альфа -распадом родителей ¹⁴⁷ SM к радиогенной дочери ¹⁴³ Nd с периодом полураспада 1,06 × 10 ¹¹ годы и альфа -распад ¹⁴⁶ SM (почти вымерший радионуклид с периодом полураспада 1,03 (5) × 10 ⁸ годы ) для производства ¹⁴² Н.д.

Чтобы найти дату, когда сформировалась скала (или группа камней), можно использовать метод датирования изохрона . SM - nd изохрон определяет соотношение радиогенного ¹⁴³ И нерадиогенный ¹⁴⁴ Nd против отношения родительского изотопа ¹⁴⁷ SM на нерадиогенный изотоп ¹⁴⁴ Н.д. ¹⁴⁴ ND используется для нормализации радиогенного изотопа в изохроне, потому что он является стабильным и относительно распространенным изотопом неодима.

SM - nd изохрон определяется следующим уравнением:

$\left({\frac {{}^{143}\mathrm {Nd} }{{}^{144}\mathrm {Nd} }}\right)_{\mathrm {present} }=\left({\frac {{}^{143}\mathrm {Nd} }{{}^{144}\mathrm {Nd} }}\right)_{\mathrm {initial} }+\left({\frac {{}^{147}\mathrm {Sm} }{{}^{144}\mathrm {Nd} }}\right)\cdot (e^{\lambda t}-1),$

где:

t - возраст выборки,

λ - постоянная распада ¹⁴⁷ СМ,

( и ^{λ t} −1) - наклон изохрона, который определяет возраст системы.

В качестве альтернативы можно предположить, что материал, образованный из мантийного материала, который следил за тем же путем эволюции этих соотношений, что и хондриты , и затем снова можно рассчитать время формирования (см. Модель #Чур ).

SM и ND Геохимия

Концентрация SM и ND в силикатных минералах увеличивается с порядком, в котором они кристаллизуются из магмы в соответствии с серией реакции Боуэна . Самарий легче приспосабливается к мафическим минералам, поэтому мафическая порода, которая кристаллизирует мафические минералы, будет концентрировать неодим в фазе расплава относительно самария. Таким образом, поскольку расплава подвергается фракционной кристаллизации от мафия до более фельцической композиции, изобилие SM и ND изменяется, как и отношение между SM и ND.

Таким образом, ультрамафические породы имеют высокий SM и низкий ND и, следовательно, высокие отношения SM/ND. Felsic Rocks имеют низкие концентрации SM и высокого ND и, следовательно, низкие соотношения SM/ND (например, komatiite имеют 1,14 частей на миллион (ppm) ND и 3,59 ppm SM против 4,65 ч/млн ND и 21,6 ppm SM в риолите ).

Важность этого процесса очевидна при моделировании возраста формирования континентальной коры .

Модель Чура

Посредством анализа изотопных композиций неодима, Депаоло и Вассербурга (1976 ) обнаружил, что наземные магматические породы во время их формирования из расплава, близко следовали за « хондритным унифицированным резервуаром » или «хондритным универсированным водохранилищем» (Чур) - как ¹⁴³ Nd: ¹⁴⁴ Соотношение ND увеличивалось со временем в хондритах . Считается, что хондритные метеориты представляют собой самый ранний (несортный) материал, который образовался в солнечной системе перед сформированием планет. Они имеют относительно однородные сигнатуры по элементам трассировки, и поэтому их изотопная эволюция может моделировать эволюцию всей солнечной системы и «объемной земли». После построения возраста и начального ¹⁴³ Н.Д./ ¹⁴⁴ ND -соотношения наземных магматических пород на и эволюции по сравнению с временной диаграммой, ДеПаоло и Вассербург определили, что археонные породы имели первоначальные коэффициенты ND изотопа, очень похожие на то, что определено линейкой эволюции Чура.

Эпсилон нотация

С ¹⁴³ Н.Д./ ¹⁴⁴ Отъезд от линии эволюции Чура очень малы, ДеПаоло и Вассербург утверждали, что было бы полезно создать форму нотации, описанную ¹⁴³ Н.Д./ ¹⁴⁴ ND с точки зрения их отклонений от линии эволюции Chur. Это называется нотацией Эпсилона, в результате чего одна единица Эпсилона представляет собой одну часть на 10 000 отклонений от композиции Чура. Алгебраически, единицы эпсилона могут быть определены уравнением

$\varepsilon _{{\text{Nd}}(t)}=\left[{\frac {\left({\frac {^{143}{\text{Nd}}}{^{144}{\text{Nd}}}}\right)_{{\text{sample}}(t)}}{\left({\frac {^{143}{\text{Nd}}}{^{144}{\text{Nd}}}}\right)_{{\text{CHUR}}(t)}}}-1\right]\times 10\,000.$

Поскольку единицы Epsilon являются более тонкими, и, следовательно, более ощутимое представление начального соотношения изотопов ND, используя их вместо начальных изотопных соотношений, его легче понимать и, следовательно, сравнить начальные отношения коры с разными возрастами. Кроме того, единицы Epsilon будут нормализовать начальные отношения к Chur, что устраняет любые эффекты, вызванные различными применяемыми методами коррекции фракционирования аналитической массы.

ND модели возраст

Поскольку Чур определяет начальные отношения континентальных пород во времени, было выведено, что измерения ¹⁴³ Н.Д./ ¹⁴⁴ ND и ¹⁴⁷ SM/ ¹⁴⁴ ND, с использованием Chur, может создавать модельные возрасты для сегрегации от мантии расплава, которая образовала любую кору -скалу. Это было названо T _Chur . Для того, чтобы рассчитывать возраст T _Chur , фракционирование между ND/SM должно было произойти во время извлечения магмы из мантии для получения континентальной породы. Это фракционирование затем приведет к отклонению между линиями изотопной эволюции коры и мантии. Пересечение между этими двумя линиями эволюции затем указывает на возраст формирования коры. Возраст T _Chur определяется следующим уравнением:

$T_{\text{CHUR}}=\left({\frac {1}{\lambda }}\right)\ln \left[1+{\frac {\left({\frac {^{143}{\text{Nd}}}{^{144}{\text{Nd}}}}\right)_{\text{sample}}-\left({\frac {^{143}{\text{Nd}}}{^{144}{\text{Nd}}}}\right)_{\text{CHUR}}}{\left({\frac {^{147}{\text{Sm}}}{^{144}{\text{Nd}}}}\right)_{\text{sample}}-\left({\frac {^{147}{\text{Sm}}}{^{144}{\text{Nd}}}}\right)_{\text{CHUR}}}}\right].$

Возраст скалы _может привести к возрасту формирования для коры в целом, если образец не подвергся возмущению после его образования. Поскольку SM/ND являются редкоземельными элементами (REE), их характеристика позволяет этитическим иммобильным соотношениям противостоять распределению во время метаморфизма и таяния силикатных пород. Таким образом, это позволяет рассчитать возраст формирования коры, несмотря на любой метаморфизм, который подвергся образцу.

Истощенная модель

График, чтобы показать истощенную модель Depaolo (1981)

Несмотря на хорошее соответствие архейно -плутонам к линии эволюции изотопов, Депаоло и Вассербург (1976) заметили, что большинство молодых океанских вулканических (базальты в середине океана и островных дуги) лежат от +7 до +12 ɛ Подразделения над чуром Линия (см. Рисунок). Это привело к осознанию того, что Archean Continental магматические породы, которые построены в пределах ошибки линии Chur, могут вместо этого лежать на линии эволюции истощенной мантии, характеризующейся увеличением SM/ND и ¹⁴³ Н.Д./ ¹⁴⁴ ND соотношения с течением времени. Чтобы дополнительно проанализировать этот разрыв между данными Архея Чура и молодыми вулканическими образцами, было проведено исследование на протерозойском метаморфическом подвале передних диапазонов Колорадо (формация Айдахо -Спрингс). Начальный ¹⁴³ Н.Д./ ¹⁴⁴ ND -соотношения проанализированных образцов построены на диаграмме ɛND и времени, показанной на рисунке. Depaolo (1981) установил квадратичную кривую для источников Айдахо и среднего ɛND для современных данных океанических островов, что представляет эволюцию изотопа неодима истощенного резервуара. Состав истощенного резервуара относительно линии эволюции Чура, в момент времени t , определяется уравнением

$\varepsilon Nd(\mathbf {T} )=0.25\mathbf {T} ^{2}-3\mathbf {T} +8.5$.

SM - ND -модели, рассчитанные с использованием этой кривой, обозначены как возраст TDM. Depaolo (1981) утверждал, что эти возрасты модели TDM дадут более точный возраст для возраста формирования коры, чем возраст модели чара - например, аномально низкий модель модели Чур в 0,8 Гр от МакКаллоха, а состав Гренвилля Вассербурга был пересмотрен в возрасте TDM из 1,3 Гр, типичный для образования ювенильной коры во время орогения Гренвилла .

Смотрите также

• Радиометрическое датирование

Внешние ссылки

• Геохронология и портал данных изотопов