约会变质岩

如果一个简单的火成岩体受到一次加热或变形或两者的结合,就会形成一种记录良好的特殊数据模式。受热后,子同位素从其宿主矿物中扩散出来,但与岩石中的其他矿物结合在一起。最终,87Sr /86矿物中的Sr比例变得相同。当岩石再次冷却时,矿物质再次闭合积累女儿品记录了第二次事件以来的时间。值得注意的是,同位素保留在被分析的岩石样本中,因此一套完整的岩石仍然可以提供有效的原始年龄。这种情况很容易在等时线图上看到,在陡峭的直线上的一系列岩石图显示了原始年龄,但每个岩石图中的矿物在一系列平行线上显示了自加热事件以来的时间。如果冷却非常缓慢,阻塞温度最低的矿物,如黑云母云母,将降至线的上端以下。

这一现象的一个更引人注目的表现是发现时的变化87Sr /86在单一岩石中各种矿物的Sr比率被描述为的函数地质时期.这是一个基本上不含铷,富含锶的相磷灰石保留首字母87Sr /86Sr比值随时间的变化而变化,而在像黑云母这样富铷、贫锶的矿物中,其值随着时间的推移而迅速增加。岩石本身给集成,更逐渐增加。加热时,相同87Sr /86Sr比值再次达到如上所述,只是紧随其后的是第二次同位素分裂。

通常观察到这种理想情况的方法,但在加热很小的情况下发现了奇特的结果。如果我们暂时假设只有阻塞温度最低的矿物才会失去子同位素,那么很容易想象,在这个时候形成的其他低温矿物可能会获得极高的子同位素87Sr /86Sr比率。帘石是一种低温蚀变矿物,具有高浓度的放射性锶,在黑云母因锶流失的岩石中被发现扩散.岩石本身的比例要低得多,所以它没有参与这种交换。

虽然铷锶约会不像铀铅法那样精确,它是第一个被开发的,并提供了许多流行的知识地球历史.程序样品制备,化学分离,和质谱分析相对容易进行,可确定年代的矿物存在于大多数岩石中。在高层岩石(即那些靠近地表的岩石)和陨石上可以得到精确的年龄,对于被强烈加热的岩石,可以确定不精确但仍有价值的年龄。的流动性在变质作用期间,地壳深部流体和熔体中可能渗入其他岩石以及参与风化作用的流体中的铷含量可能使结果复杂化。

钐钕法

放射性衰变质量为147的钐147Sm)质量为143的钕143Nd)已被证明能够为某些地质物质提供有用的等时线年龄。父母和女儿都属于稀土元素群,它本身就是许多地质调查的对象。这个基团的所有成员都有相似的化学性质和电荷,但在大小上有显著差异。正因为如此,当不同的矿物质从熔体中析出时,它们被选择性地去除。从相反的意义上说,它们在熔体中的相对丰度可以表明部分熔体中存在某些残留的矿物。不像铷在地壳中富集于锶,钐相对于钕在地壳中富集地幔.因此,一个火山岩与地幔相比,由熔化的地壳组成的地壳会提高放射性成因锶值,降低放射性成因钕值。作为母女对,钐-147和钕-143的独特之处在于它们具有非常相似的化学性质,因此扩散损失可能会减少。它们在地表水中的浓度较低,表明低温蚀变和风化过程中的变化不大。然而,它们在水沉积金脉中的某些矿物中存在,确实表明在某些条件下具有流动性。此外,它们在高温变质条件下的行为还很少有文献记载。

只有在克服了几个技术困难后,才有可能利用钐-钕对进行年代测定。必须开发分离这些非常相似元素的程序和测量不确定度仅为10万分之一的钕同位素比率的方法。

理论上,钐-钕法与铷-锶法是相同的。两者都使用等时线方法来显示和评估数据。然而,在钐-钕定年的情况下,父母和女儿的化学相似性增加了另一个复杂性,因为结晶过程中的分馏极其有限。这使得等时线很短,进一步增加了高精度的必要性。与现代分析然而,对于最古老的岩石和陨石,测量年龄的不确定性已经降低到2000万年。矿物等时线提供了最好的结果。

现在的钕同位素丰度与初始比值和放射成因加量的总和有关的方程是一条直线,正如前面讨论的铷-锶一样。

在成功地将钐钕法应用于月球玄武岩样品的过程中,研究人员发现组成矿物质斜长石钛铁矿,辉石提供足够的传播147Sm /143Nd比值允许年龄为4367±1100万年。其他一些成功的例子也被报道过,在这些例子中,具有开放铷-锶体系的岩石被证明具有封闭的钐-钕体系。在其他例子中,已经成功地确定了铷含量不足的岩石的年龄。约会有很大的希望石榴石它是一种常见的变质矿物,因为已知它能浓缩母同位素。

一般来说,使用钐-钕法作为测年工具受到其他方法(主要是铀-铅法)更精确和需要更少分析的限制。对于陨石和月球岩石,样本有限,而且没有其他测年方法可用的矿物,钐钕法可以提供可能的最佳年龄。