南京大学同位素地质学-14Os同位素演化-Os同位素地球化学开题报告.ppt

Walker等(1997) 对6个IIA型铁陨石和5个IIB型铁陨石获得186Os/188Os-190Pt/188Os等时线，用衰变常数l=1.542×10-12 a-1，计算的年龄为4290±284Ma。说明衰变常数值基本正确。 强亲硫元素在外层地核和地幔中的含量反差极大，因此外核物质加入到地幔将引起特征的、地幔本身作用过程不能产生的亲硫元素含量升高。 但由此造成的地幔柱强亲硫元素高含量特征，在热柱物质上升侵位和晶体-液体分离过程中，有可能消失而不能保存外核物质加入的记录。 液态的外层地核比地幔显著富集Re和Pt、具有很高的Pt/Os和Re/Os比值，由于187Re和190Pt分别衰变为187Os和186Os，因此： 外核具有独特的186Os/188Os和187Os/188Os比值都比地幔高的特征。 只要1%的外核物质加入到下部地幔中，就会主导该区地幔Os同位素组成，使 187Os/188Os、186Os/188Os比值都高！ 而古老洋壳再循环进入地幔只能产生高187Os/188Os比值，却不能产生高186Os/188Os比值。 因此187Os/188Os、186Os/188Os比值耦合升高可反映有核-幔作用使外核物质加入到了地幔柱中。 Os同位素组成不会因晶体-液态分异过程而改变，能够保存下来。 ?前述：强亲硫元素高含量特征，在热柱物质上升侵位和晶体-液体分离过程中，也有可能消失。 Brandon等(1999)对夏威夷群岛的Mauna Loa, Loihi和Koolau三处苦橄岩的Re-Os和Pt-Os同位素研究，发现186Os/188Os和187Os/188Os高于球粒陨石型原始地幔，且两者呈正相关。 他们认为夏威夷地幔柱来源于地球深部核-幔边界的D”层，可能与小行星类似，0.5%~1%的外核液态金属加入到D”层，然后混合物以地幔柱形式上升，可以解释夏威夷苦橄岩的Re-Os和Pt-Os同位素特征。 因此锇同位素组成可以用于区分地幔柱来源的深度，或来源于上地幔底部670km地震波速的不连续面，或来源于核-幔边界层(Brandon et al.，1998; Walker et al.，1995)。 ?参考：另一个可以用来探测起源于核-幔边界地幔柱的工具是W同位素(Arevalo Jr. 2008,EPSL)： 182Hf → 182W + β 半衰期 8.90±0.09 Ma (Vockenhuber et al., 2004). Hf、W都是难熔元素，但地球化学亲缘性不同：在地核形成的还原条件下，Hf呈亲石元素，趋于进入硅酸盐相，而W呈中等亲硫元素。结果金属质地核的Hf/W ~0，因此保持了原始的W同位素组成。 因182Hf 的半衰期很短，故地球中任何的W同位素不均匀性必是继承了太阳系早期最先50Ma（182Hf的寿命期）的历史。 ?地球样品和球粒陨石研究表明地球的地核比地球的硅酸盐亏损2ε单位的182W (Kleine et al., 2002; Schoenberg et al., 2002, Yin et al., 2002). 由于地核W含量远高地幔，地核物质加入到地幔柱，可使地幔柱的182W偏低，因此若地幔柱形成的岩浆岩显示微小的182W变化，可能反映了核-幔相互作用的结果。 ?对186Os–187Os显示有地核组分参与的夏威夷苦橄岩（Brandon et al., 1998, 1999) ，W同位素研究没有发现182W的亏损，可能并没有地核组分参与。 夏威夷苦橄岩186Os–187Os耦合升高的原因？ Baker ( 2004, EPSL)认为是铁锰结核深俯冲的结果，因为铁锰结核富含Pt。 14.7 锇同位素和K/T界面事件 关于K/T界面处许多古生物包括恐龙灭绝的原因，Alvarez et al (1980)认为是一个小行星或雪星与地球碰撞所致： 在意大利小镇古比奥(Gubbio)的K/T界面上观察到铱含量的异常，证实了他们的设想。 后来在其他地区的K/T界面也观测到这种地球化学异常，使人们相信撞击事件对地球生物演化产生的巨大的影响。 K/T界面样品的锇同位素比值特征，可以用于检验地外物体撞击假说 陨石及地幔的187Re/186Os值均约为3.15，大大低于地壳中的187Re/186Os值(约为400) 陨石及地幔的187Os/186Os值约为1.06 而平均年龄为2Ga年的地壳187Os/186Os平均值为10左右 Luck Turekian(1982)用SIMS法的测定结果表明，海洋锰结核的187Os/186Os值一般都较高(6~9); 而丹麦史蒂文斯克林特海相地层K/T界面上富铱层的187Os/186Os值为1.65; 科罗拉多州拉顿盆地陆相地层K/T界面富铱层的、187Os/186Os值为