第四章同位素地球化学32012.pptVIP

Sm-Nd法定年和钕同位素地球化学 1、钐和钕的化学性质 Sm、Nd：La系，即稀土元素家族的成员，原子序数分别为62和60。 La系15个元素的化学与地球化学性质十分相似。都为典型金属、亲石元素，活泼性仅次于碱金属和碱土金属。 大多数以痕迹状态分散在造岩矿物中，一部分在磷灰石、锆石、褐帘石等副矿物中较为富集，尚未发现Sm、Nd的独立矿物。 2、钐和钕的分布－－岩石中 基性超、基性岩石的Sm/Nd比高于中酸性岩石 这有别于其他各衰变系(Rb/Sr，U-Th-Pb)，后者都是酸性岩偏高。 Sm-Nd计时更适于基性和超基性岩。 火成岩的Sm、Nd含量随岩浆分离结晶作用发展，从超基性、基性岩到酸性岩再到碱性岩有递增趋势，最后富集在地壳最上部。但是Nd与Sm相比增加更快。 147Sm的半衰期：1.06×1011a 45亿年内，陨石中143Nd/144Nd比值仅增加约1.2％ 143Nd/144Nd比值变化万分之一将产生40Ma的年龄偏差 Sm-Nd计时仅适合古老岩石的年龄测定，且需要精度达十万分之几的质谱同位素分析。 147Sm的 T1/2=1.06×1011a，λ=6.54×l0-12a-1 （1）所研究的样品具有同时性和同源性； （2）样品形成后，保持Sm、Nd的封闭体系 （3）所测样品有较明显的Sm/Nd比值差异 陨石 球粒陨石的147Sm/144Nd比值仅变化在0.1932～0.2000之间。由于测量误差存在，全陨石间完全不能构成理想等时线。 采用内部等时线法能够扩大Sm/Nd比值变化。 Lugmair(1977)对Angra Dos Reis(ADOR)辉石无球粒陨石的测定。从陨石中两个相邻团块里分别挑选了3个磷酸盐矿物和4个辉石类矿物。 镁铁-超镁铁质岩 镁铁-超镁铁质岩类是Sm-Nd等时线的优势测年对象。因为它们Sm/Nd比值常常变化较大。 特别是二辉橄榄岩等地幔部分熔融作用残留体。 测定它们对地幔研究有直接意义。 变质岩和矿物的等时线定年 1.Sm-Nd同位素系统的封闭性在低变质作用过程中不易被改变。 2.矿物及岩石的Sm-Nd同位素系统的封闭温度较高（相对于Rb-Sr而言）。 3. REE在变质作用、热液作用和化学风化作用中比Rb、Sr要稳定的多，因而对那些已发生Rb、Sr迁移的岩石仍能用Sm-Nd法定年。 前寒武纪变质岩 为了计算模式年龄，D.J.Depaolo等(1976)提出了CHUR(球粒陨石均一库)的概念，指用CHUR或平均球粒陨石的Sm/Nd比值代表地球或未经过化学分异的原始地幔的Sm/Nd比值。 CHUR=Chondrite Uniform Reservoir 假如地壳岩石产生于CHUR地幔源，且稀土元素的化学分馏作用主要发生在CHUR源区分异和形成地壳岩石的时候，那么岩石的143Nd/144Nd初始比值就应该是CHUR产生它那时所具有的143Nd/144Nd演化值，即： (143Nd/144Nd)i= 地球由原始太阳星云形成，继而分异成地核和原始地幔。地幔再次发生分异形成地壳。 可以想象古老岩石的物质来自地幔。古老岩石的(143Nd/144Nd)i比值紧密接近CHUR值，这反映地幔的均匀性。 巳获得的资料表明，大陆壳的平均143Nd/144Nd比值近似于0.5119(根据Depaolo(1981)，?Nd资料计算)，大洋中脊玄武岩(MORB)的143Nd/144Nd比值介于0.5129~0.5134之间。 ?Nd（t)=0.25t2-3t+8.5 地球上不同构造位置的近代玄武岩的?Nd值 大洋中脊玄武岩平均?Nd为+10， 岛弧玄武岩平均为+8， 洋岛玄武岩平均为+6， 大陆溢流玄武岩为0， 大陆壳平均值为-15(Depaolo，1981)。 样品的147Sm/144Nd比值同样也以CHUR作参比，以富集因子fSm/Nd形式表示 理想的CHUR地幔岩库中Nd同位素演化情况 4、钕和锶的相关性 Depaolo和Wasserburg(1976b，l977)，Richard (1976)和O‘Nions(1977)等人的工作还发现，在近代玄武岩中锶同位素和钕同位素有一定关系。 图中?Sr的定义和?Nd一样 (Depaolo等Wasserburg，1976b)。