Рений-осмиевое датирование

Рений-осмий знакомства является формой радиометрического датирования на основе бета - распада в изотопом ¹⁸⁷ Re до ¹⁸⁷ Os . Обычно это происходит с периодом полураспада 41,6 × 10 ⁹ лет ^[1], но исследования с использованием полностью ионизированных атомов ¹⁸⁷ Re показали, что этот период может уменьшиться только до 33 лет. ^[2] И рений, и осмий являются сильно сидерофильными (любящими железо), в то время как Re также халькофильным (любящим 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-спектрометрии с отрицательной термической ионизацией ).

Изохрон рений-осмий [ править ]

Рений-осмиевое датирование проводится методом изохронного датирования . Изохроны создаются путем анализа нескольких образцов, которые, как считается, сформировались одновременно из общего источника. Изохрона Re-Os отображает отношение радиогенного ¹⁸⁷ Os к нерадиогенному ¹⁸⁸ Os в зависимости от отношения родительского изотопа ¹⁸⁷ Re к нерадиогенному изотопу ¹⁸⁸ Os. Стабильный и относительно многочисленный изотоп осмия ¹⁸⁸ Os используется для нормализации радиогенного изотопа в изохроне.

Изохрона Re-Os определяется следующим уравнением:

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

где:

t - возраст образца,

λ - постоянная распада ¹⁸⁷ Re,

( e ^{λ t} -1) - наклон изохроны, определяющий возраст системы.

Хорошим примером применения изохронного метода Ре-Ос является исследование датировки месторождения золота в горнодобывающем лагере Витватерсранд , Южная Африка . ^[3]

Изотопная эволюция рения-осмия [ править ]

Рений и осмий были сильно тугоплавкими и сидерофильными во время начальной аккреции Земли, что привело к тому, что оба элемента преимущественно попадали в ядро ​​Земли. Таким образом, два элемента должны быть истощены в силикатной Земле, но соотношение ¹⁸⁷ Os / ¹⁸⁸ Os мантии является хондритовым . ^[4]Причина этого очевидного противоречия связана с изменением поведения Re и Os в событиях частичного плавления. Re имеет тенденцию попадать в фазу расплава (несовместимо), в то время как Os остается в твердом остатке (совместим). Это обуславливает высокие отношения Re / Os в океанической коре (что является результатом частичного плавления мантии) и низкие отношения Re / Os в нижней мантии. В этом отношении система Re – Os для изучения геохимической эволюции мантийных пород и определения хронологии мантийной дифференциации чрезвычайно полезна.

Ксенолиты перидотитов, которые, как считается, образуют верхнюю мантию, иногда содержат надхондритовые отношения изотопов Os. ^[5] Считается, что это свидетельство субдуцированной древней базальтовой коры с высоким содержанием Re / Os , которая возвращается обратно в мантию. Эта комбинация радиогенных ( ¹⁸⁷ Os , образовавшихся при распаде ¹⁸⁷ Re ) и нерадиогенных расплавов помогает поддерживать теорию, по крайней мере, о двух изотопных резервуарах Os в мантии. Считается, что объем обоих этих резервуаров составляет около 5-10% всей мантии. ^[6]Первый резервуар характеризуется обеднением Re и заместителями для плодородия расплава (такими как концентрации таких элементов, как Ca и Al). Второй резервуар по составу хондритовый.

Прямое измерение возраста континентальной коры с помощью датирования Re-Os затруднительно. Проникновение в ксенолиты магмы, обычно обогащенной Re-обогащением, изменяет истинное соотношение Re / Os элементов. Вместо этого определение модельного возраста может быть выполнено двумя способами: модельный возраст «повторного истощения» или модель «возраст плавления». Первый определяет минимальный возраст события извлечения, предполагая, что отношение Re / Os элементов равно 0 (остатки коматиита имеют Re / Os равное 0, поэтому предполагается, что ксенолит был извлечен из расплава, близкого к коматииту). Последний дает возраст события плавления, выведенный из точки, когда прокси-сервер расплава, такой как Al ₂ O ₃ , равен 0 (в древней субконтинентальной литосфере массовые проценты CaO и Al ₂ O ₃ от 0 до 2%).

Систематика Pt – Re – Os [ править ]

Радиоактивный распад ¹⁹⁰ Pt до ¹⁸⁶ Os имеет период полураспада 6,5 (3) × 10 ¹¹ лет (что больше возраста Вселенной, поэтому он по существу стабилен). Однако на месте ¹⁸⁷ Os / ¹⁸⁸ Os и ¹⁸⁶ Os / ¹⁸⁸ Osсовременных плюмовых магм демонстрируют одновременное обогащение, что подразумевает надхондритовый источник по Pt / Os и Re / Os. Поскольку оба родительских изотопа имеют чрезвычайно длительный период полураспада, резервуар, богатый изотопами Os, должен быть очень старым, чтобы дать достаточно времени для образования дочерних изотопов. Эти наблюдения интерпретируются в поддержку теории, что архейская субдуцированная кора внесла расплавы, богатые изотопами Os, обратно в мантию.

Ссылки [ править ]

В Wikibook Historical Geology есть страница по следующим темам: Другие методы изохрон