Рубидий-стронций знакомства метод является радиометрического датирования метод , используемый учеными для определения возраста горных пород и минералов из величин , которые они содержат специфически изотопов рубидия ( 87 Rb) и стронций ( 87 Sr, 86 Sr).
В разработке этого процесса помогли немецкие химики Отто Хан и Фриц Штрассманн , которые позже открыли ядерное деление в декабре 1938 года.
Полезность рубидий - стронций Изотоп результаты системы из того , что 87 Rb (один из двух естественных изотопов рубидия ) распадов в 87 Sr с периодом полураспада в 49,23 миллиарда лет. Кроме того, Rb является сильно несовместимым элементом, который во время частичного плавления мантии предпочитает присоединяться к магматическому расплаву, а не оставаться в мантийных минералах . В результате Rb обогащается породами земной коры. Радиогенная дочь, 87 Sr, производится в этом процессе распада и была произведена в раундах звездного нуклеосинтеза до образования Солнечной системы.
Различные минералы в данной геологической обстановке могут со временем приобретать совершенно разные соотношения радиогенного стронция-87 и природного стронция-86 ( 87 Sr / 86 Sr); и их возраст можно рассчитать, измерив 87 Sr / 86 Sr в масс-спектрометре , зная количество 87 Sr, присутствующего при образовании породы или минерала, и вычислив количество 87 Rb на основе измерения присутствующего Rb и знания 85 Rb / 87 весовое соотношение Rb.
Если эти минералы кристаллизовались из одного и того же кремниевого расплава, каждый минерал имел те же исходные 87 Sr / 86 Sr, что и исходный расплав. Однако, поскольку Rb заменяет K в минералах, и эти минералы имеют разные отношения K / Ca , минералы будут иметь разные отношения Rb / Sr.
Во время фракционной кристаллизации Sr имеет тенденцию концентрироваться в плагиоклазе , оставляя Rb в жидкой фазе. Следовательно, отношение Rb / Sr в остаточной магме может увеличиваться с течением времени, что приводит к образованию горных пород с увеличением отношения Rb / Sr с увеличением дифференциации. Самые высокие отношения (10 и выше) встречаются в пегматитах .
Обычно Rb / Sr увеличивается в порядке плагиоклаза, роговой обманки, калиевого полевого шпата, биотита, мусковита. Следовательно, при наличии достаточного времени для значительной продукции (врастания) радиогенного 87 Sr измеренные значения 87 Sr / 86 Sr в минералах будут разными, увеличиваясь в том же порядке.
Пример [ править ]
Например, рассмотрим случай вулканической породы, такой как гранит, которая содержит несколько основных Sr-содержащих минералов, включая полевой шпат плагиоклаза , калиевый полевой шпат , роговую обманку , биотит и мусковит . Каждый из этих минералов имеет различное начальное соотношение рубидий / стронций в зависимости от содержания в них калия, концентрации Rb и K в расплаве и температуры, при которой образовались минералы. Рубидий заменяет калий в решетке минералов со скоростью, пропорциональной его концентрации в расплаве.
Идеальный сценарий в соответствии с реакционной серией Боуэ бы увидеть гранитный расплав начинает кристаллизацию кумулирует сборку плагиоклаза и роговой обманки (т.е., тоналитовый или диоритовые ), который имеет низкое содержание K (и , следовательно , Rb) , но с высоким содержанием Sr ( так как эти заменители Ca ), что пропорционально обогащает расплав K и Rb. Затем это вызывает осаждение ортоклаза и биотита, минералов, богатых калием, в которые может замещать Rb. Полученные в результате отношения Rb-Sr и содержания Rb и Sr как для целых пород, так и для составляющих их минералов будут заметно отличаться. Таким образом, это позволяет радиогенному Sr с разной скоростью выделяться в отдельных породах и составляющих их минералах с течением времени.
Расчет возраста [ править ]
Возраст образца определяется путем анализа нескольких минералов в нескольких подобразцах из разных частей исходного образца. Отношение 87 Sr / 86 Sr для каждой подвыборки отображается в зависимости от его отношения 87 Rb / 86 Sr на графике, называемом изохроной . Если они образуют прямую линию, то подвыборки согласованы, а возраст, вероятно, надежен. Наклон линии определяет возраст образца.
Действительно, учитывая всеобщий закон радиоактивного распада и следующий рубидий бета - распада : мы получим выражение , которого описывает рост Стронций 87 в рубидия минерала: , являясь постоянной распада рубидия. Кроме того, мы могли рассматривать число как константу по двум причинам; во-первых, этот изотоп стабилен, а во-вторых, время полупериода ( для которого образовался радиогенный нуклеид ) ничтожно мало по сравнению с полупериодом.
![{\ displaystyle {\ ce {^ {87} _ {37} Rb -> [{\ beta -}] [{}] ~ _ {38} ^ {87} Sr ~ + e ^ {-} ~ + ~ { \ bar {\ nu _ {e}}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3aaf438bab80886176a8e4dfb33458de5134b8ec)
Отсюда и уравнение изохроны. После измерения содержания рубида и стронция в минерале мы можем легко определить возраст образца, его значение t. [1]
Источники ошибок [ править ]
Rb-Sr датирование основывается на правильном измерении отношения Rb-Sr в минерале или образце всей породы, а также на получении точного соотношения 87 Sr / 86 Sr для минерала или всего образца породы.
Прежде чем дату Rb-Sr можно будет рассматривать как представляющую время внедрения или образования породы, необходимо выполнить несколько предварительных условий.
- Система должна была оставаться закрытой для диффузии Rb и Sr с того момента, когда порода образовалась или упала ниже температуры закрытия (обычно считается 650 ° C);
- Минералы, взятые из породы для построения изохроны, должны были образоваться в химическом равновесии друг с другом или, в случае отложений, откладываться одновременно;
- Порода не должна была подвергаться метасоматозу, который мог бы нарушить систему Rb-Sr термически или химически.
Одним из основных недостатков (и, наоборот, наиболее важного использования) использования Rb и Sr для получения радиометрической даты является их относительная подвижность, особенно в гидротермальных флюидах. Rb и Sr являются относительно мобильными щелочными элементами и, как таковые, относительно легко перемещаются горячими, часто карбонизированными гидротермальными флюидами, присутствующими во время метаморфизма или магматизма.
И наоборот, эти флюиды могут метасоматически изменять породу, вводя новые Rb и Sr в породу (обычно во время калиевых или кальциевых ( альбитизационных ) изменений. Затем Rb-Sr можно использовать в измененной минералогии для определения времени этого изменения, но не дату, когда образовалась скала.
Таким образом, определение возрастного значения результата требует изучения метасоматической и термической истории породы, любых метаморфических событий и любых свидетельств движения флюидов. Дата Rb-Sr, которая расходится с данными других геохронометров, не может быть бесполезной, она может предоставлять данные о событии, которое не отражает возраст образования породы.
Использует [ редактировать ]
Геохронология [ править ]
Метод датирования Rb-Sr широко используется при датировании земных и лунных горных пород и метеоритов. Если исходное количество Sr известно или может быть экстраполировано, возраст может быть определен путем измерения концентраций Rb и Sr и отношения 87 Sr / 86 Sr. Даты указывают истинный возраст минералов только в том случае, если породы не подвергались последующим изменениям.
Важная концепция изотопного отслеживания заключается в том, что Sr, полученный из любого минерала в результате реакций выветривания, будет иметь такое же 87 Sr / 86 Sr, что и минерал. Хотя это потенциальный источник ошибок для земных горных пород, это не имеет отношения к лунным горным породам и метеоритам, поскольку в этих средах нет химических реакций выветривания.
Изотопная геохимия [ править ]
Исходные соотношения 87 Sr / 86 Sr являются полезным инструментом в археологии , судебной медицине и палеонтологии, поскольку 87 Sr / 86 Sr скелета, морской раковины или даже глиняного артефакта напрямую сопоставимы с исходными породами, на которых он был сформирован или на которых организм жил. Таким образом, путем измерения вольт-день 87 Sr / 86 Sr отношение (и часто 143 nd- 144 соотношения Nd, а) геологическую отпечаток пальца объекта или скелета может быть измерена, что позволяет миграционные структуры должны быть определены.
Стратиграфия изотопов стронция [ править ]
Стратиграфия изотопов стронция основана на признанных изменениях соотношения 87 Sr / 86 Sr в морской воде с течением времени. Применение изотопной стратиграфии Sr обычно ограничивается карбонатными образцами, для которых кривая морской воды Sr хорошо определена. Это хорошо известно для шкалы времени кайнозоя, но из-за более слабой сохранности карбонатных толщ в мезозое и ранее, это не совсем понятно для более старых последовательностей.
В более старых последовательностях диагенетические изменения в сочетании с большей неопределенностью в оценке абсолютных возрастов из-за отсутствия перекрытия между другими геохронометрами (например, U – Th ) приводят к большей неопределенности в точной форме кривой морской воды изотопа Sr.
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Bowen, Robert (1994), Bowen, Robert (ed.), «Rubidium-Strontium Dating», Isotopes in the Earth Sciences , Springer, Нидерланды, стр. 162–200, DOI : 10.1007 / 978-94-009-2611- 0_4 , ISBN 978-94-009-2611-0
- Jacobsen, SB; Wills, J .; Инь, Q. (1997). Записи изотопов морской воды, эволюция земной коры, тектоника и эволюция атмосферы (PDF) . Седьмая ежегодная конференция В. М. Гольдшмидта. Тусон, Аризона. С. 103–104.
- «Таблица Менделеева - стронций» . Ресурсы по изотопам . USGS. Январь 2004 . Проверено 10 ноября +2016 .
- Attendorn, H. -G .; Боуэн, Роберт (1988). «Рубидий-стронциевый датирование» . Изотопы в науках о Земле . Springer. С. 162–165. ISBN 978-0-412-53710-3.
- Вальтер, Джон Виктор (2009). «Рубидий – стронциевая систематика» . Основы геохимии . Джонс и Бартлетт Обучение. С. 383–385. ISBN 978-0-7637-5922-3.
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме свиданий Rb-Sr . |
 | В Wikibook Historical Geology есть страница по теме: Rb-Sr датирование |
- CSIRO Petroleum - Глобальная эволюция изотопов морской воды Sr
