Rb-Sr метод

Содержание

Слайд 2

Davis D.W., Gray J., Cumming G.L., Baadsgaard H. Determination of the

Davis D.W., Gray J., Cumming G.L., Baadsgaard H. Determination of the

87Rb decay constant. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1977. 41: 1745-1749.
Слайд 3

Вопрос: сколько накопилось 87Sr за 19 лет в 20 г RbClO4? Каково содержание Sr в RbClO4?

Вопрос: сколько накопилось 87Sr за 19 лет в 20 г RbClO4?
Каково

содержание Sr в RbClO4?
Слайд 4

Слайд 5

Рассчитать значения возраста при двух принятых величинах начального изотопного отношения стронция:

Рассчитать значения возраста при двух принятых величинах начального изотопного отношения стронция:


Слайд 6

Слайд 7

Задача 6. Рассчитать возраст и начальное изотопное отношение стронция по паре

Задача 6. Рассчитать возраст и начальное изотопное отношение стронция по паре

точек (Bt–Pl)

Понадобятся для вычислений: AWSr, AWRb и относительные атомные распространённости: 86Sr/Sr и 87Rb/Rb.

Полная таблица на сайте wiki.web.ru

Слайд 8

Слайд 9

Условия получения изохроны Одновременное закрытие Rb-Sr системы исследуемых образцов, т.е. все

Условия получения изохроны

Одновременное закрытие Rb-Sr системы исследуемых образцов, т.е. все образцы,

по которым предполагается получение изохроны, должны быть одновозрастными.
Гомогенный изотопный состав стронция в момент закрытия изотопной системы, т.е. образцы должны быть когенетичны.
Последующая замкнутость Rb-Sr изотопной системы исследуемых образцов, т.е. отсутствие наложенных преобразований.
Разные Rb/Sr отношения образцов, т.е. в координатах 87Sr/86Sr - 87Rb/86Sr результаты анализов не должны слиться в одну точку.
Слайд 10

Статистическая обработка изохрон Следует различать: Функциональная связь – функция зависит от

Статистическая обработка изохрон

Следует различать:
Функциональная связь – функция зависит от аргумента определённым

образом
Вероятностная (стохастическая) связь – одна случайная величина реагирует на изменение другой случайной величины изменением своей функции распределения
Изохрона подразумевает функциональную связь между X и Y (87Rb/86Sr и 87Sr/86Sr)
Слайд 11

МНК

МНК

Слайд 12

МНК с разными весами точек York D. Least squares fitting of

МНК с разными весами точек

York D. Least squares fitting of a

straight line. Canadian Journal of Physics. 1966. 44: 1079-1086.
Слайд 13

Доверительные интервалы

Доверительные интервалы

Слайд 14

Качество изохроны Mean Square of Weighted Deviations Средний Квадрат Взвешенных Отклонений

Качество изохроны

Mean Square of Weighted Deviations
Средний Квадрат Взвешенных Отклонений
Матожидание MСКВО=1

Wendt I.,

Carl C. The statistical distribution of the mean squared weighted deviation. // Chemical Geology. 1991. V.86, P.275-285.
Слайд 15

МНК с разными весами точек для параллельных изохрон Titterington D.M., Halliday

МНК с разными весами точек для параллельных изохрон

Titterington D.M., Halliday A.N.

On the fitting of parallel isochrones and the method of maximum likelihood. // Chemical Geology. 1979. V. 26. P. 183.

Пусть имеется k изохрон (i=1, 2, … k), каждая получена по ni образцам (j=1, 2, … ni).

Слайд 16

При гауссовом распределении погрешностей справедливо утверждение: Если S* – S

При гауссовом распределении погрешностей справедливо утверждение:
Если S* – S < χ2, то

с вероятностью 95% рассматриваемые изохроны параллельны
Слайд 17

Слайд 18

Dallmeyer, R. D., VanBreeman, O. Rb-Sr whole-rock and 40Ar/39Ar mineral ages

Dallmeyer, R. D., VanBreeman, O.
Rb-Sr whole-rock and 40Ar/39Ar mineral ages

of the Togus and Hallowell quartzmonzonite and Three Mile Pond granodiorite plutons, South-Central Maine: Their bearing on Post-Acadian cooling History.
Contributions to Mineralogy and Petrology. 1981. Vol. 78. P. 61-73.
Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Диаграмма Николайсена Диаграмма Компстона-Джеффри

Диаграмма Николайсена

Диаграмма Компстона-Джеффри

Слайд 25

Результаты Rb-Sr изотопного анализа гранита Жанчивлан (Монголия)

Результаты Rb-Sr изотопного анализа гранита Жанчивлан (Монголия)

Слайд 26

Слайд 27

Слайд 28

Результаты изотопного анализа минеральных фракций образца 30-1-89 Катунского гранита, В.Саяны [Костицын

Результаты изотопного анализа минеральных фракций образца 30-1-89 Катунского гранита, В.Саяны [Костицын

Ю.А., Алтухов Е.Н., Филина Н.П. Rb–Sr изохронное датирование щелочных гранитов С-В Тувы. // Геология и Геофизика. 1998. Т. 39. № 7. С. 917-923.]

Задача 7 (здесь только один пример)
Варианты взять в файле Ex7.xls на wiki.web.ru
Построить изохрону с помощью ISOPLOT
Построить "график остатков"

Слайд 29

Модели нарушения Rb-Sr системы

Модели нарушения Rb-Sr системы

Слайд 30

Модели нарушения Rb-Sr системы

Модели нарушения Rb-Sr системы

Слайд 31

Модели нарушения Rb-Sr системы

Модели нарушения Rb-Sr системы

Слайд 32

Модели нарушения Rb-Sr системы

Модели нарушения Rb-Sr системы

Слайд 33

Диаграмма Николайсена Диаграмма Компстона-Джеффри Изотопная система пород замкнута (закрыта)

Диаграмма Николайсена

Диаграмма Компстона-Джеффри

Изотопная система пород замкнута (закрыта)

Слайд 34

Изотопная система пород открыта

Изотопная система пород открыта

Слайд 35

Изотопная система пород открыта

Изотопная система пород открыта

Слайд 36

Wetherill G.W., Davis G.L., Lee-Hu C. Rb-Sr measurements on whole rocks

Wetherill G.W., Davis G.L., Lee-Hu C. Rb-Sr measurements on whole rocks

and separated minerals from the Baltimore gneiss, Maryland. // Geol. Soc. Amer. Bull. 1968. V. 79. P. 757-762.
Слайд 37

Grauert B. Rb-Sr isotopic study on whole rock and minerals from

Grauert B. Rb-Sr isotopic study on whole rock and minerals from

the Baltimore gneiss of the Phenix Dome, Baltimore County, Maryland. // Ann. Rep. of the Director Dep. of Terrestrial Magnetism. 1973. P.1003-1007.
Слайд 38

Пейчева И.М., Костицын Ю.А., Шуколюков Ю.А. Rb–Sr изотопная система гнейсов Юго-Восточных

Пейчева И.М., Костицын Ю.А., Шуколюков Ю.А. Rb–Sr изотопная система гнейсов Юго-Восточных

Родоп Болгарии. // Доклади на Българсакта академия на науките. Т.45. № 10. 1992. С.65-68.

Если бы погрешности здесь были, как в 60-е – 70-е годы, это были бы изохроны, т.е. СКВО < 1 !

Слайд 39

Слайд 40

Как приблизительно оценить А) возможность датирования Б) возможную погрешность начального изотопного отношения

Как приблизительно оценить

А) возможность датирования
Б) возможную погрешность начального изотопного отношения

Слайд 41

Слайд 42

Опробование для изохронного датирования Можно анализировать: Образцы породы в целом (используется

Опробование для изохронного датирования

Можно анализировать:
Образцы породы в целом (используется геохимическая гетерогенность

всего геологического тела)
Плюсы:
простота подготовки проб;
устойчивость изотопной системы к умеренным термальным нарушениям.
Минусы:
При низких Rb/Sr может проявляться начальная изотопная гетерогенность;
При метаморфизме высоких ступеней система нарушается, но к новому равновесию не приходит.
Слайд 43

Опробование для изохронного датирования Можно анализировать: Минералы (используется различный состав минералов)

Опробование для изохронного датирования

Можно анализировать:
Минералы (используется различный состав минералов)
Плюсы:
Контрастные Rb/Sr;
Чаще соблюдается

начальная изотопная гомогенность.
Минусы:
Необходимо выделение минералов;
Не всегда имеется достаточно много разных минералов.
Слайд 44

Опробование для изохронного датирования Можно анализировать: Фракции минералов, выделенные по физ.

Опробование для изохронного датирования

Можно анализировать:
Фракции минералов, выделенные по физ. свойствам (используется

химическая гетерогенность минералов)
Плюсы:
Можно датировать породы с ограниченным минеральным составом, рудные жилы.
Чаще соблюдается начальная изотопная гомогенность.
Минусы:
Возможно лишь для минералов с высокими Rb/Sr отношениями.
Слайд 45

Опробование для изохронного датирования Можно анализировать: Фракции породы, выделенные по физ.

Опробование для изохронного датирования

Можно анализировать:
Фракции породы, выделенные по физ. свойствам (для

мелкозернистых и стекловатых пород)
Нечто среднее между двумя предыдущими способами опробования
Слайд 46

Слайд 47

Слайд 48

Слайд 49

Метасоматоз и метаморфизм, как правило, не приводят к полной изотопной гомогенизации пород

Метасоматоз и метаморфизм, как правило, не приводят к полной изотопной гомогенизации

пород
Слайд 50

Bt-KFsp метасоматит (Мурунтау) Метасоматоз, как правило, не приводит к изотопной гомогенизации пород даже в масштабе сантиметров

Bt-KFsp метасоматит (Мурунтау)

Метасоматоз, как правило, не приводит к изотопной гомогенизации пород

даже в масштабе сантиметров
Слайд 51

Метаосадочные породы

Метаосадочные породы

Слайд 52

Слайд 53

Слайд 54

Rb-Sr система слюд закрыта, а полевых шпатов – нарушена

Rb-Sr система слюд закрыта, а полевых шпатов – нарушена

Слайд 55

Слайд 56

Метод изотопного разбавления используется для определения концентрации элемента в образце Пусть

Метод изотопного разбавления

используется для определения концентрации элемента в образце
Пусть A,

B, C, D … – изотопы; x, y, z … - их отношения:
Индексами обозначим: n – природный элемент, t – трасер, m – их смесь.
Pn – вес образца и Pt – вес трасера.
Слайд 57

B, A – количества; [B], [A] – концентрации.

B, A – количества; [B], [A] – концентрации.

Слайд 58

Слайд 59

Достоинства метода изотопного разбавления: отсутствует мешающее влияние других элементов (матрицы); высокая

Достоинства метода изотопного разбавления:

отсутствует мешающее влияние других элементов (матрицы);
высокая чувствительность;
не требуется

количественного выделения элемента из смеси;
если элемент имеет больше двух природных изотопов, то можно определять не только его концентрацию, но и изотопный состав (метод двойного изотопного разбавления).
Слайд 60

Трудности метода изотопного разбавления: необходима высокая точность определения изотопного состава и

Трудности метода изотопного разбавления:

необходима высокая точность определения изотопного состава и концентрации

трасера;
необходимо обеспечить постоянный состав трасера во времени;
необходимо полное перемешивание растворов трасера и образца;
необходимо соблюдать некоторое оптимальное соотношение между образцом и трасером.
Слайд 61

Слайд 62

Смешение в геохимии изотопов Пусть смешиваются два вещества – 1 и 2.

Смешение в геохимии изотопов

Пусть смешиваются два вещества – 1 и 2.

Слайд 63

Графическое представление двухкомпонентного смешения

Графическое представление двухкомпонентного смешения

Слайд 64

Слайд 65

Слайд 66

Простое двухкомпонентное смешение (без химического взаимодействия) – явление крайне редкое в

Простое двухкомпонентное смешение (без химического взаимодействия) – явление крайне редкое в

геологии, уверенно прослеживается только в низкотемпературных процессах
Нередко за тренды смешения принимают тренды дифференциации
Смешение + дифференциация ≠ смешение
Слайд 67

µ(t)=Cm(t)·Mm(t) – масса элемента Mm, Ma, Mc – масса Cm, Ca,

µ(t)=Cm(t)·Mm(t) – масса элемента
Mm, Ma, Mc – масса
Cm, Ca, Cc –

концентрация элемента
Rm, Ra, Rc – изотопное отношение элемента
Индексы:
m – расплав
c – кристаллы
a – контаминант (ассимилируемое вещество)
Cc=D·Cm

DePaolo D.J. 1981.
EPSL. V.53.
pp.189-202

Слайд 68

Справедливо при r≠1 и r≠1-D

Справедливо при
r≠1 и r≠1-D

Слайд 69

Теплоты кристаллизации породообразующих минералов

Теплоты кристаллизации породообразующих минералов

Слайд 70

Слайд 71

Слайд 72

Слайд 73

Слайд 74

Слайд 75

Изохрона или линия смешения?

Изохрона или линия смешения?

Слайд 76

Изохрона или линия смешения?

Изохрона или линия смешения?

Слайд 77

Слайд 78

Слайд 79

S.R.Hart. The Journal of Geology. 1964. V.72. P.493-525. Задача 8. Подготовить

S.R.Hart. The Journal of Geology. 1964. V.72. P.493-525.

Задача 8.
Подготовить данные для

построения изохроны;
Построить изохрону;
Оценить её достоверность;
Проверить данные на предмет смешения;
Проверить вывод Харта.

Вывод Харта:
Радиогенный 87Sr терялся из кристаллов мусковита путём диффузии.

Слайд 80

Первичная изохрона Вторичная изохрона Переходный этап

Первичная изохрона

Вторичная изохрона

Переходный этап

Слайд 81

Устойчивость Rb-Sr системы минералов к наложенным процессам Rb–Sr изотопная система отдельных

Устойчивость Rb-Sr системы минералов к наложенным процессам

Rb–Sr изотопная система отдельных минералов

может быть частично нарушена, иногда даже низкотемпературными наложенными процессами, но настоящие изохроны по всем минералам в таких случаях не получаются
Преобразования, необходимые для полной перестройки Rb–Sr изотопной системы минералов настолько глубоки, что не только сказываются на изотопной системе пород в целом, но приводят к коренным изменениям в составе и облике породы: вместо первично магматической породы получается метаморфическая или метасоматическая
Если некоторый наложенный процесс привёл к образованию новой минеральной Rb–Sr-изохроны, то при петрографическом изучении породы невозможно не увидеть следов его воздействия
Слайд 82

Я.В.Бычкова, 2003

Я.В.Бычкова, 2003

Слайд 83

Слайд 84

Устойчивость Rb-Sr системы пород к наложенным процессам Частичное нарушение Rb–Sr-изохрон по

Устойчивость Rb-Sr системы пород к наложенным процессам

Частичное нарушение Rb–Sr-изохрон по породам

в целом при метаморфизме – не редкость, но!:
Если для некоторого магматического (не метаморфизованного) тела получена хорошая изохрона по образцам породы в целом, то она отвечает возрасту магматизма, а не вторичного процесса, следы которых нередко обнаруживаются в шлифах. В худшем случае, вторичный процесс уничтожит изохрону.
Если Rb–Sr изотопная система метаморфизованных пород, опробованных штуфными пробами, оказалась нарушенной, то крайне мало шансов получить для этой породы полноценную изохрону за счёт увеличения размера проб до десятков или сотен килограммов.
Для Rb–Sr-анализа свежих магматических пород размер проб не имеет значения
Слайд 85

Скорость роста 87Sr/86Sr в любом веществе определяется величиной Rb/Sr отношения в нём

Скорость роста 87Sr/86Sr в любом веществе определяется величиной Rb/Sr отношения в

нём
Слайд 86

Слайд 87

Слайд 88

Слайд 89

Слайд 90

Rb/Sr отношение в мантии = ? (87Sr/86Sr)BABI=0.69897 (87Sr/86Sr)MORB=0.7027

Rb/Sr отношение в мантии = ?

(87Sr/86Sr)BABI=0.69897
(87Sr/86Sr)MORB=0.7027

Слайд 91

Слайд 92

Слайд 93

Задача 9: Порода с заданным содержанием Rb и Sr отделилась Т

Задача 9: Порода с заданным содержанием Rb и Sr отделилась Т

лет тому назад от источника MORB. Рассчитать современный изотопный состав стронция в этой породе (до 5 знака).
Слайд 94

Слайд 95

Rb и Sr в различных типах пород

Rb и Sr в различных типах пород

Слайд 96

Слайд 97

Золоторудное м-е Мурунтау (Ц.Кызылкумы)

Золоторудное м-е Мурунтау (Ц.Кызылкумы)

Слайд 98

Слайд 99

Shields G. and Veizer J. (2002) The Precambrian marine carbonate isotope

Shields G. and Veizer J. (2002) The Precambrian marine carbonate isotope

database: version 1. Geochem. Geophys. Geosys. 3(6), June 6, 2002, p. 12.
http://g-cubed.org/gc2002/2001GC000266

Plot of log(τ) (residence time in years) versus log(KSW) (concentration in seawater/concentration
in upper continental crust) for selected elements.
McLennan S. M., Bock B., Hemming S. R., Hurowitz J. A., Lev S. M., and McDaniel D. K. (2003) The roles of provenance and sedimentary processes in the geochemistry of sedimentary rocks. In Geochemistry of Sediments and Sedimentary Rocks: Evolutionary Considerations to Mineral Deposit-Forming Environments. (ed. D. R. Lentz), Geol. Assoc. Canada GEOtext. St. John’s, Nfld, vol. 5, pp. 1–31.

Слайд 100

Veizer J., Ala D., Azmy K., Bruckschen P., Buhl D., Bruhn

Veizer J., Ala D., Azmy K., Bruckschen P., Buhl D., Bruhn

F., Carden G. A. F., Diener A., Ebneth S., Godde´ris Y., Jasper T., Korte C., Pawellek F., Podlaha O. G., and Strauss H. (1999) 87Sr/86Sr, d13C and d18O evolution of Phanerozoic
seawater. Chemical Geology. 161, 59–88.
Слайд 101

Морские карбонаты

Морские карбонаты

Слайд 102

Taylor H.P. Igneous Rocks: II. Isotopic case studies of circumpacific magmatism

Taylor H.P. Igneous Rocks: II. Isotopic case studies of circumpacific magmatism

// Reviews In Mineralogy, 1986. 16: 273-316.
Слайд 103

Слайд 104

Живёт ли радиогенный стронций особой жизнью?

Живёт ли радиогенный стронций особой жизнью?

Слайд 105

Масс-дискриминация (фракционирование изотопов) при изотопном анализе

Масс-дискриминация (фракционирование изотопов) при изотопном анализе

Слайд 106

При изотопном анализе наблюдается кажущееся изменение изотопных отношений, зависящее от атомной массы изотопов

При изотопном анализе наблюдается кажущееся изменение изотопных отношений, зависящее от атомной

массы изотопов
Слайд 107

Слайд 108

Нормирование изотопных отношений

Нормирование изотопных отношений

Слайд 109