同位素地质学Sr同位素演化Sr同位素地球化学.ppt

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同位素地质学Sr同位素演化Sr同位素地球化学 12.2.1 地幔Sr同位素及其演化 从幔源玄武岩和巨大辉长岩体获得的地幔Sr同位素组成为0.704 ?2,但地幔Sr同位素组成具有系统的变化,可划分为四组,其87Sr/86Sr比值为: 洋底地幔: 0.70280 洋岛地幔: 0.70386 岛弧地幔: 0.70437 大陆地幔: 0.70577 通过不同时代和来源的玄武岩和辉长岩的初始87Sr/86Sr比值 vs. Rb-Sr年龄作图,研究地幔Sr同位素演化,结果表明: 地幔中Rb/Sr比值变化很大,且由于Rb优先于Sr进入地壳,地幔Rb/Sr比值随时间降低,故87Sr/86Sr增长的斜率也是降低的,因此地幔Sr同位素的演化是非线性的——几条演化曲线表示(下图) 地幔Rb/Sr比值是随时间降低的,故87Sr/86Sr增长的斜率也是降低的 基于单斜辉石分析得出的地幔Sr同位素演化曲线 After Allegre, 2008 与大陆和岛弧火山岩相比,洋脊和洋岛火山岩不易受到古老硅铝层的混染, 洋岛火山岩的平均87Sr/86Sr =0.70437 洋底和洋脊火山岩的比值为:0.70280 12 Sr同位素演化/Sr同位素地球化学 陨石和整体地球的Sr(Nd-Os)同位素组成和演化 整体地球的同位素演化,是示踪地球上各种地质过程的基准。而要理解整体地球的同位素演化,必须首先知道整体地球的初始同位素组成。 但是,由于地球的质量大、散热慢,而发生长期的热重力化学分异作用,因此在地球上很难取到反映整体地球的样品。 12.1 陨石和整体地球Sr同位素组成和演化 一些同属太阳系与地球同源的小星体,质量小、散热快,只经历了相对短期(n?101~102 Ma)化学分异(可能发生熔融作用并伴随金属Fe-Ni和硅酸盐熔体的分离),很快冷却形成成分不同的固体,因而保持了太阳系较早期分异时的同位素成分。 小星体之间碰撞产生的碎片,落到地球上就成为陨石,如果没有受到地质作用的改造,则其同位素成分可以代表整体地球的组成。 大部分陨石来自火星和木星之间绕太阳而行的小游星,小游星(asteroid)是较大母体的碎块,而较大母体来源于小行星,小行星(planetoid)是在通过太阳系中太阳星云凝结和俘获星子而形成太阳和行星过程中形成的。 此外,一小部分石陨石来自月亮和火星被小游星撞击而溅出的碎块。 陨石由与地球上基性岩矿物类似的硅酸盐和氧化物矿物组成,此外含有分散状的金属铁和镍颗粒或呈铁和镍存在。因此陨石被划分为石陨石、石铁陨石、铁陨石。 所收集到的陨石中: 石陨石占 95% 铁陨石 4% 石铁陨石 1% 石陨石又分为: 球粒陨石(chondrite):球粒陨石含有直径1mm左右的小球(chondrule)。许多球粒陨石是复矿碎屑角砾岩,显示不同范围的热和冲击变质效应; 无球粒陨石(achondrite):玄武质无球粒陨石与地球上基性、超基性岩成分和结构相似 Summary classification of meteorites 参考资料 顽辉陨石 钙长辉长岩 中铁陨石和石铁陨石 12.1.1石陨石和铁陨石 大部分石陨石的Rb-Sr等时线年龄为4.55Ga,误差较小 陨石名称 Rb-Sr等时线年龄 Kr?henberg球粒陨石 4.600±0.014Ga[1] Ca-rich无球粒陨石 4.30±0.26Ga[2] 7个铁陨石的硅酸盐包体 4.55±0.077Ga[3] Colomera铁陨石硅酸盐包体矿物 4.51±0.04Ga[4] LL型球粒陨石 4.493±0.018Ga[5] [1] Kempe Müller,1969 [2] Papanastassiou Wasserburg,1969 [3] Burnett Wasserburg, 1967 [4] Sanz et al., 1970 [5] Minster Allègre, 1981 其它同位素定年方法(Sm-Nd,U-Pb等)一再证实石陨石和铁陨石中的硅酸盐矿物在4.55Ga前结晶,且结晶持续的时间只有几十个Ma。 虽然大部分石陨石经历了由小游星之间碰撞引起的短期冲击变质作用,但大部分石陨石样品的Rb-Sr同位素体系没有受到可探测的影响,因此大部分陨石在它们撞击地球之前,在太空中生存的4.55Ga期间没有受到扰动! 如图:LL型球粒陨石全岩Rb-Sr等时线年龄 上图LL型球粒陨石全岩Rb-Sr等时线,表明这些陨石具有相同的年龄和初始87Sr/86Sr比值(0.69893±8),说明太阳系形成初期具有均匀的Sr同位素组成。 因此4.55Ga前成为地球的那一部分的Sr,极可能也具有小游星和陨石的Sr同位素成分 小结: 石陨石是在4.5Ga前形成的,石陨石的Rb-S

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