14第6章同位素地球化學(xué)

6.2放射性同位素地球化學(xué)

IsotopeGeochronology6.2.1放射性衰變定律及同位素地質(zhì)年代學(xué)的基本原理6.2.2K-Ar法及40Ar-39Ar法年齡測定6.2.3Rb-Sr法年齡測定及Sr同位素地球化學(xué)6.2.4Sm-Nd法年齡測定及Nd同位素地球化學(xué)6.2.5U-Th-Pb法定年及Pb同位素地球化學(xué)6.2.6同位素封閉溫度及冷卻年齡6.2.7同位素年代學(xué)的地質(zhì)意義2010年4月28日1第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ6.2.4Sm-Nd法年齡測定及Nd

同位素地球化學(xué)2010年4月28日2第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ1.Sm和Nd地球化學(xué)Sm和Nd是稀土元素，存在于許多礦物中，如硅酸鹽、磷酸鹽和碳酸鹽等礦物。Nd3+半徑為0.108nmSm3+半徑為0.104nm地球上巖石和礦物的Sm/Nd比值僅變化于0.1~0.5之間。2010年4月28日3第五章同位素地球化學(xué)PartⅢNd3+（0.108nm

）半徑比Sm3+半（0.104nm

）徑大，因而前者的離子鍵比后者易于斷裂，因此，由地?；虻貧r石部分熔融形成的硅酸鹽熔體中，Nd相對于Sm發(fā)生富集從而典型的地殼巖石的Sm/Nd比值低于上地幔巖石的Sm/Nd比值。2010年4月28日4第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ在巖漿分離結(jié)晶過程中，殘余巖漿中Nd相對于Sm發(fā)生富集。一般而言，火成巖分異程度增強(qiáng)，其Sm、Nd含量升高，但Sm/Nd比值有所下降。洋中脊玄武巖該比值為0.32，花崗巖為0.19。與硅飽和的巖石相比，堿性火成巖如響巖、粗面巖和正長巖富集Sm/Nd比值一般變化于0.1~0.2之間。2010年4月28日5第五章同位素地球化學(xué)PartⅢSm和Nd都有7個天然同位素2.Sm和Nd年齡測定2010年4月28日6第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日7第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ147Sm→143Nd+α+E根據(jù)衰變定律143Nd=147Sm(eλt－1)衰變方式2010年4月28日8第五章同位素地球化學(xué)PartⅢD/Ds=D0/Ds+N/Ds(eλt-1)2010年4月28日9第五章同位素地球化學(xué)PartⅢλ=6.54×10－12a－1τ=1.07×1011年

2010年4月28日10第五章同位素地球化學(xué)PartⅢy=143Nd/144Ndx=147Sm/144Nda=（143Nd/144Nd）0b=eλt－1y=a+bx等時線構(gòu)筑方法同Rb-Sr等時線法3.Sm-Nd等時線2010年4月28日11第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日12第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ4.使用前提/條件5.適用對象①古老地質(zhì)體定年，特別是前寒武紀(jì)；②適宜基性和超基性巖體定年；③變質(zhì)巖原巖年代學(xué)研究。2010年4月28日13第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ年齡對比Sm-Nd法適用于基性、超基性火成巖，低級變質(zhì)的火成巖定年，原因在于比值分開；變質(zhì)作用、熱液作用和化學(xué)分化作用中比Rb\Sr穩(wěn)定；Rb-Sr法適用于酸性、中酸性火成巖定年2010年4月28日14第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ6.Sm-Nd模式年齡2010年4月28日15第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ①.

球粒隕石模式年齡TCHUR——球粒隕石均一巖漿庫Nd模式年齡（143Nd/144Nd）CHUR=0.512683（147Sm/144Nd）CHUR=0.19672010年4月28日16第五章同位素地球化學(xué)PartⅢTDM——虧損地幔Nd模式年齡

（143Nd/144Nd）DM=0.51315（147Sm/144Nd）DM=0.2135②虧損地幔年齡2010年4月28日17第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日18第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ7.Sm-Nd同位素地球化學(xué)應(yīng)用①定年：古老地質(zhì)體定年②示蹤——8Nd-Sr2010年4月28日19第五章同位素地球化學(xué)PartⅢt2010年4月28日20第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ8.Nd-Sr同位素地球化學(xué)示蹤（自學(xué)）用到的參數(shù)：εNd(0)—代表現(xiàn)今的樣品對球粒隕石偏差εNd(t)—代表t時樣品與球粒隕石偏差εNd(t)＞0，表明物質(zhì)來自虧損地幔；εNd(t)＜0表示來自地殼或富集型地幔；εNd(t)=0表明物質(zhì)來自球粒隕石型未分異地幔εSr(0)

εSr(t)

2010年4月28日21第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日22第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日23第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ物質(zhì)來源為殼?；旌?010年4月28日24第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ6.2.5U-Th-Pb法年齡測定

及Pb同位素地球化學(xué)2010年4月28日25第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ6.2.5.1U、Th、Pb的地球化學(xué)1、U、Th是錒系元素，多以+4價氧化物出現(xiàn)；U4+（0.105nm）與Th4+（0.11nm）相近，能互相置換。少數(shù)獨(dú)立礦物，多與Ca2+、Zr4+、Ti4+等離子類質(zhì)同象2、氧化條件下，U變成6+，溶于水，與Th發(fā)生分離，U/Th比值改變；2010年4月28日26第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ3、U、Th：大離子親石元素，巖漿分異過程中富集于液相進(jìn)入富Si礦物。中酸性巖石比基性和超基性巖石富U和Th；地殼比地幔富U、Th。4、Pb：離子半徑0.132nm，半徑與Ca相近。能夠以U/Th的子體或不含U、Th的獨(dú)立礦物形式廣泛存在。Pb在所有巖石中呈微量；熱液、變質(zhì)和風(fēng)化等作用造成U/Pb和Th/Pb比值變化。2010年4月28日27第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ6.2.5.2U-Th-Pb法年代學(xué)1、同位素組成及衰變常數(shù)①U同位素組成238U—99.2739%，t1/2=4.47Ga，

λ238=1.55125×10－10a－1235U—0.7024%，t1/2=0.704Gaλ235=9.8485×10－10a－1

234U—0.0057%，238U/235U=137.882010年4月28日28第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ②232Th—100%，t1/2=14.01Ga，λ232=0.49475×10－10a－1③Pb：204Pb（非放射性成因）

206Pb

207Pb

208Pb2010年4月28日29第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ238U→206Pb+8α+6β－235U→207Pb+7α+4β－232Th→208Pb+6α+4β－2.衰變方式及產(chǎn)物2010年4月28日30第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ3.U-Pb和Th-Pb法定年①體系中鉛增長公式和計(jì)時公式以238U為例2010年4月28日31第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ體系中206Pb增長公式238U→206Pb+8α+6β－2010年4月28日32第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ體系中206Pb增長公式：2010年4月28日33第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ235U體系中207Pb增長公式：235U→207Pb+7α+4β－2010年4月28日34第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ232Th體系中208Pb增長公式：232Th→208Pb+6α+4β－2010年4月28日35第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ①體系中鉛增長公式和計(jì)時公式3.U-Pb和Th-Pb法定年2010年4月28日36第五章同位素地球化學(xué)PartⅢλ238=λ1，λ235=λ2，λ232=λ32010年4月28日37第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日38第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ②一致年齡和不一致年齡t238t235T232鉛的丟失2010年4月28日39第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ③207Pb—206Pb2010年4月28日40第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ疊代法可求得或查表獲得t2010年4月28日41第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ①使用條件：由于U和Th半衰期長，該體系比較適用于古老地質(zhì)體定年。使用條件與其它體系相同：封閉性、同時性和比值拉開。②適用礦物U和Th礦物或含U和Th的礦物，如瀝青鈾礦，晶質(zhì)鈾礦，釷礦，鋯石，榍石和磷灰石等。這些礦物富含U、Th，對其及其子體保存較好，同時分布普遍。4.使用條件和適用礦物2010年4月28日42第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ四個年齡t206t207t208t207/206四個年齡接近，算術(shù)平均值為一致年齡，代表礦物結(jié)晶年齡。2010年4月28日43第五章同位素地球化學(xué)PartⅢPb丟失導(dǎo)致四個年齡不一致，一般是：t207/206＞t207＞t206＞t208t207/206＞最接近礦物結(jié)晶年齡為了減少初始鉛選擇帶來的誤差，以及鉛丟失帶來的誤差，采用U-Pb諧和線法來避免這些誤差。2010年4月28日44第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ5.U-Pb諧和線206Pb*=238U（eλ238t－1）207Pb*=235U（eλ235t－1）2010年4月28日45第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ

206Pb*/238U=（eλ238t－1）（5）207Pb*/235U=（eλ235t－1）

（6）令

x=207Pb*/235Uy=206Pb*/238U給定年齡值（t）獲得U-Pb體系的理論曲線，線上標(biāo)有年齡值。了解Pb丟失狀況2010年4月28日46第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日47第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ①測定鋯石的U、Pb比值投影到諧和線上，若數(shù)據(jù)點(diǎn)在線上則無鉛丟失；若偏離曲線，存在鉛的明顯丟失，數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)成直線，直線與曲線有兩個交點(diǎn)，上交點(diǎn)是鋯石形成年齡，下交點(diǎn)為后期地質(zhì)事件年齡或鉛丟失年齡。②鋯石U、Pb測定方法：單顆粒鋯石法或晶體微區(qū)測定法：單顆粒鋯石化學(xué)法；單顆粒鋯石離子探針質(zhì)譜法（SHRIMP），精度高，誤差?。?2Ma）6.鋯石U-Pb法2010年4月28日48第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日49第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日50第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日51第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日52第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日53第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日54第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ6.2.5.3Pb同位素地球化學(xué)1.自然界鉛同位素成分的變化2.自然界鉛同位素分類3.普通鉛法年齡測定4.鉛同位素的應(yīng)用2010年4月28日55第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ鉛有四個同位素：

204Pb——非放射性成因206Pb、207Pb、208Pb

——放射性成因，特點(diǎn)：隨地質(zhì)歷史不斷增長。1自然界鉛同位素成分的變化2010年4月28日56第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ①隨著地球演化歷史的進(jìn)程

206Pb、207Pb、208Pb是不斷增加的，

204Pb

是基本不變的。

206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb

的比值將隨著時間的增長不斷提高。鉛同位素組成是時間的函數(shù)，通常時代愈早形成的放射成因鉛愈少；反之，則相反。2010年4月28日57第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ②

地球上所有鉛是放射成因鉛加入原始鉛形成的

Pb總=Pb0+Pb★Pb0

：原始鉛Pb☆

：放射成因鉛

2010年4月28日58第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ③

把美國亞利亞那州坎寧迪亞布洛隕硫鐵鉛同位素組成作為地球最初時刻形成鉛，稱為原始鉛把太平洋底淤泥作為現(xiàn)代鉛

鉛類型測定對象206Pb/204Pb207Pb/204Pb208Pb/204Pb原始鉛隕硫鐵9.30710.29429.476現(xiàn)代鉛洋底淤泥18.54915.68138.3732010年4月28日59第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ④地殼中的鉛同位素比值在地球歷史中單向增長。其鉛同位素成分的變化是放射鉛不斷加入到原始鉛的結(jié)果。圖示2010年4月28日60第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日61第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ由圖可見，經(jīng)過45.7億年238U已衰變掉其總量的一半（238U的半衰期與地球年齡接近）目前地殼中的

206Pb約一半為地球形成以來238U衰變的產(chǎn)物。2010年4月28日62第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ⑤自然界中鉛同位素的質(zhì)量數(shù)很大，加上不同同位素之間的相對差又很小，由此由于物理化學(xué)條件改變而造成的它們之間的分餾作用極小，完全可以忽略不計(jì)。2010年4月28日63第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2、自然界鉛同位素分類①自然界鉛類型1）放射性成因鉛廣義放射性成因鉛：指由U和Th衰變所產(chǎn)生的206Pb、207Pb、208Pb。而僅僅204Pb為非放射成因。狹義放射性成因鉛：鋯石、瀝青鈾礦等礦物結(jié)晶后，經(jīng)放射性衰變所產(chǎn)生的206Pb、207Pb、208Pb的異常積累，它的同位素組成的變化主要發(fā)生在礦物結(jié)晶之后。2010年4月28日64第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2）普通鉛在礦物形成之前，鉛以正常比例與U、Th共生，接受U、Th衰變產(chǎn)物的鉛,不斷疊加并均勻化，在某一地質(zhì)作用中固結(jié)形成的含鉛礦物，由于含鉛礦物中U、Th的豐度相對于Pb來說是微不足道的。因此，礦物中再也沒有放射性成因鉛的生成，也就是說其鉛同位素組成被“凍結(jié)”了。這是普通鉛的一個顯著特點(diǎn)，它記錄了礦物形成時的鉛同位素組成。

放射性成因鉛和普通鉛區(qū)別2010年4月28日65第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ

原生鉛：原始鉛：a0，b0，c0

初始鉛：混合鉛：②成因、產(chǎn)狀分類2010年4月28日66第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ指地球形成之前在宇宙原子核合成過程中與其他元素同時形成的鉛，原生鉛都是非放射成因鉛，而且以富含204Pb原生鉛2010年4月28日67第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ地球剛形成時刻所具有的鉛。等于原生鉛+核合成到地球形成時積累的放射性鉛。目前以美國的亞利桑那州坎寧迪亞布洛隕硫鐵的鉛同位素組成，代表地球的原始鉛組成：（206Pb/204Pb）0=9.307（207Pb/204Pb）0=10.294（208Pb/204Pb）0=29.476

原始鉛2010年4月28日68第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ指礦物或巖石結(jié)晶時進(jìn)入其中的鉛，包括原始鉛同位素組成+地球形成到礦物、巖石結(jié)晶這段時間累計(jì)起來的放射性成因鉛。初始鉛2010年4月28日69第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ由不同

U/Pb、Th/Pb比值的兩個以上體系混合而成的鉛?？梢允瞧胀ㄣU之間的混合、普通鉛與放射成因鉛（狹義）的混合，也可以是放射成因鉛之間的混合?；旌系谋壤?、混合作用的時間及混合的次數(shù)影響著它們的鉛同位素組成的變異。自然界幾乎所有的含鉛礦物和巖石都是混合鉛，它們沒有計(jì)時意義

混合鉛2010年4月28日70第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ幾種類型鉛的歸納對比2010年4月28日71第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ3.普通鉛法年齡測定方法也叫Pb-Pb法2010年4月28日72第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ①思想不含U、Th的含鉛礦物，礦物形成之前在U/Pb和Th/Pb比值正常的體系內(nèi)演化，t時從體系中分離，由于該類礦物不含U和Th，礦物封閉后鉛同位素不再增長或增長緩慢，其鉛同位素組成叫普通鉛。普通鉛計(jì)時從地球形成開始（T），到礦物形成截止（t）。2010年4月28日73第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ②假設(shè)條件A.地球形成初期U、Th、Pb的分布是均勻的，地球形成后U/Pb、Th/Pb比值才出現(xiàn)區(qū)域性的差異B.地球初期原始鉛的同位素組成為CanyonDiablo隕硫鐵鉛同位素組成(a0、b0、c0)；C.體系保持封閉系統(tǒng)，即自始至終在一個正常的U-Th-Pb系統(tǒng)中衰變；D.普通鉛礦物形成之后Pb與U、Th分離，其同位素組成基本保持不變2010年4月28日74第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ③礦物鉛同位素組成表達(dá)

普通鉛礦物在t時刻從這個體系中分離出來了。這樣t時刻的鉛同位素比值應(yīng)是T→0期間的Pb☆減去t→0期間的量。T（地球年齡）→t（方鉛礦形成，從體系分離）→現(xiàn)在

2010年4月28日75第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ以206Pb

為例2010年4月28日76第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ同理獲得207Pb和208Pb增長公式為2010年4月28日77第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ(206Pb、207Pb、208Pb/204Pb)t：為t時刻的礦物鉛同位素比值；

(206Pb、207Pb、208Pb/204Pb)0

：地球原始鉛同位素組成，分別為：

a0=（206Pb/204Pb）0=9.307b0=（207Pb/204Pb）0=10.294c0=（208Pb/204Pb）0=29.476

(238U、235U

、232Th/204Pb)：為源區(qū)的鈾鉛同位素比值（在同一源區(qū)為一常數(shù)）T地球形成時間為45.5億年；公式中參數(shù)含義2010年4月28日78第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ為了書寫方面，引入下列參數(shù)μ=238U/204Pbν=235U/204Pb=μ/137.88ω=232Th/204Pb2010年4月28日79第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ(206Pb/204Pb)t=a0+μ（eλ1T－eλ1t）

(1)(207Pb/204Pb)t=b0+μ/137.88（eλ2T－eλ2t）(2)(208Pb/204Pb)t=c0+ω(eλ3T－eλ3t）(3)2010年4月28日80第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ將[(2)-b0]除以[(1)-a0]式這就是H-H方程。鉛同位素單階段模式年齡計(jì)算公式，也稱等時線方程，等號的右側(cè)為直線斜率。

2010年4月28日81第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ

(206Pb/204Pb)t=a0+μ（eλ1T－eλ1t）

(1)（207Pb/204Pb)t=b0+μ/137.88（eλ2T－eλ2t）(2)

由上式，鉛同位素組成變化取決于：

★→

時間（t）

★→U、Th源區(qū)豐度（μ值不等

）

2010年4月28日82第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ假定時間相同t，從各種不同源區(qū)（U、Th源區(qū)）分離出來的一組樣品將落在同一時間的直線上，這直線就是等時線。所有等時線均通過（a0

、b0）2010年4月28日83第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ假定源區(qū)U、Th豐度不變（μ值相同），而時間不同，這時將每個時間（t）代入（1、2）式都有相應(yīng)的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb值，從而組成了每一條增長曲線。這些增長曲線亦起始于（a0、b0）。早分離的礦物組成低，晚分離礦物組成相對高。2010年4月28日84第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日85第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ據(jù)測試值和已知的地球原始鉛獲得φ，求出礦物形成t；代入上面鉛增長公式獲得μ、ν和ω值和源區(qū)Th/U。

一般認(rèn)為地幔μ=7~8，地殼μ＞9對比μ了解物質(zhì)來源(來自地?；虻貧?。實(shí)際應(yīng)用2010年4月28日86第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ地質(zhì)作用是復(fù)雜的，可能是單階段也可能是多階段?，F(xiàn)代測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)有時還會得到負(fù)年齡?？梢娂僭O(shè)有局限，可信度不確定。多階段演化可能是更為合適的模式。④

H-H法測年的可信度2010年4月28日87第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日88第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ4.鉛同位素的地質(zhì)應(yīng)用①指示成礦物質(zhì)來源②鉛同位素演化與構(gòu)造環(huán)境③示蹤地幔物質(zhì)的不均一性④區(qū)域鉛構(gòu)造-地球化學(xué)省⑤示蹤巖漿物質(zhì)來源2010年4月28日89第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ如果礦石鉛與圍巖（沉積巖或火成巖）鉛的同位素組成相似或模式年齡相近，對圍巖是沉積巖，則礦床可能屬于同生沉積礦床，對圍巖是火成巖，礦床應(yīng)屬巖漿熱液成因。如果礦石鉛與成礦圍巖具有明顯不同的鉛同位素組成，則礦質(zhì)來源與圍巖無關(guān)，而是由成礦熱液從其它源區(qū)搬運(yùn)而來。對成礦物質(zhì)多來源的礦床，其礦石鉛的同位素組成應(yīng)是各種來源物質(zhì)的混合，對此可進(jìn)行兩端元或多端元的混合模式計(jì)算，確定各組成端元的混合比例。①指示成礦物質(zhì)來源2010年4月28日90第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ美國科羅拉多州北部漢斯峰地區(qū)砂金礦的原生金礦在何處？地質(zhì)事實(shí)：1)砂金產(chǎn)于前寒武紀(jì)巖石的低洼地區(qū)；2)砂金產(chǎn)區(qū)有顯生宙的沉積巖，其中有第三紀(jì)斑巖體的侵入；3)前寒武紀(jì)巖石和第三紀(jì)斑巖中均有硫化物礦物。

例2010年4月28日91第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ思路1)

測定砂金中微量鉛的同位素組成；2)

測定前寒武紀(jì)鉛-鋅-銀礦脈中方鉛礦的鉛同位素組成；3）測定第三紀(jì)斑巖體中長石和方鉛礦。

2010年4月28日92第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ分析1)

砂金鉛同位素組成與第三紀(jì)斑巖的長石鉛和方鉛礦鉛同位素組成十分相似；2)

與前寒武紀(jì)硫化物脈中方鉛礦鉛同位素組成相差甚遠(yuǎn)；3）鉛同位素指示砂金很可能來源于第三紀(jì)斑巖體，最終在其中找到了特大型原生金礦2010年4月28日93第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ課后練習(xí)題銅陵冬瓜山銅礦床成礦物質(zhì)來源鉛同位素2010年4月28日94第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ②鉛同位素演化與構(gòu)造環(huán)境2010年4月28日95第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ③示蹤地幔物質(zhì)的不均一性2010年4月28日96第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ地幔端元類型：

143Nd/144Nd、

87Sr/86Sr、206Pb/204Pb、176Hf/177Hf虧損地幔（DM）：0.5131~0.5133、0.7020~0.7024、15.5~17.8、0.2831~0.2835高U/Pb值地幔(HIMU)

:0.5128、0.7026~0.7030、21.0~22.0、~0.2893I型富集地幔(EMI):0.5123~0.5124、0.7045~0.7060、16.5~17.5、0.2826~0.2827II型富集地幔(EMII):0.5127~0.5129、~0.707、18.5~19.5、0.2828流行地幔（PREMA）:0.5130、0.7035、18.3、~~各類型地幔端元的同位素組成特征2010年4月28日97第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ④區(qū)域鉛構(gòu)造-地球化學(xué)省2010年4月28日98第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ⑤示蹤巖漿物質(zhì)來源2010年4月28日99第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日100第五章同位素地球化學(xué)PartⅢNq北秦嶺花崗巖Sq南秦嶺花崗巖AB為前中生代花崗巖CD為中生代花崗巖2010年4月28日101第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日102第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ年輕地質(zhì)體同位素年代測定

①14C法②裂變徑跡法年輕體系同位素年代測定主要用于海洋和湖泊沉積物、年輕火山巖、第四紀(jì)地質(zhì)和考古學(xué)研究。2010年4月28日103第五章同位素地球化學(xué)PartⅢC同位素:12C和13C——穩(wěn)定同位素14C—放射性14C法是一種比較成熟的方法，定年范圍可達(dá)5萬年以上，樣品對象為有機(jī)質(zhì)、生物遺體、碳酸鹽巖層等，該方法不僅用于研究第四紀(jì)地質(zhì)，而且還用于考古學(xué)研究。天然14C是在大氣層上部，宇宙射線產(chǎn)生的中子（n）與大氣中的氮核（14N）發(fā)生核反應(yīng)的產(chǎn)物，其反應(yīng)為：

14N+n—14C+1H①14C法2010年4月28日104第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ新產(chǎn)生的14C在大氣層中很快被氧化成14CO2，并與大氣層的CO2充分混合后擴(kuò)散到整個大氣層中，大氣層中的CO2通過與溶解于海水中的CO2交換以及通過植物的光合作用、動物對食物中碳的吸收等，使水圈及生物圈中都存在著宇宙輻射成因的14C。2010年4月28日105第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ14C的產(chǎn)生速率主要取決于由宇宙射線產(chǎn)生的中子數(shù)量，即宇宙的輻射強(qiáng)度，一般認(rèn)為至少在14C可測范圍內(nèi)，宇宙射線強(qiáng)度與現(xiàn)在相近。因此，可以認(rèn)為14C產(chǎn)生的速率大體上是一個常數(shù)，活的有機(jī)體與大氣圈或水圈和生物圈進(jìn)行14C交換與循環(huán)，達(dá)到平衡。這種平衡過程是相當(dāng)快的，當(dāng)生物死亡后，碳的交換循環(huán)作用就停止，有機(jī)體內(nèi)保存的14C將隨時間逐漸衰亡而減少。2010年4月28日106第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ14C衰減方式14C→14N+β14N*=14C（eλt-1）2010年4月28日107第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ根據(jù)放射性衰變定律：A=A0e-λt式中：t為有機(jī)死亡后經(jīng)歷的時間；A0為有機(jī)物活著時的14C比度（13.56±0.007dpm/g,每克碳每分鐘14C衰變的次數(shù)）A為樣品現(xiàn)今的放射性比度；λ為14C的衰變常數(shù)（1/8267年-1）2010年4月28日108第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ②裂變徑跡法1）礦物中的鈾，在其存在的歷史過程中，會自發(fā)地產(chǎn)生裂變，裂變碎片所造成的損傷區(qū)，稱為自發(fā)裂變徑跡。2）樣品送反應(yīng)堆照射，吸收中子后，其中235U產(chǎn)生裂變，裂變碎片所造成的損傷區(qū)，稱為誘發(fā)裂變。裂變徑跡測定礦物：鋯石、榍石、磷灰石、火山波璃等所測年齡范圍：0.1~100Ma以上2010年4月28日109第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ其它方法熱釋光年法——由于成巖時間較短的地質(zhì)體，如黃土、湖泊和海洋沉積物等；210Pb？；輝鉬礦或黃鐵礦的Re-Os法等Lu-HfRe-OsLa-Ce2010年4月28日110第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ6.2.6同位素封閉溫度及冷卻年齡2010年4月28日111第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ2010年4月28日112第五章同位素地球化學(xué)PartⅢ對一個地質(zhì)事件（如侵入體的結(jié)晶和變質(zhì)作用等）所涉及的各種同位素體系來說，并不是在礦物、巖石形成的那一瞬間就開始計(jì)時的，而必須當(dāng)溫