铷-锶法年龄测定

铷—锶法年龄测定铷和锶的地球化学

铷，分散元素，不形成独立矿物；与钾的离子半径十分相似，类质同像替代钾。它以易于监测的含量存在于常见的钾矿物中，例如，云母、钾长石、某些粘土矿物和一些蒸发岩矿物中。锶能够在许多矿物中替换钙，也可以被钾长石俘获到K+1离子的位置上，但是为了保持电中性，需要一个Al3+离子。锶可以形成独立矿物，菱锶矿（SrCO3）和天青石（SrSO4）元素丰度铷有两种天然同位素85Rb（稳定），72.1654%87Rb（放射）,27.8346%85Rb/87Rb=2.593锶有四种天然同位素，都是稳定的。

88Sr，82.53%,87Sr，7.04%,86Sr，9.87%,84Sr，0.56%

锶同位素丰度不断变化由于87Rb的衰变形成放射成因的87Sr，使得锶同位素丰度不断变化。因此，在含有铷的岩石或矿物中，锶同位素的精确组成取决于该岩石或矿物的年龄和Rb/Sr比值Rb/Sr比值在岩浆过程中的变化在岩浆分离结晶的过程中,锶趋向于在早期形成的钙质斜长石中富集,而铷留在液相中。因此，在逐渐结晶过程中，残余岩浆的Rb/Sr比值逐渐增大

火成岩和沉积岩中Rb、K、Sr、Ca的浓度（ppm）岩石类型RbKSrCa超基性岩0.240125000玄武质岩石30830046576000高钙花岗岩1102520044025300低钙花岗岩170420001005100正长岩1104800020018000页岩1402660030022100砂岩60107002039100碳酸岩32700610302300深海碳酸岩1029002000312400深海粘土1102500018029000Rb-Sr定年基本原理基本原理87Sr=87Sr0+87Rb（eλt-1）T1/2=4.88×1011年（488亿年），λ=1.42×10-11年-1

注意事项矿物或岩石形成以来对Rb和Sr封闭体系为了获得模式年龄值，还需知道初始锶（87Sr/86Sr）0值。实际应用中，Rb-Sr法很少用模式年龄，因为不同定年对象的初始锶值相差较大，难于获得真实值。等时年龄，需要具备基本条件Rb-Sr等时线基本条件（1）矿物或岩石形成以来对Rb和Sr封闭体系（2）假定岩浆结晶所需时间较短，即年龄一致

（3）假设在整个冷却期内，锶在岩浆中保持同位素的均匀化，也就是该岩浆所形成的岩石具有相同的初始87Sr/86Sr比值

（4）87Rb/86Sr比值分散（5）数据点足够多，符合数学上的要求等时线的意义在这些条件下，上述方程为一线性方程：y=b+mx。该岩浆套的所有矿物或岩石样品值将落在以87Sr/86Sr(y)和87Rb/86Sr(x)为坐标的一直线上。该直线就叫等时线，因为线上所有的点具有相同的年龄(t)和相同的(87Sr/86Sr)i。年龄可由直线斜率(m)求得，m=e

t-1；初始比值由y轴截距(b)给出。利用等时线既可求出年龄，又可以得到锶初始值数据点拟合程度的好坏，也是检验所有样品是否一直保持封闭的一个尺度同源岩浆岩石Rb-Sr同位素演化和等时线图

等时线的拟合

最常用的是双误差最小二乘回归法进行拟合。数据点偏离拟合的程度一般用MSWD(MeanSquaredWeightedDeviates)来衡量，它是每一数据点离拟合线的偏差的平方除以自由度（数据点数减2）。如果数据点的散布正好等于实验分析误差所预计的散布，则计算的MSWD=1，过度的散布产生MSWD>1，小于实验分析误差所预计的散布将产生MSWD<1。当MSWD>2.5时，很可能是一条误差等时线。数据点过度的散布可以由所分析样品存在年龄差异、初始比值差异或成岩后地质作用引起。火成岩定年火成岩定年测试对象的选择，与K-Ar类似。模式年龄，由于难以确定初始值，一般不予采用全岩等时年龄，需要满足先前的条件矿物等时年龄（内等时线）：挑选单矿物，每一种矿物为一个样品，同样需要满足条件。挑选单矿物时，除了含钾矿物以外，通常还会挑选一种富钙贫钾矿物，如磷灰石、榍石等。它投点基本落在纵轴上。变质岩的年龄测定

变质岩的年龄测定

变质作用可以是热变质，也可以有流体的参与，结果使岩石的总体化学组成和微量元素成分都可能发生变化。可以预料，变质作用对岩石中存在的天然放射性元素的母体和子体的关系将产生深刻影响。实际观测也表明，矿物中的Rb—Sr衰变图确实受到影响。基本假设假设在区域变质或接触变质过程中，87Sr的变化仅仅是由于放射性同位素87Rb的衰变导致的，而矿物中铷和锶的浓度基本上保持不变如果在热变质过程中，矿物发生了同位素均匀化，一般手标本大小的全岩样品都保持着封闭体系，则可以计算矿物等时年龄（内等时线），代表变质年龄，而全岩年龄代表成岩年龄未受变质的沉积岩的年龄测定

沉积岩中的含铷矿物，既可以是自生的，也可以是它地生成的和碎屑的自生的有海绿石、钾盐、光卤石等海绿石较好，可以反映沉积年龄蒸发岩矿物不够稳定，所测年龄不可靠小结

铷和锶是分散元素，它们在火成岩、沉积岩和变质岩中的浓度从小于几ppm到大于几百ppm。铷主要在云母、钾长石和粘土矿物中富集，而锶存在于斜长石、磷灰石和碳酸岩矿物中。等时年龄，条件基本假设，变质岩如果受后期变质影响，矿物等时年龄和全岩等时年龄流体包裹体Rb-Sr定年流体包裹体Rb-Sr定年宜昌地调中心，李华芹ShepherdTJ.DarbyshireDPF.FluidinclusionRb-Srisochronsfordatingmineraldeposits.Nature,1981,290:578一579李华芹，谢才富，常海亮，等.热液矿床流体包裹体年代学研究及其地质应用.1993，地质出版社李华芹，谢才富，常海亮，等.新疆北部有色贵金属矿床成矿作用年代学.1998，地质出版社文献2NakaiS,HallidayAN,KeslerSE.eta1.Rb-SrdatingofsphaleritesfromTennesseeandthegenesisofMVToredeposits.Nature,1990,346:354一357陈好寿,李华芹.云开隆起金矿带流体包裹体Rb-Sr等时线年龄.矿床地质，1991,10(4):333一341PettleT,diamondLW,Rb-Srdatingofsphaleritebasedonfliudinclusion一hostmineralisochrons:aclarificationofwhyitworks.EconGeo1,1996.91(5):951一956姚海涛，郑海飞.流体包裹体Rb-Sr等时线定年的可靠性.地球化学，2001，30（6）：507-511石英中流体包裹体Rb-Sr定年：将成矿期的石英中的包裹的流体淋滤出来，测试Rb-Sr同位素组成进行定年（Shepherd&Darbysgire,1981;Pettke&Diamond,1995)两种方法：压碎淋滤法和热爆破法，Pettke&Diamond(1995)通过对人工合成包裹体研究后认为，压碎淋滤法的效果更好。注意点：1.石英形成期次很多,要尽量选取与成矿作用同期形成的石英;2.石英中包裹体类型很多,也要尽量选取原生包裹体为主的。石英中流体包裹体Rb-Sr定年：宜昌地质矿产研究所（李华芹等，1992，2001）流体包裹体Rb-Sr等时线定年的可靠性通过对Rb-Sr等时线原理应用的必要条件及流体包裹体样品的成因特点的分析‘认为是否可以用流体包裹体Rb－Sr定年在理论上尚需解决以下问题:(I)因矿物中常有不同期次、不同成因的流体包裹体存在，必须保证所选的各流体包裹体样品具有相同的初始Sr比值;(2)流体包裹体中Rb与Sr的分异机理以及分异程度问题，即流体中Rb与Sr之间是否存在分异和分异程度是否可以达到Sr同位素分析的精度要求。已有的流体包裹体的Rb-Sr等时线年龄研究资料和数据的分析检验结果普遍存在以下问题:等时线图上数据点分散;拟合年龄较老;等时线拟合品质参数MSWD偏大，可靠性低评价自1995年以来SCI收录的有关该领域的文献共有3篇，说明自流体包裹体定年方法提出以来，该方法并未被地学界广泛接受和采用在一个均一的流体体系中，如何既保证先发生Sr同位素的完全均一化，然后又能保证Rb与Sr之间的分异?实际流体包裹体样品的数据分析和评估等时线法的基本原理

及其应用的必要条件(1)用于等时线研究的一组样品均须同时形成，并且它们的初始Sr同位素曾达到了完全的均一化;(2)均一化以后，流体包裹体中的Rb,Sr及其同位素一直处于封闭状态;(3)样品的87Sr/86Sr比值测量误差应一定程度地小于其Rb/Sr比值的最大变化范围姚海涛的拟合锶同位素地质学

锶同位素地质学

地球形成之初，锶同位素组成均匀化。后来，由于地球的分异作用，圈层的形成，导致Rb/Sr比值发生变化，如硅铝质地壳比铁镁质地幔更富Rb贫Sr。岩石和矿物一代代承继过来，新一代保存了老一代的信息，所谓“锶初始值”。火成岩中Rb-Sr衰变图的研究，不仅揭示年龄，而且提供关于它们的锶的地球化学历史的信息石陨石与初始锶直接测量地球形成时的锶同位素比值是不可能的。陨石，来自太阳系的物质，并且保留了其母体因快速冷却而凝结的锶同位素组成的纪录。BABI初始值玄武质无球粒陨石，与地球火山岩很类似，而且Rb/Sr比值非常低，作为初始值。帕帕纳斯塔修与瓦赛伯格（1969），BABI初始值，0.698990±0.000047.修正,0.69897±0.00003。太阳的铷和锶对太阳光球中铷和锶的浓度测量，Rb/Sr比值大约0.65。每百万年87Sr/86Sr增加2.6×10-5地球中锶同位素的演化

地球也应与陨石有相近值，初始锶0.699。地球形成后几亿年内，地表就富含碱金属、硅和铝的岩石。富含铷的花岗质成分的岩石在地球历史的很早时期就开始形成，并在锶同位素的演化中一直起了主要作用。古老岩石的初始锶都很低，（0.700-0.702）。上地幔，0.704±0.002。从大的范围讲，上地幔在化学上不均匀，在同位素上也是不均匀的。大洋中脊的大洋拉斑玄武岩，可能来源于亏损上地幔，而大洋岛火山岩来源于原始地幔。热点的存在，要求这些区域未受亏损，还要有异常高的铀、钍、钾的含量，放射性是主要热源。由洋壳玄武岩考虑上地幔的不均匀性,大洋水中锶的同位素大洋水中锶的同位素组成处处相同，0.7090。在地质历史中，这个比值有所变化，沉积碳酸岩的锶初始值，区分海相和非海相。非海相碳酸岩与物源区有关。影响大洋锶同位素比值的因素（1）年轻火山岩，0.704;（2）大陆壳古老硅铝质岩石,0.720;（3）显生宙海洋碳酸岩,0.708应用实例Possiblesourcephase:Eclogiteand/orGarnet-amphiboliteTibetanporphyries:ThickenLower-CrustSourceAdakites:meltingofsubductedoceanic-slab(MORB)Adakit