87
Sr 86 Sr
87 Sr 86 Sr m
t
87 Sr 86 Sr i
Present
ti
tm
87
Sr 86 Sr
87 Sr 86 Sr m 87 Sr 86 Sr i
•矿物等时线指示变质作用年龄，截距代表了变质 均一化时的87Sr/86Sr比值；全岩等时线代表了岩浆 结晶年龄及初始比值。这种情况发生在低绿片岩相 变质作用阶段。
曾用3种不同方法测定87Rb半衰期，得到30多个 值，不同结果间偏差约±6%，年龄误差5%～ 6%。
国际地科联地质年代学委员会(1976)推荐采用 87Rb的 T =4.88×1010a，λ=1.42×l0-11a-1。 1/2 这个值一直延用至今。在此之前，国内外曾经 用过λ=1.39×10-11a-1或λ=1.47×10-11a-1等值。
D D N t D D D e 1 s s s 0
上节课主要内容：
**同位素体系的封闭性
放射性同位素丢失
D D0 N (e 1)
t
子体同位素丢失
母体和子体同位素增加
Thomson等(1905)首次发现Rb具有天然放射性，
若岩石化学成分发生了变化，Rb，Sr发生了带入
和带出，则不能用Rb-Sr法定年(全岩开放系统)；
总之： 变质作用会使Sr同位素重新均一化
小范围的均一化：全岩等时线为代表岩石形成 年龄，矿物等时线为变质年龄。 大范围的均一化：均代表变质年龄。
测年小结
1.Rb-Sr等时线法主要适用于测定基性、中性和中酸性岩浆岩 的形成年龄。 2.变质作用过程中，若矿物Rb-Sr同位素体系开放，但全岩的 同位素封闭，则全岩等时线年龄给出原岩的年龄，而矿物等 时线年龄给出了最后一次变质事件的年龄。 3.变质作用过程中，若全岩Rb-Sr同位素系统被改造，等时线 年龄往往不能提供变质岩原岩形成年龄的信息，只代表变质 事件的年龄或无意义的年龄信息。 4.Rb-Sr等时线法很少用于沉积岩年龄测定，如采用该方法， 必须对矿物进行详细的研究，且对制样的要求也非常严格。
2、地幔-地壳的Sr同位素组成和演化
地球锶同位素演化(Krauskopf,1995) A代表假定的在地球形成初期陨石均一储库0.699的87Sr/86Sr比值,AD表示变为地球 的地幔均一储库中该比值的变化.如果Rb/Sr比值为0.7015的一批地壳物质在约 2.9×109年时从地幔分离,BC表示其Sr同位素比值的增加-假定没有其中任何元素加 入或分出.BE表示相应的地壳物质源于Sr亏损的地幔部分同位素比值的变化.
1937年，Hemmendinger等确认Rb的天然放射性来 自同位素87Rb的β-衰变。
1946-1948年，Ahrens系统研究利用87Rb的衰变测定 地质年龄。 1959年前后，提出Rb-Sr等时线。
主要内容:
1. Rb，Sr地球化学性质
2. Rb-Sr同位素测年原理 3. Rb-Sr同位素示踪原理
四、Rb-Sr同位素的示踪 Rb is more incompatible than Sr During partial melting of mantle and form magma intruding in to crust, Rb-Sr will be fractionated. Rb are easier to go into melt relative Sr, therefore, mantle will be depleted in Rb, while the crust will be enriched in Rb.

-decay
38 37
87
# prot ons
Sr
87
Rb
n eo l uc
8 8
49 50 # neutrons
s
第四章 放射性同位素地球化学

# prot ons
8 86
#
7
n
-decay
92 91 90
234 238
U
Th
23 23
# n
23 8
144 145 146 # neutrons
例如：斜长石(Plagioclase),磷灰石(apatite),碳酸钙(calcium carbonate), 文石(aragonite)
Sr2+可以替代K+ ，但伴随着Al3+替代Si4+ ； 菱锶矿 Strontianite (SrCO3),天青石 celestite (SrSO4) ⑶自然界，锶有四个同位素（84,86,87,88），丰度 （0.56%,9.87%，7.04%，82.53%）
图5-4 Rb-Sr等时线图
图5-5 取自加拿大Sudbury的一套花斑岩 过渡岩和苏长岩的全岩等时线 等时线的斜率表示了1740±19Ma的年龄
矿物等时线
地质体同位素组成较均一、全岩Rb/Sr质 量比值差异小，难以形成等时线，此时 采用 “全岩-矿物等时线”
代表岩石中矿物结晶年龄，比全岩年龄 低。
3、变质岩的Rb-Sr定年
不同矿物的封闭温度也有所不同。
Rb-Sr封闭温度是指Rb和Sr完全活动到完全不活动的瞬 间过渡时的温度；
体系 矿物 封闭温度/℃
Rb-Sr
Rb-Sr
正长石
黑云母
314
300±50
Rb-Sr
Rb-Sr Rb-Sr Rb-Sr
白云母
全岩 角闪石 石榴石
500,600-650
650,680-750 550 650
异程度的增大而逐渐增大
二、 Rb－Sr同位素测年原理
Rb 有2个同位素：
85 37
Rb
87 37
Rb
72.17% Sr 有4个同位素：
88 38
27.83%
Sr
84 38
Sr
86 38
Sr
87 38
Sr
82.53%
0.56%
9.87%
7.04%
87 37
Rb Sr Q
87 38
23 7 6 5 4
n eo l uc
s
23
§3.铷-锶(Rb-Sr)测年及同位素地球化学
上节课主要内容：
D D0 N (e 1)
该方程是同位素定年 基本原理的表达式
t
上节课主要内容：
由于质谱分析只能测定同一元素的同位素比值，不能直接测
定单个同位素的原子数，因此在同位素年代学方法中，必须选
三、Rb-Sr等时线定年
※Rb-Sr等时线满足的条件： 1）一套岩石系列的不同岩石，由于岩浆结晶分异作用造
成不同岩石的Rb/Sr比值有差异；
2）结晶分异作用经历的时间较短(与岩石的年龄相比可 忽略），各岩石形成Rb-Sr封闭体系的时间大致相同。 3）由于同源岩石具有相同的87Sr/86Sr初始同位素比值； 4）自结晶以来，每个样品都符合定年的基本条件—呈封 闭体系。
取子体元素的其它同位素作参照，来进行同位素比值的测定。 记参照的同位素为Ds，并使等式两边同除以DS，则：
D D 1 Ds Ds 0 1 t ln N Ds
在Rb-Sr测年过程中，采用85Rb/87Rb＝2.59265， Rb相对原子质 量为85.46776。
2、Sr地球化学性质
⑴碱土金属（Alkaline earths metal），大离子亲石元素； ⑵Sr2+的离子半径(1.13Å)；
Ca+的离子半径((0.99Å)，在含Ca的矿物中， Sr2+能替代Ca+；
(3)自然界铷有2种同位素： 85Rb（稳定），同位素丰度72.1654%， 87Rb（放射），同位素丰度27.8346%
85Rb/87Rb ＝ 2.59265 。 Shields(1963) 测定 20 ～ 2600Ma 的不同地质
产状中的硅酸盐矿物的该比值无变化，证实自然界中所有 的Rb都具有相同的同位素组成，而与含Rb矿物的产状、地 球化学历史无关。
D D0 N (e 1)
N t D D e 1 Ds Ds 0 Ds
t
87
Sr=87Sr0 +87 Rb(eλt -1)


87 Sr 87 Sr 87 Rb t 86 = 86 + 86 (e 1) Sr Sr 0 Sr
来自同一个岩体的不同岩石标本，分出同一种矿物， 例如黑云母，这些矿物中的Rb/Sr不同，分别测Rb、Sr 含量及Sr同位素组成，可构成等时线图。 从一块岩石标本中选出不同的含铷矿物，如云母、长 石等，分析不同矿物中的Rb、Sr含量及Sr同位素组成 ，可构成等时线图。（因为不同矿物包括全岩常常有较大的
87 Sr 87 Sr 87 Rb t 86 = 86 + 86 (e 1) Sr Sr 0 Sr
1、岩浆岩Rb-Sr等时线定年
基本假设： 岩浆的整个冷却过程中Sr同位素是均一的，即从岩 浆中形成的所有矿物或岩石具有相同的锶同位素初
变质作用对Rb-Sr同位素体系的影响有两种：
①矿物开放系统
②全岩开放系统
矿 物 开 放 系 统
矿物的Rb-Sr系统发生变化，而全岩的Rb-Sr系 统保持封闭。例如：由Rb衰变产生的87Sr在富Rb 矿物中占据不稳定晶格。受到变质作用，87Sr趋 向于迁出晶格，从云母、钾长石这类富铷矿物中 释放的Sr将趋于被最近的能容纳Sr矿物(如斜长石、 磷灰石)吸收。然而全岩的Rb-Sr系统不发生变化。 在这种情况下，全岩等时线年龄和矿物等时线 年龄的意义是不同的。