Rubidiy-stronsiyum bilan tanishish - Rubidium–strontium dating

The rubidiy-stronsiyum bilan tanishish usuli a radiometrik tanishuv tomonidan ishlatiladigan texnika olimlar ni aniqlash uchun yoshi ularning tarkibidagi rubidiyning o'ziga xos izotoplari tarkibidagi jinslardan va minerallardan⁸⁷Rb) va stronsiyum (⁸⁷Sr, ⁸⁶Sr).

Ushbu jarayonning rivojlanishiga nemis yordam berdi kimyogarlar Otto Xen va Fritz Strassmann, keyinchalik u kashf etishga kirishdi yadro bo'linishi 1938 yil dekabrda.

Ning foydaliligi rubidium –stronsiyum izotop tizim haqiqatdan kelib chiqadi ⁸⁷Rb (tabiiy ravishda yuzaga keladigan ikkitadan bittasi rubidiy izotoplari ) parchalanadi ⁸⁷Sr bilan yarim hayot 49,23 milliard yil. Bundan tashqari, Rb juda yuqori mos kelmaydigan element mantiyaning qisman erishi paytida mantiyada qolishdan ko'ra magmatik eritmaga qo'shilishni afzal ko'radi minerallar. Natijada Rb qobiq jinslarida boyitiladi. The radiogenik qizim, ⁸⁷Sr, bu parchalanish jarayonida hosil bo'ladi va aylanada hosil bo'ladi yulduz nukleosintezi Quyosh tizimining yaratilishidan oldin.

Belgilangan geologik sharoitda turli xil minerallar radiogenik stronsium-87 ning tabiiy ravishda paydo bo'lgan stronsiyum-86 (va stentsiy-86) nisbatlarini aniq farq qilishi mumkin (⁸⁷Sr /⁸⁶Sr) vaqt o'tishi bilan; va ularning yoshini o'lchash orqali hisoblash mumkin ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr a mass-spektrometr miqdorini bilish ⁸⁷Sr tosh yoki mineral hosil bo'lganda mavjud bo'lib, ularning miqdorini hisoblab chiqadi ⁸⁷Rb mavjud bo'lgan Rb o'lchovidan va ⁸⁵Rb /⁸⁷Rb vazn nisbati.

Agar bu minerallar kristallangan xuddi shu narsadan kremniy har bir mineral bir xil boshlang'ichga ega edi ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr ota-ona sifatida eriydi. Ammo minerallar tarkibidagi K ning o'rnini bosuvchi Rb va bu minerallar turlicha bo'lgani uchun K /Ca Rb / Sr nisbatiga ega bo'lgan minerallar

Davomida fraksiyonel kristallanish, Sr konsentratsiyalashga intiladi plagioklaz, suyuq fazada Rb qoldiradi. Demak, qoldiqdagi Rb / Sr nisbati magma vaqt o'tishi bilan ko'payishi mumkin, natijada differentsiatsiya bilan Rb / Sr nisbati oshib boradigan jinslar paydo bo'ladi. Eng yuqori nisbatlar (10 va undan yuqori) pegmatitlar.

Odatda Rb / Sr plagioklaz, shoxblende, K-dala shpati, biotit, muskovit tartibida ko'payadi. Shuning uchun muhim ishlab chiqarish (o'sish) uchun etarli vaqt berilgan radiogenik ⁸⁷Sr, o'lchangan ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr qiymatlari minerallarda har xil bo'ladi va bir xil tartibda ko'payadi.

Misol

Masalan, an holatini ko'rib chiqing magmatik tosh kabi a granit tarkibida plagioklaz, shu jumladan Sr tarkibidagi bir qancha asosiy minerallar mavjud dala shpati, K-dala shpati, hornblende, biotit va muskovit. Ushbu minerallarning har biri kaliy tarkibiga, eritmadagi Rb va K kontsentratsiyasiga va minerallar hosil bo'lgan haroratga bog'liq bo'lgan turli xil boshlang'ich rubidiy / stronsiyum nisbatiga ega. Rubidiy minerallar panjarasidagi kaliyni eritmadagi uning kontsentratsiyasiga mutanosib darajada almashtiradi.

Bunga ko'ra ideal stsenariy Bouenning reaktsiya seriyasi granit eritib kristallashishni boshlaydi a kumulyatsiya plagioklaz va hornblendni yig'ish (ya'ni; tonalit yoki diorit ), bu K (va shuning uchun Rb) da past, ammo Srda yuqori (bu Ca o'rnini bosadi), bu K va Rb da eritmani mutanosib ravishda boyitadi. Bu keyinchalik ortoklaz va biobitni, ikkala K ga boy minerallarni, ularning ichiga Rb o'rnini bosishi mumkin. Natijada hosil bo'lgan Rb-Sr nisbatlari va Rb va Sr ko'pligi ham butun jinslarning, ham ularning tarkibiy minerallarining sezilarli darajada farq qiladi. Shunday qilib, vaqt o'tgan sayin, alohida jinslar va ularning tarkibiy minerallarida radiogenik Srning rivojlanish darajasi boshqacha bo'ladi.

Yoshni hisoblash

Namunaning yoshi dastlabki namunaning turli qismlaridan bir nechta pastki namunalar ichidagi bir nechta minerallarni tahlil qilish orqali aniqlanadi. The ⁸⁷Sr /⁸⁶Har bir namuna uchun Sr nisbati unga nisbatan chizilgan ⁸⁷Rb /⁸⁶S deb nomlangan grafadagi Sr nisbati izoxron. Agar ular to'g'ri chiziqni tashkil qilsa, unda namunalar mos keladi va yoshi ishonchli bo'lishi mumkin. Chiziqning qiyaligi namunaning yoshini belgilaydi.

Darhaqiqat, berilgan radioaktiv parchalanishning universal qonuni va quyidagi rubidium beta-parchalanish  : ${displaystyle {ce {^ {87} _ {37} Rb -> [{eta -}] [{}] ~ _ {38} ^ {87} Sr ~ + e ^ {-} ~ + ~ {ar {u _ {e}}}}}}$ biz Stridium 87 ning rubidiy mineralida o'sishini tavsiflovchi ifodani olamiz: ${displaystyle {ce {^ {87} _ {38} Sr (t) ~ = _ {38} ^ {87} Sr (0) ~ + ~ _ {37} ^ {87} Rb (e ^ {lambda t}) -1)}}}$, ${displaystyle {ce {lambda}}}$ bo'lish yemirilish doimiy rubidium. Bundan tashqari, biz ularning sonini ko'rib chiqishimiz mumkin ${displaystyle {ce {^ {86} _ {38} Sr}}}$ doimiy sifatida, ikkita sababga ko'ra; birinchi navbatda bu izotop barqaror, ikkinchidan yarim vaqt uchun ${displaystyle {ce {^ {86} _ {37} Rb}}}$ (kim ishlab chiqargan ${displaystyle {ce {^ {86} _ {38} Sr}}}$ radiogen nukleid ) ga nisbatan ahamiyatsiz ${displaystyle {ce {^ {87} _ {37} Rb}}}$ yarim vaqt.

Shuning uchun, ${displaystyle {ce {{frac {^ {87} Sr} {^ {86} Sr}} = ({frac {^ {87} Sr} {^ {86} Sr}}) _ {0} ~ + {frac {^ {87} Rb} {^ {86} Sr}} (e ^ {lambda t} -1)}}}$ izoxron tenglamasi. Rubidum va Stronsiyum kontsentratsiyasini mineral tarkibida o'lchashdan so'ng biz namunaning yoshini, t qiymatini osongina aniqlashimiz mumkin.^[1]

Xato manbalari

Rb-Sr sanasi mineral yoki butun tosh namunasining Rb-Sr nisbatini to'g'ri o'lchashga va bundan tashqari aniq ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr nisbati mineral yoki butun tosh namunasi uchun.

Rb-Sr sanasini toshning o'rnini bosishi yoki hosil bo'lish vaqtini anglatuvchi deb hisoblashidan oldin bir nechta old shartlar bajarilishi kerak.

• Tizim tosh hosil bo'lgan yoki uning ostiga tushgan paytdan boshlab tizim Rb va Sr diffuziyasiga yopiq qolishi kerak edi yopilish harorati (odatda 650 ° S deb hisoblanadi);
• Qurilish uchun toshdan olinadigan minerallar izoxron bir-biri bilan kimyoviy muvozanatda yoki cho'kindi jinslarda hosil bo'lgan bo'lishi kerak, bir vaqtning o'zida cho'kindi bo'lishi kerak;
• Tosh hech qachon o'tmagan bo'lishi kerak metasomatizm bu Rb-Sr tizimini termal yoki kimyoviy jihatdan bezovta qilishi mumkin edi

Radiometrik sana olish uchun Rb va Sr dan foydalanishda muhim kamchiliklardan biri (va aksincha, eng muhim foydalanish) ularning nisbiy harakatchanligi, ayniqsa gidrotermik suyuqliklar. Rb va Sr nisbatan harakatchan gidroksidi elementlardir va shuning uchun ular issiq atrofida tez-tez harakatlanadi gazlangan metamorfizm yoki magmatizm paytida mavjud bo'lgan gidrotermik suyuqliklar.

Aksincha, bu suyuqliklar toshni metasomatik ravishda o'zgartirib, yangi Rb va Sr ni toshga kiritishi mumkin (odatda potas alteratsiyasi yoki kaltsiy paytida (albitatsiya ) o'zgartirish. Keyin Rb-Sr o'zgargan mineralogiyada ushbu o'zgarish vaqtini belgilash uchun ishlatilishi mumkin, ammo tosh paydo bo'lgan sana emas.

Shunday qilib, tayinlash yoshi ahamiyati Natijada toshning metasomatik va termal tarixini, har qanday metamorfik hodisalarni va suyuqlik harakatining har qanday dalillarini o'rganishni talab qiladi. Boshqa geoxronometrlar bilan farq qiladigan Rb-Sr sanasi befoyda bo'lmasligi mumkin, balki tog 'jinsining paydo bo'lish yoshini anglatmaydigan hodisa haqida ma'lumot beradi.

Foydalanadi

Geoxronologiya

Rb-Sr tanishish usuli er va oy toshlari va meteoritlarni tanishishda keng qo'llanilgan. Agar Sr ning boshlang'ich miqdori ma'lum bo'lsa yoki uni ekstrapolyatsiya qilish mumkin bo'lsa, yoshni Rb va Sr kontsentratsiyasini va ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr nisbati. Xurmo minerallarning haqiqiy yoshini faqat keyinchalik jinslar o'zgartirilmagan taqdirda ko'rsatadi.

Izotopik kuzatuvdagi muhim tushuncha shundaki, har qanday mineraldan ob-havo reaktsiyalari natijasida olingan Sr bir xil bo'ladi ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr mineral sifatida. Garchi bu quruqlikdagi jinslar uchun potentsial xato manbai bo'lsa-da, ammo bu oy jinslari va meteoritlar uchun ahamiyatsiz, chunki bu muhitda kimyoviy ob-havo reaktsiyalari mavjud emas.

Izotoplar geokimyosi

Boshlang'ich ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr nisbati - bu foydali vosita arxeologiya, sud tibbiyoti va paleontologiya chunki ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr skeletining, dengiz qobig'ining yoki haqiqatan ham loydan yasalgan buyumlarning o'zi to'g'ridan-to'g'ri u hosil bo'lgan yoki organizm yashagan manba jinslari bilan taqqoslanadi. Shunday qilib, hozirgi kunni o'lchash orqali ⁸⁷Sr /⁸⁶Sr nisbati (va ko'pincha ¹⁴³Nd-¹⁴⁴Nd stavkalari, shuningdek) ob'ekt yoki skeletning geologik barmoq izini o'lchash mumkin, bu migratsiya tartibini aniqlashga imkon beradi.

Stronsiy izotoplar stratigrafiyasi

Stronsiy izotoplar stratigrafiyasi ⁸⁷Sr /⁸⁶Vaqt o'tishi bilan dengiz suvining Sr nisbati. Sr izotoplar stratigrafiyasini qo'llash odatda Sr dengiz suvi egri chizig'i aniq belgilangan karbonat namunalari bilan cheklanadi. Bu senozoy vaqt o'lchovi bilan yaxshi tanilgan, ammo mezozoyda va undan oldingi davrlarda karbonat sekanslari yomon saqlanib qolganligi sababli, eski sekanslar uchun bu to'liq tushunilmagan.

Qadimgi ketma-ketliklarda diagenetik o'zgarish, boshqa geoxronometrlar o'rtasida bir-biriga to'g'ri kelmasligi sababli mutlaq yoshni baholashda katta noaniqliklar bilan birlashtirilgan (masalan, U – Th ) Sr izotoplari dengiz suvi egri chizig'ining aniq shaklidagi katta noaniqliklarga olib keladi.

Adabiyotlar

• Jacobsen, SB .; Uills, J .; Yin, Q. (1997). Dengiz suvi izotoplari yozuvlari, qobiq evolyutsiyasi, tektonika va atmosfera evolyutsiyasi (PDF). Ettinchi yillik V.M. Goldschmidt konferentsiyasi. Tusson, AZ. 103-104 betlar.
• "Davriy jadval - stronsiyum". Izotoplardagi manbalar. USGS. 2004 yil yanvar. Olingan 10-noyabr 2016.
• Attendorn, H. -G .; Bouen, Robert (1988). "Rubidiy - Stronsium uchrashuvi". Yer haqidagi izotoplar. Springer. 162-165 betlar. ISBN  978-0-412-53710-3.
• Uolter, Jon Viktor (2009). "Rubidiy-Stronsiyum sistematikasi". Geokimyo asoslari. Jones va Bartlett Learning. 383-385 betlar. ISBN  978-0-7637-5922-3.

Tashqi havolalar

• CSIRO Petroleum - Global Sr dengiz suvi izotopi evolyutsiyasi