铷—锶法同位素年龄计算方法

铷锶法同位素年龄计算方法 - 教育文库 铷锶法同位素年龄计算方法 铷锶法同位素年龄测定基于下列放射性衰变： 87Rb-87Sr 根据放射性衰变规律得到年龄计算的公式为 t=1/ln（Sr/Rb）+1） （1） 式中87Sr放射成因87Sr原子数； 878787Rb放射性母体87Rb现在的原子数； 87Rb的衰变常数； t年龄。 那么，在衰变常数被确定的情况下，只要测出样品中放射成因Rb和母体比，便可根据方程式（1）计算样品的年龄。 精确测定878787Rb的原子Rb的衰变常数是如锶法同位素年龄测定的重要课题。目前，比较广泛采用的8710值是下述两种方法测得的结果：一是用地球化学对比法测得Rb的半衰期T5.010年，即=1.3910-11年，一是用物理方法直接测得Rb的半衰期T4.7010年，即=1.47-1871010-11年-1，1976年25届国际池质会议上又推荐采用=1.4210-11年-1。我国在1976年全国向伦素地质年龄数据汇编（第二集）中也建议采用=1.4210-11年-1。为了便于对比，年龄计算表同时给出了三个衰变常数对应的年龄值。计算是根据方程式（1）用电子数字计算机完成的。计算小均未考虑衰变常数的测定误差。表中采用不同常数导致年龄值的最大相差约6，故在对比资料时应注意所采用的衰变常数值。 根据方程式（1）可以得到： t11=t22， 则t2=t1（1/2）， （2） 所以，即使将来87Rb的定变常数有了更为难确的测定位时，仍可用本麦查得的年龄值经过简单的修正即可获得正确的年龄值。 本年龄计算表包括从06068.9百万年（据=1.4210-11年-1计算）所对应的87Sr/87Rb原子比值。表中不同的年龄值范围采用丁不同的87Sr/87Rb比值间隔，如下表所示。年龄值越大，所用比值间隔也越大，这是符合年龄测定的实际需要的。当在表中查不到所需要的准确比值时，可用一次近似直接内插法求得。 任样品年龄计算中，计算学个样品的年龄时，必须对样品在形成时混入的初始锶进行校正。不同类型的样品，混入的初始锶的（87Sr86Sr）0比值一般也不同。通过对各种类型的岩石或矿物统计则得该类型岩石或矿物样品的初始锶比值，例如对于花岗质岩石一般常采用（87Sr86Sr）00.710。现举例说明样品年龄的计算： 8787设某样品分析获得的数据为Rb=623.5ppm，放射成固Sr2.7434ppm，则 （87Sr86Rb2.7434/623.50.00440，如取=1.4210-11年-1查表得到年龄值t309.18106年。 但是，目前已很少利用上述途径计算单个样品的年龄。由于岩石或矿物在形成时混入初始锶，所以样品中的87Sr包括放射成因87Sr和初始87Sr两部分，即： 87SrSr0+Rb（e-1） （3） 8787t因为非放射成因铝同位素86Sr在样品中的原子总数是个常数，而87Sr的原于数则随着87Rb的衰变而增加，又因为测定同位素比值铰为方便，所以一般常采用同位素比值形式来表示样品中镕同位素组成的变化。用样品中86Sr除方程式（3）等式左右两部分得： （Sr/Sr）样=（Sr/Sr）0+（Rb/Sr）样（e-1） （4） 所以力根据程式（4）得下列计算公式： t=1/ln（【（87Sr/86Sr）样-（87Sr/86Sr）0/（87Rb/86Sr）样】+1） （5） 所以力程式（5）是目前常用的计算单个样品的公式。计算出 【（87Sr/86Sr）样-（87Sr/86Sr）0/（87Rb/86Sr）样】，办即为样品中放射成因的87Sr与母体87Rb的原子比值，查表便可求得年龄值t。例如，某花岗质岩石样品的分析数据为：（Rb/Sr）样558.8，（87Sr/86Sr）样2.283，采用（87Sr/86Sr）00.710，则 【（87Sr/86Sr）样-（87Sr/86Sr）0/（87Rb/86Sr）样】（2.283-0.710）/558.5=0.00282 如果采用=1.4210-11年-1查表得年龄值t198.31106年。 上述两种计算单个样品年龄的方法，对于地质历史比较简单的样品。一般可采用同类岩石统计测得的初始镕值校正样品中的初始锶。但应当指出，这种计算方法中仍存在初始锶（87Sr/86Sr）0比值的假设因素，假设条件与实际情况不符是产生年龄计算误差的又一重要原因，所以在铷锶法年龄测定中，常常采用等时线方法求解岩石或矿物的年龄。其依据是一组同源岩系的样品在同一时间形成，母源中的锶在样品形成时同位素已经均一化，所以样而中混入的初始锶（87Sr/86Sr）0比值应各处相同。但在一般情况下，由于矿物成分上的差异，各样品中Sr/Sr比值可以不同，故（4）式在878786878687868786tSr/86Sr87Rb/86Sr坐标系中构成一条等时线，等时线的斜率即为放射成因87Sr与母体87Rb的原子比值。所以求得等时线的斜率即可查表得到年龄值。 第 6 页 共 6 页