Sr同位素解析.ppt

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1、第四节第四节第四节第四节 锶同位素锶同位素1）Rb、Sr同位素组成同位素组成RbRb有有8787RbRb和和8585RbRb两两种种天天然然同同位位素素,丰丰度度分分别为别为72.1654%72.1654%和和27.8346%.27.8346%.8585RbRb是稳定的是稳定的;8787RbRb具有放射性具有放射性:8787Rb Rb 8787Sr+Sr+Q+QSrSr有有4 4种同位素种同位素,都是稳定同位素都是稳定同位素:8888SrSr、8787SrSr、8686SrSr和和8484SrSr，他们的丰度分别为他们的丰度分别为82.53%82.53%、7.04%7.04%、9.87%9.8

2、7%和和0.56%.0.56%.2)原始锶原始锶帕帕纳斯塔修和瓦塞伯格（1969）分析了7个玄武质无球粒陨石，得到：(8787SrSr/8686Sr)Sr)0 0=0.6989900.000047=0.6989900.000047 (BABI)(BABI)后来参考了实验室间标准作了一点修正后来参考了实验室间标准作了一点修正:（8787SrSr/8686SrSr）0 0=0.6989700.6989700.00003(0.00003(太太阳阳系系的的初初始始值值)格格雷雷等等(1973)(1973)从从阿阿伦伦德德选选出出了了富富CaCa、AlAl，贫贫碱碱金金属属的的陨石球粒，得到陨石球粒，得

3、到(8787SrSr/8686SrSr）0 0=0.698770.00002=0.698770.00002，（ALLALL）可能是太阳系中最早形成的物质。可能是太阳系中最早形成的物质。3）地球锶同位素）地球锶同位素地球的初始值可能与陨石相当。对被任为起源于地幔的，又没有受到地壳Sr明显混入的玄武岩和大的辉长岩体的分析，得到上地幔的87Sr/86Sr=0.7040.002对900个年轻的玄武质和中性成分的火山岩的87Sr/86Sr值统计，表明大多数岩石落在了0.7040.002的范围内。但是随着环境的不同比值也有差别（见图），原因可能是多方面的，如大陆物质的混染，与海水的作用，或地幔的分异。初始

4、比值的求法初始比值的求法:以87Sr/86Sr为纵坐标，以87Rb/86Sr为横坐标，将若干个样品点用最小二乘法求1条回归直线，其在y轴上的截距就是（87Sr/86Sr）0Rb-Sr等时 线 年 龄求法花岗岩花岗岩：与地幔有关的:(87Sr/86Sr）0=0.7040.002 地壳成因的:（87Sr/86Sr）0=0.7200.005 玄武岩类玄武岩类大洋玄武岩大洋玄武岩:0.70120.7059:0.70120.7059大陆玄武岩：大陆玄武岩：0.7030.7120.7030.712（可能是受到地（可能是受到地壳物质的影响。壳物质的影响。岛弧安山岩岛弧安山岩世界若干主要的岛弧地区的安山岩、英

5、安岩和世界若干主要的岛弧地区的安山岩、英安岩和玄武岩的锶同位素比值与大洋玄武岩是重叠的，玄武岩的锶同位素比值与大洋玄武岩是重叠的，在在0.70360.70660.70360.7066之间。之间。超基性岩超基性岩阿尔卑斯性超铁镁质岩类和火山岩中的超铁镁阿尔卑斯性超铁镁质岩类和火山岩中的超铁镁质岩捕虏体被认为近似地代表原始地幔的组成。质岩捕虏体被认为近似地代表原始地幔的组成。大部分超铁镁质岩为：大部分超铁镁质岩为：0.70120.70570.70120.7057但是，地幔肯定是不均一的，因此有些超铁镁但是，地幔肯定是不均一的，因此有些超铁镁质岩可能会高于这个范围。质岩可能会高于这个范围。大洋自生的

6、碳酸盐：大洋自生的碳酸盐：非常均匀，87Sr/86Sr=0.708 可以用来区分海相或陆相大洋沉积物大洋沉积物:a,a,大洋火山岩风化大洋火山岩风化（8787SrSr/8686SrSr）0 0=0.7040.002=0.7040.002b b，大陆物质大陆物质（8787SrSr/8686SrSr）0 0=0.7200.005=0.7200.005三、锶同位素的应用三、锶同位素的应用（一）测定成矿年龄（一）测定成矿年龄尽管采用Rb-Sr等时线法测定成矿年龄不是件容易的事，但由于Rb-Sr年龄数据可靠，在等时线法测定过程中，所获得的初始87Sr/86Sr还可用于推测成矿物质的来源和研究矿床成因，而

7、且，目前的实验技术可以检测矿脉中极微量的Rb、Sr(达10-11一10-12)及其同位素组成，为Rb-Sr法在成矿年龄研究种的应用打下了基础。1、通过测定蚀变围岩的Rb-Sr同位素组成确定成矿年龄。据据F.D.F.D.Fullagar Fullagar等等(1970)(1970)研究，研究，Ore KnobOre Knob硫化物矿床的围岩是云母片麻岩和闪石片麻岩。硫化物矿床的围岩是云母片麻岩和闪石片麻岩。正常云母片麻岩的全岩正常云母片麻岩的全岩RbRb-SrSr等时年龄约为等时年龄约为950950MaMa，它大体代表围岩的形成时间。在近矿它大体代表围岩的形成时间。在近矿围岩蚀变中，云母片麻岩的

8、围岩蚀变中，云母片麻岩的RbRb-SrSr等时年龄为等时年龄为4504245042MaMa，闪石片麻岩的闪石片麻岩的RbRb-SrSr等时年龄为等时年龄为39193919MaMa，热液蚀变作用使近矿围岩的热液蚀变作用使近矿围岩的RbRb-SrSr同位素体系又一次达到平衡。因此，同位素体系又一次达到平衡。因此，400400MaMa可以代表硫化物矿化的成矿年龄。可以代表硫化物矿化的成矿年龄。2、通过测定矿脉中脉石矿物液体包裹体的Rb-Sr同位素组成确定成矿年龄。通通过过分分析析液液体体包包裹裹体体的的RbRb-SrSr同同位位素素组组成成有有可可能能确确定定成成矿年龄。矿年龄。为为使使测测定定的的

9、年年龄龄值值真真正正代代表表成成矿矿事事件件，所所分分析析的的液液体体包包裹体必须都是原生的，裹体必须都是原生的，石石英英最最常常见见，化化学学纯纯度度又又高高，其其同同位位素素交交换换不不会会影影响响液液体体包包裹裹体体的的RbRb-SrSr同同位位素素组组成成，因因而而石石英英是是一一个个比比较较理理想的测定对象。想的测定对象。据据T.T.J.J.ShephardShephard和和D.D.P.P.F.F.DarbyshireDarbyshire(1981)(1981)研研究究，CarrockCarrock FellFell钨钨矿矿床床中中，早早、晚晚两两期期石石英英中中液液体体包包裹裹体

10、体的的RbRb-SrSr同同位位素素分分析析结结果果构构成成一一条条很很好好的的等等时时线线。等等时时年年龄龄为为393393士士5 5MaMa，与与矿矿脉脉中中白白云云母母的的K-K-ArAr年年龄龄(387(387士士6 6Ma)Ma)在在误误差差范范围围内内一一致致，因因而而393393MaMa可可以以作作为该矿床的成矿年龄。为该矿床的成矿年龄。3、通过测定矿脉中金属矿物的Rb-Sr同位素组成确定成矿年龄。据S.Lange等(1983)对密苏里东南部Viburnum铅锌矿床的研究，由该矿床中4个方铅矿样品所确定的Rb-Sr等时年龄为391土2lMa，与含矿层中海绿石的Rb-Sr年龄360

11、Ma基本一致。4、通过分析脉石矿物与近矿蚀变围岩的Rb-Sr同位素组成确定成矿年龄。J.RuizJ.Ruiz等等(1984)(1984)指出，本方法适合于下述条指出，本方法适合于下述条件的矿床，即矿脉的件的矿床，即矿脉的RbRb/SrSr极低，围岩极低，围岩的的RbRb/SrSr比值高，而且成矿物质直接来自围岩的比值高，而且成矿物质直接来自围岩的矿床。在这种情况下，可根据式矿床。在这种情况下，可根据式计计算算成成矿矿年年龄龄。式式中中,p p和和I I分分别别表表示示现现今今值值和和初始值。初始值。由由于于(8787SrSr/8686Sr)Sr)i iMM和和t t 为为常常数数，因因此此式式

12、中中的的(8787SrSr/8686Sr)Sr)p p和和(8787RbRb/8686Sr)Sr)p p之之间间存存在在线线性性关关系系。(8787SrSr/8686Sr)Sr)i i以以矿矿脉脉中中萤萤石石、方方解解石石、硫硫化化物物等等矿矿物物的的8787SrSr/8686SrSr测测定定值值代代表表；(8787RbRb/8686Sr)Sr)p p和和(8787SrSr/8686Sr)Sr)p p以以近近矿矿围围岩岩的的测测定定值值代代表表。据据J.J.RuizRuiz等等对对一一些些矿矿床床的的研研究究表表明明，采采用用本本方方法法可可以以 获获 得得 令令 人人 满满 意意 的的 成成

13、 矿矿 年年 龄龄 数数 据据。如如 在在PanasqueiraPanasqueira钨钨矿矿床床中中，所所计计算算的的RbRb-SrSr年年龄龄为为296296MaMa，矿矿脉脉中中白白云云母母的的K-K-ArAr年年龄龄为为290290MaMa；在在ParralParral铅铅锌锌矿矿床床中中，RbRb-SrSr年年龄龄为为3131MaMa，矿矿脉脉中中冰冰长长石石的的K-K-ArAr年年龄龄为为3030MaMa，两者几乎完全一致。两者几乎完全一致。（二二）判判 断断 成成 矿矿 物物 质质 来来 源源 由于锶同位素的质量数大，不同同位素分子的相对质量差较小，成矿过程中，成矿溶液物理-化学

14、条件的变化对其锶同位素组成的影响可以忽略不计。加之，成矿溶液与其循环岩石之间的锶同位素交换相当缓慢，因而在没有外来锶混染的情况下，矿脉中富锶脉石矿物的87Sr/86Sr可以指示其成矿物质来源。1、根据(87Sr/86Sr)0 2、对比研究矿石的脉石矿物与其围岩的87Sr/86Sr，如果二者对应的好，则锶以及其他的成矿物质可能直接来源于围岩。成矿溶液对围岩淋滤和蚀变而从其中吸取了成矿物质。否则可能为其他的来源。例例 如如，在在 ConsuzoConsuzo岩岩 株株 内内，矿矿 脉脉 样样 品品 的的8787SrSr/8686SrSr为为0.70590.7059一一0.72080.7208；在在

15、侏侏罗罗系系围围岩岩 中中，矿矿 脉脉 样样 品品 的的8787SrSr/8686SrSr为为 0.70630.7063一一0.72390.7239，它它们们都都远远远远大大于于含含矿矿岩岩石石8787SrSr/8686SrSr。这这种种特特性性表表明明，矿矿脉脉中中的的锶锶已已经经过过了了长长距距离离的的搬搬运运，在在液液包包体体水水的的DD值值和和矿矿脉脉的的8787SrSr/8686SrSr之之间间具具有有相相似似的的变变化化特特征征，这这就就清清楚楚表表明明，矿矿脉脉中中8787SrSr/8686SrSr的的变变化化可可能能是是由由成成矿矿溶溶液液中中的的水水来源的变化引起的。来源的变

16、化引起的。LandisLandis和和Rye(1974)Rye(1974)的的研研究究己己经经证证实实，成成矿矿溶溶液液是是由由岩岩浆浆水水+大大气气降降水水或或可可能能包包括括第第三三种种演演化化水水 (同同生生-建建造造-变变质质水水)按按不不同同程程度度混混合合形形成成的的。岩岩浆浆水水的的8787SrSr/8686SrSr与与ConsuzoConsuzo岩岩株株的的8787SrSr/8686SrSr（0.7050.705左左右右）相相似似。大大气气降降水水由由于于在在第第三三纪纪火火山山岩岩 (与与ConsuzoConsuzo岩岩株株属属于于同同源源岩岩浆浆)和和侏侏罗罗-白白垩垩系系

17、沉沉积积岩岩中中循循环环，因因而而其其8787SrSr/8686SrSr可可能能介介于于0.7050.705一一0.7160.716之之间间。演演化化水水 (不不管管其其最最终终成成因因如如何何)肯肯定定是是通通过过侏侏罗罗-白白垩垩系系沉沉积积岩岩或或古古生生代代-前前寒寒武武系系变变质质基基底底而而循循环环的，因此其的，因此其8787SrSr/8686SrSr大于或等于大于或等于0.7160.716。由于演化水是在温度升高的条件下循环，而且流动速度又很缓慢，所以在演化水使矿物发生不一致溶解的过程中，矿物中的放射成因锶选择性的被演化水迁移，导致演化水的87Sr/86Sr明显升高。Norman和Landis认为，矿脉中87Sr/86Sr的明显变化正是这些不同来源水按不同比例混合的结果(图8-21)。因此，成矿热液锶同位素的研究表明，矿脉中的锶来自不同的源区。对该矿床所进行的其他研究证实，氟、钨是岩浆来源或是从岩株中浸取的，硫和贱金属以岩浆来源为主;晚阶段的砷、锑、铜是由演化水从深部沉积岩中带来的。由此可知，Pasto Bueno矿床的成矿物质具有多源的。虚线表示的延伸部分代表大气降水和演化水锶同位素组成的可能变化范围；岩浆水的锶同位素组成以Consuzo岩株的测定值表示:混合物限制在由三个端员组分所确定的三度空间内