Sr同位素

• 大洋自生的碳酸盐： • 非常均匀 ，87Sr/86Sr=0.708 用来区分海相或陆相 • 大洋沉积物:
– – – – a, 大洋火山岩风化—— （87Sr/86Sr）0=0.704±0.002 b，大陆物质—— （87Sr/86Sr）0=0.720±0.005
可以
三、锶同位素的应用 （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 RbSr 法在成矿年龄研究种的应用打下了基 础。
t
• 计算成矿年龄。式中 , p 和 I 分别表示现今值和 初始值。
• 由 于 (87Sr/86Sr)iM 和 t 为 常 数 ， 因 此 式 中的 (87Sr/86Sr)p和(87Rb/86Sr)p之间存在线性关系。 (87Sr/86Sr)i以矿脉中萤石、方解石、硫化物等 矿物的 87Sr/86Sr测定值代表； (87Rb/86Sr)p和 (87Sr/86Sr)p 以近矿围岩的测定值代表。据 J. Ruiz等对一些矿床的研究表明，采用本方法可 以获得令人满意的成矿年龄数据。如在 Panasqueira 钨矿床中，所计算的 Rb-Sr 年 龄 为 296Ma ， 矿 脉 中 白 云 母 的 K-Ar 年 龄 为 290Ma ；在 Parral 铅锌矿床中， Rb-Sr 年龄 为31Ma，矿脉中冰长石的K-Ar年龄为30Ma， 两者几乎完全一致。
2) 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：
• (87Sr/86Sr) (BABI)
0=0.698990±0.000047
• 后来参考了实验室间标准作了一点修正: • （ 87Sr/86Sr ） 0=0.698970±0.00003( 太 阳系的初 始值) • 格雷等(1973)从阿伦德选出了富Ca、Al，贫碱金属的 陨石球粒，得到 • (87Sr/86Sr ） 0=0.69877±0.00002 ，（ ALL ） —— 可能是太阳系中最早形成的物质。
1
86
87
87
花岗岩：
• 与地幔有关的: • (87Sr/86Sr）0=0.704±0.002 • 地壳成因的: • （87Sr/86Sr）0=0.720±0.005
• 玄武岩类 • 大洋玄武岩:0.7012—0.7059 • 大陆玄武岩：0.703—0.712（可能是受到地 壳物质的影响。 • 岛弧安山岩 • 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， 在0.7036—0.7066之间。 • 超基性岩 • 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。 • 大部分超铁镁质岩为：0.7012—0.7057 • 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。
• 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)。
（二）判断成矿物质来源
• 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 如 ， 在 Consuzo 岩 株 内 ， 矿 脉 样 品 的 87Sr/86Sr 为 0.7059 一 0.7208 ；在侏罗系围 岩 中 ， 矿 脉 样 品 的 87Sr/86Sr 为 0.7063 一 0.7239 ，它们都远远大于含矿岩石 87Sr/86Sr 。 这种特性表明，矿脉中的锶已经过了长距离的 搬运，在液包体水的 δD 值和矿脉的 87Sr/86Sr 之间具有相似的变化特征，这就清楚表明，矿 脉中87Sr/86Sr的变化可能是由成矿溶液中的水 来源的变化引起的。
• 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
3）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=0.704±0.002
• 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0.704±0.002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。
• 通过分析液体包裹体的Rb-Sr同位素组成有可能确定成 矿年龄。 • 为使测定的年龄值真正代表成矿事件，所分析的液体包 裹体必须都是原生的， • 石英最常见，化学纯度又高，其同位素交换不会影响液 体包裹体的Rb-Sr同位素组成，因而石英是一个比较理 想的测定对象。 • 据T. J. Shephard和D. P. F. Darbyshire(1981) 研究，Carrock Fell钨矿床中，早、晚两期石英中液 体包裹体的Rb-Sr同位素分析结果构成一条很好的等时 线。等时年龄为393士5Ma，与矿脉中白云母的K-Ar 年龄(387士6Ma)在误差范围内一致，因而393Ma可 以作为该矿床的成矿年龄。
• J. Ruiz等 (1984)指出，本方法适合于下述条 件的矿床，即矿脉的Rb/Sr极低，围岩的 Rb/Sr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
( Sr / Sr ) p ( Sr / Sr ) i ( Rb/ Sr ) p (e 1)
87 86 87 86 87 86
• Landis 和 Rye(1974) 的研究己经证实，成矿 溶液是由岩浆水 + 大气降水或可能包括第三种 演化水 ( 同生 - 建造 - 变质水 ) 按不同程度混合形 成的。岩浆水的 87Sr/86Sr 与 Consuzo 岩株的 87Sr/86Sr（0.705左右）相似。大气降水由于 在第三纪火山岩 (与Consuzo岩株属于同源岩 浆)和侏罗-白垩系沉积岩中循环，因而其 87Sr/86Sr可能介于 0.705一0.716 之间。演化 水 (不管其最终成因如何)肯定是通过侏罗-白垩 系沉积岩或古生代-前寒武系变质基底而循环的， 因此其87Sr/86Sr大于或等于0.716。
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360Ma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。
1 、 通 过测 定 蚀 变围 岩 的 RbSr同位素组成确定成矿年龄。
• 据F. D. Fullagar等 (1970)研究，Ore Knob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Rb-Sr等时年 龄约为950Ma，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Rb-Sr等时 年龄为450±42Ma，闪石片麻岩的Rb-Sr等 时年龄为391±9Ma，热液蚀变作用使近矿围 岩的Rb-Sr同位素体系又一次达到平衡。因此， 400Ma可以代表硫化物矿化的成矿年龄。
第四节
锶同位素
• 1）Rb、Sr同位素组成
– Rb 有 87Rb 和 85Rb 两种天然同位素 , 丰度分 别为72.1654%和27.8346%. – 85Rb是稳定的; 87Rb具有放射性: – 87Rb → 87Sr+βˉ+Q – Sr有4种同位素,都是稳定同位素: 88Sr、 87Sr、86Sr和84Sr，他们的丰度分别为 82.53%、7.04%、9.87%和0.56%.
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）0
Rb-Sr 等 时线年龄 求法
Sr Sr Sr t ln{ 1 87 [( 86 ) 样品 ( 86 ) 0 ]} Rb sr sr