放射性同位素地球化学1资料.ppt

Lu是重稀土元素，也是不相容元素。部分熔融过程中，一般进入熔体。但是，如果存在石榴石，则容易富集在石榴石中； Hf是典型的高场强元素，也是不相容元素，与Zr的地球化学性质相近。部分熔融过程中，一般进入熔体。但是，如果存在锆石，则容易富集在锆石中； 岩浆演化：超基性? 基性? 中性? 酸性， Lu/Hf（176Lu/177Hf）比值降低。 自然界中Lu元素由两个同位素组成： 　　175Lu和176Lu， Hf元素有6个同位素： 　174Hf、176Hf、177Hf、178Hf、179Hf和180Hf。 Lu-Hf同位素体系存在176Lu母体衰变成176Hf子体的放射性衰变关系： 基本的数学关系与参数 176Lu = 176Hf + b- 176Hf = 176Hfi + 176Lu (elt – 1) 176Hf/ 177Hf = (176Hf/177Hf) i + (176Lu/177Hf)(elt – 1) (176Hf/177Hf) chon = 0.282818 176Hf/ 177Hf - (176Hf/177Hf) chon (176Hf/177Hf) chon Lu-Hf体系 eHf = ×１０4 球粒陨石均一岩浆库(CHUR)Lu-Hf同位素定值 (176Hf/177Hf)p =0.282772 ? 0.0000029 (176Hf/177Hf)i =0.279742 ? 0.0000029 (176Lu/177Hf)p =0.0332 ? 0.0002 176Lu的衰变常数?为1.93?10-11，176Lu的半衰期T1/2 = 35.9 Ga； 在地壳岩石中，Lu、Hf元素的平均含量与典型的HREE相当，分别约为10-7和10-6数量级， 176Hf/177Hf同位素比值多变化于0.28?0.29之间。 由于Lu和Sm同为REE元素，Lu-Hf与Sm-Nd形成独特的同位素体系配对：在原始岩浆事件中，如地幔中熔体的抽取作用，两同位素体系行为类似，形成Hf与Nd同位素组成之间的正相关性。 Hf同位素演化及其Nd同位素的关系 Nd-Hf同位素相关性： ?Hf?2?Nd 地壳不同物质在147Sm/144Nd相近条件下，其176Lu/177Hf比值的明显变化 但与Sm-Nd同位素体系中Sm、Nd同属REE元素不同，Hf属高场强元素，因而Lu和Hf之间的地球化学性质存在显著差异。尤其值得指出，在地壳岩石的变质和岩浆作用过程中，如麻粒岩相变质作用和地壳深熔作用，Lu趋于进入石榴石矿物相中，在地壳熔融作用后居于耐熔残余相，而Hf大部分进入锆石矿物相。 随时间演化，Lu-Hf元素的这种行为差异将导致Lu-Hf与Sm-Nd同位素体系之间的脱偶：在下地壳导致176Hf/177Hf相对143Nd/144Nd偏高。因而，两同位素体系间的两种不同关系将对认识壳幔分异和地壳增生提供重要的约束。 Hf同位素演化 －－ 低Lu高Hf的体系，锆石 锆石中Hf含量比Lu含量高3个数量级( Lu/Hf ~ 0.002，176Lu/177Hf 0.0005 )，因此，锆石形成后，176Hf的积累非常有限，锆石中176Hf/ 177Hf值近似初始值 可以含采用MC-ICP-MS，直接测得锆石Hf同位素组成176Hf/ 177Hf 。如果同时测得锆石U-Pb年龄，可以得到: eHf(t) 1.6 Re-Os体系 Re和Os均属亲硫元素，故倾向于进入硫化物，主要富集于地核中； 在地幔部分熔融过程中，Re为中等不相容元素，而Os为强相容元素，难于进入熔体中，因此导致： (1)地壳岩石中Os的含量远低于地幔岩石(以及地核)； (2)与同属REE的Sm-Nd不同，岩浆作用相容性质上的差异使得Re-Os之间的地球化学行为具脱偶性（de-couple） Re由185Re和187Re两个同位素组成，其中187Re经?衰变后，成为铂族元素的187Os同位素； Os有7个同位素，分别为：184Os, 186Os, 187Os, 188Os, 189Os, 190Os和192Os 基本的数学关系与参数 187Re = 187Os + b- 187Os = 187Os i + 187Re (elt – 1) 187Os/ 186Os = (187Os/ 186Os) i + (187Re/ 186Os)(elt – 1) 187Os/ 188Os = (187Os/ 188Os) i + (187Re/ 188Os)(elt – 1) 187Os/ 188Os = 0.12035 (187Os/ 186Os) Re-Os体系 Os同