Главная
(Л — постоянная радиоактивного превращения рубидия-87 в стронций-87; 87Rb — современная концентрация). Возраст является функцией не абсолютных концентраций, а их отношения
геометрическим местом [точек] образцов, имеющих один и тот же возраст (изохроной), является прямая линия в системе координат х=87Rb, y=87Sr (фиг. 1), исходящая из начала координат и подчиняющаяся соотношению tg a=const.Минералы 1—4 имеют один и тот же возраст.
Пусть в образце, кроме материнского 87Rb и радиогенного 87Srрад, содержится еще примесь нерадиогенного стронция, состоящего из изотопов 87Sr, 86Sr. Требуется отделить по изотопному составу примесный стронций и определить абсолютный возраст. В результате анализов должны быть известны общие концентрации 87Rb, 87Srобщ, 86Sr. Общий стронций-87 является суммой примесного и радиогенного изотопов:
Для получения возраста по формуле (1) нам необходимо знание tg a (2). Из (3) и (2) имеем
Мы видим, что в случае имеющейся нерадиогенной примеси изохрона tg a=const представляет собой в системе координат фиг. 2 прямую линию, отсекающую на оси ординат отрезок, равный Y0=87Srпр/86Sr. И наоборот, если в координатной системе фиг. 2 отложены аналитические данные для валовой пробы (В) и, например, для двух слагающих ее минералов 1 (микроклина) и 2 (слюды), то в случае ненарушенного радиоактивного равновесия три изображающие точки согласно (4) расположатся на прямой, отсекающей на оси ординат отрезок Y0. Изотопный состав примесного стронция Yc является характерной величиной. Для метеоритов Y0=0,699, а так называемый «обыкновенный» стронций (морской воды) — 0,708.
Рассмотрим теперь влияние эпизодического (мгновенного) метаморфического события, при котором радиогенный стронций 87Srрад мобилизуется и выравнивается между минералами породы. В наших координатах процесс изобразится следующим образом (фиг. 3). В момент образования породы а—0 и изображающие точки валовой (В) и минеральных (1, 2) проб расположатся на прямой, параллельной оси X и отсекающей на оси Y отрезок Y0, равный, в случае обыкновенного стронция, 0,708 (фиг. 3, а). После этого система стала замкнутой, и в ней начались радиоактивная убыль 87Rb и накопление 87Sr. Так как превращение Rb в Sr происходило атом на атом, изображающие точки (l'B'1') сместятся вдоль линий, наклоненных под углом p=arc tg 1. В момент метаморфизма (фиг. 3, б) точки T и 2' сместятся в 1'' и 2'', а изображающая точка В' останется прежней. Изохрона, повернувшись вокруг В, станет горизонтальной (1''В2''). После метаморфизма накопление 87Srрад будет продолжаться, но примесный стронций приобретет состав Y0'>0,708.Современная (фиг. 3, в) изохрона валовых проб «а» по-прежнему будет отсекать на ординате отрезок Y0, и ее наклон а3 будет характеризовать момент первоначального образования породы. Изохрона минералов «в» будет проходить через точку В''' (фиг. 3, г), но ее наклон а2 будет характеризовать время метаморфизма, отрезок отсекающий его на оси ординат, Y0' будет характеризовать аномальный примесный стронций Y0'>0,708.
Рассмотрим теперь влияние другого эпизодического метаморфического события, при котором все изотопы стронция (86Sr, 87Srобщ и 87Srпр) от обогащенного им минерала (1) мигрировали к другому (2). Этот процесс изображен на фиг. 4. Пусть к моменту метаморфизма наклон изохроны В2 (фиг. 4, а) достиг величины а. При передаче минералом 2 стронция изменится абсолютное количество 86Sr в нем (но не изотопный состав Sr!). Поэтому изображающая точка 2 параллельно оси X сместится в точку 2'. Валовая проба (точка В) останется неизменной, а изображающая точка 1 сместится в 1'. Точка 1' будет левее точки 1, так как знаменатель X уменьшится за счет прибыли 86Sr, и выше точки 1, поскольку минерал 2 обогатится 87Sr. В отличие от предыдущего случая изохрона 1'В2' лишь в пределе станет горизонтальной. Вообще ее наклон будет неким промежуточным, a2<a1. После эпизодического метаморфизма точки 1'В2' перейдут в 1''В'2'' (фиг. 4, б), оставаясь на одной прямой. Современная изохрона проб В'а будет круче изохроны минералов. Возраст метаморфического события вообще окажется несколько завышенным.Несколько слов относительно получения изохроны валовых проб, если имеется только одна проба. Если валовая проба надежно датирована другим, скажем U-Pb, методом и известны 87Srобщ и 86Sr, то представляющая точка на X, Y-диаграмму и через нее проводится прямая с наклонным, соответствующим возрасту (1). Близость Y0 к 0,708 является критерием правильности такого построения. С другой стороны, можно представляющую точку просто соединить с Y0=0,708. Допустимость такого построения должна исходить из существа исследования.