Sm-Nd метод

1. http://ansatte.uit.no/kku000/webgeology/

2. Sm-Nd метод

3.

Амфиболы, пироксены и гранаты
избирательно концентрируют тяжелые РЗЭ.
Содержание Nd ниже, чем Sm.

4.

5. 147Sm  143Nd

147Sm
143Nd
• T ½ = 1.06*1011 лет

6.

α-распад

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Противоположное
изменение Rb/Sr
(возрастает к кислым г.п.) и
Sm/Nd (к основным) в ходе
формирования земной
коры.

16.

17.

• Изотопная эволюция Nd на Земле
аппроксимируется моделью, называемой
CHUR (chondritic uniform resevoir –
однородный хондритовый резервуар).
• Модель предполагает, что земной Nd
эволюционировал в однородном резервуаре
протопланетного вещества. CHUR – это
общий резервуар, порождающий магмы
путем частичного плавления – имеющие
более низкие отношения Sm/Nd и 143Nd/144Nd
по сравнению с CHUR. Реститы,
остающиеся после селективной выплавки,
имеют более высокие отношения.

18.

• ε Nd – отклонения первичных отношений
143Nd/144Nd в магматических и метаморфических
породах от соответствующих отношений в CHUR.
• Положительные значения ε Nd – породы
произошли из остаточных твердых фаз резервуара
после удаления из него магмы в некоторый более
ранний момент времени.
• Отрицательные значения ε Nd – породы
образовались при переработке и ассимиляции
древних коровых пород.
• T(DM) - предполагаемое время отделения
вещества пород (протолита) от обедненной
деплетированной мантии по измеренному
изотопному составу современного и первичного
неодима. Задают нижний возрастной предел для
исследованных пород. Нельзя использовать в
качестве оценки реального возраста пород.

19.

20. Модельный возраст

• T(DM) - предполагаемое время
отделения вещества пород (протолита)
от обедненной деплетированной
мантии по измеренному изотопному
составу современного и первичного
неодима. Задает нижний возрастной
предел для исследованных пород.
Нельзя использовать в качестве оценки
реального возраста пород.

21. Sm-Nd модельные возраста

22. Отличия Sm-Nd и Rb-Sr метода

• Схожесть геохимических свойств Sm и Nd, в
результате чего Sm/Nd отношение в породах
и минералах варьирует слабо. Большой
период полураспада Sm – поэтому метод в
основном используется для древних пород.
• Sm-Nd метод используется главным
образом для датирования основных пород

23. U-Pb метод

U и Th имеют близкий ионный радиус.

24.

Цепочки распада Th и U
208Pb
206Pb
207Pb

25.

У Pb большой ионный радиус и низкая валентность
2, чтобы удерживаться в структуре циркона
Циркон

26.

27. Конкордия графическое представление двух независимых геохронометров

28.

Дискордия - в римской мифологии богиня раздора
Дискордия – линия, соединяющая несогласующиеся
(расходящиеся) значения возраста, получаемые UPb методом при отсутствии изотопного равновесия.

29. Ионный микрозонд SHRIMP-II (ЦИИ ВСЕГЕИ)

30.

31.

32. Термохронология

• Температуры закрытия U-Pb системы для
парагенных циркона – около 900ºС, сфена –
до 700ºС, апатита – около 450ºС. U-Pb
датирование этих минералов дает
возможность оценить скорость охлаждения
при магматической кристаллизации или
метаморфизме.
• Температура закрытия изотопной системы –
при которой продукты радиоактивного
распада начинают полностью сохраняться в
кристаллической решетке минерала
(диффузия практически прекращается).

33.

Реконструкция P-T-t
трендов по данным
термохронологии

34.

• Циркон – наиболее надежный минералгеохронометр. Около 70% всех датировок
выполняется U-Pb методом по цирконам.
Примерно 15% - Sm-Nd методом. Остальные
методы в сумме не превышают 15%.
(Данные ЦИИ ВСЕГЕИ).
• Датирование осадочных пород –
исследование цирконов из
переслаивающихся туфов (также ксенотим
из осадочных пород).

35.

Quartz
0.01%
Garnet
5.62%
Apatite
6.85%
Zircon
0.25%
Rutile
0.06%
Ilmenite
0.06%
Plagioclase
0.38%
Проблема чистоты
монофракций граната
для Sm-Nd метода
Titanite
13.70%
Model Garnet
Monazite
73.06%
% Nd from each
inclusion in model
garnet (99.29% pure)
Inclusions Present
wt% Sm, ppm Nd, ppm
Apatite(1)
Zircon(3,4)
Rutile(2)
Ilmenite(2)
Titanite(1,4)
Monazite(1,3)
Plagioclase(2)
Quartz
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.01
0.1
0.1
100
8.5
2
2
500
22040
12.6
0.34
750
27
7
7
1500
80000
41.65
1.5
Garnet(2)
99.29
3.25
0.62
Sources:
(1) Faure 1986
(2) Magloughlin 1993
(3) DeWolf et al. 1996
(4) von Blanckenburg 1993
1 part monazite to 100,000 parts garnet can contain approximately
the same Nd…but this is not necessarily such a terrible thing!

36.

Inclusions
10000
Microns
8000
6000
4000
2000
0
0
2000
4000
6000
Microns
8000
10000

37.

biotite
garnet
monazite
50 microns

38.

9000
9000
Ti
8000
7000
1000 ppm
8000
900 ppm
7000
Y
1700 ppm
1500 ppm
800 ppm
700 ppm
600 ppm
5000
500 ppm
microns
microns
6000
6000
1300 ppm
5000
1100 ppm
900 ppm
4000
4000
400 ppm
3000
700 ppm
3000
300 ppm
500 ppm
200 ppm
2000
2000
300 ppm
1000
1000
0
0
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
microns
microns
9000
Sm
8000
7000
microns
6000
5000
8000
6 ppm
7000
300 ppm
5 ppm
6000
250 ppm
5000
200 ppm
4000
150 ppm
4 ppm
4000
Yb
7 ppm
3 ppm
3000
2 ppm
2000
microns
9000
350 ppm
100 ppm
3000
50 ppm
2000
1 ppm
1000
0
1000
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
microns
0
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
microns

39.

Sm, Nd and 147Sm/144Nd for radial areas of N297 map
3.91
4.16
4.01
3.70
4
3.60
3.53
3.04
2.84
1
1.39
1.87
2
1.65
2.45
3
147/144
0
Avg Core
Sm
Avg Zone 2
Avg Zone 3
Avg Zone 4
Nd
Avg Zone 5
Avg Rim