《南京大学同位素地质学07LuHf同位素年代学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南京大学同位素地质学07LuHf同位素年代学课件（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7. Lu-Hf同位素年代学,7.1 Lu-Hf的地球化学性质 Lu（Z71） Hf（Z72）,Lu和Hf的离子分别呈三价和四价。 Lu3的离子半径（0.93）与Ca2（0.93）相似，故在晶体中可置换Ca2。 Hf4+的离子半径（0.81）几乎与Zr （0.80）相等，故Hf常常出现在含Zr矿物（如斜锆石、锆石、钛锆钍矿）中。 因此Lu和Hf是分散元素，不形成独立矿物。,Lu、Hf的地球化学性质与Sm、Nd相似： 在地幔部分熔融形成的硅酸盐岩浆中， Hf相对于Lu发生富集，因此幔源玄武岩浆的Lu/Hf比值一般低于地幔源区，而部分熔融残余固体物质的Lu/Hf比值则高于地幔源区.,Patchet
2、t et al. (1981) 得出结论： 一个超基性岩（60橄榄石、30斜方辉石和10单斜辉石）发生550的部分熔融，则Hf在熔体中的富集因子是Lu的2.3倍。,石榴石具有强烈的亲Lu性，在地幔部分熔融过程中发挥了重要作用，即石榴石阻止Lu进入部分熔融岩浆，从而使得残余固体物质的Lu/Hf比值升高。 由于石榴石具有高的Lu/Hf比值，并且具有强的抵抗蚀变的性能，因此石榴石对LuHf定年比较有用。,一般造岩矿物中Lu和Hf的含量低（富碱矿物如钠角闪石和霓石除外） 榍石、铬尖晶石和钛铁矿具有较高的Hf含量（10-25ppm， Erlank et al., 1978).,Hf的最高含量出现在含Zr
3、矿物中： 如锆石（15200ppm）、斜锆石（13340ppm） 钛锆钍矿（4700ppm）、异性石（1740ppm） 这些矿物的Lu含量也较高，变化于： 锆石25ppm斜锆石和异性石70ppm 但这些矿物的Lu/Hf比值很低（0.0016-0.034）,Lu的最高含量出现于： 某些稀土氧化物（如黑稀金矿）、 碳酸盐（如氟碳铈矿）、 磷酸盐（如磷钇矿和独居石）、 硅酸盐（如硅铍钇矿和褐帘石）。 这些矿物相对稀有，出现在复杂伟晶岩、富碱侵入体和岩浆碳酸岩中。虽然它们作为副矿物存在将使得全岩的Lu/Hf比值升高，但这些稀土矿物对于LuHf定年并不重要。,造岩矿物和副矿物及岩石的Lu、Hf平均含量,
4、主要造岩矿物、副矿物和岩石中Lu、Hf的平均含量,Lu (ppm) Hf (ppm) Lu/Hf 斜长石0.0620.310.20 辉 石0.463.60.13 角闪石1.070.611.75 透辉石 0.60 2.9 0.21 石榴石2.22.340.94 黑云母2.71.02.7 钠角闪石 6.8 33 0.21 锆 石 23.7 1 5177 0.0016 异性石 60.017360.034 斜锆石70.0133400.005 地幔橄榄岩0.0391.140.034 拉斑玄武岩0.502.450.20 碱性玄武岩0.655.20.12 流纹岩1.6612.80.13 花岗岩1.435.1
5、0.28 碳酸岩2.4100.24,(据Faure & Mensing, 2005),岩石和矿物 Lu/Hf 变化范围：0.00162.7 Sm/Nd变化范围：0.10.5,7.2 Lu-Hf同位素体系 Lu-Hf 同位素丰度 Lu有2个天然存在的同位素: 175Lu (97.416%) 176Lu (2.584% ) 在地球和太阳系为常数,Hf同位素丰度（在原子量178.49时）: 174Hf (0.162%) 176Hf (5.206%) 177Hf (18.606%) 178Hf (27.297%) 179Hf (13.629%) 180Hf (35.100%) 由于176Lu衰变形成1
6、76Hf，故Hf同位素丰度是变化的,T1/2 37.1109 year、 = (1.8670.008)10-11/y,(Soderlund et al., 2004),7.4. Lu-Hf同位素年代学,初始176Hf/177Hf = 0.27978 9,初始176Hf/177Hf = 0.279742 29,确定衰变常数,已知陨石年龄4.55Ga，测得, = (1.8670.008)10-11/y,辉绿岩,辉绿岩,MC-ICPMS (Soderlund et al., 2004),确定衰变常数,西格陵兰Amitsoq片麻岩全岩和锆石LuHf等时线（Pettingill et al., 1981
7、), 与RbSr等时线吻合,变质岩定年,Anczkiewic et al/ (2004),加州Franciscan杂岩高级变质岩,T1/2 37.1109 y,Lu-Hf system,T1/2 106109 y,Sm-Nd system,vs,Lu-Hf定年 的优势,南英格兰早始新统London Clay组中鲨鱼牙齿化石,Barfod et al. (2003),55.31.4 Ma,Lu-Hf同位素体系对高级变质岩（含石榴子石）和沉积岩（含磷灰石）定年具有非常重要的应用前景。,沉积岩定年,Barfod et al. (2002),贵州地区陡山沱组磷块岩,沉积岩定年,式中(176Hf/177
8、Hf)测定为岩石的测定值 (176Hf/177Hf)0CHUR为CHUR的现代值(0.28286) (176Hf/177Hf)i为岩石的初始值，由全岩等时线确定 (176Hf/177Hf)tCHUR为岩石形成时CHUR的值 此外， (176Lu/177Hf) 0CHUR=0.0334,现在CHUR (176Hf/177Hf)0CHUR=0.28286 (Patchett & Tatsumoto,1980) (176Lu/177Hf)0CHUR=0.0334 T=4.55Ga (176Hf/177Hf)TCHUR=0.279789 或 现在CHUR (176Hf/177Hf)0CHUR=0.28
9、2772 (BLichert-Toft & Albarede,1997) (176Lu/177Hf)0CHUR=0.0332 T=4.56Ga (176Hf/177Hf)TCHUR=0.279742,Present-day Bulk Earth(176Hf/177Hf)p=0.28295 T=4.55Ga 前 (176Hf/177Hf)T=0.27978,Allegere，2008,对CHUR：,式中t代表壳-幔分离时间，0代表现在。 = 0.28286, = 0.0334,岩石Hf同位素模式年龄,对锆石：,对锆石：,式中l=1.9410-11y-1,锆石单阶段 CHUR 模式年龄,CHUR模式年龄,一般不用,锆石 两阶段DM模式年龄,Allegre, 2008,两阶段DM 模式年龄结构图,某地地壳演化图，证实计算理由和局限性,平均地壳,Hf vs. Nd for Mn nodules (open up-triangles), FeMn crusts (open diamonds), oceanic basalts (open circles) and continental material (solid circles).,David et al., 2001,(t),eHf (t),源自 亏损地幔,陆壳,
