Rhenium – osmium - Rhenium–osmium dating

Rhenium – osmium je forma radiometrické datování založeno na rozpad beta z izotop ¹⁸⁷Re na ¹⁸⁷Os. K tomu obvykle dochází u a poločas rozpadu 41,6 × 10⁹ y,^[1] ale studie využívající plně ionizované ¹⁸⁷Re atomy zjistily, že to může klesnout pouze na 33 let.^[2] Jak rhenium, tak osmium jsou silně siderofilní (milující železo), zatímco Re je také chalkofilský (milující síru), což je užitečné při seznamování sulfidové rudy jako jsou ložiska zlata a Cu-Ni.

Tato datovací metoda je založena na isochronu vypočítaném na základě izotopových poměrů měřených pomocí N-TIMS (Negative - Hmotnostní spektrometrie s tepelnou ionizací ).

Rhenium – osmium isochron

Datování rhenium-osmium provádí isochron seznamka metoda. Isochrony jsou vytvářeny analýzou několika vzorků, o nichž se předpokládá, že se vytvořily současně ze společného zdroje. Izochron Re-Os vykresluje poměr radiogenní ¹⁸⁷Ne-radiogenní ¹⁸⁸Os proti poměru mateřského izotopu ¹⁸⁷Pokud jde o neradiogenní izotop ¹⁸⁸Os. Stabilní a relativně hojný izotop osmium ¹⁸⁸Os se používá k normalizaci radiogenního izotopu v izochronu.

Izochron Re-Os je definován následující rovnicí:

${displaystyle left ({frac {{}} {187} mathrm {Os}} {{} ^ {188} mathrm {Os}}} ight) _ {mathrm {present}} = vlevo ({frac {{} ^ { 187} mathrm {Os}} {{} ^ {188} mathrm {Os}}} ight) _ {mathrm {initial}} + vlevo ({frac {{} ^ {187} mathrm {Re}} {{} ^ {188} mathrm {Os}}} ight) cdot (e ^ {lambda t} -1),}$

kde:

t je věk vzorku,

λ je rozpadová konstanta ¹⁸⁷Re,

(E^λt-1) je sklon izochronu, který definuje stáří systému.

Dobrým příkladem aplikace izochronové metody Re-Os je studie o datování a zlato vklad do Witwatersrand hornictví tábor, Jižní Afrika.^[3]

Izotopová evoluce rhenium-osmium

Rhenium a osmium byly během počátečního narůstání Země silně žáruvzdorné a siderofilní, což způsobilo, že oba prvky přednostně vstoupily do zemského jádra. Tyto dva prvky by tedy měly být na silikátové Zemi vyčerpány, přesto ¹⁸⁷Os / ¹⁸⁸Os poměr pláště je chondritický.^[4] Důvod tohoto zjevného rozporu je způsoben změnou chování mezi Re a Os v dílčích událostech roztavení. Re má tendenci vstupovat do fáze tavení (nekompatibilní), zatímco Os zůstává v pevném zbytku (kompatibilní). To způsobuje vysoké poměry Re / Os v oceánské kůře (která je odvozena z částečného tání pláště) a nízké poměry Re / Os ve spodním plášti. V tomto ohledu je velmi užitečný systém Re-Os ke studiu geochemického vývoje hornin pláště a při definování chronologie diferenciace plášťů.

Peridotit xenolity které jsou považovány za vzorky horní plášť někdy obsahují nadchondritické os-izotopové poměry.^[5] Toto je považováno za důkaz tlumený starověký vysoký Re / Os čedičový kůra, která se recykluje zpět do pláště. Tato kombinace radiogenních (¹⁸⁷Os který byl vytvořen rozpadem ¹⁸⁷Re ) a neradiogenní taje pomáhá podporovat teorii alespoň dvou os-izotopových rezervoárů v plášti. Předpokládá se, že objem obou těchto nádrží je kolem 5-10% celého pláště.^[6] První nádrž je charakterizována vyčerpáním Re a proxy pro plodnost taveniny (jako jsou koncentrace prvků jako Ca a Al). Druhá nádrž je složena chondriticky.

Přímé měření stáří kontinentální kůry prostřednictvím datování Re-Os je obtížné. Infiltrace xenolitů jejich běžně Re-rich magmatem mění skutečné elementární poměry Re / Os. Místo toho lze stanovení stáří modelu provést dvěma způsoby: věkem modelu „Vyčerpání“ nebo modelem „věku tání“. První z nich najde minimální věk extrakční události za předpokladu, že elementární poměr Re / Os se rovná 0 (zbytky komatiitu mají Re / Os 0, takže se předpokládá, že xenolit byl extrahován z taveniny blízké komatiitu). Ten udává stáří události tání odvozené z bodu, kdy proxy tavení jako Al₂Ó₃ se rovná 0 (starověké subkontinentální litosféra má hmotnostní procenta CaO a Al₂Ó₃ v rozmezí od 0 do 2%).

Systematika Pt – Re – Os

Radioaktivní rozpad ¹⁹⁰Pt na ¹⁸⁶Os má poločas 6,5 (3) × 10¹¹ let (což je déle než věk vesmíru, takže je v zásadě stabilní). Avšak na místě ¹⁸⁷Os / ¹⁸⁸Os a ¹⁸⁶Os / ¹⁸⁸Os moderních kouřů souvisejících s oblaky ukazují současné obohacení, které implikuje zdroj, který je supra-chondritický v Pt / Os a Re / Os. Jelikož oba rodičovské izotopy mají extrémně dlouhé poločasy, musí být nádrž bohatá na os-izotopy velmi stará, aby poskytla dostatek času na vytvoření dceřiných izotopů. Tato pozorování jsou interpretována na podporu teorie, že se archeanská subdukovaná kůra přispívá k tomu, že se bohaté na Os-izotopy taví zpět do pláště.

Reference