Лабораторная определение изотопно-геохронологического возраста. Лабораторнаяработа Определение изотопногеохронологического

• Название: Лабораторнаяработа Определение изотопногеохронологического
• Дата: 18.11.2021
• Размер: 171 Kb.
• Имя файла: Лабораторная определение изотопно-геохронологического возраста.doc
• Тип: Документы; #275119

Лабораторнаяработа

Определение изотопно-геохронологического возраста магматических горных пород и типа источников магм по изотопным отношениям
Цель работы: научиться определять абсолютный возраст древних магматических горных пород по соотношениям радиоактивных и радиогенных изотопов в породе и слагающих ее минералах, а также оценивать вероятный тип исходных магм по индикаторным изотопным параметрам.
Исходныеданные:таблицы соотношений изотопов Rb и Sr (рубидий-стронциевый метод) или Sm и Nd (самарий-неодимовый метод) в пробах породы или минералов данной породы, полученные с помощью масс-спектрометрического анализа. Данные для расчетов выдает преподаватель.
Решаемыезадачи:

• определить абсолютный возраст t(в млн. лет) изучаемой породы;

• определить индикаторный изотопный параметр (I_Sr или ε_Nd) и по его величине сделать заключение о типе магматического источника, из которого образовалась изучаемая порода.
Порядоквыполненияработы
1. По полученным от преподавателя исходным данным построить график в координатах соответствующих изотопных отношений, на котором показать точки изотопных отношений в пробах и линию изохроны. Принять решение о возможности использования всех или части исходных данных при определении возраста породы t и других параметров по изохроне.



Из расчетов исключаются точки, отклоняющиеся от изохроны.

2. Произвести расчеты.

Через программу Excel произвести расчеты в следующей последовательности:

2.1. Найти средние значения Х_ср и У_ср

2.2. Найти среднеквадратическое (стандартное) отклонение S_х и S_y.

2.3. Найти коэффициент корреляции r между массивом X_i и массивомY_i.

2.4. В соответствии с уравнением регрессии Y_i=а+b X_i вычисляем:

а= У_ср- bХ_ср и b= S_y/ S_х

2.5. Определяем точность оценок а и b с помощью погрешностей S(а) и S(b):



где n – число всех проб в выданном варианте, r – коэффициент корреляции.
2.6. Вычисляем изотопный (абсолютный) возраст изучаемого геологического объекта по формуле:



Для рубидий-стронциевого метода – λ_Rb= 1,42x10^-11 год^-1.

Для самарий-неодимового метода – λ_Sm= 6,54x10^-12 год^-1.

2.7. Начальные отношения изотопов стронция I_Sr=(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀ или I_Nd=(¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd)₀ определяются величиной а, которая нами уже вычислена: I=а.

Полученная величина начального изотопного отношенияIпозволяет прояснить генезис изучаемых пород. Низкие значения начального отношения изотопов стронция (I_Sr<0,706) обычно интерпретируются как связанные с тем обстоятельством, что источником магмы и образовавшейся из нее породы был мантийный материал, а высокие значения (I_Sr>0,706) указывают на коровый магматический очаг либо переплавление корового материала в более глубинном очаге. В некоторых случаях повышенное значение I_Sr может указывать на то, что магма, произошедшая из глубинного источника, на своем пути ассимилировала коровый материал.

2.8. Для самарий-неодимового метода находим ε_Nd по следующей формуле:



Справочно: е=2,71828182

Интерпретация полученной величины ε_Nd обычно следующая: ε_Nd=0 соответствует магматической породе, произошедшей из однородного хондритового мантийного резервуара (CHUR); ε_Nd >0 – породе, произошедшей из материала так называемой деплетированной мантии (DM – Depleted Mantle), обедненной некогерентными элементами; ε_Nd <0 – породе корового происхождения либо глубинной породе, произошедшей из магмы, включавшей переплавленный коровый материал, т. е. продукту так называемой обогащенной мантии (ЕM – Enriched Mantle). Отрицательные значения ε_Nd могут быть встречены и в глубинных магматических породах, если магма на своем пути ассимилировала верхнекоровый материал.

2.9. Находим погрешности оценок возраста Δt и начального изотопного ΔI отношения по формулам:



В этих формулах k(q,f) – значения критерия Стьюдента для доверительной вероятности q (обычно выбирается q=95%, чтоотвечает уровню значимости 5% или 0,05) и числа степеней свободы, f=n-2. Значения k(q,f) для малых выборок, взятые из справочников по математической статистике, приводятся в таблице.

Значения критерия Стьюдента для выборок малого объема

f	k(q=95%,f)	f	k(q=95%,f)
1	12,706	6	2,447
2	4,303	7	2,365
3	3,182	8	2,306
4	2,776	9	2,262
5	2,571	10	2,228

Значение f находим по формуле f=n-2, гдеn – число исходных проб в выданном варианте.

2.10. Точность определения ε_Nd оценивается по формуле:



3. По изотопным данным сделать выводы о геологическом возрасте изученной породы и ее генезисе.
Рекомендацииповыполнениюработыи оформлению результатов
Расчеты желательно выполнять на компьютере с использованием электронных таблиц (Excel или др.), хотя вычисления могут быть произведены и на карманном калькуляторе. Во всех промежуточных расчетах точность вычислений должна быть максимальной – по крайней мере, необходимо сохранять значащих цифр после запятой на одну больше, чем максимальное число значащих цифр в исходных данных, характеризующих соотношения изотопов. Итоговые значения абсолютного возраста и погрешности его определения обычно записываются с точностью до целых миллионов лет. Итоговые значения начального изотопного отношения Iобычно записываются с точностью до 4-6 значащих цифр, значения ε_Nd – с точностью до 1-2 значащих цифр после запятой (с учетом вычисленной погрешности определения этих параметров).
Результативныематериалы:
По окончании выполнения лабораторной работы, студент должен представить преподавателю следующие материалы:

• таблица исходных данных;

• график, на котором показаны точки изотопных отношений в пробах и линия изохроны (рис. 1);

• промежуточные вычисления;

• итоговые значения t± ∆t,I± ∆I,ε_Nd ±∆ε_Nd (последний параметр – только в случае изучения Sm-Nd системы);

• выводы о геологической эпохе образования изученной породы и типе исходной магмы.
Результаты расчетов:

X Y
Средние значения: 0,146678 0,5123226

Станд. отклонения: 0,034473238 0,000276223

Коэфф.коррел. r = 0,999168

b = 0,008012669

a = 0,511147

S(b)= 0,000133446

S(a)= 0,0000046

t = 1 220 296 356 лет

ε_Nd = 1,66

∆t = 49 533 164 лет

∆I_Nd= 0,000011

I_Nd= 0,511 147 ± 0,000 011

∆ε_Nd = 0,22
ВЫВОДЫ:
Абсолютный возраст базальта составляет 1220 ± 50 млн. лет. ε_Nd = 1,7 ± 0,2 , поэтому вероятный источник базальтовой магмы – деплетированная верхняя мантия. Учитывая положительное, но не- большое по величине значение ε_Nd , можно также предположить присутствие и другого компонента магмы – типа CHUR.
Вариантызаданий
Вариант1

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для биотитовых пород Северного Приладожья.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 4-Л 0,8584 0,7299

2 2-Л 1,2910 0,7403

3 3-Л 1,8367 0,7257

4 1-Л 3,9484 0,8128

5 5-Л 5,6027 0,8534
Вариант2

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для гранитов Химскирк в Тасмании.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 1 1,550 0,7268

2 3 20,445 0,8200

3 5 20,610 0,8160

4 7 28,530 0,8642
Вариант3

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для гранитов Химскирк в Тасмании.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 2 12,395 0,7849

2 4 20,435 0,8156

3 6 24,900 0,8322

4 8 51,595 0,9617


Вариант4

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для гранитов Химскирк в Тасмании.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 9 50,54 0,9584

2 10 86,51 1,1351

3 11 106,40 1,2300

4 12 157,35 1,4900
Вариант5

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для лампроитов Костомукши (Карелия).

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 Д-26-вал 0,25361 0,708870

2 Д-26-пироксен 0,11693 0,703967

3 Д-26-флогопит 23,66960 1,122099

4 Д-26-легк,фр, 0,18967 0,707199

5 Д-26-8-вал 0,22386 0,709684

Вариант6

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для лампроитов Костомукши (Карелия).

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 Д-26-флогопит 23,66960 1,122099

2 Д-26-легк,фр, 0,18967 0,707199

3 Д-25-пироксен 0,00428 0,703877

4 Д-25-флогопит 2,20870 0,742751
Вариант7

С помощью Sm-Nd метода оценить абсолютный возраст t начальное отношение I_Nd и ε_Nd, а также погрешности этих оценок для лампроитов Костомукши (Карелия).

_N 147_Sm/144_Nd 143_Nd/144<sub>Nd

п/п</sub> Номер пробы _{X Y}

1 Д-26-вал 0,06547 0,511102

2 Д-26-пироксен 0,07420 0,511184

3 Д-26-флогопит 0,05014 0,510982

4 Д-26-легк.фракция 0,07376 0,511168

5 Д-26-8-вал 0,08947 0,511299
Вариант8

С помощью Sm-Nd метода оценить абсолютный возраст t начальное отношение I_Nd и ε_Nd, а также погрешности этих оценок для лампроитов Костомукши (Карелия).

_N 147_Sm/144_Nd 143_Nd/144<sub>Nd

п/п</sub> Номер пробы _{X Y}

1 Д-26-вал 0,06547 0,511102

2 Д-26-пироксен 0,07420 0,511184

3 Д-26-флогопит 0,05014 0,510982

4 Д-25-вал 0,06931 0,511203

5 Д-25-пироксен 0,14424 0,511804

6 Д-25-флогопит 0,07326 0,511230

Вариант9

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст t начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для риолитов Кумлай-Коксарекского прогиба Тянь-Шаня.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 99 42,76 0,87486

2 100 48,63 0,90236

3 103 44,88 0,88584

4 104 38,82 0,85795
Вариант 10

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст t и начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для минеральных фракций из риолита Тянь-Шаня.

№ п/п	Номер пробы	87Rb/86Sr	87Sr/86Sr
1	100-1-санидин	15,99	0,77432
2	100-2-санидин	16,72	0,77637
3	100-3-ортоклаз	29,86	0,82696
4	100-4-ортклаз	48,05	0,89356
5	100-5-базис	74,50	1,00767
6	100-6-кальцит	0,064	0,70813

Вариант11

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для лампроитов.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 1 0,26361 0,71000

2 2 0,11693 0,703967

3 3 0,25330 0,708880

4 4 0,18967 0,707199

5 5 0,22386 0,709684
Вариант12

С помощью Sm-Nd метода оценить абсолютный возраст t начальное отношение I_Nd и ε_Nd, а также погрешности этих оценок для базальтов.

_N 147_Sm/144_Nd 143_Nd/144<sub>Nd

п/п</sub> Номер пробы _{X Y}

1 Б-1 0,0917 0,511885

2 Б-2 0,1214 0,512113

3 Б-3 0,1712 0,512517

4 Б-4 0,1689 0,512494

5 Б-5 0,1838 0,512610

6 Б-6 0,1589 0,512530
Вариант13

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для гранитов Тасмании.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 8 49,54 0,9584

2 9 85,51 1,1351

3 10 106,40 1,2300

4 11 156,35 1,3790

Вариант 14

С помощью Rb-Sr метода оценить абсолютный возраст tи начальное отношение I_Sr, а также погрешности этих оценок для биотитовых пород Карелии.

N ^{87Rb/86Sr 87Sr/86Sr}

_п/п Номер пробы _{X Y}

1 4-Л 0,8590 0,7299

2 2-Л 1,2910 0,7403

3 3-Л 1,8367 0,7257

4 1-Л 3,950 0,8128
Вариант15

С помощью Sm-Nd метода оценить абсолютный возраст t начальное отношение I_Nd и ε_Nd, а также погрешности этих оценок для лампроитов Костомукши (Карелия).

_N 147_Sm/144_Nd 143_Nd/144<sub>Nd

п/п</sub> Номер пробы _{X Y}

1 Д-24-вал 0,06547 0,511102

2 Д-24-пироксен 0,07420 0,511184

3 Д-24-флогопит 0,05014 0,510982

4 Д-25-вал 0,06931 0,511203

5 Д-25-флогопит 0,12424 0,511604