Datiranje rubidij-stroncij tehnikom
Datiranje rubidij-stroncij metodom ili kraće – Rb–Sr datiranje – je radiometrijska tehnika koja se koristi za određivanje starosti stijena i minerala na osnovu količina specifičnih izotopa rubidija (87Rb) i stroncija (87Sr, 86Sr).
Razvoj ovog procesa započeli su njemački hemičari Otto Hahn i Fritz Strassman, koji su kasnije otkrili nuklearnu fisiju, u decembru 1938. godine.
Primjena sistema rubidij-stroncij izotopa temelji se na činjenici da se 87Rb (jedan od dva prirodna izotopa rubidija) raspada u 87Sr, sa poluživotom od 48,8 milijardi godina. Osim toga, Rb je vrlo nespojiv element tako da je, tokom parcijalnog topljenja Zemljinog omotača, imao preferirao učešće u magmatskom topljenu, a nema ga u njegovim mineralima. Kao rezultat toga, Rb u stijenama kore javlja se kao obogaćena komponenta. U ovom procesu raspadanja proizvodi se 87Sr, kao produkt radioaktivnog raspadanja radionuklida, koji je proizveden u prethodnim krugovima zvjezdane nukleosinteze pri stvaranju Sunčevog sistema.
Tokom radioaktivnog raspadanja stroncija-87 u prirodni stroncij-86, u datoj geološkoj strukturi, mogu nastati različiti minerali, u veoma različitim omjerima produkta stroncij-86 (87Sr/86Sr). Njihova starost može se izračunati mjerenjem odnosa87Sr / 86Sr, pomoću masene spektrometrije, znajući iznos prisutnog 87Sr u formiranim stijenama ili mineralima i izračunavajući iznos 87Rb iz mjerenja sadašnjeg Rb i znanja o odnosu težina 85Rb / 87Rb.
Ako su ovi minerali kristalizirani iz iste silicijske lave, svaki od njih ima isto isto roditeljsko porijeklo87Sr/86Sr. Međutim, zbog toga što je u mineralima Rb zamjena za K, njegovi minerali imaju različite K/ Ca koeficijente pa će imali različite odnose Rb/Sr.
Tokom frakcijske kristalizacije, Sr teži da postane koncentriran u plagioklasu, ostavljajući Rb u tečnoj fazi. Dakle, Rb/Sr odnos u preostaloj magmi može se povećati tokom vremena, što u stijenama rezultira u povećanju veličine odnos Rb/Sr, s povećanjem diferencijacije stijena.
Najviši koeficijenti (10 ili više) sjavljaju se u pegmatitima. Tipski, odnos Rb/Sr povećava se u plagioklasu, amfibolu, ortoklasu, biotitu, moskovitu. Stoga, s obzirom dovoljno vrijeme za značajnu proizvodnju (urastanje) produkta radioaktivnog raspada 87Sr; mjereno iznosom 87Sr/86Sr, drugačije je u mineralima, jer se povećava u istom smislu.
Primjer uredi
Naprimjer, u slučaju magmatskih stijena, kao što je granit koji sadrži nekoliko teških minerala sa sadržajem Sr, uključujući plagioklas. feldspat, K-feldspat, amfibol, biotit i moskovit. Svaki od ovih minerala ima različite početne odnose rubidij/stroncij, zavisno od sadržaja kalija, koncentracije Rb i K u lavi i temperature na kojoj se formiraju. Rubidij je zamjena za kalij unutar rešetke minerala, po stopi koja je proporcionalna njegovoj koncentraciji u magmi.
Idealan scenarij, prema Bowenovoj seriji reakcija je da se granitna lava počinje kristalizirati kumuliranjem sklopa plagioklasa i amfibola (tj. tonalita ili diorita), sa niskim K (a time i Rb), ali visokim Sr (jer je zamena za Ca). To proporcionalno obogaćuje stijene u K i Rb. Time dolazi do stvaranja ortoklasa i biotita, od kojih su oba bogata kalijevim mineralima, u kojima može zamijeniti Rb, do taloženja. Rezultirajući Rb-Sr odnos te Rb i Sr koncentracije u sveukupnim stijenama i njihovi sastavnim mineralima bit će znatno drugačije. To je, dakle, omogućilo različite stope produkcije radioaktivnih raspaa Sr, evoluirajući odvojeno u stijrnama i njihovim sastavnim mineralima, kako vrijeme protiče.
Proračun starosti uredi
Starost uzorka se određuje analizom dijelova nekoliko minerala. Odnos 87Sr/86Sr za svaki uzorak se određuje usporedbom linija 87Rb/86Sr na grafikonu koji se zove izohron. Ako ispoljavaju pravu liniju, onda su uzorci konzistentni, a starost vjerojatno pouzdana. Nagib linije ukazuje na starost uzorka.
Izvori greške uredi
Datiranje Rb-Sr metodom oslanja se na pravilno mjerenje odnosa Rb-Sr u mineralima ili cijelom uzorku stijene, uz izvedeni precizan odnos 87Sr/86Sr za mineralni ili cijeli uzorak date stijene.
Prije primjene ovbe tehnike, moraju biti zadovoljeno nekoliko pretpostavki, da bi se rezultati mogli smatrati indikativni za događaje u proteklim vremenima stvaranja stijena.
- Sistem mora ostati zatvoren za difuziju Rb i Sr iz vremena u kojem je stijena formirana ili pala ispod temperature zatvaranja (općenito 650 °C);
- Minerali koji su uzeti iz stijena za procjenu izohronosti treba da su formirani u međusobnoj hemijskoj ravnoteži ili u slučaju sedimenata, deponiranai u isto vrijeme;
- Stijena ne smije biti podvrgnuta bilo kojem metasomatizmu koji je mogao da poremeti Rb-Sr sistem, toplinski ili hemijski.
Jedan od glavnih nedostataka (i, obrnuto, najvažnija korist) materijala sa Rb i Sr za primjenu radiometrijskog datiranja je njihova relativna mobilnost, posebno u hidrotermalnim tečnostima. Rb i Sr su relativno mobilni alkalni elementi i kao takvi su relativno lahko pokretni pri grijanju, često karboniziranih hidrotermalnih fluida koji su prisutni tokom metamorfoze ili magmatskih aktivnosti.
Nasuprot tome, ove tečnosti mogu metasomatski izmijeniti stijene, uvođenjem novih Rb i Sr (uglavnom tokom supstitucija kalijem ili kalcijem ( albitizacija). Promjene odnosa Rb-Sr se onda mogu koristiti za izmijenjenu mineralošku analizu puta ove izmjene, ali ne i za određivanje datuma formiranja stijene.
Zato procjena značaja određene starosti zahtijeva proučavanje metasomatske i termičke prošlosti stijena, metamorfnih događaja i svakog dokaza kretanja. Rb-Sr datiranje koje je čak i u suprotnosti sa rezultatima drugih geohronometerijskih metoda ne može biti beskorisno, jer može dati podatke o događajima koji se dešavali u doba formiranja stijena.
Upotreba uredi
Geohronologija uredi
Metod Rb-Sr datiranja koristi se intenzivno u datiranju zemaljskih i mjesečevih stijena i meteorita. Ako je poznat početni iznos Sr ili se može izdvojiti, starost se može odrediti mjerenjem Rb i Sr koncentracija i odnosa 87</ sup>Sr/86Sr. Dobijena procjena ukazuju na pravu starost minerala samo ako stijene nisu naknadno mijenjane.
Važan koncept u izotopnim tragovima izvedenica Sr iz bilo kojeg minerala prema atmosferskoj reakciji će imati isti omjer 87Sr/86Sr kao i mineral. Iako je ovo potencijalni izvor greške za zemaljske stijene, to je nebitno za mjesečeve i meteoritske, jer u takvim okruženjima ne postoje zemaljske atmosferske hemijske reakcije.
Geohemija izotopa uredi
Početni odnos i 87Sr/86Sr upotrebljiv su alat u arheologiji, forenzici i paleobiologiji jer 87Sr/86Sr skeleta, morskih školjki ili mogućih artefakata, direktno su uporedivi sa izvorom stijena koje su formirane u vrijeme postojanja tih organizama. Dakle, mjerenjem ovodnevnog odnosa 87Sr/86 (a često i 143Nd–144Nd) može se dobiti „geološke otisak prsta“ nekog objekta ili skeleta, omogućujući utvrđivanje obrazaca migracija.
Stratigrafija stroncijskih izotopa uredi
Stratigrafija stroncijskih izotopa omogućava prepoznavanje varijacija u odnosu 87Sr/86Sr morske vode tokom vremena. Primjena ove stratigrafije obično je ograničena na karbonatne uzorke za koje je dobro definirana Sr kriva morske vode. Ovo je dobro poznato po kenozojskoj vremenskoj skali, ali zbog lošijeg očuvanje karbonatnih sekvenci u mezozoiku i ranije, to nije u potpunosti primjenjivo za starije sekvence.
U starijim dijagenetskim promjenama sekvenci u kombinaciji sa većom nesigurnosti u procjeni apsolutne starosti zbog nedostatka preklapanja između ostalih geohronometrijskih metoda (naprimjer U-Th) dovodi do veće nesigurnosti u tačanosti oblika krive Sr izotopa morske vode.
Povezano uredi
Reference uredi
- Jacobsen, S.B.; Wills, J.; Yin, Q. (1997). „Seawater isotope records, crustal evolution, tectonics and atmospheric evolution”. Seventh Annual V.M. Goldschmidt Conference. Tucson, AZ. pp. 103–104.
- „Periodic table – strontium”. USGS. January 2004. Pristupljeno 10 November 2016.
- Attendorn, H. -G.; Bowen, Robert (1988). „Rubidium-Strontium Dating”. Isotopes in the Earth Sciences. Springer. str. 162–165. ISBN 978-0-412-53710-3.
- Walther, John Victor (2009). „Rubidium-Strontium Systematics”. Essentials of geochemistry. Jones & Bartlett Learning. str. 383–385. ISBN 978-0-7637-5922-3.
