K-Ar изотопная система. 39 K = 93.2581% 40 Ar = 99.60% 40 K = 0.01167% 38 Ar = 0.063% 41 K = 6.7302% 36 Ar = 0.337% AW K = 39.0983 AW Ar = 39.9476 Задача. - презентация

1 K-Ar изотопная система

2 39 K = % 40 Ar = 99.60% 40 K = % 38 Ar = 0.063% 41 K = % 36 Ar = 0.337% AW K = AW Ar = Задача 3. Каким был изотопный состав калия 4.56 млрд.лет назад?

3

4 Методы определения K – пламенная фотометрия, изотопное разбавление. K – пламенная фотометрия, изотопное разбавление. Ar – объёмный метод, изотопное разбавление. Ar – объёмный метод, изотопное разбавление.

5 Важное улучшение K-Ar анализа – учёт воздушного аргона

6 Условия получения неискажённого значения возраста K-Ar методом Замкнутость исследуемого минерала в отношении K и Ar (отсутствие потерь/привноса) Замкнутость исследуемого минерала в отношении K и Ar (отсутствие потерь/привноса) Отсутствие избыточного (захваченного) 40 Ar Отсутствие избыточного (захваченного) 40 Ar Как это проверить? Анализ минералов из разных образцов Анализ минералов из разных образцов Анализ разных минералов из одного образца Анализ разных минералов из одного образца

7 Термальное омоложение K-Ar системы минералов S.R.Hart. The Journal of Geology V.72. P

8 Золоторудное месторождение Мурунтау (Центральные Кызылкумы)

9 Шатагин, T Rb-Sr =443±11 млн.лет Зерендинские граниты, С.Казахстан

10 Гранитоиды С.Казахстана

11 Устойчивость K-Ar системы породообразующих минералов Эмпирический ряд устойчивости: (Px,Hb) Ms (Phl,Bt) Fsp Эмпирический ряд устойчивости: (Px,Hb) Ms (Phl,Bt) Fsp Как получать надёжные результаты K-Ar методом? Не использовать полевые шпаты (исключение – санидин) Не использовать полевые шпаты (исключение – санидин) Не использовать породы в целом (исключение – стёкла) Не использовать породы в целом (исключение – стёкла)

12 Критерии надёжности K-Ar данных Конкордантность результатов – главный критерий реальности события Конкордантность результатов – главный критерий реальности события Совпадение нескольких K-Ar результатовСовпадение нескольких K-Ar результатов Сопоставление K-Ar данных с данными других методов датирования (U-Pb, Rb-Sr, Sm-Nd)Сопоставление K-Ar данных с данными других методов датирования (U-Pb, Rb-Sr, Sm-Nd) Хорошая сохранность минералов Хорошая сохранность минералов Использование устойчивых минералов Использование устойчивых минералов

13 Задача 4. Рассчитать значения K-Ar возраста по результатам анализа серицита, выделенного из кварц-серицитовых сланцев на месторождении Мурунтау Место отбора Исследов. материал K, вес.% 40 Ar,нг/г Скважина СГ-10, 425м серицит мсерицит мсерицит мсерицит мсерицит м серицит Фукс В.З., 1988

14 Погрешности K-Ar анализа Пусть имеется n образцов, проанализированных по несколько раз, всего N анализов. Имеется n средних определений калия, K i и N индивидуальных K ij, N2n. Тогда Пусть имеется n образцов, проанализированных по несколько раз, всего N анализов. Имеется n средних определений калия, K i и N индивидуальных K ij, N2n. Тогда

15 Пусть имеется N результатов многократных измерений X i некоторой величины (X) Пусть имеется N результатов многократных измерений X i некоторой величины (X) Кол-во степеней свободы (N-1) t В случае нормального распределения выборки X i справедливо утверждение: величина X с вероятностью 95% находится в интервале, где t 0.95 – квантиль t-распределения Стьюдента

16 39 Ar- 40 Ar метод геохронологии

17

18 Для определения J используют минерал известного возраста – монитор. Для определения J используют минерал известного возраста – монитор.

19 Главное преимущество 39 Ar- 40 Ar метода перед классическим K-Ar – локальность анализа вплоть до микронных точек Главное преимущество 39 Ar- 40 Ar метода перед классическим K-Ar – локальность анализа вплоть до микронных точек Отдача ядра 39 Ar измерена напрямую в ряде работ и достигает 0.08 мкм. Недостатки: Недостатки: Относительность измерения (нужен хорошо аттестованный стандарт)Относительность измерения (нужен хорошо аттестованный стандарт) Большое количество помехБольшое количество помех

20 Dallmeyer, 1979

21 ИГЕМ Шанин и др., 1979

22 Dallmeyer, 1979

23 Шанин и др., 1979

24 Dallmeyer, 1979

25

26 Диффузия и миграция изотопов Диффузия – поток (J) вещества под влиянием градиента химического потенциала ( / x ). Диффузия – поток (J) вещества под влиянием градиента химического потенциала ( / x ). Химическая диффузия (взаимодиффузия, интердиффузия) Химическая диффузия (взаимодиффузия, интердиффузия) Диффузия примесей Диффузия примесей

27 E D и D 0 RДж/моль м 2 /с Дж/(К·моль) Кал/моль см 2 /с Кал/(К·моль)

28 Crank, 1975 Распространение вещества путём диффузии

29 Теория "возрастов охлаждения" (cooling ages) Dodson, 1976

30 Температура закрытия кристаллов флогопита диаметром 1 мм по отношению к Ar (Dodson, 1979): D 0 =0.75 см 2 /с E = 58 ккал/моль A = 27 T C =464°C при dT/dt=30°C/млн.лет T C =425°C при dT/dt= 3°C/млн.лет Температура закрытия кристаллов флогопита диаметром 1 мм по отношению к Ar (Dodson, 1979): D 0 =0.75 см 2 /с E = 58 ккал/моль A = 27 T C =464°C при dT/dt=30°C/млн.лет T C =425°C при dT/dt= 3°C/млн.лет Теория Додсона применима только лишь при отсутствии минеральных преобразований! Теория Додсона применима только лишь при отсутствии минеральных преобразований!

31

32

33

34 Задача 5 Масса атмосферы Земли – 5.135·10 21 г Масса атмосферы Земли – 5.135·10 21 г Масса силикатной части Земли – 4.19·10 27 г Масса силикатной части Земли – 4.19·10 27 г [Ar] атм =1.286 вес.% [Ar] атм =1.286 вес.% Если допустить, что 1. исходное количество 40 Ar пренебрежимо мало и 2. весь накопленный за 4.56 млрд.лет радиогенный аргон находится в атмосфере, то какова средняя концентрация калия в силикатной части Земли? Если допустить, что 1. исходное количество 40 Ar пренебрежимо мало и 2. весь накопленный за 4.56 млрд.лет радиогенный аргон находится в атмосфере, то какова средняя концентрация калия в силикатной части Земли? [K] = ?, ppm [K] = ?, ppm Сравнить с имеющимися оценками содержания калия в пиролите Сравнить с имеющимися оценками содержания калия в пиролите