Datowanie renu-osmu - Rhenium–osmium dating
Ren-osm datowanie jest formą radiometryczne datowania na podstawie rozpadu beta tego izotopu 187 Re do 187 Os . Zwykle ma to miejsce z okresem półtrwania wynoszącym 41,6 × 10 9 lat, ale badania wykorzystujące w pełni zjonizowane atomy 187 Re wykazały, że może to spaść do zaledwie 33 lat. Zarówno ren, jak i osm są silnie syderofilne (kochające żelazo), podczas gdy Re jest również chalkofilne (kochające siarkę), co czyni go przydatnym do datowania rud siarczkowych, takich jak złoża złota i Cu-Ni.
Ta metoda datowania opiera się na izochronie obliczonym na podstawie stosunków izotopowych mierzonych za pomocą N-TIMS (Negative - Thermal Ionization Mass Spectrometry ).
Izochron renu-osmu
Datowanie renu-osmu przeprowadza się metodą datowania izochronowego . Izochrony są tworzone poprzez analizę kilku próbek, które, jak się uważa, powstały w tym samym czasie ze wspólnego źródła. Izochron Re-Os przedstawia stosunek radiogennych 187 Os do nieradiogennych 188 Os w funkcji stosunku macierzystego izotopu 187 Re do nieradiogennego izotopu 188 Os. Stabilny i stosunkowo obfity izotop osmu 188 Os jest używany do normalizacji izotopu radiogennego w izochronie.
Izochronę Re-Os definiuje następujące równanie:
gdzie:
- t to wiek próbki,
- λ jest stałą rozpadu 187 Re,
- ( e λ t -1) to nachylenie izochrony określające wiek układu.
Dobrym przykładem zastosowania metody izochronowej Re-Os jest badanie datowania złoża złota w obozie górniczym Witwatersrand w RPA .
Ewolucja izotopowa renu-osmu
Ren i osm były silnie ogniotrwałe i syderofilne podczas początkowej akrecji Ziemi, co spowodowało, że oba pierwiastki preferencyjnie przedostały się do jądra Ziemi. Zatem te dwa pierwiastki powinny zostać zubożone w krzemianowej ziemi, ale stosunek 187 Os / 188 Os płaszcza jest chondrytyczny . Przyczyna tej pozornej sprzeczności wynika ze zmiany zachowania między Re i Os w przypadku częściowego stopienia. Re ma tendencję do wchodzenia do fazy stopionej (niekompatybilny), podczas gdy Os pozostaje w stałej pozostałości (kompatybilny). Powoduje to wysokie proporcje Re / Os w skorupie oceanicznej (która pochodzi z częściowego stopienia płaszcza) i niskie stosunki Re / Os w dolnym płaszczu. W tym względzie niezwykle pomocny jest system Re – Os, służący do badania ewolucji geochemicznej skał płaszcza i określania chronologii różnicowania płaszcza.
Ksenolity perydotytowe, o których sądzi się, że pobierają próbki z górnego płaszcza, czasami zawierają nadchondrytyczne stosunki izotopowe Os. Uważa się, że jest to dowód na subdukcję starożytnej skorupy bazaltowej o wysokiej zawartości Re / Os, która jest ponownie zawracana do płaszcza. To połączenie radiogenów ( 187 Os, które powstały w wyniku rozpadu wytopów 187 Re ) i nieradiogennych pomaga poprzeć teorię co najmniej dwóch zbiorników izotopowych Os w płaszczu. Uważa się, że objętość obu tych zbiorników wynosi około 5–10% całego płaszcza. Pierwszy rezerwuar charakteryzuje się wyczerpaniem Re i proksymalnymi dla żyzności stopu (takimi jak koncentracja pierwiastków takich jak Ca i Al). Drugi zbiornik ma skład chondrytowy.
Bezpośredni pomiar wieku skorupy kontynentalnej poprzez datowanie Re-Os jest trudny. Infiltracja ksenolitów przez ich powszechnie ponownie bogatą magmę zmienia rzeczywiste proporcje pierwiastków Re / Os. Zamiast tego, wiek modelu można określić na dwa sposoby: wiek modelu „ponownego wyczerpania” lub model „wieku topnienia”. Pierwsza z nich znajduje minimalny wiek zdarzenia ekstrakcji, zakładając, że pierwiastkowy stosunek Re / Os jest równy 0 (reszty komatiitu mają Re / Os równe 0, więc zakłada się, że ksenolit został wyekstrahowany ze stopu bliskiego komatiitowi). Ta ostatnia podaje wiek topnienia wywnioskowany z punktu, w którym wskaźnik topnienia, taki jak Al 2 O 3, jest równy 0 (starożytna litosfera subkontynentalna ma procent wagowy CaO i Al 2 O 3 w zakresie od 0 do 2%).
Systematyka Pt – Re – Os
Rozpad radioaktywny od 190 Pt do 186 Os ma okres półtrwania 6,5 (3) x 10 11 lat (czyli dłuższy niż wiek Wszechświata, więc jest zasadniczo stabilny). Jednak in-situ 187 Os / 188 Os i 186 Os / 188 Os współczesnych magm związanych z pióropuszem wykazują jednoczesne wzbogacenie, co implikuje źródło, które jest nadchondrytyczne w Pt / Os i Re / Os. Ponieważ oba rodzicielskie izotopy mają wyjątkowo długie okresy półtrwania, zbiornik bogaty w izotopy Os musi być bardzo stary, aby zapewnić wystarczająco dużo czasu na utworzenie się izotopów pochodnych. Te obserwacje są interpretowane jako potwierdzające teorię, że skorupa subdukcyjna Archean przyczyniła się do wtopienia się w płaszcz bogaty w izotop Os.