Lu—Hf同位素示踪体系的理论、原理、方法及手段
2018-06-13汪振宇
[摘 要]元素周期表中,Lu作为最重的稀土元素(REE)位于鑭系尾端,其化合价为+3,离子半径为0.93A;Hf是周期表中WB族元素,化学性质类似于Ti、Zr等其他高场强元素(HFSE),化合价为+4,离子半径为0.71A。从地幔部分熔融过程中Lu和Hf所表现出的相容性来看,Lu为弱-中等不相容元素,而Hf为中等不相容元素。在自然界中,Lu有两个同位素175Lu和176Lu;Hf有六个同位素:174Hf、176Hf、177Hf、178Hf、179Hf、180Hf。在上述Hf同位素中,部分176Hf可由176Lu衰变而来,这样用稳定的177Hf同位素标准化可获得样品的176Lu/177Hf与176Hf/177Hf比值,从而使Lu-Hf体系成为与通常Rb-Sr和Sm-Nd体系相似的同位素定年工具。同时,其176Hf/177Hf比值通过时间校正后,可对岩石的成因提供重要信息。
[关键词]Hf同位素;不相容元素;Lu-Hf同位素体系
中图分类号:S747 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)18-0361-01
0 前言
20世纪80年代以来,随着质谱技术的发展,地质样品中Lu-Hf同位素的研究越来越多,特别是多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)出现后,Lu-Hf同位素研究发展更加迅速。Lu-Hf法是七十年代开始探索的同位素测年方法之一。它基于母体元素Lu的放射性同位素176Lu经单一的β衰变,生成子体元素Hf的稳定性同位素176Hf的原理,用于测定含Lu样品的同位素地质年龄。此外,Hf的初始比值也是岩石成因的“示踪剂”(林源贤,1992)。锆石具有抗风化、富集Hf(类质同像替代Zr,含量0.5%~2%)和极低的Lu-Hf比值的特点,具有近似于地质体形成时刻初始Hf同位素组成,结合U-Pb地质年代学,它是一种获取准确Hf同位素初始比值、进而更好地理解大陆地壳增长和演化的理想矿物。
目前主要采用两种方法获得Lu-Hf同位素数据。一种是采用激……