ΜΕΘΟΔΟΣ U-Pb

Γεωχρονολογήσεις2 Mέθοδος U, Th - Pb 1. Γεωχημεία U, Th 2. Σειρές διάσπασης U, Th 3. Ηλικίες U-Pb, Th-Pb, Pb-Pb 4. Ορυκτά U, Th 5. Αναλυτικές μέθοδοι 6. Το διάγραμμα συμφωνίας U-Pb (concordia diagram) 7. Ισόχρονες, U-Pb, Th-Pb, Pb-Pb 8. Πλεονεκτήματα - Μειονεκτήματα

ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΣ ΔΙΑΣΠΑΣΕΙΣ

ΣΕΙΡΑ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ 238 U T 1/2 = 4.47 Ga

ΣΕΙΡΑ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ 235 U T 1/2 = Ga

ΣΕΙΡΑ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ 232 Th T 1/2 = Ga

ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΗ ΔΙΑΣΠΑΣΗ U, Th

ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ Δεν υπάρχει θυγατρικό ισότοπο τη στιγμή που ξεκινάει το χρονόμετρο. Αν υπάρχει, μπορούμε να το μετρήσουμε Το σύστημα παραμένει κλειστό. Δεν έχουμε απώλεια ή προσθήκη μητρικού ή θυγατρικού ισοτόπου

0 ΗΛΙΚΙΕΣ U, Th - Pb

υπολογίζεται αναλύεται λογική τιμή σταθερά ΗΛΙΚΙΑ 238 U Pb

= T 206 = T 207 = T 208 ΗΛΙΚΙΕΣ U, Th - Pb

ΣΥΜΦΩΝΕΣ ΗΛΙΚΙΕΣ (concordant ages) T 206 = T 207 = T 208 ΗΛΙΚΙΕΣ U, Th - Pb Κλειστό σύστημα Καμμία απώλεια ή προσθήκη Pb, U, Th

ΑΣΥΜΦΩΝΕΣ ΗΛΙΚΙΕΣ (discordant ages) T 206  T 207  T 208 ΗΛΙΚΙΕΣ U, Th - Pb Ανοικτό σύστημα Απώλεια ή προσθήκη Pb, U, Th

ΗΛΙΚΙΑ 207 Pb/ 206 Pb Για να ελαχιστοποιήσουμε το σφάλμα από την απώλεια Pb Χρησιμοποιούμε το λόγο 207 Pb/ 206 Pb Δεν επηρεάζεται από την απώλεια Pb

ΗΛΙΚΙΑ 207 Pb/ 206 Pb

υπολογίζεται αναλύονται λογικές τιμές 1/137.8 σταθερές

ΗΛΙΚΙΑ 207 Pb/ 206 Pb * *

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

ΟΡΥΚΤΑ ΜΕ U, Th ΖιρκόνιοZrSiO 4 ΤιτανίτηςCaTiOSiO 4 Αλλανίτης(Ca,Ce,Y) 2 (Al,Fe,Mg) 3 Si 3 O 12 (OH) Θορίτης(Th,U)SiO 4 Μοναζίτης(Ce,La,Nd,Th)PO 4 ΑπατίτηςCa 5 (PO 4 ) 3 (OH,F,Cl) ΞενότιμοYPO 4 ΟυρανινίτηςUO 2 ΘοριανίτηςThO 2

ΟΡΥΚΤΑ ΜΕ U, Th Ζιρκόνιο U 4+, Th 4+  Zr 4+ Pb 2+ όχι U/b, Th/Pb υψηλός

ΟΡΥΚΤΑ ΜΕ U, Th Ζιρκόνιο U 4+, Th 4+  Zr 4+ Pb 2+ όχι U/b, Th/Pb υψηλός

Laser ablation ICP-MS Laser

Lasers allow high precision micro-sampling, ~100 ng per analysis 100 µm ArF Excimer (193 nm) laser Laser ablation ICP-MS

Secondary Ion Mass Spectrometry SIMS Ion microprobes sample on an even smaller scale, ~2 ng per analysis

How does an ion microprobe work? Chemical analyses Chemical and isotopic analyses Secondary Ion Mass Spectrometry

How does an ion microprobe work? Sample Primary ion source 1 METRE Energy analyser Magnet Ion counter The sputtered secondary ions are analysed by a large, high-resolution mass spectrometer

Primary Ion source Sample chamber Energy analyser Magnet Ion Counters How does an ion microprobe work?

Why is the SHRIMP so big? The secondary ion spectrum is complex, even from relatively simple minerals SHRIMP: Secondary High-Resolution Ion Microprobe

SHRIMP U-Pb applications Mineral ages of igneous rocks Zircon, monazite, baddeleyite, titanite, perovskite, allanite

Zircon ages of high grade orthogneiss protoliths 100 µm SHRIMP U-Pb applications

The Acasta Gneiss, Canada, the oldest- known rock in the world Bowring & Williams, 1999

Deposition ages from diagenetic overgrowths Xenotime, monazite SHRIMP U-Pb applications

Ages of the components in magmas from inherited zircon cores Jillamatong S-type granodiorite Cathodoluminescence SHRIMP U-Pb applications

Ages of high grade metamorphic zircon overgrowths 200 µm Granulite-grade metapelite, Mallee Bore Cathodoluminescence SHRIMP U-Pb applications

Ages of the components in magmas from inherited zircon cores Relative probability SHRIMP U-Pb applications

Ages of high grade metamorphic zircon overgrowths 50 µm 459±4 458±4 1021±20 Cathodoluminescence

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΣΥΜΦΩΝΙΑΣ U-Pb (concordia)

Aπώλεια U Aπώλεια Pb Προσθήκη U

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Κρυστάλλωση Μεταμόρφωση

ΙΣΟΧΡΟΝΕΣ U-Pb, Th-Pb, Pb-Pb y = y o + x · m

ΙΣΟΧΡΟΝΕΣ U-Pb, Th-Pb, Pb-Pb

y - y o x - x o = m

ΙΣΟΧΡΟΝΕΣ U-Pb, Th-Pb, Pb-Pb

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ - ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ +Υψηλή συγκέντρωση σε μητρικό ισότοπο +Χαμηλή αρχική συγκέντρωση σε θυγατρικό ισότοπο +Υψηλός λόγος U/Pb, Th/ Pb (πχ. ζιρκόνιο) +Υψηλή θερμοκρασία κλεισίματος (πχ. >900˚C) +Υψηλή αναλυτική ακρίβεια +Απώλεια ραδιογενούς ισοτόπου ανιχνεύσιμη −Χαμηλή περιεκτικότητα στα ορυκτά (πχ. ζιρκόνιο) −Δύσκολη χημική αναλύση −Δύσκολη φασματομετρία