•Izotopová geochemie – izotopy Sr a Nd C:\Users\petra\Desktop\depositphotos_9623809-stock-photo-neodymium.jpg C:\Users\petra\Desktop\depositphotos_9623765-stock-photo-strontium.jpg ascr mu LOGO-GFZ logo vut prosetin-dravit •Proč Sr-Nd společně? •87Sr/86Sr •87Rb→87Sr •147Sm→143Nd prosetin-dravit •Stroncium C:\Users\petra\Desktop\Strontium_destilled_crystals.jpg •Syntetické krystaly stroncia ve skleněné ampuli naplněné argonem. •Stroncium Sr (lat. Strontium) je čtvrtým prvkem z řady kovů alkalických zemin, který se svými vlastnostmi více podobá alkalickým kovům. Je to poměrně měkký, lehký a reaktivní kov. prosetin-dravit •Stroncium ShinyPeriodicTable C:\Users\petra\Desktop\Strontium_1.jpg •Stroncium v petroleji •název podle vesnice Strontian ve Skotsku •objev: –1790 – A. Crawford objevil nový minerál stroncianit –1793 – M. H. Klaproth dokázal přítomnost dosud neobjevené – strontnaté zeminy –1798 – T. H. Hope potvrdil nový prvek Sr • •v přírodě čtyři stabilní izotopy: 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,0%) a 88Sr (82,58%) • •87Rb à 87Sr (β-) –poločas rozpadu 4.92×1010 let –rozpadová konstanta λ = 1,42* 10-11 yr-1 • •dalších 31 nestabilních izotopů Sr bylo připraveno v laboratoři při jaderných rozpadech prosetin-dravit •Stroncium •Stroncianit (SrCO3), Machor (Polsko) C:\Users\petra\Desktop\1280px-Strontianite_with_Sulphur.jpg C:\Users\petra\Desktop\stroncianit_101.jpg •Stroncianit, Strontian (Skotsko) •ve sloučeninách Sr2+ •iontový poloměr Sr2+ = 1,26 Å (v oktaedrické koordinaci) •hlavní minerály: stroncianit SrCO3 a celestin SrSO4 •substituce za Ca2+ v plagioklasech-anortit (CaAl2Si2O8), dále v kalcitu (CaCO3), apatitu (Ca3(PO4)2), sádrovci (CaSO4.2H2O), titanitu (CaTiSiO5) •Sr rozpustné ve vodě a vodných roztocích – mobilní •poměrně nekompatibilní •mořská voda – průměrný obsah stroncia 8,1 mg/l (ppm) •koncentrace v kůře (300–375 ppm) prosetin-dravit •Stroncium C:\Users\petra\Desktop\38103.jpg •Celestin, ložisko Sankoany, provincie Mahajanga (Madagaskar) C:\Users\petra\Desktop\ŠKOLA\PETROLOGIE\Untitled-2.jpg prosetin-dravit •Příprava vzorků a měření izotopů Sr •kyselý rozklad vzorku (volba chemikálií s ohledem na matrix) • •izobarická interference 87Rb a 87Sr (stejné hmotové číslo) – nutná dokonalá separace Sr od Rb (silně bazické iontoměniče) • •měření nejčastěji pomocí hmotové spektrometrie s termální ionizací (TIMS). –evaporace a ionizace – na dvojitém (trojitém) Ta nebo Re vlákně • prosetin-dravit • •Využití izotopů Rb-Sr •datování hornin (minerálů) starších víc jak 10 Ma •stanovení stáří vyvřelých, metamorfovaných i sedimentárních hornin –horniny s výrazným podílem K-minerálů – biotit, muskovit, K-živec, glaukonit, smektit, illit, adulár,… •pro úspěšné datování musí být splněny náledující podmínky –datované horniny/minerály musí být kogenetické –všechny horniny pocházející z homogenního zdroje mají stejný iniciální poměr 87Sr/86Sr ale rozdílný současný poměr 87Sr/86Sr –datované minerály/horniny se během geologické historie chovaly jako uzavřený systém (vzhledem k 87Rb a 87Sr) • •studování vzniku magmatu a procesů vedoucích k jeho vzniku, mísení dvou magmat (známe-li poměry Rb/Sr a 87Sr/86Sr zdrojového materiálu nebo jednotlivých koncových členů) prosetin-dravit •Využití izotopů Rb-Sr •metoda izochron prosetin-dravit •Využití izotopů Rb-Sr •datování stáří sedimentů •současná homogenní mořská voda 87Sr/86Sr = 0,7090 –hodnota ovlivněna 3 zdroji •mořské sedimenty (střední hodnoty 87Sr/86Sr) •horniny kontinentální kůry (vysoké hodnoty 87Sr/86Sr ≈ 0,720) •mladé vulkanity (87Sr/86Sr ≈ 0,704) prosetin-dravit • •Neodym C:\Users\petra\Desktop\monazite34152a.jpg •Monazit, Sao Joao da Chapada, Diamantina, Minas Gerais (Brazílie) prosetin-dravit ShinyPeriodicTable •Neodym •Neodym Nd (lat. Neodymium) patří do skupiny prvků vzácných zemin (REE), je čtvrtým členem skupiny lanthanoidů. Je to měkký, stříbřitě bílý, reaktivní, vnitřně přechodný kovový prvek, který se využívá k výrobě speciálních skel, keramiky a mimořádně silných permanentních magnetů (Nd2Fe14B). C:\Users\petra\Desktop\Neodymium2.jpg •Ultračistý neodym v argonové atmosféře. prosetin-dravit •Neodym •název – z řečtiny neos - nový, didymos – dvojitý •objev: –1841 – Mosander izoloval novou látku – didymium –1874 – P. T. Cleve – dva samostatné chemické prvky –1885 – C. A. von Welsbach – rozdělení didymia na praseodym a neodym –1925 – čistý kovový neodym • •v přírodě 7 izotopů: –stabilní: 142Nd (27,13%), 143Nd (12,18%), 145Nd (8,30%), 146Nd (17,19%), 148Nd (5,76%) –radioaktivní: 144Nd (23,80%), 150Nd (5,64%) •148Sm à 144Nd (α) –poločas rozpadu 7*1015 let –144Nd – normalizace v Sm-Nd geochronologii •147Sm à 143Nd (α) –poločas rozpadu 106 Ga –rozpadová konstanta λ = 6,54* 10-12 yr-1 •v laboratoři připraveno dalších 31 izotopů Nd C:\Users\petra\Desktop\RARE16J-43c-WM-Monazite-Ce-Brazil-fine-mineral-specimen.jpg •Monazit-(Ce), Serra Espinhaca, •Minas Gerais (Brazílie) prosetin-dravit •Neodym •v přírodě ve formě sloučenin – Nd3+ •iontový poloměr Nd3+ – 1,109 Å (v oktaedrické koordinaci) •minerály – sk. monazitu (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4, případně xenotim YPO4 a sk. bastnäsitu (Ce, La, Y)CO3F • • C:\Users\petra\Desktop\ŠKOLA\PETROLOGIE\Untitled-2.jpg C:\Users\petra\Desktop\monazit Nd.png •Monazit-(Nd), důl Siglo Veinte,Potosí (Bolívie) prosetin-dravit •Využití metody Sm-Nd •izotopický vývoj Země – koncept jednotného chondritového rezervoáru („Chondritic Uniform Reservoir“ = CHUR) –recentní hodnoty CHUR: 143Nd/144Nd = 0,512638 • 147Sm/144Nd = 0,1967 –předpoklad – každá hornina na Zemi byla z tohoto rezervoáru odvozena a s jeho pomocí lze vypočítat hodnoty 143Nd/144Nd v CHUR pro jakýkoli čas v minulosti podle rovnice: – – – – –parametr „ε“ – relativní odchylka • 143Nd/144Nd ve studovaném materiálu • od CHUR • prosetin-dravit •Sr/Nd využití prosetin-dravit •Sr-Nd • •Iniciální poměr 87Sr/86Sr ve svrchním plášti v době vzniku Země měl hodnotu velmi blízkou chondritům, tj. 0,699. • •Variace v izotopovém složení Sr je bazaltů poměrně nízká (87Sr/86Sr = 0,702 až 0,707) a odráží variace v izotopovém složení pláště. • •Variace v izotopovém složení Sr je granitů velmi vysoká (87Sr/86Sr = 0,705 až 0,850) a odráží variace v izotopovém složení kůry. • prosetin-dravit •Sr-Nd prosetin-dravit •Sr-Nd prosetin-dravit •Sr-Nd prosetin-dravit •HIMU = magma source having a high 238U/204Pb ratio •Sr-Nd