銣-鍶定年法

銣-鍶定年法（英語：rubidium-strontium dating）是一種輻射測年技術，根據岩石和礦物的同位素銣（⁸⁷Rb）和鍶（⁸⁷Sr, ⁸⁶Sr）的含量來確定岩石和礦物的年齡^[1]。銣有兩種天然同位素，其中之一，⁸⁷Rb，衰變為 ⁸⁷Sr，半衰期為492.3億年。鍶有四種天然同位素，但只有⁸⁷Sr一種可在地球上衰變產生。因此隨著⁸⁷Rb的衰變，⁸⁷Sr 的量會增加。其他 Sr 同位素的數量則保持不變。因此可以根據 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 的增加量來計算樣品形成時的年齡^[2]。

從同一岩漿結晶出來的礦物，具有與母體岩漿相同的原始 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比率。由於一些礦物中的 Rb 會替代 K，這些礦物具有不同的原始 Rb/Sr 比。因此⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比率在 Rb 含量較低的礦物中不會增加太多。通常，Rb/Sr 比率按斜長石、角閃石、鉀長石、黑雲母、白雲母的順序增加。因此，若礦物歷經同一時期的衰變，則礦物中測得的 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比率值，以相同的順序增加。因此，通過比較岩石樣本中的不同礦物，可以推斷出原始的 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比率並確定岩石的年齡。^[3]

此外，Rb 是一種高度不相容的元素，在地幔部分熔融過程中，Rb進入岩漿熔體比留在地幔礦物中高。因此，地殼岩石礦物中的 Rb 比地幔礦物富集，因而地殼岩石中的 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 高於地幔岩石。這就能夠區分由地殼岩石熔化產生的岩漿和由地幔岩石熔化產生的岩^[4]。 從 ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 亦可估計地殼岩石最初從地幔岩漿形成的時間，也不受後期變質甚至熔化和重結晶的影響。這就為地殼的年齡提供了證據^[5][6]。

參考文獻

1. Faure, G., Powell, J.L. (1972). The Geochemistry of Rubidium and Strontium. In: Strontium Isotope Geology. Minerals, Rocks and Inorganic Materials, vol 5. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-65367-4_1
2. Attendorn, HG., Bowen, R.N.C. (1997). Rubidium-strontium dating. In: Radioactive and Stable Isotope Geology. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-011-5840-4_7. https://doi.org/10.1007/978-94-011-5840-4_7
3. Stephen Moorbath (1964) The rubidium–strontium method. Geological Society, London, Special Publications, 1, 87-99, 1 January 1964, https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1964.001.01.10
4. Hawkesworth, C. J.; Vollmer, R. (1979). "Crustal contamination versus enriched mantle: 143Nd/144Nd and 87Sr/86Sr evidence from the Italian volcanics". Contributions to Mineralogy and Petrology. 69 (2): 151–165. doi:10.1007/BF00371858.
5. Moller, A.; Mezger, K.; Schenk, V. (1 April 1998). "Crustal Age Domains and the Evolution of the Continental Crust in the Mozambique Belt of Tanzania: Combined Sm-Nd, Rb-Sr, and Pb-Pb Isotopic Evidence". Journal of Petrology. 39 (4): 749–783. doi:10.1093/petroj/39.4.749.
6. McCulloch, M. T.; Wasserburg, G. J. (2 June 1978). "Sm-Nd and Rb-Sr Chronology of Continental Crust Formation: Times of addition to continents of chemically fractionated mantle-derived materials are determined". Science. 200 (4345): 1003–1011. doi:10.1126/science.200.4345.1003.