197 2

196

intruzją a powierzchniowymi wodami ubogimi w ^lsO, które wędrują głęboko i są inkorporowane przez intruzję (Hoefs, \9Th,fide Polański, 1979).

Badania izotopów tlenu wykazały również, że minerały skałotwórcze występujące w jakiejś skale można ułożyć w szereg o malejących zdolnościach do koncentrowania cięższego izotopu ¹⁸0. W obu przypadkach jest to związane z określonym współczynnikiem frakcjonowania izotopowego i osiągnięciem izotopowej równowagi w określonych temperaturach.

€ ¹⁸ 0(7.,)

Ryc. 5.8. Zmienność stosunków izotopowych tlenu w przyrodzie (Hoefs, fide Polański, 1979)

/ chondryty i achondryly, 2 chondryty węgliste. 3 - skały magmowe: a - skały uUramaficznc, b - bazalty, ańdezyty, trachity. gabra. syenity, c granity, d - ryolity. dacyty, 4 skały osadowe, 5 skały metamorficzne. 6 - woda morska, 7 wody słodkie. 8 tłen atmosferyczny. 9    C0₂ atmosferyczny

Badania składu izotopowego wodoru i tlenu w inkluzjach minerałów występujących w paragenezach i złożach powstałych na drodze procesów hydrotermalnych wykazały, że w procesach tych, zwłaszcza zachodzących w wyższych partiach skorupy, brały w dużym stopniu udział wody pochodzenia powierzchniowego. Na podstawie szczegółowych badań można stwierdzić, czy są to wody opadowe (złoża złota i srebra zachodniej Newady), wody morskie (złoża siarczków Kuroka w Japonii), czy też wody mieszane magmowe i opadowe (złoża wolframitowe Pasto Bueno w Peru) (Polański. 1979).

5.1.5.3.    Stront

Stront ma cztery trwałe izotopy ⁸⁴Sr (0,55%), ⁸⁶Sr (9,75%). ⁸⁷Sr (6,96%) i ⁸⁸Sr (82,74%). Izotop ⁸⁷Sr tworzy się przy przemianie promieniotwórczej izotopu rubidu ⁸⁷Rb. Jest go około 27,85% w stosunku do rubidu ⁸⁵Rb. Ten radiogeniczny stront związany geochemicznie z rubidem będzie się gromadził w minerałach rubidonośnych, które będą zawierały także stront zwyczajny ⁸⁶Sr. Istnieje jednak różnica w geochemicznym zachowaniu się tych dwóch pierwiastków, gdyż rubid należy do pierwiastków alkalicznych a stront do ziem alkalicznych, i pierwszy z nich wykazuje większą skłonność do ucieczki z płaszcza do skorupy.

Wiadomo, że od dawna wykorzystywana jest metoda rubidowo--strontowa do określania radiogenicznego wieku skał, lecz w tym rozdziale chodzi o przedstawienie izotopów strontu jako innego kryterium do rozważań petrogenetycznych. Nieustanny wzrost ilości strontu ⁸⁷Sr powstałego z rubidu ⁸⁷Rb przyczynia się do stałego wzrostu stosunku ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, chociaż zmiana ta jest bardzo powolna, co wynika z dużego okresu połowicznego rozpadu ⁸⁷Rb (ok. 50 mld lat). W ciągu około 4,5 mld lat (przypuszczalny wiek Ziemi) uległo przemianie tylko 7%⁸⁷Rb.

Pomijając szczegółowe przeliczenia i generalizując cały dość skomplikowany tok wywodów (zawarty w specjalistycznej literaturze, patrz Polański, 1979¹), należy pamiętać, że przy próbie określenia zmienności stosunku ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr wiek Ziemi przyjęto na 4,6 mld lat, a jako początkową wartość tego stosunku liczbę 0,699. Jest to wartość bardzo niska i równa wartości, jaka została określona w achondrytach bazaltowych, które w zasadzie powinny zachować niezmienny pierwotny stosunek ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, taki jaki jest w materiale całego naszego układu słonecznego. Teraźniejszą wartość tego stosunku w górnym płaszczu Ziemi powinny obrazować bazalty dna oceanicznego i wysp oceanicznych, które z tej części płaszcza się wywodzą. Wartość tego stosunku obecnie mieści się w przedziale 0,701—0,706 (średnio 0,7037), co wynika z jego wzrostu przez okres 4,6 mld lat. Przeprowadzone ostatnio liczne badania wykazały, że stosunki te mogą być zróżnicowane w zależności od miejsc wystąpień tych bazaltów (Atlantyk, Pacyfik, Ocean Indyjski) oraz ich petrograficznej odmiany. Wskazuje to na niejednorodność płaszcza, w którym musiały istnieć różnice w stosunku Rb do Sr w granicach 0,016—0,038. To spowodowało w okresie 4,6 mld lat zmianę stosunku od założonej wartości początkowej 0,699 do zróżnicowanych wartości w zakresie 0,702—0,706. Ucieczka rubidu do skał bardziej leukokratycznych skorupy mogła również nie być równomierna w całym płaszczu. Są autorzy, którzy wyrażają poglądy, że podwyższenie wartości ⁸⁷Sr/⁸⁰ może być spowodowane wchłonięciem przez płaszcz materiału bogatszej w rubid skorupy.

Na rycinie 5'9 (Faure i Powell,Polański, 1979) przedstawione są linie ewolucji ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr dla płaszcza i skorupy. Wiek skorupy kontynentalnej przyjęto na 2,5 mld lat i wartość w tym czasie stosunku obu izotopów dla płaszcza i skorupy równą 0,701. Dalszy zróżnicowany dla obu stref wzrost tego stosunku powodowany był zwiększającą się koncentracją rubidu w skorupie. Przyjmuje się tu stały wzrost zawartości rubidu i stały stosunek Rb do Sr, co jest uproszczeniem. Te wszystkie rozważania dotyczące określonych prawidłowości w stosunkach ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr w płaszczu i skorupie znalazły zastosowanie do wyjaśnienia zagadnień petrologicznych skał wywodzących się z dwóch środowisk. Można np. zakładać, że jeśli magma powstała w górnym'płaszczu i dostała

1

Oraz Polański A., 1988 — Podstawy geochemii. Wyd. Geol. Warszawa.