4.4. САМАРИЙ-НЕОДИМОВЫЙ МЕТОД

В основе самарий-неодимового метода лежит процесс превращения радиоактивного изотопа самария ¹⁴⁷Sm в радиогенный изотоп неодима ¹⁴³Nd в результате альфа-распада. ¹⁴⁷Sm имеет большой период полураспада: 1,06 - 10" лет, поэтому накопление радиогенного ¹⁴³Nd протекает весьма медленно и метод пригоден для исследования древних событий и датирования древних пород.

Самарий и неодим являются редкоземельными элементами и принадлежат к одной группе IIIB (лантаноидов) в Периодической системе. Они относятся к числу литофильных элементов и в процессе частичного плавления и кристаллизационной дифференциации накапливаются в жидкой фазе. Однако вследствие различия величин ионных радиусов (R_Nd³⁺ = 1,08 Å, R_Sm³⁺ = 1,03 Å) неодим концентрируется в расплаве в количестве несколько большем, чем самарий. Поэтому с увеличением степени дифференцированности породы возрастает концентрация редкоземельных элементов, но уменьшается отношение Sm/Nd. Так, в базальтах срединно-океанических хребтов оно равно в среднем 0,32, а в гранитах - 0,19. Щелочные магматические породы обычно обогащены самарием и неодимом, но имеют еще более низкое их отношение - 0,1 - 0,2. Как и другие редкоземельные элементы, самарий и неодим входят в качестве изоморфной примеси в состав основных породообразующих минералов, а также большинства акцессорных минералов. Известно, что биотит, апатит и другие минералы имеют тенденцию концентрировать более легкие редкоземельные элементы, а пироксен, амфибол, фанат - более тяжелые. Несмотря на малое различие R_i, эта тенденция проявляется и в отношении Sm/Nd, которое в гранатах в среднем равно 0,54, в пироксенах - 0,37, а в калиевых полевых шпатах - 0,15 (Фор, 1989).

4.4.1. Самарий-неодимовый метод датирования

Самарий-неодимовый метод, как следует из геохимии элементов, лучше подходит для датирования основных и ультраосновных пород, в то время как рубидий-стронциевый - для кислых и средних,

97

обогащенных рубидием и обедненных стронцием. Самарий-неодимовая система связывает два элемента, принадлежащих к одной и той же IIIB группе и обладающих близкими химическими свойствами. Это дает большие преимущества Sm - Nd-методу датирования, слабо зависящему от вторичных наложенных процессов, приводящих к разделению элементов системы. Редкоземельные элементы менее подвижны в ходе регионального метаморфизма, гидротермального процесса и химического выветривания, чем щелочные и щелочноземельные. Поэтому датировки Sm - Nd-методом могут быть более надежными, чем Rb - Sr-датировки. Так, при анализе метаморфических пород рубидий-стронциевый метод дает возраст метаморфизма, а самарий-неодимовый - возраст исходных пород. Уравнение для построения изохроны имеет вид

98