4.4.2. Изотопная систематика неодима

Вариации отношения ¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd во времени чрезвычайно малы в связи с большим периодом полураспада ¹⁴⁷Sm. Поэтому изотопная систематика неодима малоинформативна. Известно, что экстракция легких лантаноидов из мантии происходит пропорционально потере щелочных элементов. Это приводит к тому, что отношение Nd/Sm будет пропорционально Rb/Sr, а отношение ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr - обратно пропорционально ¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd. Неодим-стронциевая изотопная корреляция оказывается существенно более информативной и используется для исследования происхождения магматических пород. На рис. 4.8 показана так называемая главная мантийная последовательность, которую образуют составы базальтов срединно-океанических хребтов и некоторых океанических островов. Для континентов, континентальных окраин, зон субдукции корреляция изотопных отношений неодима и стронция также имеет место, но она отклоняется от главной мантийной последовательности, указывая на иное происхождение источников молодых вулканических пород.

Эта корреляция легла в основу представления об эволюции Земли. В принципе, Nd - Sr-изотопная корреляция может быть результатом двух противоположно направленных процессов: смешения двух гомогенных резервуаров, различающихся по соотношению Rb/Sr и Sm/Nd, либо фракционирования первичного гомогенного резервуара. Второе предположение больше отвечает наблюдаемым фактам. Так, полученные в результате датирования земных пород самарий-неодимовым методом величины (¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd)₀ ложатся на эволюционную прямую, что было бы невозможно при смешении двух резервуаров. Из второго предположения

98

вытекает прямое следствие, хорошо согласующееся с петрохимическими и геохимическими данными: в результате плавления первичной гомогенной мантии образовались два резко отличных друг от друга резервуара: континентальная кора, обогащенная Rb относительно Sr и обедненная Sm относительно Nd, и истощенная верхняя мантия с противоположным соотношением элементов (комплементарная континентальной коре относительно первичной мантии).

Из диаграммы Nd - Sr-корреляции можно получить значение (⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr)_CHUR = 0,7045, соответствующее (¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd)_CHUR.

Если точки для исследуемых пород на Nd - Sr-диаграмме отклоняются от полосы главной мантийной корреляции, это интерпретируется как происхождение пород за счет плавления сиалической коры либо как контаминация сиалическим материалом, морской водой, влиянием мантийного метасоматоза и др.

Различия изотопных отношений ¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd между резервуарами очень малы, поэтому Де Паоло и Вассербург ввели параметр "эпсилон" - εNd (De Paolo, Wasserburg, 1976). Этот параметр представляет собой разницу между первичным изотопным отношением ¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd, полученным по изохроне породы, и изотопным отношением в модельном однородном хондритовом резервуаре - CHUR (chondritic uniform reservoir) (Фор, 1989):

99