岩石的锶同位素组成

除了用于年龄测定，铷锶衰变体系的一个研究目的是了解各种岩石的锶同位素组成、及它所反映的在成岩成矿作用中的意义，它构成了所谓“锶同位素地质”。迄今为止，大部分的工作集中在岩浆岩和变质岩，及一部分陨石等球外物质。沉积岩的年龄及同位索地质工作，由于 Rb，Sr 在沉积岩中赋存情况复杂，以及陆源碎屑物中继承锶的存在，目前尚处在探索状态。下面就锶同位素地质的概况作一最扼要介绍。

火山岩

火山岩的锶同位素组成研究最为详尽，其同位素组成因其产出的地质构造环境不同而各异。Faure 统计了上千个样品的资料后得到，沿大洋中脊喷发的洋底拉斑玄武岩的 87Sr/86Sr 比值最低，平均为 0.70280，洋岛玄武岩的平均为 0.70386，岛弧为 0.70437，大陆火山岩的比值最高为 0.70577。从大洋到大陆，锶同位素比值平均依次增高。由于洋脊和大洋盆地中几乎不存在硅铝层物质，它们的锶同位素组成代表了上地幔的锶同位素组成。它们二者在同位素组成上的差异，一方面反映了上地幔在化学和同位素组成上的不均一性，另外也说明洋脊地区上地幔物质中 Rb/Sr 比值较低，亏损铷和其他元素，而洋岛火山岩来源于地幔铷弱亏损的区域，或者上地幔的原始组成区域。岛弧是俯冲带的一个组成部分，岛弧地区产生的火山岩和深成岩的化学同位素组成和年龄都具随离开海沟距离改变而呈现规则变化的趋势。俯冲带内岩浆的物质来源是沿海沟消亡的大洋岩石圈板块，其组成取决于源区物质、熔融程度及和围岩的相互作用，岛弧火山岩的锶同位素组成以地幔物质为主，并有洋壳玄武岩和海水的影响。熔融前锶同位素不均一和富铷物质的优先熔融，可使岩浆中的 87Sr/86Sr 比母源物质高。大陆火山岩的锶同位素组成变化很大，大陆地区火山岩的源区除陆下上地幔外，还明显的有大陆古老硅铝质岩石的影响。大陆壳底部低 Rb/Sr 比的麻粒岩和类似的高级变质岩的熔融可产生某些中性成分的岩浆。从大洋到大陆的火山岩锶同位素组成的变化总体上反映了地壳组份的作用。

花岗岩

花岗岩的锶同位素组成可以分成：

低 87Sr/86Sr 比值的花岗岩，它们的比值和基性玄武质火山岩一样，落在地幔锶演化范围内（见图 6.4），这些花岗岩是由上地幔物质局部熔融、原始玄武岩浆分异而成。它们没有遭受地壳锶的混染、如中国西藏的曲水岩体，其 87Sr/86Sr 在 0.7033～0.7036。

高 87Sr/86Sr 比值花岗岩，它们的比值位于图（6.4）中直线 C 两侧及其以上。形成花岗岩的源区物质多半处于硅铝层中，并存在相当长的时间，花岗岩是由这些地壳物质深熔作用产生，或者母岩浆遭受了大量古老硅铝质物质的同化作用所形成。

具有中等 87Sr/86Sr 比的花岗岩，其比值界于大洋玄武岩和地壳平均增长

线之间。这些花岗岩的物质可由幔源和壳源两种混合而成。但亦可能有低Rb/Sr 比的地壳基底岩石局部熔融所致。大量的复式岩体都具有这一特征，如著名的美国西部的加里福尼亚岩基。

我国学者将华南花岗岩分成典型壳型、壳幔过渡型和碱性花岗岩三大类，大致和锶同位素特征一致。

地球锶同位素演化

地球岩石体系的锶同位素组成主要取决于岩石的 Rb/Sr 比及岩石在该条件下经历的时间。首先确定的是地壳和地幔两大体系。Faure 等对起源于上地幔、未被地壳锶混染的玄武岩和辉长岩的初始锶同位素统计作图，发现从老到新，它们构成一条缓慢的增长曲线。现代上地幔 87Sr/86Sr 大约在 0.704

±0.002，其 Rb/Sr 比为 0.027。即在低 Rb/Sr 体系中演化、对大陆壳来说， Rb/Sr 比值很不均一，它可以经历不同时期、不同作用，使 Rb/Sr 比产生很大差异，但大多数情况下地壳体系的 87Sr/86Sr 值总是比地幔高，图（6.4）表示了这种壳幔体系锶同位索演化情况。图中 A，B 线表示地幔平均和地幔铷亏损的锶同位素演化，A1A2 表示可能的变化范围，C 表示大约在 29 亿年前从上地幔分离出来初始比为 0.7025、Rb/Sr 比为 0.15 的大陆壳的锶演化，其现代比值 0.720 代表了大陆壳的平均锶同位素组成。地幔演化线的起点为 BABI 值（玄武质无球粒陨石最佳初始比值），其锶同位素比值为 0.69897 ± 0.00003，被认为是地球初始 87Sr/86Sr 比值的最好代

表，该值是对具相当低的 Rb/Sr 比的玄武质无球粒陨石多次测定结果的平均。代表了该类陨石母体冷却结晶时的比值。BABI 值在宇宙化学研究中有重要意义。