Náttúrufræðingurinn - 2009, Síða 21

21
Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags
1. tafla. Niðurstöður Rb- og Sr-greininga á súru (L1, L4, L5, L6) og ísúru (L2, L3) bergi
úr Ljósufjöllum og einu basalthrauni (7637) nálægt Hafursfelli, sem er innan megineld-
stöðvarinnar í Ljósufjöllum. Mælingar voru framkvæmdar með samsætuþynningu og
massagreini og skekkjumörk eru innan við 1%, bæði af styrk og hlutföllum. Styrkur
efnanna Rb og Sr er mældur í ppm. – Results from analysis of silicic (L1, L4, L5 and L6)
and intermediate (L2 and L3) rocks from Ljósufjöll and one basaltic lava (7637) sampled
near Hafursfell, which is a part of the Ljósufjöll volcanic system. Samples were analysed
using isotope dilution and mass spectrometry. Analytical errors are less than 1% of both
concentration and ratios. Concentrations of Rb and Sr are measured in ppm.
Sýni
- sample
Rb Sr Rb/Sr 86Sr/86Sr Óvissa (±2σ) 87Rb/86Sr
L1 162 1,79 90,5 0,70476 0,000014 262
L2 46,3 345 0,134 0,70341 0,000014 0,390
L3 41,3 357 0,116 0,70350 0,000014 0,330
L4 179 1,17 153 0,70438 0,000014 443
L5 184 1,60 115 0,70445 0,000014 333
L6 185 1,31 141 0,70466 0,000014 409
Basalt 7637 0,70328 0,036
úr nútímahrauni við Hafursfell (1.
tafla).
Styrkur frumefnanna strontíums
og rúbidíums (skammstafað Sr og
Rb) var mældur, sem og samsætu-
hlutföll þeirra, í massagreini Vísinda-
stofnunar Frakklands í Clermont-
Ferrand með sömu aðferðum og
lýst er í heimild 1.
Rúbidíum hefur tvær náttúru-
legar samsætur: 85Rb og 87Rb (4.
mynd). Sú fyrrnefnda er stöðug en
hin er geislavirk og breytist mjög
hægt í 87Sr, því helmingunartími
87Rb er u.þ.b. 50 milljarðar ára
(t1/2 = 4,88 x 1010 ár).7 Það er með
öðrum orðum sá tími sem tekur
helming allra frumeinda 87Rb að
klofna og breytast í 87Sr í lokuðu
kerfi. Strontíum hefur fjórar náttúru-
legar samsætur (88Sr, 87Sr, 86Sr og 84Sr)
sem allar eru stöðugar, þ.e. ekki
geislavirkar, en atómum 87Sr fjölgar
að sjálfsögðu með tíma vegna klofn-
unar 87Rb (4. mynd).
Þegar bergkvika tekur að storkna,
á yfirborði eða sem innskot, gengur
Sr auðveldlega inn í ýmsar steindir,
t.d. plagíóklas og apatít. Samsætu-
hlutfall strontíums 87Sr/86Sr er þó
hið sama í öllum steindum og í
bergkvikunni sjálfri. Aftur á móti
gengur Rb ekki inn í kristalgrind
algengra steinda og því eykst
styrkur þess í afgangsbráðinni.
Þannig hækkar hlutfall Rb/Sr
(styrkur Rb eykst en Sr minnkar)
í kvikunni eftir því sem lengra
líður á kristöllunarferlið og
kvikan verður geislavirkari, því
rúbidíum safnast upp í henni. Berg
er því samsett úr misgeislavirkum
steindum og grunnmassa, eða gleri,
sem endurspegla samsetningu
síðustu afgangsbráðar. Geislavirka
efnið (87Rb) klofnar og dótturefnið
(87Sr) safnast upp í mismiklum
styrk með tíma, eftir því hversu
mikið ólíkir hlutar bergsins inni-
héldu af móðurefninu, 87Rb.
Hægt er að ákvarða aldur bergs
með mælingum á hlutföllum sam-
sætna strontíums og rúbidíums í
sýnum með breytilegu Rb/Sr-hlut-
falli. Bergsýni af sama meiði, þ.e.
samstofna, mynda jafnaldurslínu
á línuritinu 87Sr/86Sr sem fall af
87Rb/86Sr og er hallatala línunnar
háð aldri bergsins (5. mynd). Best
er að hafa fjölbreytileg sýni með
tilliti til Rb/Sr-hlutfalla (bæði
basísk og súr eða mismunandi
steindir úr samstofna bergi) þegar
jafnaldurslínuaðferðin er notuð.
Hlutföll Rb/Sr í sýnunum frá
Ljósufjöllum mældust á bilinu 0,116–
153 og 87Sr/86Sr 0,70328–0,70476
(1. tafla). Þetta eru hæstu hlutföll
Rb/Sr og 87Sr/86Sr sem mælst hafa
í íslensku bergi enn sem komið er,
en algengustu 87Sr/86Sr-hlutföllin
eru á bilinu 0,7028–0,7033 og Rb/
Sr-hlutföllin lægri en fimm.8,9
Orsök hás Rb/Sr-hlutfalls er mikil
kristöllun og aðskilnaður plagíó-
klass úr bergbráðinni.
Umræða
Sýnt hefur verið fram á með mæl-
ingum á aðal- og snefilefnum, auk
súrefnis- og þóríumsamsætna úr
sömu sýnum Ljósufjalla, að hlut-
kristöllun sé líklegasta skýringin á
myndun súra bergsins þar og að
basaltið í næsta nágrenni muni
vera af svipaðri samsetningu og
móðurkvikan.1 Kvikubráð á leið
til yfirborðs, svo sem í kvikuhólfi,
kólnar og kristallast því umhverfið
er kaldara en hún sjálf og kristallar
falla út úr bráðinni. Kristallarnir sem
helst falla út úr basalti eru pýroxen,
ólivín og plagíóklas og eru þeir
tveir fyrrnefndu ríkir af málmum
eins og járni og magnesíum og því
eðlisþyngri en afgangsbráð. Sú bráð
verður kísilríkari og eðlisléttari.
Smám saman getur því kvikuhólf
orðið lagskipt og í efsta hluta þess
safnast eðlislétt og kísilrík kvika.
4. mynd. Myndin sýnir afstöðu efnanna
rúbidíums og strontíums í lotukerfinu og
samsætur þeirra. 87Rb er geislavirkt og í
lokuðu kerfi tekur það um 50 milljarða
ára fyrir fyrir tíu 87Rb-frumeindir að
klofna uns fimm frumeindir eru eftir; hinn
helmingurinn hefur þá breyst í 87Sr. – The
position of the elements Rb and Sr in the
table of elements. All natural isotopes of
both elements are shown.