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磷灰石裂变径迹方法原理与研究进展磷灰石裂变径迹方法原理与研究进展姓名:李忠炎班级:矿物S162学号:201671305磷灰石裂变径迹方法原理与研究进展磷灰石裂变径迹分析方法原理的提出磷灰石裂变径迹分析是一种揭示岩石低温热年代学的有力工具,它建立在20世纪70年代。磷灰石裂变径迹分析是一种揭示岩石低温热年代学的有力工具,它建立在238U自发裂变辐射损伤效应,在实验基础上来观察辐射损伤特征,并利用数学地质模型模拟岩石所经历的低温热演化史。Fleischer等(1975)将裂变径迹的定义为:238U自发核裂变会产生具有很高能量的带电重粒子,当高能量带电重粒子(238U)穿过绝缘固体材料时,会在固体材料如磷灰石中留下放射性的狭窄痕迹,称之裂变径迹(Fleischer al.,1975)。在上述过程中,Fleischer等(1988)发现238U将会分裂成两个大致相同的高能带电粒子向相反方向飞行,每个粒子带电大约在40~160MeV(Fleischer et al.,1988)。Gleadow等(1986)Green(1988)和Donelick(1990)等均实验并最终证实这些核裂变产生的高能带电粒子能在固体材料上留下大约16~18μm的线性裂缝(Gleadow et al,1986;Green,1988;Donelick et al.,1990)。这些线性裂变径迹可以通过化学酸蚀处理可视化,进而可被光学显微镜观察。相对低温下稳定的磷灰石裂变径迹在60°C以上会发生退火,而且会不断累计(Donelick et al.,1981)。这意味着磷灰石裂变径迹很少代表岩石的形成年龄,主要代表其低温演化的年龄(Gleadowet al.,1986)。磷灰石裂变径迹退火行为受温度影响的。Duddy等(1988)在其恒温退火的描述与温度随时间变化吻合的实验过程中,利用“等效时间原理”解释实验现象,印证了该原理。磷灰石的退火行为一旦发生就受温度及时间的因素影响,而且温度是主导因素(Duddy et al.,1988)。(2003)、Green等(1986)和Carlson等(1999)的研究,磷灰石的裂变径迹退火率与磷灰石中的主要元素如Cl,F,Mn,Fe等富集程度及238U的富集(含量10×10-6以上)等相关。磷灰石裂变径迹的退火速率可以根据刻蚀坑尺寸来计算,而刻蚀坑尺寸可以通过磷灰石的溶蚀体积来衡量(Barbarabd et al.,2003;al.,1988; et al.,1999)。Gleadow和Duddy等认为磷灰石的成分组成对磷灰石的退火行为起着主要的控制作用(Gleadow et al.,1981)。(1999)提出物理因素,例如结构应力、α衰变亏损等也有可能会影响磷灰石裂变径迹的退火率(Carlson et al.,1999)。Ritter等(1986)利用核废料对磷灰石进行退火行为研究,发现α衰变可以促进退火行为(Ritter et al.,1986)。Weber等(1997)进一步的研究证明,α衰变使得锆石由晶体形态向无序形态变化(Weberet al.,1997)。Rahn(2004)等在对锆石的裂变径迹研究中证明了α衰变亏损对锆石的裂变径迹退火率的影响(Rahn et al.,2004)。Hendriks等(2005)在利用磷灰石裂变径迹方法研究克拉通盆地的沉积-剥蚀演化时提出,应该注意辐射加强效应引起的径迹退火,特别是由锕系元素(如238U)引起的α发射,辐射加强效应会导致磷灰石裂变径迹年龄变小(Hendrikset al.,2005)。但是由于一般情况下,辐射效应难以在磷灰石的退火行为中得到观察,退火模型中一般都不考虑α衰变的影响。(2003)实验研究发现,压力及应力也可以影响裂变径迹的退火行为。其实验发现持续的增压会减慢退火速率,而在较大的应力下,退火甚至表现的与温度无关;并建议将压力、应力、温度等因素的影响纳入退火模型的建立(Wendt,2003)。综合以上前人研究,退火行为除了受磷灰石所受温度和时间影响外,影响磷灰石裂变径迹退火的因素主要有磷灰石中主要元素(如Cl,F,Mn,Fe等)的富集程度,磷灰石所受物理因素如应力、压力及238U所造成的α发射等因素的影响。、径迹长度等裂变径迹数时,目前存在着一定的困难。裂变径迹分为两种,包括自发裂变径迹和诱发裂变径迹。238U的裂变辐射损伤是真正在地质历史过程中导致自发裂变径迹的积累。而235U的裂变损伤是由中子诱发来测定矿物的U含量的。在磷灰石裂变径