磷灰石裂变径迹方法原理与研究进展.doc

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
一、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(Gleadow et 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)。
二、磷灰石裂变径迹的退火行为


根据Barbarabd等(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)。
α衰变
Carlson等学者(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