裂变径迹测年原理及对温度的响应
裂变径迹定年技术及其在地质研究中的应用
（） ３
（ ４）
径 迹定年技术 的深入 的理解和研讨 ，有助于应用范围的扩展 ，目前 ，
ｆ 即为ｚ ￣ ｔ 。 ｅ ｔ数 ３ 裂变径迹定年技术的地质应用 （） １ 基岩抬升刷 露中的应用 。在构造演化的研究 中，应用裂变 径 迹定年的相关 原理 ，并 且通过建 立的时 间一温 度模型就可 以恢复
［ 王 世 成 ，康 铁 笙． 变 径 迹 定 牟 标 准 化 的研 究 Ｄ． 质 科 学 ， ２ 】 裂 ］ 地
１ ９ ，２ （ ：７ —８ ９ ４ ９１ ８ ４ ）
如果这 一冷却过程是被岩体 的上升 和侵蚀作用所控制 ，根据地热 梯度和冷却速度就可计算抬升速率 ：
抬速＝蓑墨 升率簧磊
＝
式中： 为常数 ， 为标 准玻璃 中诱发径进密度 Ｂ
Ｖ ｔ 一 ／Ｊｒ ＝Ｃ Ｊ ／ ｒ ． ＧＡ
（） ８
式 中： ｆ △ ＝‘～ ， 为刺露时间， 为封 闭时间； 为封 闭温度 ； 为地表 ‘ 温度； Ｇ为地热梯度。
（） ２
４ 结 语
将公式 （ ） ２ 代入 （ ）中，并令 ： ＝ １
一
ｕ 自发裂 变时 产生 的碎 片通 过某 一绝缘 晶体 固体 物质 的晶 格 时 ，入射粒子轨迹附近形 成一个被扰动 区域 ，造成晶格破坏 ， 产生 一
些 的 格 和 隙， 种 电 ： ： ： ： 。 》 ：． 空 晶点 缝 这 带 ： ： ： ０ ： ： ：
粒 造 的 质 构 破 称 子 成 物 结 的 坏 为
辐射损伤。沿粒子轨迹的辐射损 。ｅ。ｏｅ。 ’ 。 。。 ｏ ｅ 。 －
究的热 点，借助于裂变径迹定年技术研究盆山耦合成为地学 界新的亮 点。基岩 区经过剥蚀搬运 ，碎屑颗粒在沉积盆地沉积 ，经历不 同热历 史 的碎屑颗粒可能具有不 同物源特征。裂变径迹法分析物源区是利用 磷灰石 、锆石径迹的密度 、长度 等分 布 ，并对 其加以统 计分析 ，从中 提供与物源区的年龄及构造演化有 关的信 息。测试磷灰石样 品如果没 有受到退火的影响 ， 裂变径迹的年龄及长度均可代表物源特征 。 近年来还发展了一种 利用样 品碎屑单颗粒 的裂变径迹年龄的统计 分析确定其 源区并 量化源区的抬升剥露 及热 演化历史的方法 。假定 造山带的剥蚀物质被源源不断地迁移到相邻 的沉积盆地 中，某一深度 的岩石从隆升剥露到再沉积的 整个 过程要经过 以下几个时间
裂变径迹
总之,研究区下第三系样品刚进入 磷灰石裂变径迹退火带,中生界样 品已接近磷灰石裂变径迹退火带 物源区剥蚀的原 的下限 始平均年龄
L-6样品己受到退火影响。因此,我们可推 断研究区中生界和下第三系退火带具有较 大差异
L-11样品已接近磷灰石裂变径 迹退火带的底界深度
2.古地温和热历史回溯 第三系样品可能仅遭受过简单的一次热事件 (裂变径迹均为单峰分布),而中生界样品基本 为双峰特征,表明中生界可能经历了复杂的热 历史（即两次热事件）
基本原理
结论
应用实例
结论
1.济源凹陷三叠系—侏罗系磷灰石裂变径迹 经历了两次退火过程带,第三系磷灰石经历 了一次退火作用,根据样品所受最高古地温 计算出中生代地温梯度为2.9℃/100m,第三 纪为3.1℃/100m。 2.磷灰石裂变径迹指示的古地温梯度反映了研 究区大地构造演化特征,因为中生代研究区是广盆 拗陷性质具有相对低的地温梯度,第三纪具有断陷 性质,地温梯度较高。晚白垩世—古新世沉积间断 (并伴有抬升剥蚀)期是地温梯度的转变期。
裂变径迹基本原理
1.定年原理
由于λfission的定值存有争议，且 确定照射过程中的中子通量等参 数也存在一定困难，故用同时照 射已知年龄标样的办法，结合标 消除因照射能量和裂变迹径衰变常数的不确定性 样的径迹密度ρd，确定出参数ζ
引起的误差。在对未知样品进行年龄计算时，只
需统计标样、未知样品的自发、诱发裂变径迹即 可。 。 zeta校正 法
中生界和下第三系组成了济源凹陷主要生储盖 组合
1.磷灰石裂变径迹年龄和退火带的确定
裂变径迹表观年龄
T=[ln(1+λD×ρs×n×ρs为自发裂变径迹密度(径迹数/cm2);ρi为 诱发裂变径迹密度(径迹数/cm2);λD为铀的总裂变 常数(1.54×10-10a-1);n为中子通量(0.345×1016 中子/cm2);σ为反应堆中子诱发裂变的截面(562× 10-24cm2);I为235U与238U的丰度比(1. 25× 10-3)
基于独居石裂变径迹的测年方法
基于独居石裂变径迹的测年方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊一个挺有意思的东西——基于独居石裂变径迹的测年方法。
你知道吗，这独居石就像是时间的记录者。
它里面藏着好多关于过去的秘密呢！裂变径迹就像是它留下的独特印记。
想象一下，每一条裂变径迹就像是时间长河中一个小小的脚印。
我们通过研究这些脚印，就能一点点拼凑出过去的时光。
这测年方法可神奇啦！它就像是一把神奇的钥匙，能打开时间的大门，让我们看到久远的过去。
比如说，它能告诉我们一块岩石到底经历了多少岁月的洗礼。
那这到底是怎么做到的呢？其实啊，就是通过分析独居石中裂变径迹的数量和特征。
这就好比我们通过数树上的年轮来判断树的年龄一样。
而且哦，这种方法还挺精准的呢！它能给我们提供非常可靠的时间信息。
这对于地质学家、考古学家们来说，可真是太重要啦！就好像在茫茫历史中找到了指引方向的灯塔。
你说，这独居石裂变径迹的测年方法是不是很牛？它能让我们对过去有更深入的了解，让那些沉睡的历史重新鲜活起来。
咱们生活的地球有着漫长而丰富的历史，而这种测年方法就像是一把开启历史宝库的钥匙。
它能让我们看到地球在千万年的时光中是如何演变的，那些曾经发生过的重大事件，那些古老的生物是如何生存和灭绝的。
这就好像我们在看一部超级长的历史大片，而独居石裂变径迹的测年方法就是让这部大片变得清晰可见的神奇魔法。
它能帮助我们解答很多疑惑，比如某一次地质运动是什么时候发生的，某一种古老文明存在的时间跨度是多久。
哎呀，真的很难想象如果没有这种方法，我们对过去的了解会有多么匮乏！所以说啊，科技的力量真是强大，能让我们不断地探索未知，解开那些隐藏在时间深处的谜团。
总之呢，基于独居石裂变径迹的测年方法真的是一个非常了不起的工具，它为我们打开了通往过去的通道，让我们能更深入地了解我们的地球和人类的历史。
难道你不觉得这很神奇吗？。
裂变径迹定年技术及其在地质研究中的应用
裂变径迹定年技术及其在地质研究中的应用
唐智博;何少林
【期刊名称】《内江科技》
【年(卷),期】2010(031)005
【摘要】本文总结了裂变径迹的形成机制和裂变径迹定年技术在地质研究中的应用.对于基岩抬升和剥露,根据地温梯度,可以得到时间-深度(海拔)模型,继而计算获得某段历史时期的山体隆升速率和抬升速率.辅助裂变径迹热史模拟建立的反演模型,可以有效地重建样品裂变径迹热历史.对沉积盆地中来自基岩区碎屑颗粒物源特征分析,有利于山盆耦合关系的深入研究.
【总页数】1页(P34)
【作者】唐智博;何少林
【作者单位】中国石油大学《华东》地球资源与信息学院地科系;中国石油大学《华东》地球资源与信息学院地科系
【正文语种】中文
【相关文献】
1.氦素定年技术、氦热年代学及其在地质中的应用
2.裂变径迹定年技术在构造演化研究中的应用
3.激光铀铅同位素定年技术在塔里木盆地肖尔布拉克组储层孔隙演化研究中的应用
4.碳酸盐矿物定年和定温技术及其在川中古隆起油气成藏研究中的应用
5.裂变径迹定年资料应用中的问题及其地质意义
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裂变径迹定年方法的现状及其主要应用 地理学 张浩 2001130010汇总
裂变径迹定年方法的现状及其主要应用地理学张浩学号：2001130010摘要裂变径迹分析是确定岩石低温热历史的一项技术。
其遵从同位素定年方法的原理,利用238U自发裂变的现象测量放射性衰变对矿物晶体的物理损伤。
本文粗略介绍了裂变径迹分析方法的主要原理以及目前采用比较广泛的实验室技术。
并大致介绍了裂变径迹目前的主要应用以及未来发展趋势。
并对裂变径迹方法的优缺点进行了初步的分析。
关键词裂变径迹实验技术应用The status quo of the fission-track dating method and its mainapplicationAbstract: The Fission-track dating is one of the measurement technologies which can determine the rock thermal history at low temperature. It complies with the principle of isotopic dating method and measure the radioactive decay of mineral crystal of physical injury by the phenomenon of the 238U spontaneous fission.This paper introduces the main principle of the fission-track analysis method and the laboratory techniques used widely in current roughly, outlines the main applications and the future development of the fission- track at present, at last, makes an analysis about the advantages and disadvantages of fission-track method roughly. Keywords: The Fission-track dating; laboratory technique; application1引言裂变径迹法是从大约60年代开始应用到地质学上的一种同位素定年方法,其在测定岩矿年龄、岩体热历史、构造区的上升速度、地热、环保、沉积盆地裂变径迹热年代学、测定活动断层的活动年龄等方面,都有广泛的应用。
中国大陆科学钻探主孔0-4000m岩心的裂变径迹年龄测定
!8 中国科学院广州地球化学研究所，广州" >!?@.? /8 中国地质科学院地质研究所，北京" !???-A -8 B&CDE%&3)FD53’G;G7G HI, J+,3K*L’;F，MD@N?/N O+;=+%1+,2 .8 $+P%P2;’)*DE&%QP3GP%P2;’)*+’ 53’G;G7G，R7K,+)*GDJ&,%’ #3;S+,’;GQG O+;=+%1+,2，MD@N!/? O+;=+%1+,2 ! ! "#$%&’()# *%+,-,#,. )/ ".)0(.1-+,23，4(-%.+. 50$6.13 )/ 70-.%0.+，"#$%&’()# >!?@.? ，4(-%$ / ! *%+,-,#,. )/ ".)8)&3，4(-%.+. 50$6.13 )/ ".)8)&-0$8 70-.%0.+，9.-:-%& !???-A ，4(-%$ - ! ;$<=>8$%0?=*%+,-,#,. )/ @#08.$2 >(3+-0+，A=@N?/N B.-6.8C.2&，".21$%3 . ! *%+,-,#,. )/ ".)8)&3 $%6 >$8.)%,)8)&3，D%-E.2+-,3 )/ B.-6.8C.2&，A=@N!/? B.-6.8C.2&，".21$%3 /??@ =?. =!? 收稿， /??@ =?@ =!/ 改回!
裂变径迹法在研究盆地地热史中的应用综述
裂变径迹法在研究盆地地热史中的应用综述
陈建渝
【期刊名称】《地质科技情报》
【年(卷),期】1991(10)4
【摘要】本文介绍了裂变径迹法的基本原理、退火机理及其在盆地分析中的应用。
最常用于该方法的磷灰石及锆石是广泛分布于沉积岩中的矿物,其退火温度与石油
生成的温度范围有关。
磷灰石退火带大致相应于低熟-成熟原油阶段,其完全退火温度一般为125°C。
除径迹密度(表观年龄)外,径迹长度及其分布的变化也与古地温有关。
该方法与其它地温常数相结合,可用以确定冷却事件(上升剥蚀)和与岩浆、热液活动有关的热事件的时间及强度。
文中列举了我国塔里木盆地以及以色列南部Ramon 1井资料说明它们的应用。
【总页数】6页(P83-88)
【关键词】盆地;地热;地热史;裂变径迷法
【作者】陈建渝
【作者单位】中国地质大学
【正文语种】中文
【中图分类】P314
【相关文献】
1.运用磷灰石裂变径迹分析十万山盆地的地热史 [J], 汪新伟;汪新文;韩效忠
2.利用磷灰石裂变径迹法研究鄂尔多斯盆地地热史 [J], 任战利
3.裂变径迹等新技术在辽河盆地热历史研究中的应用 [J], 夏毓亮;朱杰辰;郑懋公;赵云龙;胡振铎;郭秀英;高尚奎;
4.裂变径迹等新技术在辽河盆地热历史研究中的应用 [J], 夏毓亮;朱杰辰;
5.磷灰石裂变径迹法在盆地地热史研究中的应用——对康铁笙等人裂变径迹资料的重新解释 [J], 赵孟为
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磷灰石裂变径迹退火模型及其在热史模拟中的应用
磷灰石裂变径迹退火模型及其在热史模拟中的应用摘要：介绍了国内外裂变径迹退火模型及在热史模拟研究中的进展，认为应用裂变径迹年龄和裂变径迹长度分布来反演地质体的构造热历史，应该结合具体的地质情况来定量模拟，这是提高磷灰石裂变径迹资料模拟热史精度的有效途径。
关键词：裂变径迹；退火模型;热演化史;成因算法磷灰石裂变径迹法是20世纪60年代开始兴起的一种新的同位素年代学方法，主要应用于矿床研究方面。
自80年代中期开始应用裂变径迹来研究沉积盆地、造山带等构造热演化史以来，该方法得到了广泛的应用，取得了一批重要的科研成果，磷灰石裂变径迹法已发展成为盆地、造山带构造热演化史研究的一种重要方法[1~5]。
磷灰石裂变径迹退火模型是盆地、造山带热史模拟分析的基础，而退火模型研究的深入程度是应用磷灰石裂变径迹资料进行盆地热史定量化研究的关键。
1裂变径迹退火原理及影响因素1.1退火原理裂变径迹法在盆地热演化史应用的原理是，磷灰石中所含U238裂变时产生的碎片在磷灰石中会形成裂变径迹，矿物中的径迹都具有随温度的增高，而径迹密度减少、长度变短直至完全消失的特性。
磷灰石矿物中新生成的裂变径迹的长度为14~18 µm,平均长度16 µm，呈狭窄的高斯分布，但如果母岩在地质时期受热，径迹长度会缩短，径迹密度也会随之减小。
由于磷灰石中的U238自晶体形成后就以恒定的速度不断的自发裂变，观测到的裂变径迹产生的时间有早有晚，且经历了热史的不同阶段，因而径迹的长度分布包含了温度随时间变化的重要信息[6]。
Naeser(1979)划分了在连续沉积，且目前正处在最大埋藏地温状况下磷灰石裂变径迹年龄-深度(或温度)上3个不同的带，从浅到深依次为：①未退火带，地层尚未受到退火作用，其年龄反映物源的时代，大于或等于地层年龄；②部分退火带，地层已受到退火作用，其年龄逐渐减小，小于地层年龄；③完全退火带，起年龄等于零，地层达到完全退火。
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• （三）径迹形态 • 裂变径迹蚀刻外貌受矿物结晶对称性、蚀刻 面在晶体结构中的位置、径迹取向、蚀刻时 间等有关；径迹蚀刻数目与蚀刻剂种类和浓 度、蚀刻时间、蚀刻温度、蚀刻面在晶体结 构中的位置有关。
• 表1 不同的常见矿物的蚀刻条件
矿物名称 磷灰石 白云母 锆石 榍石 70%HNO3 40%HF 20gNaOH+5gH2 0 6:3:2:1 H2 O+HCl+HNO3+HF 蚀刻剂 温度 20 20 220 20 时间 15s 4h 2.5h 5min
裂变径迹测年原理及对温度的 响应
卫江伟 2015/6/4
内容概述：
• • • • 一、 裂变径迹产生原理 二、 裂变径迹定年原理 三、 裂变径迹封闭温度原理 四、 裂变径迹相关应用
一、 裂变径迹产生原理
• （一）裂变产生 • （二）径迹蚀刻 • （三）径迹形态
一、 裂变径迹产生原理
• （一）裂变产生 • 裂变与衰变均属于自然界放射性同位素由不稳定 状态变为稳定状态时所发生的核反应过程； • 核衰变通常是指α、β、γ等衰变； • 核裂变是指一个重元素的原子核分裂为两个质量 相差不远的碎片；裂变反应可分为自发裂变和诱 发裂变。自发裂变是原子核在没有外来因素影响 下自行发生的核裂变，属于核素放射性衰变的一 种类型； • 诱发裂变是重原子核受外来粒子轰击，发生的核 裂变反应，以中子诱发核裂变最为重要
• （一）裂变产生 • 重核裂变之后，由于质量减少，产生约200MeV能 量，大部分转变为裂变后碎片的动能，两个碎片 在运动过程中经过一系列β或其他形式衰变最终形 成两个稳定的核素； • 碎片运动时与周围物质的原子核和电子发生电磁 作用，从而使碎片改变方向和损失能量； • 当通过的物质为绝缘材料时，就会沿着运动轨迹 产生一个放射性损伤的狭窄痕迹即径迹； • 解释：1）缓慢冷却重结晶；2）“离子爆炸尖峰” 模型：电离化——正离子——排斥——损伤区域 • 此时形成的径迹称为潜径迹。
二、 裂变径迹定年原理
• （一） 定年基本思路 • 一般同位素定年基本思路： • 已知一衰变体系，则衰变常数λ确定 （ N N0 e t ）； • 分别测定放射性母体当前剩余含量（N）及 子体同位素当前含量（D*）； • 带入衰变方程获取同位素封闭年龄；
D* N0 N Ne t N N (et 1)
一、 裂变径迹产生原理
• （二）径迹蚀刻 • 裂变径迹（潜径迹）直径约50~100Å，即 5-10nm，长度约15μm[4]，只能在电子显 微镜下观察到； • 由于裂变径迹区域特殊的晶格构成，可以 与特定的蚀刻剂发生反应而被溶解，直径 扩大到1-2μm，长度基本不变(15μm左右)； • 这时就可以在普通光学显微镜下观察和统 计裂变径迹的长度和数目，此时看到的称 为径迹；
• 图1 磷灰石（0001）面蚀刻径迹随蚀刻时间的变化 • 注：磷灰石（Ca5[PO4]3(F,OH)）六方晶系，柱状,无杂质者无色透明； • 锆石（Zr[SiO4]）岛状硅酸盐矿物，四方晶系，呈四方双锥、柱状 等。
• 磷灰石裂变径迹镜下照片：
二、 裂变径迹定年原理
• （一） 定年基本思路 • （二） 定年公式推导 • （三） 相关标准校正
• 裂变径迹定年基本思路： • 已知238U自发裂变衰变常数λF; • 测定238U发生自发裂变的原子含量，相当于 测定D*值，可以通过测定自发径迹的密度 (ρs)转换得到； • 测定238U当前剩余的原子含量，相当于测定 N值，目前常用的是间接法测量238U的含量， 通过测量样品中235U含量，利用自然体系中 238U和235U含量比值的固定关系求的238U的 含量。235U含量可通过将样品进行反应堆中 子照射，得到诱发径迹，通过统计诱发径迹 密度（ρi）转换得到。
三、 裂变径迹封闭温度原理
• （二） 裂变径迹长度分布与热史 • 径迹ห้องสมุดไป่ตู้度和数目都受温度影响明显，不同的 冷却历史（或热史）对应有不同的径迹长度 分布图。
• 图2 几种受热史的古径迹长度分布图
四、 裂变径迹相关应用
• （一） 造山带隆升过程 • 平均地温梯度：30℃/Km. • 利用同一高程不同矿物的裂变径迹年龄 （AFT、ZFT），其年龄对应不同的温度， 将温度转化为对应的深度，则可得出该时 间段内的隆升速率； • 利用不同高程上，同一矿物的裂变径迹年 龄得出相关隆升速率。
三、 裂变径迹封闭温度原理
• （一） 裂变径迹部分退火带及封闭封闭温度 • 退火：裂变径迹（潜径迹）并不总是稳定存 在，潜径迹的稳定性受温度影响最为明显， 表现为随温度升高而径迹密度减少、长度变 短直至完全消失，这种受加热径迹发生衰退 的现象称为退火； • 径迹退火有一个上限温度当温度高于该温度 后，径迹完全消失，这一温度称为封闭温度, 磷灰石径迹封闭温度在120℃左右； • 部分退火带:从径迹开始发生退火到完全退火 （消失）对应的温度范围称为部分退火带， 磷灰石的部分退火带大致为70~120℃。
二、 裂变径迹定年原理
• （二） 定年公式推导
D s Igi t ln(1 ) D F i g
1
• （三） 相关标准校正 • 标准矿物校正 • 铀标准玻璃校正
三、 裂变径迹封闭温度原理
• （一） 裂变径迹部分退火带及封闭封闭温 度 • （二） 裂变径迹长度分布与热史
• 图3 岩石抬升与封闭温度示意图
四、 裂变径迹相关应用
• （二） 盆地热演化史 • 研究深度：一般3-5Km • 磷灰石部分退火带正好和油气生成温度近 一致，为含油气盆地热史分析有较明显的 优势。