会议摘要 正式出版 版本 1 Vol 9 (4) : 405 2018
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稀有气体宇宙成因同位素——地表过程研究中的优势与应用前景
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摘要&关键词
摘要:与放射性核素相比,稀有气体宇宙成因同位素由于不随时间衰减,不受核素半衰期制约,在长时间尺度、低侵蚀速率区域的地表过程和地貌演化研究中极具优势。以稳定核素21Ne 为例,其允许除石英外的诸如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等硅酸盐矿物作为研究对象;样品前处理过程简单,不需要进行色谱分离等复杂的离子纯化过程;同位素含量测试分析仅需0.2 — 1.0 g 纯净矿物即可满足精度要求。上述诸多方面的优点赋予了稀有气体同位素在更为广泛的地表环境和地质体系中应用的可能性。然而,目前稳定宇宙成因核素在年代学领域的应用远不及放射性核素10Be、26Al、36Cl 等核素广泛,制约其发展的主要原因总结起来,可能有以下几类:首先,多成因组分的存在降低测定准确性。以21Ne 为例,由于大气来源的Ne 同位素和核成因21, 22Ne 的干扰,宇宙成因21Ne 需要长于放射性核素10Be 大约十倍的暴露时间,才能获得相似的测试精度与准确性,这是制约稳定核素21Ne 测年下限的主要原因,如果5 ka 为目前宇宙成因10Be 暴露测年的下限,那么21Ne 的应用范围,将以~50 ka 起始,在很大程度上限制了21Ne在晚第四纪的应用。其次,继承性组分的存在。由于稳定核素不随时间衰减,继承性组分被完全保存在矿物中,继承性组分的准确校正是成功应用这一技术的关键。对于河流阶地等沉积物测年,可通过深度剖面法进行校正,然而,对于基岩或巨砾样品,积累于成岩前侵蚀和搬运过程的宇宙成因核素难以准确校正,在某些应用中是测年误差的主要来源。第三,绝对生成速率的测定。目前由于对10Be、26Al 生成机理的研究较为成熟,通过理想标定位置的方法,对有独立年龄制约的岩石样品进行核素含量标定,获得生成速率。稳定核素的生成速率则通常采用比值法间接获得,加之对于21Ne 而言,极高的大气Ne 含量使得宇宙成因21Ne 生成速率的测定尤为困难,来自生成速率的不确定性达到10% — 20%,远高于10Be、26Al 等核素。此外,稳定核素3He 虽然具有高生成速率、非宇宙成因组分干扰小的优点,但扩散损失限制了其在石英中的应用。如上所述,阻碍稳定宇宙成因核素应用的原因很多,但是稳定核素在多矿物种类检测、单砾石样品分析、高效低成本测试、激光微区原位分析等方面的应用优势,不应该被忽视;同时,稳定核素与放射性核素的结合使用,是拓宽宇宙成因核素年代学方法应用范围的重要途径,为宇宙成因核素的发展注入新的活力。
关键词:稀有气体同位素;21Ne;长时间尺度;问题与优势
稿件与作者信息
马 严
马 严,mayan82634@hotmail.com
出版历史
出版时间: 2018年9月6日 (版本1
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地球环境学报
Journal of Earth Environment