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裂变径迹 (FT) 分析实验室

时间:2015/5/8 15:00:28 作者: 来源:

裂变径迹 (FT) 分析实验室始建于上世纪70年代,是我国最早建成的裂变径迹 (FT)测年实验室之一。目前实验室拥有实验前处理系统(裂变径迹样品制片、抛光、化学蚀刻全套流程)、统计用OLYMPUS BX50-75E21P偏光显微镜(具透射光及反射光源)、中心变倍装置(可分别放大1000倍、1250倍、1600倍及2000倍)、内径迹长度统计系统(在反射光条件下运用摄像显示装置完成径迹长度测量)和裂变径迹数据处理系统(完成单颗粒年龄计算,给出pooled age、central age、mean age,最终绘制radial plot 图、单颗粒年龄配分图、内径迹长度配分图)。2005年新引进一套澳大利亚AutoScan公司生产的基于Zeiss显微镜的FTD As3000B裂变径迹分析系统,实现了单颗粒样品自发径迹和诱发径迹的自动对应;具透射光和反射光源,最大可放大1000倍;具备围限径迹统计系统和裂变径迹数据处理系统;具备Dpar值测量系统。可开展活动断裂带、隆升山体、沉积盆地中磷灰石、锆石等低温封闭矿物裂变径迹年龄测定及热历史研究。

裂变径迹测年法针对活断层研究的应用主要基于裂变径迹的退火作用,即矿物中已累积径迹遇热缩减,并最终体现在测试年龄变化上的特性。不同矿物中裂变径迹退火温度不同,磷灰石裂变径迹120℃~60℃的退火范围针对断层活动时巨大能量释放所产生的热变化是理想的温度-时间指示计,故在活断层研究中磷灰石裂变径迹年龄的测试被广泛应用,其次为锆石、榍石等。


测年原理

裂变径迹测年方法主要是通过测量目标矿物 238U 裂变的母体和子体来获得年龄。与传统同位素年代学方法不同的是, 裂变径迹法中的子体是铀裂变时对矿物造成的电离损伤。通过化学蚀刻, 这种电离损伤可以在显微镜 下观测。自发裂变径迹是 238U 在自然状态下裂变的子体, 通过测量计年矿物(如磷灰石、锆石等高铀含量矿物)中的自发裂变径迹获得. 除自发裂变外, 通过中子辐照也可以使铀发生裂变, 称为诱发裂变. 原子能反应堆中的热中子(thermal neutron)可以诱发 235U 裂变产生诱发径迹。 由于自然界中, 衰变达到稳定状态时, 同位素 235U/238U 比是一恒定值(0.0072527), 因此通过测量235U诱发裂变产生径迹的方法, 便可获得 238U 的量, 从而获得裂变径迹年龄.

其测年公式为:





采样要求:

采原地新鲜样品约8公斤,挑选磷灰石、锆石矿物数量均应大于200粒。


测试流程:

样品制靶-抛光-蚀刻-盖云母片-塑封-打包-送反应堆中子辐照-蚀刻云母-统计长度和密度-计算年龄


主要成果:

1. Pang J Z, Zheng D W, Wan J L, et al. Insufficient thermalization effects on determining fission-track ages. Science China: Earth Sciences, 2013, 56:1233–1241. 

2. Zhang Zhiyong, Zhu Wenbin, Shu Liangshu,Wan Jinglin, Yang Wei, Zheng Bihai and Su Jinbao, 2011. Multi-stage exhumation of the NE Tarim Precambrian bedrock, NW China: constraints from apatite fission track thermochronology in the Kuluketage area. Terra Nova. 23:324–332.                                           

3. Zheng, D., Clark, M. K., Zhang, P., Zheng, W., & Farley, K. A. (2010). Erosion, fault initiation and topographic growth of the North Qilian Shan (northern Tibetan Plateau). Geosphere, 6(6), 937–941.    

4. Liu Jianhui, Zhang Peizhen, Zheng Dewen, Wan Jinlin, Wang Weitao, Du Peng, Lei Qiyun. 2010. Pattern and timing of late Cenozoic rapid exhumation and uplift of the Helan Mountain, China. Sience China Earth Sciences, 53(3): 345-355

5. Zheng Dewen,Zhang Peizhen,Wan Jinlin,Yuan Daoyang,Li Chuanyou,Yin Gongming,Zhang Guangliang,Wang Zhicai,Min Wei,Chen Jie,2006,Rapid exhumation at ~8 Ma on the Liupan Shan thrust fault from apatite fission-track thermochronology:Implications for growth of the northeastern Tibetan Plateau margin,Earth and Planetary Science Letters,248:183-193

6. 刘建辉,张培震,郑德文,万景林,王伟涛. 2010. 秦岭太白山新生带隆升冷却历史的磷灰石裂变径迹分析, 地球物理学报, 53(10):2405-2414.

7. 万景林,郑德文,郑文俊,王伟涛,2011. MDD法和裂变径迹法相结合模拟样品的低温热历史——以柴达木盆地北缘赛什腾山中新生代构造演化为例.地震地质,33(2):369-382.

8. 郑德文,张培震,万景林,袁道阳,李大明,王建平,尹京武,李传友,王志才,2006,构造、气候与砾岩—以沉积山和临夏盆地为例,第四纪研究,26(1):63-69                                                                  郑德文,张培震,万景林等. 构造、气候与砾岩—以积石山和临夏盆地为例.第四纪研究,2006,26(1):63-69

9. 郑德文,张培震,万景林等。六盘山盆地热历史的裂变径迹证据。地球物理学报,2005,48(1):157-164

10. 郑德文,张培震,万景林等。青藏高原东北边缘晚新生代构造变形的时序——临夏盆地碎屑颗粒磷灰石裂变径迹记录. 中国科学, 2003: 190-198。

11. 郑德文,张培震,万景林.碎屑颗粒磷灰石裂变径迹法在制约地层年龄中的应用。矿物岩石地球化学通报,2001, 20(4):465-467

12. 郑德文,张培震,万景林. 碎屑颗粒热年代学—一种揭示盆山耦合过程的年代学方法. 地震地质,2000, 22(增刊):25-36.


主要仪器设备:


AutoScan公司生产的基于Zeiss显微镜的 FTD As3000B分析系统

 

OLYMPUS裂变径迹测试系统


 


主要工作人员:

1.郑德文:研究员,主要从事裂变径迹低温热年代学研究

2.谷元珠:高级工程师,主要从事裂变径迹测试工作

3.庞建章:助理工程师,主要从事裂变径迹测试工作