地震动力学国家重点实验室

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U-Th/He测年实验室

时间:2015/5/11 14:45:22 作者: 来源:

    在2014修缮购置项目的资助下,实验室购置了Alphchron氦测量仪、Resolution M50-LR准分子激光器、安捷伦7900 ICP-MS,新建了U-Th/He实验室。

    实验室主要成员:郑德文、王英

U-Th/He法的发展历史:

    U、Th衰变生成He是最早的同位素测年方法之一,早在20世纪初就被用于岩石的年龄测定。但是由于人们用U-Th/He法经常得到过分年轻的年龄,该方法在20世纪初的几十年里一直被打入“冷宫”。随着封闭温度概念的提出,人们对年代学方法有新的认识。上世纪80-90年代,U-Th/He重新进入科学家们的视野,并取得一系列重要成果。加州理工学院Farley教授和他的学生们一起,做出了卓越的成绩。获得了磷灰石He的封闭温度为75±5℃;He的部分保存区间(Partial retetion)为85-40℃;提出了3He/4He,更使该方法研究的温度扩展到约20℃,使得该方法可以用来研究地表剥蚀过程,如河流下切、冰川发育等。

U-Th/He法的基本原理:

    与其它的同位素测年方法的原理相同,都是依据核素的衰变的原理。磷灰石U-Th/He法的依据是238U、235U、232Th发生a(He核)、b衰变,生成Pb,这三个衰变系列可以用以下简化式来表达:

    与U- Pb法不同的是U-Th/He中测试的子体为He核。因此He的年龄方程为:

  

式(1)中:U(t)、Th(t)为样品中U、Th的测量值,为衰变常数。U和Th的衰变常数分别为:238=1.55125*10-10,235=9.8485*10-10,232=0.49475*10-10238U/235U=137.88±0.14。这就是该方法的基本测年公式。

    要完成这一同位素年龄测试,就是要测定同位素衰变体系的母体和子体,即测定U、Th的含量和He的含量。因此,测定U、Th的含量和He的含量的测定是关键。目前,U和Th用稀释法在ICP-MS上进行测量,而He是通常用稀释法在四极质谱仪测量。磁式质谱仪(如MAP215-50,MM-5400)等通常在3He/4He法时才使用。

适用测年材料:

    磷灰石、锆石、榍石、萤石等高铀含量矿物。由于磷灰石中He的低封闭温度,磷灰石是晚新生代构造研究、地貌研究中最有用的方法。

主要仪器:

安捷伦7900

Alphachron