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氩-氩年代学几个基本概念

已有 16770 次阅读 2013-4-4 14:53 |系统分类:科研笔记| 概念, 氩-氩年代学

-氩计时  K-Ar dating

又称钾-氩定年、钾-氩法(K-Ar method)天然钾同位素40K具有双重衰变,分别转化为40Ca40Ar,半衰期为1250 Ma。钾-氩法是基于40K→40Ar衰变分支建立的同位素定年方法。年龄计算公式:



其中
40K总衰变常数λ = 5.543×10−10a−1,两种电子俘获分支衰变常数分别为λe = 0.572×10−10a−1λe' = 0.0088×10−10a−1


-氩计时 40Ar/39Ar dating (40Ar-39Ar dating)

又称氩-氩定年技术。是钾-氩计时的创新和拓展,1966年由G. TurnerC. Merrihue建立。钾-氩和氩-氩计时的一个基本假设:岩石和矿物的K同位素相对丰度是恒定的。采用快中子活化的方法,把钾的主要同位素39K转化为39Ar,即39K(n, p)39Ar。钾-氩法用两份样品分别测定KAr含量,而氩-氩法只需测定一份中子活化样品的40Ar*/39ArK比值即可计算样品的年龄:



其中
J 为中子活化参数。采用已知年龄的参考标准样品(reference standard sample,又称积分通量监测样品fluence monitor sample)与待测样品(unknown sample)一起进行中子活化,标样J 值为


根据一组标样的J 值曲线,采用内插法获得各个待测样品的J 值。现代惰性气体质谱仪可精确测定Ar同位素比值,故氩-氩法是高精度的同位素定年技术,可以精确测定低钾含量样品的年龄,并使流体包裹体氩-氩定年成为可能



阶段加热
stepwise heating, stepped heating, incremental heating

分阶段逐步升温加热直至完全熔化样品,使样品分阶段释气。每个阶段温度预先设定,采用温控方式保持恒温。常用电炉(如高频炉、电子轰击炉和石墨炉等)或激光进行加热。




年龄谱
age spectrum

采用阶段加热技术,每个阶段释出的气体即可得到一个40Ar/39Ar年龄。以年龄为纵坐标、累积39Ar释出百分数(或分数)为横坐标作图,获得一个样品的40Ar/39Ar年龄谱。年龄谱图有效地表达了40Ar/39Ar阶段加热分析结果。




坪年龄
plateau age

最常用的40Ar/39Ar定年结果表达方式。年龄坪 (age plateau) 至少包含3个连续阶段、39Ar50%以上、年龄值都落在置信范围内 (confidence envelope)坪年龄及其标准误差计算公式如下:


式中N为参加坪年龄计算数据点个数, ti 为第i 阶段年龄, Wi 为第i 阶段权重, 。因权重是误差平方之倒数,这种坪年龄又称为“误差坪年龄”。




大气氩 atmospheric argon

指现代大气中的氩,占干空气体积的0.937%,其同位素组成为40Ar 99.600%38Ar 0.063%36Ar 0.337%40Ar/36Ar比值为295.5




外来氩 extraneous argon

包括继承氩和过剩氩,指捕获氩之初始40Ar/36Ar比值大于295.5(现代大气氩比值),额外的40Ar被称为外来氩。




继承氩
inherited argon

本质上为放射性成因40Ar,较老物质通过物理污染混入到矿物岩石样品中。




过剩氩
excess argon

本质上为无源40Ar (parentless 40Ar)。除了空气40Ar和原位40K衰变产生的放射性成因40Ar之外,由各种地质过程混入到样品中的40Ar




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