锆石He扩散行为:FCT锆石扩散实验的制约

锆石He扩散行为:FCT锆石扩散实验的制约

论文摘要

为了更好地理解锆石(U-Th)/He定年技术及应用潜力,文章基于热活化扩散过程原理,通过高精度分步加热实验研究锆石He的扩散特征,分析锆石He扩散动力学参数、封闭温度(Tc)、部分保留区(PRZ)及(U-Th)/He年龄等. FCT锆石标样循环分步加热扩散实验获取扩散系数ln(D/a2)与温度倒数呈负相关,遵从期望的热活化扩散过程(Arrhenius方程).锆石He扩散活化能(Ea)分布在144~184kJ mol-1,平均值为(169±12)kJ mol-1,(U-Th)/He封闭温度介于144~216℃(冷却速率为10℃Ma-1,半径为38~60μm),平均值为(176±18)℃.锆石He封闭温度随着冷却速率的增大而增加,缓慢冷却时(冷却速率为0.1℃Ma-1),平均值为~136℃;快速冷却时(冷却速率为100℃Ma-1),平均值为~199℃.当冷却速率不变时, He封闭温度随锆石半径增大而增加,对于快速冷却的FCT锆石,年龄受半径大小影响不明显. He保存或者重置与温度和时间条件密切相关,部分保留区温度窗口随持续时间的增加逐渐减小.测试26粒FCT锆石(U-Th)/He年龄的几何平均值为(28.38±0.34)Ma(S.E.),与国内外实验室测试年龄(28.4±1.9Ma)一致. FCT锆石(U-Th)/He年龄较年轻,具有较好的重现性,锆石形成后快速冷却,具有低剂量的辐射损伤,且FCT锆石He年龄与eU没有明显的相关性,表明辐射损伤对He年龄及扩散动力学的影响不明显.

论文目录

  • 1 引言
  • 2 理论基础
  •   2.1 Arrhenius方程
  •   2.2 He扩散动力学参数求取
  •   2.3 矿物封闭温度
  • 3 样品及实验方法
  •   3.1 实验样品
  •   3.2 实验方法
  • 4 实验结果
  • 5 讨论
  •   5.1 锆石 (U-Th) /He封闭温度及部分保留区
  •     5.1.1 He扩散参数
  •     5.1.2 锆石 (U-Th) /He封闭温度
  •     5.1.3 冷却速率、颗粒半径与封闭温度
  •     5.1.4 He部分保留区
  •   5.2 锆石 (U-Th) /He年龄
  •   5.3 非线性Arrhenius行为
  •   5.4 辐射损伤
  • 6 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 喻顺,陈文,孙敬博,沈泽

    关键词: 锆石,扩散,封闭温度,热年代学

    来源: 中国科学:地球科学 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 地质学

    单位: 中国地质科学院地质研究所同位素热年代学实验室,自然资源部深地动力学重点实验室中国地质科学院地质研究所

    基金: 国家自然科学基金项目(批准号:41503058,41473053,41503057),公益性行业专项项目(编号:201511064-2),国家重点研发计划项目(编号:2017YFC0601300),地质矿产调查评价项目(编号:DD20160123-02),中国地质科学院基本科研业务费项目(编号:J1625)资助

    分类号: P597.3

    页码: 656-670

    总页数: 15

    文件大小: 1209K

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