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

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