新构造课件新构造学第二讲09章节
89页1、,第二讲 新构造学的年代学方法,Outline,Potassium-Argon and Argon-Argon dating (K-Ar and Ar-Ar) Carbon-14 dating Cosmogenic nuclide dating Fission track dating (FT) Uranium series dating Thermoluminescence dating (TL) Optical Stimulated luminescence dating (OSL) Electron Spin Resonance Dating (ESR) Paleomagnetism,Basic theory of isotope dating,其中:t 欲测样品的年龄, 衰变常数, N0 母体原始含量;N 母体残余含量;D 子体t时候的含量,D0 子体t=0时候的含量。,半衰期(T1/2)(half-life)放射性元素衰变一半所需要的时间(单位:年); 衰变常数()(decay constant)单位时间内自发衰变的概率(单位:年-1); 平均寿命()(mean-life)放
2、射性元素平均生存时间(单位:年)。来衡量。,Isochron diagram,1. K-Ar and 40Ar-39Ar dating,(1) Theory K的三种同位素:39K、40K、41K,其中40K为放射性元素,半衰期为1.31109a.,40K40Ar(K层捕获)(占10.48%)(衰变常数e); 40K 40Ca(放出负电子)(占89.52%)(衰变常数) e 40Ar+40Ca=40K(et1),其中:40K为衰变后的母体残余量,40Ar+40Ca为子体含量。40K-40Ar测量40K和40Ar的含量,然后计算出年龄。,式中:40Ar*由40K衰变而成,假设条件: t=0时,矿物中不含40Ar。岩石矿物形成是所携带的氩同位素的丰度比,应与现代大气中氩同位素的丰度比相同,即经过大气氩校正之后,样品在形成时的放射成因40Ar应为零。 在t时间里,处于封闭体系,无K、Ar的带进带出。 能够准确地测定衰变常数。 能够准确地测定岩石矿物中40Ar*和40Ar的含量或他们之间的比值。 在岩石矿物形成过程中和形成以后,钾和氩(尤其是氩)从开放体系过度到封闭体系所经历的时间相对与封闭体
3、系维持的时间要短得多,可以忽略不计。否则所得到的年龄值实际上是样品达到封闭温度的时间,否则,可用40Ar-39Ar解决。,40Ar-39Ar法的基本原理: 与K-Ar法不同之处在于,K-Ar法分别测量40Ar和40K的含量;而40Ar-39Ar法不测量40K的含量,而是先用快中子照射,使40K(母体残余量)变为39Ar,这样就可以同时测量39Ar和40Ar ,然后再用39Ar的含量推算出40K的含量。在质谱仪上同时测量39Ar和40Ar ,克服了样品不均匀的影响。 另外,测量过程是逐渐加温,从而可能取得在不同温度阶段的年龄信息(加温过程中可以出现若干平台)(年龄谱,age spectrum)(“坪年龄”, “plateau age”),每一个“坪年龄”代表一次热事件的时间。,(2) 测量对象及年龄范围 火成岩中含K的矿物,如长石、云母等等。 (3) 误差来源及测量误差 被测样品的均匀性;样品年龄(样品越老, 40Ar丢失的可能性越大)和钾含量(是否有后期的蚀变,蚀变能把钾带走)以及大气氩含量(新年龄样品大气氩含量增加,也使误差增大);实验流程的合理性和测量系统的稳定性及本底水平等。 (
4、4) 取样要求 (5) 应用 火山岩的测年;断层活动年龄及活动期次的研究。,2. Carbon-14 dating,(1) Theory n+N14N15p+C14N14(-decay,emits negative electrons) nneutrons (cosmic ray); pproton; half-live t1/25730a.,The relatively rapid cycling of carbon between the atmosphere and living biosphere allows live organism to maintain a 14C activity which is approximately equal to that of the atmosphere. Once an organism dies, it becomes isolated from the 14C source, 14C runs down by radioactive decay by a constant rate. A(t)=A0e-t A(t)parent
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