Датировка по треку деления - Fission track dating

Датировка по треку деления это радиометрическое датирование методика, основанная на анализе следов повреждений или следов, оставленных деление фрагменты в некоторых уран -несущий минералы и очки.[1] Датирование по трекам деления - относительно простой метод радиометрического датирования, который оказал значительное влияние на понимание термической истории Континентальный разлом, время вулканический события, а также источник и возраст различных археологический артефакты. Метод предполагает использование числа событий деления, вызванных спонтанным распадом уран-238 в общих акцессорных минералах датировать время остывания породы ниже температура закрытия. Треки деления чувствительны к теплу, и поэтому этот метод полезен для выяснения термической эволюции горных пород и минералов. Большинство текущих исследований с использованием треков деления нацелены на: а) понимание эволюции горных поясов; б) определение источника или происхождение осадков; в) изучение термической эволюции бассейны; г) определение возраста плохо датированных слои; д) датировка и определение происхождения археологических артефактов.

Метод

В отличие от других методов изотопного датирования, "дочь "в датировании треков деления - это эффект в кристалл а не дочерний изотоп. Уран-238 подвергается спонтанное деление распадаться с известной скоростью, и это единственный изотоп со скоростью распада, которая имеет отношение к значительному образованию естественных треков деления; другие изотопы имеют слишком низкую скорость распада деления, чтобы иметь значение. Осколки, испускаемые в результате этого процесса деления, оставляют следы повреждений (следы окаменелостей или ионные треки ) в Кристальная структура минерала, содержащего уран. Процесс производства гусениц практически такой же, как быстрые тяжелые ионы При химическом травлении полированных внутренних поверхностей этих минералов обнаруживаются треки спонтанного деления, и можно определить их плотность. Поскольку протравленные дорожки относительно большие (в диапазоне от 1 до 15 микрометров), подсчет можно производить с помощью оптическая микроскопия, хотя используются и другие методы визуализации. Плотность следов окаменелостей коррелирует с возрастом остывания образца и содержанием урана, которое необходимо определять независимо.

Для определения содержания урана использовалось несколько методов. Один из методов - нейтронное облучение, где образец облучается тепловые нейтроны в ядерном реакторе с внешним детектором, например слюда, прикрепленный к поверхности зерна. Нейтронное облучение вызывает деление уран-235 в образце, и полученные индуцированные треки используются для определения содержания урана в образце, поскольку 235U:238Отношение U хорошо известно и считается постоянным по природе. Однако это не всегда постоянно.[2] Чтобы определить количество событий индуцированного деления, которые произошли во время нейтронного облучения, к образцу прикрепляют внешний детектор, и образец и детектор одновременно облучают тепловые нейтроны. Внешний детектор обычно представляет собой хлопья слюды с низким содержанием урана, но также использовались пластмассы, такие как CR-39. В результате индуцированного деления урана-235 в образце создаются индуцированные треки в вышележащем внешнем детекторе, которые позже обнаруживаются химическим травлением. Соотношение спонтанных и индуцированных следов пропорционально возрасту.

Другой метод определения концентрации урана - это метод LA-ICPMS, метод, при котором на кристалл попадает лазерный луч и происходит абляция, а затем материал пропускается через масс-спектрометр.

Приложения

В отличие от многих других методов датирования, датирование по треку деления однозначно подходит для определения низкотемпературных термических явлений с использованием обычных дополнительных минералов в очень широком геологическом диапазоне (обычно от 0,1 до 2000 млн лет). Апатит, сфен, циркон, слюды и вулканический стекло обычно содержит достаточно урана, чтобы его можно было использовать при датировании образцов относительно молодого возраста (Мезозойский и Кайнозойский ) и являются наиболее полезными материалами для этой техники. Дополнительно с низким содержанием урана эпидоты и гранаты может использоваться для очень старых образцов (Палеозой к Докембрийский ). Метод датирования по треку деления широко используется для понимания термической эволюции верхней коры, особенно в горных поясах. Треки деления сохраняются в кристалле, когда окружающая температура породы падает ниже температуры отжига. Эта температура отжига варьируется от минерала к минералу и является основой для определения зависимости низких температур от времени. Хотя детали температуры закрытия сложны, они составляют приблизительно от 70 до 110 ° C для типичного апатита, c. От 230 до 250 ° C для циркона и c. 300 ° C для титанита.

Поскольку нагрев образца выше температуры отжига приводит к заживлению или отжигу повреждения делением, этот метод полезен для датировки самого последнего события охлаждения в истории образца. Этот сброс часов можно использовать для исследования тепловой истории бассейн отложения, эксгумация в километрах, вызванная тектонизм и эрозия, низкая температура метаморфический события и геотермальный вена формирование. Метод трека деления также используется до сих пор. археологический сайты и артефакты. Он использовался для подтверждения калий-аргон даты вкладов на Олдувайское ущелье.

Анализ происхождения обломочных зерен

Ряд датируемых минералов встречается в песчаниках в виде обычных обломочных зерен, и, если пласты не были заглублены слишком глубоко, эти минеральные зерна сохраняют информацию о материнской породе. Анализ треков деления этих минералов дает информацию о термической эволюции материнских пород и, следовательно, может быть использован для понимания происхождение и эволюция горных поясов, сбрасывающих отложения.[3] Этот метод детритного анализа чаще всего применяется к циркону, потому что он очень распространен и устойчив в осадочной системе, и, кроме того, он имеет относительно высокую температуру отжига, так что во многих осадочных бассейнах кристаллы не восстанавливаются при более позднем нагревании.

Датирование обломочного циркона по треку деления - широко применяемый аналитический инструмент, используемый для понимания тектонической эволюции территорий источника, которые оставили длительные и непрерывные эрозионные записи в прилегающих пластах бассейна. Ранние исследования были сосредоточены на использовании возраста похолодания в обломочном цирконе из стратиграфических последовательностей для документирования времени и скорости эрозии горных пород в прилегающих орогенных поясах (горных хребтах). Ряд недавних исследований объединили U / Pb и / или гелиевое датирование (U + Th / He) на монокристаллах для документирования конкретной истории отдельных кристаллов. Такой подход двойного датирования является чрезвычайно мощным инструментом происхождения, поскольку может быть получена почти полная история кристаллов, и поэтому исследователи могут с относительной уверенностью определить конкретные области-источники с отличной геологической историей.[4] Возраст по трекам деления обломочного циркона может составлять от 1 до 2000 млн лет.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Р.Л. Флейшер; П. Б. Прайс; Р. М. Уокер (1975). Ядерные следы в твердых телах. Калифорнийский университет Press, Беркли.
  2. ^ Мервин, Эвелин. «Природные ядерные реакторы: естественные реакторы деления, которым 2 миллиарда лет, в Габоне, Западная Африка». Сеть блогов Scientific American. Получено 2018-08-19.
  3. ^ http://rimg.geoscienceworld.org/cgi/content/extract/58/1/205
  4. ^ http://geology.gsapubs.org/cgi/content/abstract/36/12/915
  5. ^ http://minerva.union.edu/ft2008/Abstract_volume.html

дальнейшее чтение

  • Нэзер, К. В., Датирование треков деления и геологический отжиг треков деления, в: Jager, E. and J.C. Hunziker, Лекции по изотопной геологии, Springer-Verlag, 1979, ISBN  3-540-09158-0
  • U. S. G. S., Следы деления: техника, https://web.archive.org/web/20161208062155/http://geology.cr.usgs.gov/capabilities/gronemtrac/geochron/fission/tech.html Проверено 27 октября 2005 г.
  • Гарвер, Дж. И., 2008, Датирование по треку деления. В Энциклопедии палеоклиматологии и древних сред, В. Горниц (ред.), Серия энциклопедии наук о Земле, Kluwer Academic Press, стр. 247-249.
  • Вагнер, Г. А., и Ван ден Хауте, П., 1992, Fission-Track Dating; Kluwer Academic Publishers, 285 стр.
  • Энкельманн Э., Гарвер Дж. И., Павлис Т. Л., 2008 г., Быстрая эксгумация покрытых льдом скал Чугач-Стрит. Элиас Орен, Юго-Восточная Аляска. Геология, т. 36, № 12, с. 915-918.
  • Гарвер, Дж. и Монтарио, М.Дж., 2008. Возраст детрита по трекам деления из Потсдамской формации в верхнем кембрии, Нью-Йорк: последствия для низкотемпературной термической истории террейна Гренвилл. В: Гарвер Дж. И. и Монтарио М. Дж. (Ред.) Материалы 11-й Международной конференции по термохронометрии, Анкоридж, Аляска, сентябрь 2008 г., стр. 87-89.
  • Бернет М., Гарвер Дж. И., 2005, Глава 8: Анализ треков деления детритного циркона, In P.W. Райнерс и Т. А. Элерс (ред.), Низкотемпературная термохронология: методы, интерпретации и применения, Reviews in Mineralogy and Geochemistry Series, v. 58, p. 205-237.