宇宙成因核素Ne测年原理和应用-地震地质.PDFVIP

第 ３７卷　第 １期 地　震　地　质 Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１ ２０１５年 ３月 ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＬＯＧＹ Ｍａｒ．，２０１５ － ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３ ４９６７．２０１５．０１．０１９ ２１ 宇宙成因核素 Ｎｅ测年原理和应用 马　严　武　颖　庞建章　张会平　郑德文 （中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京　１０００２９） 摘　要　　宇宙成因核素测年方法在地表暴露测年和沉积物埋藏测年方面均具有重要应用价值，还 可用于定量计算地表侵蚀、地形抬升和河流下切等反映气候及构造运动影响的地表过程速率，对研 究地球各圈层之间的相互作用关系具有重要意义，是第四纪年代学领域中一种重要的测年方法。与 １０ ２６ ２１ 放射性宇宙成因核素 Ｂｅ、 Ａｌ相比，稳定核素 Ｎｅ在地表暴露定年方面具有测年范围宽、测年材料 选择范围广、测试所需样品量少、前处理过程简单等优点。通过与放射性核素的结合使用，稳定核 ２１ １０ ２６ － 素 Ｎｅ还可用于沉积物的埋藏测年，并具有比 Ｂｅ Ａｌ埋藏测年法更高的测年上限和测年精度。稳 ２１ 定核素 Ｎｅ测年方法的应用在国内尚处于起步阶段，但可以预见，这一方法将以其独特的优势在第 四纪地质学、地貌演化及活动构造等诸多研究领域得到广泛的应用。 ２１ 关键词　　宇宙成因核素　 Ｎｅ　暴露年龄　埋藏年龄 － － － 中图分类号：Ｐ５９７ 文献标识码：Ａ 文章编号２０１５ ０　引言 到达地球表层的宇宙射线粒子与大气中物质发生碰撞，损失部分能量成为次级宇宙射线 粒子（ｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｏｓｍｉｃｒａｙｐａｒｔｉｃｌｅｓ）。次级宇宙射线粒子与地表大气反应所产生的核素被称为 大气宇宙成因核素；而通过直接轰击地表岩石或矿物产生的核素被称为原地生成宇宙成因核 素（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｉｎｓｉｔｕｃｏｓｍｏｇｅｎｉｃｎｕｃｌｉｄｅｓ，ＴＣＮ）。本文所探讨的宇宙成因核素测年方法使用的 核素即为后者。 原地生成宇宙成因核素可用于地表样品的暴露年龄测定，还可用于对沉积物进行埋藏年 龄测定。这两方面的应用均依赖于宇宙成因核素在岩石或矿物中的积累量。地表暴露测年注 重地表岩石在覆盖物移去后，接受辐射的时间。沉积物埋藏测年注重的是地表物质先接受辐 射后迅速埋藏、宇宙成因核素停止生成后放射性衰变过程的时限。 宇宙射线粒子与岩石或矿物中的靶元素反应可生成多种核素。由于核素自身性质、仪器 ３ １０ ２１ ２６ 测试能力等因素的限制，目前，应用较为广泛的原地生成宇宙成因核素为 Ｈｅ、 Ｂｅ、 Ｎｅ、 Ａｌ ３６ １０ ２６ ３６ 和 Ｃｌ等。其中，放射性核素 Ｂｅ、Ａｌ、 Ｃｌ的含量通过加速器质谱仪测定。加速器质谱测试 技术的不断改进和检测限的大幅度降低使得放射性核素测年方法的测年精度不断提高，因而 在年代学中的应用更为普遍（Ｇｕｅｔａｌ．，１９９６；Ｇｒａｎｇｅｒｅｔａｌ．，２００１；Ｌａｌｅｔａｌ．，２００３；顾兆炎等， ２００６；Ｋｏｎｇｅｔａｌ．，２００７；Ｃｈａｍｐａｇｎａｃｅｔａｌ．，２０１０；Ｐａｌｕｍｂｏｅｔａｌ．，２０１０；Ｍｏｒｇａｎｅｔａｌ．，２０１１）。 － － － － 〔收稿日期〕稿，２０１４ １１２４改回。 〔基金项目〕　中国地震局地质研究所基本