裂變徑跡保留年齡

裂變徑跡保留年齡

裂變徑跡保留年齡是指天然絕緣固態物質(各種礦物,玻璃質)保留自發裂變徑跡的時間。隨著溫度的升高,物質中的電子運動速度加快,電子逐漸補充到礦物和玻璃質的輻射損傷區域內,使潛伏裂變徑跡慢慢縮短、變小、直至全部消失。這種現象叫退火作用。

裂變徑跡保留年齡

正文

天然絕緣固態物質(各種礦物,玻璃質)保留自發裂變徑跡的時間。自然界大多數物質都含有少量的鈾。鈾同位素238U能夠自發裂變,分裂成兩個中等質量的原子核,並釋放出大量的能量(約200兆電子狀)。這兩個中等質量的高能原子核射入周圍物質,可以穿過10~20微米的距離,產生一條狹窄的連續輻射損傷區,稱潛伏裂變徑跡。
隨著溫度的升高,物質中的電子運動速度加快,電子逐漸補充到礦物和玻璃質的輻射損傷區域內,使潛伏裂變徑跡慢慢縮短、變小、直至全部消失。這種現象叫退火作用。徑跡的退火時間

,

A為常數,與物質性質和退火程度有關;E為徑跡退火的活化能;K為波爾茲曼常數;T為退火溫度。為了便於套用,上式可改寫為:

裂變徑跡保留年齡,

這個關係式稱為阿亨尼斯圖的數字表達式。由阿亨尼斯圖可以將實驗資料外推到地質時期,求出礦物對潛伏裂變徑跡的封閉溫度。封閉溫度是礦物開始保留潛伏裂變徑跡不致退火的溫度。礦物的裂變徑跡保留年齡是它冷卻到封閉溫度以後保留裂變徑跡的時間。
礦物中的潛伏裂變徑跡可以被特定的化學試劑優先溶解,因此用化學蝕刻方法可以將它擴大到用普通光學顯微鏡能夠進行觀測的尺度。 238U從固定的速度發生裂變,它的自發裂變常數λf=7×10-17年-1。根據觀測的自發裂變徑跡數(子體量),鈾含量(母體量)和λf可計算出礦物中由238U自發裂變徑跡保存至今的時間,即裂變徑跡保留年齡。
套用同一樣品中不同礦物的裂變徑跡保留年齡和裂變徑跡保留溫度,可以推算岩體(或隕石母體)的冷卻速度。

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