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(U-Th)/He同位素测年技术 目 录 一、(U-Th)/He测年技术原理 二、(U-Th)/He测年技术的方法步骤 三、(U-Th)/He测年技术的地质意义 一、(U-Th)/He测年技术原理 1.1技术原理 (U-Th) /He定年原理是根据矿物颗粒中U、Th放射性衰变产生He发展而来的。通过测量矿物样品中放射性衰变产物4He、母体同位素238U和232Th的含量,就可以获得(U-Th) /He的年龄。 4He原子核又称为ɑ粒子,是由238U、235U和232Th通过一系列放射性衰变产生的。衰变方程如下: 238U→206Pb+84He+6β- 235U→207Pb+74He+4β- 232Th→208Pb+64He+4β- 由同位素定年的基本公式：D=N(eλt-1) (1-1) t—母体同位素放射衰变的时间，即地质体年龄； D—放射性成因的稳定子体同位素的量； N—经过t时间后，现在所剩下的放射性母体同位素； 可知，由U、Th衰变产生4He子体同位素的基本方程为： 4He=8238U[exp(λ238t-1)]+7235U[exp(λ235t-1)]+6232Th[exp(λ232t-1)] (1-2) 式中：4He、238U、235U、232Th均为时刻t矿物中这些元素的含量, λ238= 1.55125×10-10,λ235= 9.8485×10-10,λ232= 0.49475×10-10, 238U/235U=137.88±0.14（丰度之比），t为累积时间,即所要 求取的年龄值。 方程(1-2)假定在定年矿物晶体中没有原始4He的存在,大多数情况下这个假设成立。因为在大气中4He的含量为5×10-6左右(体积比),因此在运用(U-Th) /He定年时可忽略大气中4He混入的影响。在这种情况下,通过测定矿物中4He、238U和232Th的量,利用方程(1-2)就可以算出矿物在He同位素体系封闭以后所经历的时间。 1.2 公式校正 当U、Th衰变产生的ɑ粒子会以巨大的初始动能而被发射出来，因此它会运动到离母体一定距离后停下来，这就是ɑ粒子的长停止距离效应，并且将造成部分He的丢失。放射出来的ɑ粒子一般具有4~8MeV的动能。停止距离是指从母体到ɑ粒子停止下来的直线距离，一般范围是11~34μm。 Farley等(1996)通过研究停止距离对球状、桶状和立方体状矿物晶体中He保存性的影响,从理论上推导出He的保存率和年龄校正公式。可以简单地表示如下： (1-3) (1-4) 式中:FT—He的总保存率； S—α粒子的停止距离； R—球状矿物的半径。 二、(U-Th)/He测年技术的方法步骤 —以磷灰石为例 1、样品制备 筛选矿物→挑选晶体→计算校正参数FT ?采集的岩石样品首先要进行矿物的分选,包括破碎、碾磨、过筛、淘洗、重液分离和磁选分离,得到磷灰石