暴露测年样品中26Al和10Be分离及其加速器质谱测定

在已有实验流程基础上,建立并优化了石英样品中Be和Al提取、纯化等实验流程,设计的流程条件实验包括实验试剂、器皿和离子交换柱选择、离子交换树脂分离Be和Al时酸浓度选择等。结果表明,选择钢铁研究总院研制的⁹Be标准溶液作为¹⁰Be样品制备的载体;使用一次性实验器皿;选用4 cm规格的离子交换柱;用0.05 mol/L草酸和0.75 mol/L盐酸混合溶液洗脱吸附于阴离子树脂上的Al,可有效提取、纯化样品中的Be和Al。加速器质谱(AMS)测量结果显示,13组化学空白的¹⁰Be/⁹Be和²⁶Al/²⁷Al比值平均值分别为7.48×10^-15和1.96×10^-15,与国内已有宇宙成因核素实验室的结果(5×10^-15~8×10^-15)具有可比性。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)的测量结果表明,Be、Al回收率分别达90%和60%。基于新建立的实验流程分析了祁连山北侧金佛寺的一个岩石样品,获得了¹⁰Be和²⁶Al的暴露年代分别为(10.7±1.0) ka和(10.0±1.2) ka,与前人研究结果一致。     

陨石中宇宙成因核素~(10)Be和~(26)Al的化学分离纯化

陨石离开其小行星母体直至降到地球表面期间,受到宇宙射线的照射,产生一系列包括10Be和26Al等的放射性核素。10Be和26Al的含量及其比值记录了宇宙射线辐照历史,而陨石降落到地球表面后,它们的衰变又提供了测定其降落时间,即居地年龄的方法。10Be和26Al由加速器质谱测定,样品需分离纯化。为此,开展了陨石样品Be和Al的分离纯化实验。通过模拟样品的条件实验,建立了Be和Al分离纯化的化学流程,其回收率分别达到89%和70%。在此基础上,分离并测定了一个降落型普通球粒陨石(吉林陨石)非磁性部分的10Be和26Al的含量。结果显示,吉林陨石26Al/10Be的比值为5.005,远大于两者的饱和比值(2.72),说明吉林陨石经历了短期的暴露辐射,这一结果与吉林陨石第二阶段的暴露年龄0.4Ma一致。整个化学流程的10Be/9Be和26Al/27Al空白分别为(4.33±0.46)×10-14和(6.59±4.66)×10-15,其中前者接近于该仪器的空白测量值,而后者则接近于仪器的检测限2.3×10-15。     

陨石中宇宙成因核素10Be和26Al的化学分离纯化

陨石离开其小行星母体直至降到地球表面期间,受到宇宙射线的照射,产生一系列包括10Be和26Al等的放射性核素.10Be和26Al的含量及其比值记录了宇宙射线辐照历史,而陨石降落到地球表面后,它们的衰变又提供了测定其降落时间,即居地年龄的方法.10Be和拍26Al由加速器质谱测定,样品需分离纯化.为此,开展了陨石样品Be和Al的分离纯化实验.通过模拟样品的条件实验,建立了Be和Al分离纯化的化学流程,其回收率分别达到89%和70%.在此基础上,分离并测定了一个降落型普通球粒陨石(吉林陨石)非磁性部分的10Be和26Al的含量.结果显示,吉林陨石26Al/10Be的比值为5.005,远大于两者的饱和比值(2.72),说明吉林陨石经历了短期的暴露辐射,这一结果与吉林陨石第二阶段的暴露年龄0.4 Ma一致.整个化学流程的10Be/9Be和26Al/27Al空白分别为(4.33±0.46)×10-14和(6.59 ±4.66)×10-15,其中前者接近于该仪器的空白测量值,而后者则接近于仪器的检测限2.3×10-15.     

富钴结壳的~(10)Be、~(26)Al定年方法初步研究

大洋富钴结壳的生长速率及其定年测量在研究古大洋环流、古环境及古气候变迁等方面具有重要意义,而宇宙成因核素~(10)Be、~(26)Al因为其测量时间尺度长、精度高,而被视为富钴结壳年代测定的最有效手段之一。本文在前人研究的基础上,对富钴结壳中~(10)Be、~(26)Al定年新方法进行了探究。对采自太平洋的2块富钴结壳样品进行连续的淋滤实验,并对其中1个样品CXD08-1自生相中的~(10)Be和~(26)Al进行分离、纯化及AMS(Accelerator Mass Spectrometry)测量分析。利用~(10)Be浓度和~(10)Be/~9Be值计算得到CXD08-1在5～10 mm间的平均生长速率分别为(10.23■) mm/Ma和(14.25■) mm/Ma。而~(26)Al因为大量衰变及~(27)Al载体的加入而未得到可靠的分析结果,因此,~(26)Al定年须进一步探索。     

原地宇宙成因核素暴露测年方法中石英的提取

原地宇宙成因核素10Be和26Al的暴露年龄测定是近年来发展较快的测年技术,已在地学研究中得到广泛应用。该方法需要选用经一系列前处理过程获得的纯净石英作为待测样品,制备成BeO和Al2O3以供加速器质谱仪测量。因此获得高纯度的石英样品,是该测年方法的关键环节之一。本研究在已有报道的石英提纯化学流程的基础上,尝试对流程进行部分优化,通过实验对比不同粒径组分、不同固液比水浴振荡器和滚筒HF-HNO3蚀刻效果,确定使用HF-HNO3(1%或2%,固液比15.0 g/L)滚筒加热法刻蚀样品以去除铝硅酸盐,多钨酸钠重液分离样品中的石英和其他组分。优化的分离纯化流程应用于处理采自祁连山北缘河流阶地含石英的岩石样品,经纯化的石英纯度可达98%以上,Al的含量小于200μg/g,表明采用优化的提取流程获得了高纯度的石英样品,可以满足10Be和26Al暴露测年所需样品要求。     

10Be DATED BOULDERS FROM THE THIRD TERRACE OF NUJIANG RIVER AT BINGZHONGLUO,YUNNAN PROVINCE,CHINA

宇宙成因核素可用于河流阶地测年,然而保存于阶地面上的漂砾暴露年龄是否能代表其形成年代还缺乏深入研究.应用宇宙成因核素10Be对怒江丙中洛河段第三级阶地上的花岗岩漂砾进行测年研究,结果显示继承性组分可以忽略,而风化侵蚀将对其暴露年龄产生较大影响.基于采集自第三级阶地保存较好的基岩中石英脉样品,应用有效暴露年龄、暴露时间与风化速率间的关系图解出花岗岩漂砾的风化速率为0.3cm/ka,并据此得到第三级阶地的形成年代大约为 150～203 ka.     

原地生成宇宙成因核素测年技术思考(三):暴露、侵蚀、埋藏、再暴露和地表升降过程的双核素投影

双核素稳态侵蚀岛投影是原地生成宇宙成因核素测年技术中判断样品是否具有复杂暴露历史和估计侵蚀速率的常用方法。暴露、侵蚀、埋藏和再暴露的投影图可依据传统核素浓度计算等式利用计算机编程绘出。利用新推出的地表持续抬升与下降过程中样品的核素浓度与生成速率(及加速率)、侵蚀速率及暴露时间的计算等式,对其26Al/10Be浓度比值相对于10Be浓度/10Be生成速率比值投影分别进行了计算机模拟,发现下降样品的投影可高于或右偏于稳态侵蚀岛,而抬升样品的投影仍然在稳态侵蚀岛内。利用持续地表下降,可以解释已往文献数据中一次性暴露样品投影高于或右偏于稳态侵蚀岛的"不合理"现象,而持续抬升对投影结果的影响类似于侵蚀,因此如果忽略抬升,计算的暴露年龄结果将偏小。     

富钴结壳的10Be、26Al定年方法初步研究北大核心CSCD

大洋富钴结壳的生长速率及其定年测量在研究古大洋环流、古环境及古气候变迁等方面具有重要意义,而宇宙成因核素10Be、26Al因为其测量时间尺度长、精度高,而被视为富钴结壳年代测定的最有效手段之一。本文在前人研究的基础上,对富钴结壳中10Be、26Al定年新方法进行了探究。对采自太平洋的2块富钴结壳样品进行连续的淋滤实验,并对其中1个样品CXD08-1自生相中的10Be和26Al进行分离、纯化及AMS(Accelerator Mass Spectrometry)测量分析。利用10Be浓度和10Be/9Be值计算得到CXD08-1在5~10 mm间的平均生长速率分别为(10.23-0.47^+0.52)mm/Ma和(14.25-0.89^+1.02)mm/Ma。而26Al因为大量衰变及27Al载体的加入而未得到可靠的分析结果,因此,26Al定年须进一步探索。     

10Be和26Al在地表形成和演化研究中的应用

地球表面丰富多样的地形、地貌是地球内外动力相互作用的结果。宇宙射线辐射地表岩石、沉积物等产生的¹⁰Be和²⁶Al放射性核素（半衰期分别为1．5Ma和0．71Ma）,它们的浓度主要取决于由地理位置和地形、地貌条件所决定的宇宙射线辐射的通量和时间,从而能够记录地表的形成和演化历史。因此,宇宙成因核素是研究地表形成历史和作用过程的有力工具。     

宇生核素26Al/10Be埋藏测年法铝化学分析程序的改进

原地宇生核素26Al/10Be埋藏测年法是最近十多年涌现的测年新技术之一,广泛应用于地貌演化、古人类等研究领域,Al回收率及其纯度很大程度上决定着年代结果的精度.美国Purdue大学现用Al分离纯化程序有一些步骤尚待完善.本文通过条件实验,对该程序提出如下修改建议:①用38 ～ 75 μm阴离子交换树脂取代原用的75 ～ 150 μm树脂,以减少淋洗液(0.05 mol/L草酸-0.5 mol/L盐酸)体积并实现Al与主要干扰元素Fe、Ti的定量分离;②用阳离子交换法从草酸-盐酸中提取Al,以规避较为冗长的化学法破坏草酸.模拟样品的分析结果表明,经改进的两步骤可实现Al近于定量的回收,全流程Al回收率达91％-+5％,纯度为98％.     

Marine biogeochemistries of Be and Al: A study based on cosmogenic10Be, Be and Al in marine calcite, aragonite, and opal

The geochemical behaviors of Be and Al in ocean waters have been successfully studied in recent years using natural, cosmogenic, radioactive¹⁰Be and²⁶Al as tracers. The present day dissolved concentrations and distribution of the stable and radioactive isotopes of Be and Al in ocean waters have revealed their short residence times and appreciable effects of exchange fluxes at the coastal and ocean-sediment interfaces. It follows that concentrations of these particle-active elements must have varied in the past with temporal changes in climate, biological productivity and aeolian flux of continental detritus to the oceans. We therefore investigated the feasibility of extending the measurements of Be and Al isotope concentrations in marine systems to the 10³–10⁶ y BP time scale. We report here the discovery of significant amounts of intrinsic Be and Al in marine foraminiferal calcite and coral aragonite, and of Al in opal (radiolarians) and aragonite (coral), which makes it possible to determine¹⁰Be/Be and²⁶Al/Al in oceans in the past. We also report measured¹⁰Be/⁹Be in foraminiferal calcite in Pacific Ocean cores, which reveal that the concentrations and ratios of the stable and cosmogenic isotopes of Be and Al have varied significantly in the past 30 ky. The implications of these results are discussed.     

滇西腾冲更新世粗面安山岩Ar-Ar年代学、地球化学特征及其构造意义

腾冲芒棒地区广泛发育新近纪以来的火山岩,本文首次对该区粗面安山岩进行的高精度40Ar/39Ar同位素定年,其坪年龄分别为2.1±0.1Ma和2.0±0.1Ma,代表其喷溢时代为早更新世。岩石地球化学特征研究显示,粗面安山岩属高钾钙碱性系列,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素,具有弧火山岩与大陆板内火山岩的双重属性,推测其形成于后造山环境。综合研究表明,腾冲地块更新世火山岩的形成与印度-欧亚板块俯冲-碰撞造山隆升后的伸展垮塌、富集地幔部分熔融作用密切相关,而印支陆块向东南逃逸以及腾冲弧形走滑断裂带(龙川江断裂带、大盈江断裂带)的活化促使了该期火山岩的喷发与侵位。     

祁漫塔格肯德可克火山岩锆石LA-ICP-MS U-Pb、40Ar/39Ar年龄及地质意义

通过对采集到的肯德可克上泥盆统契盖苏群火山岩样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和~(40)Ar/~(39)Ar定年,结合区域地质特征,本文对祁漫塔格构造带的多旋回构造演化进行了总结分析。研究表明,契盖苏群流纹岩形成于晚泥盆世(384.9±6.0 Ma),而契盖苏群的形成时间不晚于晚泥盆世。767±15 Ma、915±18 Ma两个继承性锆石年龄证明研究区响应了Rodinia超大陆聚合—裂解。地层、沉积、变质及变形等证据不支持祁漫塔格地区存在晚古生代洋盆或裂陷槽,晚古生代祁漫塔格地区是发育在柴达木西南缘的陆表海。样品~(40)Ar/~(39)Ar有效坪年龄为220.3±1.7 Ma,代表研究区最后一次埋深达约8000 m。晚三叠世火山活动之后,研究区发生大规模抬升,随后叠加了印支晚期、燕山、喜山等多期构造事件导致中新生代缺少大规模沉降。陆内造山持续到32 Ma左右,随后由于库木库里盆地的伸展,祁漫塔格造山带与东昆仑造山带分离。     

柴北缘锡铁山榴辉岩退变质成因角闪石40Ar/39Ar年代学研究

采用激光阶段加热⁴⁰Ar/³⁹Ar技术,对柴达木盆地北缘锡铁山榴辉岩退变质作用形成的榴闪岩和斜长角闪岩之角闪石进行了定年分析。09NQ44Amp来自榴闪岩,各阶段表观年龄(以现代空气氩⁴⁰Ar/³⁶Ar比值295.5扣除非放射性成因⁴⁰Ar)构成了单调下降的阶梯状年龄谱。在反等时线图解上,2~4阶段数据点和5~18阶段数据点分别构成了两条等时线,等时年龄分别为427.6±10Ma和425.1±2.6Ma,对应的初始⁴⁰Ar/³⁶Ar比值则分别为435.2±6.1和705.3±13。角闪石09NQ43Amp来自榴辉岩强烈退变质作用形成的斜长角闪岩,⁴⁰Ar/³⁹Ar阶段加热分析也获得单调下降的年龄谱,在反等时线图解上其数据点3~6阶段和7~16阶段分别构成了两条等时线,等时年龄分别为418.9±2.9Ma和418.1±2.1Ma,对应的初始⁴⁰Ar/³⁶Ar比值则分别为493.7±2.8和685.8±34.3。等时线截距值高于现代大气⁴⁰Ar/³⁶Ar比值,表明角闪石中含过剩⁴⁰Ar。同时,由低温和中-高温阶段加热数据点分别构成两条等时年龄基本一致,截距值却明显不同的等时线,表明在角闪石热力学性质不同的源区,存在两期明显不同且未混合的初始捕获Ar组分。等时年龄425~418Ma代表的是锡铁山榴辉岩角闪岩相退变质作用发生的时间。等时线图解法虽然有效的校正了角闪石中的过剩⁴⁰Ar,但仅根据表观年龄图谱和等时线图谱还无法清晰判断过剩⁴⁰Ar在角闪石中的赋存状态,有待进一步探讨。     

西藏波龙斑岩铜金矿床钾长石和绢云母40Ar/39Ar年龄及其地质意义

西藏波龙斑岩铜金矿床是新近在青藏高原中部发现的规模最大的斑岩型矿床。文章对该矿床内的蚀变钾长石和蚀变绢云母进行了⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学测试,获得蚀变钾长石的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为(118.33±0.60) Ma,反等时线年龄为(118.49±0.74) Ma (初始⁴⁰Ar/³⁶Ar=286.1±8.4),表明波龙斑岩铜金矿床的钾化蚀变年龄为118~119 Ma;蚀变绢云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为(121.61±0.67) Ma,反等时线年龄为(121.1±2.0) Ma (初始⁴⁰Ar/³⁶Ar=279±19)。由于蚀变绢云母测试样品内可能混入了斜长石,受其影响,蚀变绢云母测年结果的下限可能代表了该矿床绢英岩化蚀变年龄。这些蚀变钾长石和蚀变绢云母⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果与波龙矿床的成岩年龄值和成矿年龄值在误差范围内基本一致,表明该矿床的钾化和绢英岩化与成岩、成矿同期,该矿床的岩浆-热液活动过程的时限为121~118 Ma。     

豫西银家沟硫铁多金属矿床Re-Os和40Ar-39Ar年龄及其地质意义

河南省银家沟硫铁多金属矿床位于华北克拉通南缘的华熊地块内,是东秦岭地区最大的硫铁多金属矿床,以其硫铁矿储量大及共、伴生元素复杂区别于东秦岭其他以钼为主的矿床.矿化在空间上呈规律性的带状分布,从岩体内向外,依次出现斑岩型钼矿体→斑岩型硫铁矿体→矽卡岩型铁矿体、钼矿体→矽卡岩型硫铁、铜、锌、金矿体→脉型铅、锌、银矿体.选取5件接触带矽卡岩型钼矿体中的辉钼矿样品进行Re-Os同位素定年,获得(142.9±2.1) Ma～(143.7±2.3) Ma的模式年龄,加权平均值为(143.4±0.9) Ma(MSWD=0.071),等时线年龄为(140.0±18.0) Ma(2σ,MSWD=0.095),将(143.4±0.9) Ma认作辉钼矿的结晶年龄,表明银家沟矿床矽卡岩型矿体形成于约143 Ma前;选取1件硅化、绢云母化、黄铁矿化、辉钼矿化钾长花岗斑岩中的绢云母样品定年,获得40Ar-39Ar坪年龄为(143.6±1.4) Ma,相应的39 Ar/36 Ar-40 Ar/39Ar等时线年龄为(143.0±2.0) Ma(MSWD=0.13),将(143.0±2.0)Ma认作绢云母的Ar封闭年龄,表明银家沟矿床斑岩型矿化亦发生在约143Ma前.本次辉钼矿Re-Os和绢云母40Ar-39A定年结果表明,银家沟矽卡岩型和斑岩型矿体均形成于早白垩世初期.银家沟矿床辉钼矿的ω(Re)在38.5×10-6～43.2×10-6之间,成矿物质主要来自由火成物质组成的宽坪群和二郎坪群,成矿与矿区内的钾长花岗斑岩有关.结合前人对东秦岭造山带中生代期间地球动力学背景的研究成果,笔者认为银家沟矿床形成于EW向构造体制向NNE向构造体制大转换阶段,即形成于挤压体制向伸展体制转换的背景.     

10Be and 26Al exposure‐age dating of bedrock surfaces on the Aran ridge,Wales: evidence for a thick Welsh Ice Cap at the Last Glacial Maximum

This paper presents results of the analysis of paired cosmogenic isotopes (¹⁰Be and ²⁶Al) from eight quartz‐rich samples collected from ice‐moulded bedrock on the Aran ridge, the highest land in the British Isles south of Snowdon. On the Aran ridge, comprising the summits of Aran Fawddwy (905 m a.s.l.) and Aran Benllyn (885 m a.s.l.), ²⁶Al and ¹⁰Be ages indicate complete ice coverage and glacial erosion at the global Last Glacial Maximum (LGM). Six samples from the summit ridge above 750–800 m a.s.l. yielded paired ¹⁰Be and ²⁶Al ages ranging from 17.2 to 34.4 ka, respectively. Four of these samples are very close in age (¹⁰Be ages of 17.5 ± 0.6, 17.5 ± 0.7, 19.7 ± 0.8 and 20.0 ± 0.7 ka) and are interpreted as representing the exposure age of the summit ridge. Two other summit samples are much older (¹⁰Be ages of 27.5 ± 1.0 and 33.9 ± 1.2 ka) and these results may indicate nuclide inheritance. The ²⁶Al/¹⁰Be ratios for all samples are indistinguishable within one‐sigma uncertainty from the production rate ratio line, indicating that there is no evidence for a complex exposure history. These results indicate that the last Welsh Ice Cap was thick enough to completely cover the Aran ridge and achieve glacial erosion at the LGM. However, between c. 20 and 17 ka ridge summits were exposed as nunataks at a time when glacial erosion at lower elevations (below 750–800 m a.s.l.) was achieved by large outlet glaciers in the valleys surrounding the mountains. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

东昆仑祁漫塔格地区白干湖钨锡矿田白云母~(40)Ar/~(39)Ar定年及地质意义

东昆仑祁漫塔格地区白干湖钨锡矿田是认识中国西北地区钨锡矿床成矿规律的重要窗口。作者对采自含矿石英脉的2个白云母样品进行40Ar/39Ar定年,获得其坪年龄分别为(422.7±4.5)Ma和(421.8±2.7)Ma。2个样品的等时线年龄与反等时线年龄也在误差范围内一致,分别为(424±15)Ma和(418±24)Ma,表明分析数据可信。获得的白云母40Ar/39Ar坪年龄指示成矿作用发生在晚志留世,与原特提斯洋闭合事件密切相关,闭合后的陆陆碰撞使富含成矿物质的变质沉积物重熔而形成花岗岩浆;花岗岩浆侵入并析出含矿热液,导致钨锡成矿。     

多宝山斑岩铜矿区水热蚀变矿物的激光显微探针40Ar/39Ar定年

在利用脉冲显微激光探针⁴⁰Ar/³⁹Ar定年技术测定标准样品的J值和年龄适用范围的基础上,研究了黑龙江省嫩江县北部多宝山斑岩铜矿区水热成因矿物的年代学。结果表明,高钾含量的水热蚀变矿物适合于激光探针的表面微区测定,并且可以克服水热蚀变矿物中的³⁹Ar “反冲”丢失对年龄结果的影响。矿区的岩浆-水热事件主要有两期,分别为253-220Ma和184-162Ma,前者代表了成矿时代,后者反映出由成矿期后岩浆活动所引起的水热叠加事件。