一種對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及氣-氣定年技術領域，尤其是一種對礦物進行無標樣氣-氣定年的方 法。
【背景技術】
[0002] 氣-氣定年的基本原理如下；根據放射性衰變定律，只要測出放射性母體和放射 性成因子體的含量就可W依據下述公式1計算礦物年齡：
[0003]
【主權項】
1. 一種對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，該方法包括： 步驟1 :將礦物樣品用鋁箔包裹成樣品片，并于樣品片前后各貼一高純鎳片，然后放入 加速器中子源中進行中子照射； 步驟2:檢測照射后的鎳片，確定中子反應截面σ的值，并計算加速器中子源的中子通 量N ; 步驟3 :將照射后的礦物樣品裝載到稀有氣體測量系統，加熱熔融樣品后，用稀有 氣體質譜儀測定礦物樣品的Ar同位素（4°Ar，39Ar，36Ar)含量，通過數據計算得到所需的 40Ar*/39ArK; 步驟4 :將加速器中子源的中子通量N、反應截面〇和4°Ar*/39Ar KR入公式
計算礦物樣品的氬-氬年齡； 其中，t為礦物樣品的氬-氬年齡，λ為4°K的總衰變常數，λ = 5. 543 (±0. 010) X ΙΟΛΛ λ e、λ ' e分別為4°Κ衰變為4°Ar的兩個分支的衰變常數，λ e = 0· 572 (±0. 004) X KTicV1, λ，e= 0· 0088 (±0. 0017) X ΙΟΛΓ1，40Ar*/39ArK 為放射性成 因4°Ar與由39K經中子照射產生的39Ar 1^比值，N為加速器中子源的中子通量，〇為反應 截面，是中子能量譜的積分函數。
2. 根據權利要求1所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，所述步驟 1包括： 取礦物樣品，用鋁箔將礦物樣品包裹成IcmXlcm的樣品片，并于樣品片前后各貼1毫 米厚的高純鎳片，然后放入加速器中子源中盡量靠近靶心之處進行中子照射，其中加速器 中子源盡量靠近靶心處是距離靶心小于3. 5cm處。
3. 根據權利要求1或2所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，所述 高純鎳片是質量百分比>99. 99 %的鎳片。
4. 根據權利要求1所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，步驟2 中所述檢測照射后的鎳片，采用超低本底高純鍺伽馬譜儀完成中子發生器的核數據測量。
5. 根據權利要求1所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，步驟2中 所述確定礦物樣品反應截面σ的值，由于加速器中子源的中子能量單一且為2. 45MeV，所 以礦物樣品反應截面σ為〇. 18靶恩（b)，其中lb = KT24cm2。
6. 根據權利要求1所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，步驟2中 所述計算加速器中子源的中子通量N，是根據核反應 58Ni (n，p) 58Co完成中子通量的計算。
7. 根據權利要求1所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，步驟3中 所述將照射后的礦物樣品裝載到稀有氣體測量系統，該稀有氣體測量系統包括高溫爐、氣 體純化系統及Helix MC Plus稀有氣體質譜儀，其中使用高溫爐將樣品熔融，熔融釋放的氣 體經過氣體純化系統的純化，去除活性氣體，再用Helix MC Plus稀有氣體質譜儀進行Ar 同位素的測量。
8. 根據權利要求1所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，步驟3中 所述用稀有氣體質譜儀測定礦物樣品的Ar同位素含量，是利用Helix MC Plus稀有氣體質 譜儀測定Ar同位素（4°Ar、39Ar、36Ar)的含量。
9. 根據權利要求1所述的對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，其特征在于，步驟3中 所述通過數據計算得到所需的4°Ar*/39ArK， 39Ar全部都是由39K經中子照射產生的，因此39Arli 即為測定的 39Ar，4°Ar* = 4°Ar-4°Ara，其中 4°Ara為空氣 4°Ar，4°Ara= 295. 5X 36Ar。
【專利摘要】本發明公開了一種對礦物進行無標樣氬-氬定年的方法，包括：將礦物樣品用鋁箔包裹成樣品片，并于樣品片前后各貼一高純鎳片，然后放入加速器中子源進行中子照射；檢測照射后的鎳片，確定中子反應截面σ的值，并計算加速器中子源的中子通量N；將照射后的礦物樣品裝載到稀有氣體測量系統，加熱熔融樣品后，用稀有氣體質譜儀測定礦物樣品的Ar同位素含量，通過數據計算得到所需的40Ar*/39ArK；將加速器中子源的中子通量N、反應截面σ和40Ar*/39ArK代入公式計算礦物樣品的氬-氬年齡。本發明解決了傳統氬-氬定年必須使用已知年齡的標準樣品來校正與235U裂變反應堆的中子通量等相關的J值問題，不使用任何地質標準樣品就能實現氬-氬定年，提高了氬-氬定年方法的精度。
【IPC分類】G01N30-72, G01N23-222
【公開號】CN104865283
【申請號】CN201510214712
【發明人】賀懷宇, 蘇菲
【申請人】中國科學院地質與地球物理研究所
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月30日