1. 宇宙射线
l 宇宙射线主要来源:太阳系3%,银河系97%,河外星系少量
l 宇宙射线种类:质子83%,α粒子13%,电子3%,重核粒子1%
2. 宇生核素的生成
l
次生粒子:到达大气层的粒子首先与大气中粒子反应生成新的次生粒子:如快中子、热中子、质子、μ-介子等
l 生成方式:热中子捕获(36Cl)、快中子散列反应(10Be)、μ-介子捕获(26Al)
l 大气宇生核素:这些次生粒子与大气中氧原子、硅原子等作用生成新的核素:如14C、10Be、26Al等
3.
陆地原生宇生核素
l 大气中的粒子到达地表岩石和土壤,与岩石和土壤中的核子发生反应生成的新核素,称为陆地原生宇生核素。
l 种类:3He, 10Be, 14C, 21Ne, 26Al, 36Cl
4.
陆地原生宇生核素生成速率
l 高度:大气层越薄,达到地表的次生粒子越多。
l 纬度:由于地磁场对带电粒子的作用,靠近南北极的宇宙射线最多。
l 岩石深度:表面接受的次生粒子最多,向下呈指数衰减。
l 时间:由于地球磁场强度随时间发生变化,对宇宙射线的阻挡作用发生变化。
5.
宇生核素的测试
l 物理处理:采到的岩石样品经过破碎、筛分、重液、磁选、酸溶蚀、清洗等处理,得到纯净的石英矿物。
l 化学处理:在超净实验室,把提取的纯石英完全溶解,去除杂质,再通过正离子、负离子交换提纯Be和Al元素,通过高温炉对Be和Al进行氧化,把BeO和Al2O3装入Holders,准备进行加速器质谱(AMS)测试。
l AMS:样品在加速器质谱仪上测试10Be和26Al的含量。
6. 宇生核素暴露测年
l 采样:对于暴露地表的岩石,需要确定其暴露地表的时间,可以选用宇生核素暴露测年方法,如冰川漂砾沉积的年代。在岩石表面5cm采集富含石英的岩石,装入布袋,视石英含量的多少,一般采集500-1000g。
l 年代计算:一般用石英中10Be含量进行计算,分为以下几种情况
(1) 无继承核素:
,N(t)=测量得到的核素含量,P0=核素生成速率,λ=衰变常数,e=自然常数。
(2) 有继承核素(河流沉积物):
,采样深度剖面方法确定继承性核素的浓度。
l 测年范围:500年-5百万年
7. 宇生核素埋藏测年
l 测年原理:基于10Be和26Al的半衰期相差一倍,26Al: T1/2=0.72±0.02 Ma,10Be: T1/2 = 1.36±0.07Ma,而其生成速率相差较大:26Al/10Be=6.75,利用两个核素的含量就可以计算出样品埋藏的时间(岩石沉积、屏蔽宇宙射线)。
l 计算方法:


其中:E=埋藏前样品被侵蚀的侵蚀速率,L=平均自由程(已知)