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原地生成宇宙成因核素测年技术计算暴露和埋藏年龄以往分属于不同的计算方法体系,采用的计算等式不同。实际上,无论是暴露过程还是埋藏过程,都涉及了核素的新生和已生成核素的减少,其浓度计算方法原理上有相通之处。考察被研究样品历史上某时点的状态,侵蚀使样品距地表深度不断减小,埋藏使样品距地表深度不断增加,刚好是一种相反的过程,而原地生成宇宙成因核素的生成速率与距地表深度呈指数函数形式相关。本文按照原地生成宇宙成因核素浓度与暴露时间、侵蚀速率间关系的计算原理,推导出在匀速埋藏过程中,计算被测试样品的浓度随时间的变化时,以样品目前生成速率为标准,可将埋藏速率(β)视为负侵蚀速率(-ε),从而将暴露年龄和埋藏年龄的计算等式统一起来。非匀速埋藏情况,通过求导计算,仍可视埋藏为负侵蚀。在埋藏速率和侵蚀速率用同一参数指代,埋藏速率可视为负侵蚀速率的基础上,推导出不同埋藏(侵蚀)模式下样品的核素浓度计算等式。理论上根据不同埋藏(侵蚀)模式,可计算复杂地表演化过程样品的埋藏(暴露)年龄。 相似文献
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原地生成宇宙成因核素测年技术在计算暴露年龄和侵蚀速率时,一直默认样品所在位置不随时间发生高程变化,从而核素生成速率不因高程变化而改变。在构造稳定区,这样的假设是合理的。在构造活动区,往往会因构造运动,地表样品高程发生改变。大冰盖地区（如南极）的冰川消融或加厚也会引起地壳均衡反弹,从而导致样品高程变化,而核素的生成速率将随高程变化而改变。本文对连续抬升情况下,地表样品中宇宙成因核素浓度与生成速率加速率间的计算关系进行了三种方法的数学推导,并提出如何利用单块样品中两种宇宙成因核素（以10Be和26Al为例）浓度计算地表抬升速率,最后指出已往利用宇宙成因核素方法对构造活动区的侵蚀速率的计算存在高估。本文首次提出利用地表在接近稳态侵蚀状态下的单块样品的两种宇宙成因核素直接计算地表持续抬升速率的方法,从而将原地生成宇宙成因核素方法和构造运动学研究直接联系起来。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>自上世纪80年代以来,加速器质谱分析技术的发展推动了宇宙成因核素在地表过程研究中的应用。近几年有关宇宙成因核素的文献和引用频次呈爆发式增长[1]。国内相关研究多集中在河流沉积物、阶地演化、冰川历史、埋藏年龄等,对地表剥蚀速率的报道较少。宇宙成因核素是指来自外层宇宙空间的高能量宇宙射线粒子(包括原生和次生粒子、中子和微介子等)与地表/近地表岩石中元素间发生核反应而形成的稳定核素(3He、21Ne等)和放射性核素(10Be、14C、26Al、36Cl等)。宇宙成因核素生成率随深度呈指数衰 相似文献
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宇宙成因核素在地球科学中的应用 总被引：11，自引：0，他引：11
随着加速器质谱的出现 ,宇宙成因核素展示了其在地球科学中的生命力。文中介绍了宇宙成因核素的生成、示踪原理及近些年来在地球科学中的应用 ,特别着重地介绍了原地生成宇宙成因核素定年这一新的技术。宇宙成因核素是宇宙射线粒子 (包括原生和次生粒子 )与大气及岩石发生核反应所生成的新的核素 ,其在大气及岩石中的生成量可用已知物理过程定量地描述。大气生成宇宙成因核素在考古、古环境及地球各圈层的相互作用方面得到了广泛的应用 ,原地生成宇宙成因核素则在地貌学研究中扮演着重要的角色 ,成为一门新的实验技术。这门技术可以定量地描述地表的暴露历史和侵蚀速率 ,在解决许多地质问题上成为惟一的手段 相似文献
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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。 相似文献
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原地生成宇宙成因核素测年技术思考(四):核素浓度年份化数列累加方法探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
原地生成宇宙成因核素测年技术中,计算核素浓度的传统通用等式假设了地表侵蚀速率(参数ε)及样品的位置在暴露期间保持不变,从而简化了计算过程。然而这种假设可能并不符合复杂地质背景的实际情况,从而造成计算结果误差较大,与其他测年方法结果也难以相互比较和匹配。本文利用将核素总浓度按年份分解为每年生成的浓度,经衰变和侵蚀的综合影响后至今剩余的浓度(称为年份净剩余浓度),组成数列累加的办法,分别推导了地表样品在高程以及侵蚀速率变化情况下的核素浓度计算等式。在此基础上,给出了地表生成速率和侵蚀速率逐年变化情况下的通用浓度年份化累加等式。最后讨论了传统浓度计算等式中的参数ε(侵蚀速率)的地质意义,明确了ε是一个积分中值,并不代表暴露期间的算术平均侵蚀速率,而是每年的侵蚀速率以自然指数加权的复杂方式(即T年前的那一年的生成浓度将乘以e-(λ+ρεΛ)(T-1))影响到样品的最终浓度值。 相似文献
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根据地表暴露岩石或埋藏物中宇宙成因核素浓度可计算样品的暴露年龄或埋藏年龄,从而估算出研究区域的侵蚀速率和抬升速率等重要地质信息,该方法现已成为晚新生代地质和地貌变化研究的重要手段。概述了近5年来国内外宇宙成因核素在地质年代学研究中的最新进展,主要包括以下几个方面:①10Be研究进展,26Al/10Be双核素测年计算模型的改进和完善,以及21Ne的加入对26Al-10Be测年方法的拓展;②宇宙成因36Cl在碳酸盐岩中的研究和应用进展;③53Mn、41Ca等新核素的研究和应用;④宇宙成因核素测年技术在国内的应用进展。最后,分析了宇宙成因核素测年存在的主要问题及下一步重点研究方向。 相似文献
9.
《地壳构造与地壳应力文集》2018,(0)
就地生成宇宙成因核素年代学通过宇宙射线与地表岩石反应所积累核素浓度进行测年,相较传统定年方法具有许多独特的优势,近30年来得到了迅速发展和完善,已成为第四纪研究中的主要测年方法之一。目前该方法虽然仍存在一些问题和限制,随着研究和认识的深入,其理论方法将会越来越成熟,新的核素和应用领域也将会逐步扩展。本文通过就地生成宇宙成因核素的产生机制、测年原理、影响因素等方面对该方法进行了全面的介绍,为相关学者在测年实践中的应用提供有益的指导。 相似文献
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在以往研究中,原地生成宇宙成因核素测年技术虽然理论上可以利用两种核素（如10Be和26Al）联立方程组同时解出暴露年龄和侵蚀速率,但在实践中却常采用单种核素（常用10Be）分别解出最小暴露年龄和最大侵蚀速率,26Al数据只用于辅助判断。这主要是因为受目前误差水平限制,10Be和26Al的测试数据结果,常常并未能达到联立两个方程解出暴露年龄和侵蚀速率两个参数的精度（当然也有其他因素影响）,这在投影图上常表现为被认为只有一次性暴露历史的样品,投影结果在稳态侵蚀岛之外,只有加上误差,才能进入或靠近稳态侵蚀岛。同理,在推导出包含生成速率加速率的计算等式后,虽然理论上抬升区长期暴露的样品也能够利用两种核素（如10Be和26Al）同时解出侵蚀速率和抬升速率,但实践上10Be和26Al浓度投影结果可能并未在抬升的正常投影区（稳态侵蚀岛上曲线附近）,从而解出的侵蚀速率和抬升速率合理性存疑。对此,参考计算最大侵蚀速率的原理,提出利用长期暴露样品的10Be浓度来解出抬升区地表最大抬升速率的计算方法（,从而可以对碰撞造山抬升区的抬升速率上限进行限定。 相似文献
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Cosmogenic nuclides in extraterrestrial matter provide a wealth of information on the exposure and collision histories of
small objects in space and on the history of the solar and galactic cosmic radiation. The interpretation of the observed abundances
of cosmogenic nuclides requires detailed and accurate knowledge of their production rates. Accelerator experiments provide
a quantitative basis and the ground truth for modeling cosmogenic nuclide production by measurements of the relevant cross
sections and by realistic simulations of the interaction of galactic protons with meteoroids under completely controlled conditions,
respectively. We review the establishment of physical model calculations of cosmogenic nuclide production in extraterrestrial
matter on the basis of such accelerator experiments and exemplify this approach by presenting new experimental and theoretical
results for the cosmogenic nuclide44Ti. The model calculations describe all aspects of cosmogenic nuclide production and allow the determination of long-term
solar and galactic cosmic ray spectra and a consistent interpretation of cosmogenic nuclides in extraterrestrial matter. 相似文献
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Lal D 《Geochimica et cosmochimica acta》1993,57(19):4627-4637
We present calculations of rates of production of several nuclides in the Martian atmosphere and in the regolith due to nuclear interactions of cosmic ray and radiogenic particles and consider their implications to the evolutionary history of Mars. Nuclides selected are those which, considering their chemical properties, may be useful as tracers for delineating the past histories of the Martian atmosphere and regolith. Calculations are presented for different assumed atmospheric pressures. The regolith production rates for the present thin Martian atmosphere (approximately 20 g cm-2) are expected to be fairly robust because they are based primarily on observed cosmogenic effects in the Moon, for which semiempirical estimates of nuclide production rates have been provided earlier by Reedy (1981). Uncertainties which arise in the calculations of nuclide production rates for an earlier hypothetical Martian atmosphere of approximately 300-500 g cm-2 thickness are discussed. Compared to cosmic ray production rates, the nucleogenic production rates are smaller by several orders of magnitude. However, the nucleogenic production extends to much deeper levels, whereas the cosmogenic production is essentially confined to the top 750-1000 g cm-2 depth. Important examples of nucleogenic production are discussed. Isotopes of neon and argon appear to be very promising for delineating relative magnitudes of a number of planetary processes related to the temporal changes in the thickness of the atmosphere, as well as their release from the regolith. However, quantification of the processes would require higher-precision isotopic data for the atmosphere and also direct measurements of isotopic ratios in the Martian regolith, along with supplementary information on changes in the isotopic compositions of hydrogen, carbon, and nitrogen, which are affected by a variety of mechanisms of escape of gases from the atmosphere. Cosmogenic effects are minimal in these cases. We show that although we can at present draw but limited inferences, the planet Mars presents a unique opportunity to use cosmogenic nuclides as tools to delineate the evolutionary history of the planet as a whole, as well as its regolith and the atmosphere. This arises because of two factors: minimal degassing of the planet, and a fairly intense chemical weathering history of the upper surface. Consequently, an appreciable fraction of some of the isotopes of volatile elements is contributed by nuclear reactions. 相似文献
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地面测年技术——宇生同位素测年 总被引：8，自引：1，他引：7
宇生同位素测年法是一种用于地面测年的技术,它能够测出103～106a之间的地貌面的裸露年代。常用的宇生同位素有3He、10Be、21Ne、26A1、36Cl。地面宇生同位素的浓度与时间和地面侵蚀速率之间存在着函数关系。该测年法在地貌学年代测量中具有很大的潜力。 相似文献
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Stefan Winkler 《Central European Journal of Geosciences》2009,1(3):274-290
This study provides the first attempt to combine terrestrial (in situ) cosmogenic nuclide (10Be) surface exposure dating with Schmidt hammer relative-age dating for the age estimation of Holocene moraines at Strauchon Glacier, Southern Alps, New Zealand. Numerous Schmidt hammer tests enable a multi-ridged lateral moraine system to be related to three late-Holocene ‘Little Ice Age’-type events. On the basis of cosmogenic 10Be ages, those events are dated to c. 2400, 1700, and 1100 years ago. Linear age-calibration curves are constructed in order to relate Schmidt hammer R-values to cosmogenic 10Be ages. The high explanation yielded reveals the causal link between both data sets. The potential of combining both methods in a ‘’multiproxy approach’ is discussed alongside possible future improvements. Terrestrial cosmogenic nuclide dating delivers absolute ages needed as fixed points for Schmidt hammer age-calibration curves. The Schmidt hammer technique can be used to crosscheck the boulder surfaces chosen for surface exposure dating by terrestrial cosmogenic nuclides. It should, therefore, reduce the number of samples necessary and costs. 相似文献
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宇生核素暴露测年技术是目前第四纪地貌年代测定最常用的方法之一,由于难以定量化继承性核素以及侵蚀对样品暴露年代的影响(通常假设继承性和侵蚀的影响为0),其测年结果难以反映地貌的真实暴露年代。通过测定地貌剖面不同深度样品的宇生核素浓度,建立“宇生核素浓度—深度”剖面曲线,可同时定量化研究地貌体的暴露年龄、继承性宇生核素浓度以及侵蚀速率,有效地弥补了宇生核素暴露测年中继承性核素以及侵蚀速率不确定性的缺陷。基于蒙特卡洛方法的宇生核素深度剖面暴露测年模型(简称蒙特卡洛深度剖面模型)是最常用的计算模式之一,然而,国内关于该方法的原理及其应用研究相对较少,大大限制了该方法的广泛使用。笔者等详细阐述了蒙特卡洛深度剖面模型的原理及其在冰川地貌、河流阶地、冲洪积扇等地貌测年中的应用。此外,介绍了深度剖面模型的复现、非稳态模型、线性反演模型等其他几种计算模式并进一步探讨了蒙特卡洛深度剖面模型暴露测年技术的野外采样方法,以使其能够广泛应用于第四纪地貌学和年代学研究中。 相似文献
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Paul Muzikar 《Geochimica et cosmochimica acta》2005,69(16):4127-4131
The analysis of cosmogenic nuclides in an eroding surface yields information concerning erosion rates and exposure times. Such analysis requires accurate knowledge of the nuclide production rate at the site in question. Here we develop a relatively simple analytic model for the time variation of the production rate caused by fluctuations in the geomagnetic field. This model contains three parameters, which have a clear physical meaning and which provide a convenient way to quantify information on the production rate variations. We use this model to compute the buildup of nuclides in an eroding surface, and derive an analytic formula for the nuclide concentration as a function of the exposure time and the erosion rate. Several representative applications of our results are presented. 相似文献
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宇生核素暴露测年技术是目前第四纪地貌年代测定最常用的方法之一,由于难以定量化继承性核素以及侵蚀对样品暴露年代的影响（通常假设继承性和侵蚀的影响为0）,其测年结果难以反映地貌的真实暴露年代。通过测定地貌剖面不同深度样品的宇生核素浓度,建立"宇生核素浓度-深度"剖面曲线,可同时定量化研究地貌体的暴露年龄、继承性宇生核素浓度以及侵蚀速率,有效地弥补了宇生核素暴露测年中继承性核素以及侵蚀速率不确定性的缺陷。基于蒙特卡洛方法的宇生核素深度剖面暴露测年模型（简称蒙特卡洛深度剖面模型）是最常用的计算模式之一,然而,国内关于该方法的原理及其应用研究相对较少,大大限制了该方法的广泛使用。本文详细阐述了蒙特卡洛深度剖面模型的原理及其在冰川地貌、河流阶地、冲洪积扇等地貌测年中的应用。此外,介绍了深度剖面模型的复现、非稳态模型、线性反演模型等其他几种计算模式并进一步探讨了蒙特卡洛深度剖面模型暴露测年技术的野外采样方法,以使其能够广泛应用于第四纪地貌学和年代学研究中。 相似文献