張萬(wàn)峰等-Icarus:40Ar/39Ar定年鈣副反應(yīng)的精確校正
40Ar/39Ar定年樣品在輻照過(guò)程中,除了目標(biāo)核反應(yīng)39K(n,p)39Ar以外,中子可能與Ca、K、Ar和Cl作用產(chǎn)生干擾Ar同位素。全球多個(gè)反應(yīng)堆Ca副反應(yīng)校正因子測(cè)試結(jié)果表明, (36Ar/37Ar)Ca和(39Ar/37Ar)Ca變化變化不顯著(分別為1.1-3.7×10-4和7.0-11.3×10-4),而(38Ar/37Ar)Ca具有較顯著的差異(3.2-390×10-5)。因此,對(duì)于地球上富K樣品而言,依賴(lài)歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行副反應(yīng)校正,不會(huì)產(chǎn)生顯著性差異。但對(duì)低K/Ca樣品而言,鈣相關(guān)校正因子的微小波動(dòng)會(huì)影響樣品定年準(zhǔn)確度。以海南蓬萊堿性玄武巖為例,即使(36Ar/37Ar)Ca僅相差一倍,也會(huì)得到截然不同的結(jié)果(圖1)。因此對(duì)于富Ca樣品和地外樣品而言,Ca副反應(yīng)的精確校正是不容忽視的。

圖1 海南蓬萊玄武巖氬氬定年結(jié)果(黑色實(shí)線);紅色和藍(lán)色虛線結(jié)果分別為模擬(36Ar/37Ar)Ca校正因子為真實(shí)值的2倍和10倍所得的結(jié)果。?
目前國(guó)內(nèi)外常用的Ca副反應(yīng)校正因子材料包括:螢石、玻璃和光譜純CaF2。螢石和合成玻璃可能存在的雜質(zhì)會(huì)影響Ca副反應(yīng)校正因子的準(zhǔn)確測(cè)量;而光譜純CaF2粒徑較細(xì),核反沖的影響不容忽視。為精確測(cè)試反應(yīng)堆中Ca副反應(yīng)校正因子,且避免以上材料所存在的問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所深地室張萬(wàn)峰高級(jí)工程師及其合作者系統(tǒng)評(píng)估了光學(xué)級(jí)CaF2晶體的適用性。通過(guò)不同的分析方法對(duì)該樣品進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)價(jià),光學(xué)級(jí)CaF2晶體在階段加熱與單顆粒全熔實(shí)驗(yàn)中均能獲得一致的鈣校正因子。表明光學(xué)級(jí)CaF2晶體是一個(gè)體系均勻、穩(wěn)定且可靠物質(zhì),是做為獲取Ca副反應(yīng)校正因子的理想材料。光學(xué)級(jí)CaF2晶體作為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,可便捷獲取,具有全球40Ar/39Ar實(shí)驗(yàn)室的普適性。因此,我們建議采用光學(xué)級(jí)CaF2晶體作為鈣干擾監(jiān)測(cè)標(biāo)樣。該工作對(duì)40Ar/39Ar法在富Ca樣品和地外樣品的研究中均起到了重要支撐作用。

圖2 Ca副反應(yīng)校正因子測(cè)試結(jié)果
該研究受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金(42203026, 42288201),廣州市科技項(xiàng)目(2025A04J4664),南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(廣州)(GML2022006),中國(guó)科學(xué)院技術(shù)人才項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所所長(zhǎng)基金(2022SZJJZD-03)資助,已發(fā)表于國(guó)際期刊《Icarus》。
論文信息:Wan-Feng Zhang*?(張萬(wàn)峰), Jun-Jie Wang (汪俊杰), De-Wen Zheng (鄭德文), Ming Xiao (肖明), Jia Zhang (張佳), Jun-Jie Li (李軍杰), Yu-Lian Zhang (張玉蓮), Ying-De Jiang (蔣映德), Fei Su (蘇菲), Li Li (李立), Yi-Gang Xu (徐義剛),2025, Correction for calcium interference in the 40Ar/39Ar dating method, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2025.116591Get rights and content

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